本发明涉及通信领域，具体涉及一种用LoRa无线技术实现通信的公网中继器。
背景技术：
LoRa是LPWAN通信技术中的一种，是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折中考虑方式，可以为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络。
目前抄表系统中集中器上行通道的通信模块主要以GPRS或CDMA方式与主站通信，但是GPRS或CDMA方式在通信过程中会随着传输距离的增加产生高功耗，而在实际应用过程中，集中器大多数安装在地下室等移动信号弱的地方，一旦传输距离远、功耗高，很容易造成集中器与采集系统主站之间无法通信或通信不稳定。
技术实现要素：
有鉴于此，本申请提供一种用LoRa无线技术实现通信的公网中继器，通过在抄表系统中采用基于LoRa技术的中继器，可以克服现有技术中集中器在移动信号弱的地方采用GPRS或CDMA通信方式的不足，从而使抄表系统的通信更加稳定可靠。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用LoRa无线技术实现通信的公网中继器，包括：
从设备：设置有第一IO接口模块，并通过第一IO接口模块连接到一个或多个外部数据端；
主设备：设置有第二IO接口模块，并通过第二IO接口模块连接到一个或多个外部通信模块；
所述从设备与主设备之间通过LoRa无线技术实现通信。
进一步地，所述从设备还设置有用于自动连接到第一IO接口模块的第一指令模块，所述主设备还设置有用于自动连接到第二IO接口模块的第二指令模块。
进一步地，所述第一指令模块包括：
第一指令识别模块：用于识别第一指令输出模块接收到的指令是本地指令还是远程指令；
第一指令预设模块：用于预设第一指令输出模块的优先输出指令；
第一指令配置模块：用于接收远程指令并处理配置，然后将配置的远程指令传送给第一指令输出模块，还用于配置本地指令，并将配置的本地指令传送给第一指令输出模块；
第一指令输出模块：用于接收第一指令配置模块传送的指令并根据第一指令预设模块预设的优先输出指令顺序将指令传送给第一IO接口模块。
进一步地，所述第二指令模块包括：
第二指令识别模块：用于识别第二指令输出模块接收到的指令是本地指令还是远程指令；
第二指令预设模块：用于预设第二指令输出模块的优先输出指令；
第二指令配置模块：用于接收远程指令并处理配置，然后将配置的远程指令传送给第二指令输出模块，还用于配置本地指令，并将配置的本地指令传送给第二指令输出模块；
第二指令输出模块：用于接收第二指令配置模块传送的指令并根据第二指令预设模块预设的优先输出指令顺序将指令传送给第二IO接口模块。
进一步地，所述从设备还设置有依次连接第一处理器、第一数字编码模块、第一LoRa驱动模块和第一天线装置，所述第一处理器通过第一指令模块与第一IO接口模块连接；
第一IO接口模块：用于接收外部数据端传送的信号并将该信号传送给第一指令模块，还用于接收第一指令模块传送的信号并将该信号传送给外部数据端；
第一指令模块：用于接收第一IO接口模块和第一处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一处理器和第一IO接口模块；
第一处理器：用于接收第一指令模块和第一数字编码模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一数字编码模块和第一指令模块；
第一数字编码模块：用于接收第一处理器和第一LoRa驱动模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一LoRa驱动模块和第一处理器；
第一LoRa驱动模块：用于接收第一数字编码模块和第一天线装置传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一天线装置和第一数字编码模块；
第一天线装置：用于接收第一LoRa驱动模块的信号并将接收到的信号转换成电磁波信号传送给主设备，还用于接收主设备传送的信号并将接收到的信号转换成电信号传送给第一LoRa驱动模块。
进一步地，所述从设备还包括与第一处理器连接的第三IO接口模块，所述第三IO接口模块用于对外部数据端和外部通信模块的IO口实现映射。
进一步地，所述从设备还包括与第一处理器连接的第一红外调试接口模块，所述第一红外调试接口模块用于获取外部通信模块的信息并处理，然后将处理后的信息传送给第一处理器，还用于接收第一处理器传送的信号，并根据该信号对外部通信模块的参数进行配置。
进一步地，所述主设备还设置有依次连接的第二处理器、第二数字编码模块、第二LoRa驱动模块和第二天线装置，所述第二处理器通过第二指令模块与第二IO接口模块连接；
第二IO接口模块：用于接收外部通信模块传送的信号并将该信号传送给第二指令模块，还用于接收第二指令模块传送的信号并将该信号传送给外部通信模块；
第二指令模块：用于接收第二IO接口模块和第二处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二处理器和第二IO接口模块；
第二处理器：用于接收第二指令模块和第二数字编码模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二数字编码模块和第二指令模块；
第二数字编码模块：用于接收第二处理器和第二LoRa驱动模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二LoRa驱动模块和第二处理器；
第二LoRa驱动模块：用于接收第二数字编码模块和第二天线装置传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二天线装置和第二数字编码模块；
第二天线装置：用于接收第二LoRa驱动模块的信号并将接收到的信号转换成电磁波信号传送给从设备，还用于接收从设备传送的信号并将接收到的信号转换成电信号传送给第二LoRa驱动模块。
进一步地，所述主设备还包括与第二处理器连接的第四IO接口模块，所述第四IO接口模块用于对外部数据端和外部通信模块的IO口实现映射。
进一步地，所述主设备还包括与第二处理器连接的第二红外调试接口模块，所述第二红外调试接口模块用于获取外部通信模块的信息并处理，然后将处理后的信息传送给第二处理器，还用于接收第二处理器传送的信号，并根据该信号对外部通信模块的参数进行调整配置。
本发明通过用基于LoRa技术的中继器代替现有抄表系统中的集中器，将中继器分为从设备和主设备配合工作，利用LoRa技术低功耗、传输距离远、抗干扰性好的优点，从设备可以根据需要放置在地下室等移动信号弱或干扰性强的地方，不会出现现有集中器由于采用GPRS或CDMA方式与通信主站存在的通信不稳定的问题，本发明可以使主站与外部数据采集端之间的通信更加可靠。其次，本发明通过设置第一指令模块和第二指令模块，可以在远程指令丢失时自动配置本地指令，不会造成数据采集间断，并通过设置远程指令和本地指令的优先顺序，不会造成数据采集混乱，整个工作过程严谨有序，既安全可靠，也能提高工作效率。除此，本发明通过第三IO接口模块和第四IO接口模块，可以对外部通信模块和外部数据端的IO串口实现实时映射，从而随时掌握外部模块的工作动态并作出相应调整，保证本发明时刻工作在最优匹配的状态下，使本发明的工作性能更稳定，提高与主站之间通信交互的可靠性，另外，本发明通过第一红外调试接口模块和第二红外调试接口模块可以随时获取外部通信模块和无线参数，并对其参数进行配置，可以使本发明的工作性能更加稳定可靠。
附图说明
图1为从设备的结构框图。
图2为主设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供一种用LoRa无线技术实现通信的公网中继器，包括：
从设备：设置有第一IO接口模块，并通过第一IO接口模块连接到一个或多个外部数据端；
主设备：设置有第二IO接口模块，并通过第二IO接口模块连接到一个或多个外部通信模块；
本实施例中，从设备与主设备之间通过LoRa无线技术实现通信，从设备还设置有用于自动连接到第一IO接口模块的第一指令模块，主设备还设置有用于自动连接到第二IO接口模块的第二指令模块。
其中，第一指令模块包括：
第一指令识别模块：用于识别第一指令输出模块接收到的指令是本地指令还是远程指令；
第一指令预设模块：用于预设第一指令输出模块的优先输出指令；
第一指令配置模块：用于接收远程指令并处理配置，然后将配置的远程指令传送给第一指令输出模块，还用于配置本地指令，并将配置的本地指令传送给第一指令输出模块；
第一指令输出模块：用于接收第一指令配置模块传送的指令并根据第一指令预设模块预设的优先输出指令顺序将指令传送给第一IO接口模块。
第二指令模块包括：
第二指令识别模块：用于识别第二指令输出模块接收到的指令是本地指令还是远程指令；
第二指令预设模块：用于预设第二指令输出模块的优先输出指令；
第二指令配置模块：用于接收远程指令并处理配置，然后将配置的远程指令传送给第二指令输出模块，还用于配置本地指令，并将配置的本地指令传送给第二指令输出模块；
第二指令输出模块：用于接收第二指令配置模块传送的指令并根据第二指令预设模块预设的优先输出指令顺序将指令传送给第二IO接口模块。
具体地，从设备还设置有依次连接第一处理器、第一数字编码模块、第一LoRa驱动模块和第一天线装置，第一处理器通过第一指令模块与第一IO接口模块连接；
第一IO接口模块：用于接收外部数据端传送的信号并将该信号传送给第一指令模块，还用于接收第一指令模块传送的信号并将该信号传送给外部数据端；
第一指令模块：用于接收第一IO接口模块和第一处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一处理器和第一IO接口模块；
第一处理器：用于接收第一指令模块和第一数字编码模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一数字编码模块和第一指令模块；
第一数字编码模块：用于接收第一处理器和第一LoRa驱动模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一LoRa驱动模块和第一处理器；
第一LoRa驱动模块：用于接收第一数字编码模块和第一天线装置传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第一天线装置和第一数字编码模块；
第一天线装置：用于接收第一LoRa驱动模块的信号并将接收到的信号转换成电磁波信号传送给主设备，还用于接收主设备传送的信号并将接收到的信号转换成电信号传送给第一LoRa驱动模块。
本实施例中，从设备还包括与第一处理器连接的第三IO接口模块，所述第三IO接口模块用于对外部数据端和外部通信模块的IO口实现映射。
本实施例中，从设备还包括与第一处理器连接的第一红外调试接口模块，第一红外调试接口模块用于获取外部通信模块的信息并处理，然后将处理后的信息传送给第一处理器，还用于接收第一处理器传送的信号，并根据该信号对外部通信模块的参数进行配置。
具体地，主设备还设置有依次连接的第二处理器、第二数字编码模块、第二LoRa驱动模块和第二天线装置，所述第二处理器通过第二指令模块与第二IO接口模块连接；
第二IO接口模块：用于接收外部通信模块传送的信号并将该信号传送给第二指令模块，还用于接收第二指令模块传送的信号并将该信号传送给外部通信模块；
第二指令模块：用于接收第二IO接口模块和第二处理器传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二处理器和第二IO接口模块；
第二处理器：用于接收第二指令模块和第二数字编码模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二数字编码模块和第二指令模块；
第二数字编码模块：用于接收第二处理器和第二LoRa驱动模块传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二LoRa驱动模块和第二处理器；
第二LoRa驱动模块：用于接收第二数字编码模块和第二天线装置传送的信号并处理，然后将处理后的信号传送给第二天线装置和第二数字编码模块；
第二天线装置：用于接收第二LoRa驱动模块的信号并将接收到的信号转换成电磁波信号传送给从设备，还用于接收从设备传送的信号并将接收到的信号转换成电信号传送给第二LoRa驱动模块。
本实施例中，主设备还包括与第二处理器连接的第四IO接口模块，第四IO接口模块用于对外部数据端和外部通信模块的IO口实现映射。
本实施例中，主设备还包括与第二处理器连接的第二红外调试接口模块，第二红外调试接口模块用于获取外部通信模块的信息并处理，然后将处理后的信息传送给第二处理器，还用于接收第二处理器传送的信号，并根据该信号对外部通信模块的参数进行调整配置。
实施本实施例时，从设备通过第一IO接口模块从外部数据端接收到的信号为数字信号，经过第一处理器处理后，再由第一数字编码模块对其进行数模转换、滤波和扩频调制处理，然后再通过LoRa技术将扩频调制后的信号发送给主设备，主设备通过第二天线装置接收从设备发送的信号，并由第二数字编码模块对其进行解调、检测、滤波和模数转换，再传送给第二处理器，第二处理器对第二数字编码模块传送的信号进行处理后通过第二IO接口模块传送给外部通信模块，外部通信模块再讲接收到的信息以某种通信方式传送给通信主站，实现通信主站与外部数据端之间的通信交互。其中，外部数据端可以是现有集中器中的数据管理设备或控制设备，集中器中的数据管理设备或控制设备对生活用表发送数据读取命令来读取相关数据并通过第一IO接口模块传送到从设备；外部通信模块可以是GPRS模块或其他通信模块，主设备通过外部通信模块和通信主站之间实现通信交互。
实施本实施例时，第一指令模块中的第一指令配置模块实时或定时从第一处理器接收由外部通信模块传来的远程指令，并将远程指令传送给第一指令输出模块，同时，第一指令配置模块也可以自主配置本地指令并将本地指令传送给第一指令输出模块，当第一指令输出模块接收到指令后，第一指令识别模块会主动识别第一指令输出模块接收到的指令是远程指令还是本地指令，如果第一指令输出模块只接收到远程指令或本地指令，则将接收到的远程指令或本地指令传送给第一指令输出模块，如果第一指令输出模块同时接收到远程指令和本地指令，则根据第一指令预设模块预设的指令顺序将接收到的指令传送给第一指令输出模块，通过第一指令预设模块，可以预设指令传送顺序，也可以预设只传送远程指令或只传送本地指令，此外，第一指令预设模块还预设远程指令接收时间，当第一指令配置模块在预设时间内没有接收到远程指令，则第一指令配置模块自动配置本地命令并传送给第一指令输出模块。
第二指令模块中的第二指令配置模块实时或定时从第二处理器接收由外部通信模块传来的远程指令，并将远程指令传送给第二指令输出模块，同时，第二指令配置模块也可以自主配置本地指令并将本地指令传送给第二指令输出模块，当第二指令输出模块接收到指令后，第二指令识别模块会主动识别第二指令输出模块接收到的指令是远程指令还是本地指令，如果第二指令输出模块只接收到远程指令或本地指令，则将接收到的远程指令或本地指令传送给第二指令输出模块，如果第二指令输出模块同时接收到远程指令和本地指令，则根据第二指令预设模块预设的指令顺序将接收到的指令传送给第二指令输出模块，通过第二指令预设模块，可以预设指令传送顺序，也可以预设只传送远程指令或只传送本地指令，此外，第二指令预设模块还预设远程指令接收时间，当第二指令配置模块在预设时间内没有接收到远程指令，则第二指令配置模块自动配置本地命令并传送给第二指令输出模块。
本实施例中，扩频技术采用的是美国Semtech公司的LoRa扩频技术，主要是将10kHz以下的低频数字信号扩展为125kHz信号带宽的模拟信号，然后再通过LoRa无线发送与接收解调。
实施例2
本实施例提供一种通信方法，该通信方法利用实施例1提供的中继器实现通信，包括：
从设备接收外部数据端传送的波特率校准码；
对从设备接收的波特率校准码的高低电平的脉冲宽度进行计算并根据计算结果判断外部数据端的接口通信速率；
将从设备的第一IO接口模块的接口速率配置为与外部数据端的接口速率相同；
将从设备的接口速率配置信息通过LoRa无线技术发送给主设备；
将主设备的第二IO接口模块的接口速率配置为与第一IO接口模块的接口速率相同；
对从设备从外部数据端接收到的信息进行处理；
将从设备处理后的信息通过LoRa无线技术发送送给主设备；
对主设备接收到的信息进行处理；
将主设备处理后的信息传送给外部通信模块。
实际应用中，外部通信模块将接收到的信息通过本身的通信方式传送给通信主站。
为了使中继器更好更稳定地工作，本实施例提供的通信方法还包括红外调试，本实施例中，红外调试具体包括：
通过红外发射端获取外部数据端、外部通信模块、第一LoRa驱动模块、第二LoRa驱动模块、第一天线装置和第二天线装置的相关信息；
通过红外发射端的红外发射头将获取的相关信息以红外调试指令的形式发送给第一红外调试接口模块和第二红外调试接口模块的红外接收头；
将第一红外调试接口模块和第二红外调试接口模块接收到的红外调试指令传送给第一处理器和第二处理器；
对第一处理器和第二处理器接收到的红外调试指令进行处理并将处理后的红外调试指令通过第一红外调试接口模块或第二红外调试接口模块的红外发射头发送给调整终端；
调整终端根据接收到的红外调试指令对外部数据端、外部通信模块、第一LoRa驱动模块、第二LoRa驱动模块、第一天线装置和第二天线装置进行调试。
其中，对第一处理器和第二处理器接收到的红外调试指令进行处理包括：配置相关设备的地址、读取相关设备的状态信息、读取相关设备的版本信息、对主设备和从设备进行关联配对和无线链路测试。
为使中继器更好更稳定地工作，本实施例提供的通信方法还包括IO接口映射，本实施例中，IO接口映射具体包括：
从设备与外部数据端的交互串口全部与第一处理器连接，主设备与外部通信模块的交互串口全部与第二处理器连接；
通过第一处理器不停地读取从设备与外部数据端的交互串口的状态信息，一旦发现交互串口的状态信息发生变化，立即响应，并将交互串口的状态信息通过LoRa无线技术发送给主设备；同时，通过第二处理器不停地读取主设备与外部通信模块的交互串口的状态信息，一旦发现交互串口的状态信息发生变化，立即响应，并将交互串口的状态信息通过LoRa无线技术发送给从设备；
通过主设备的第二处理器对接收到的交互串口的状态信息进行解析并判断从设备中的哪个交互串口的状态信息发生变化和变化的状态；同时，通过从设备的第一处理器对接收到的交互串口的状态信息进行解析并判断主设备中的哪个交互串口的状态信息发生变化和变化的状态；
通过第二处理器将主设备与外部通信模块的交互串口的状态设置为与从设备与外部数据端的交互串口的状态相同；同时，通过第一处理器将从设备与外部数据端的交互串口的状态设置为与主设备与外部通信模块的交互串口的状态相同。
实施本实施例时，除了本实施例给出的信号传输方向：从外部数据端到从设备到主设备再到外部通信模块，最后由外部通信模块将数据传送给通信主站，从而实现通信主站的远程管理；还可以为：通信主站通过外部通信模块向主设备发送命令，主设备将接收到的命令发送给从设备，从设备再将相关信息传送到外部数据端，最后由外部数据端对生活用表执行相关操作。前者是采集数据并上传至通信主站的过程，后者是通信主站对外部数据端进行控制和指挥的过程，后者的通信方法与如下：
将主设备的第二IO接口模块的接口速率配置为与外部通信模块的接口口速率相同；
将主设备的接口速率配置信息通过LoRa无线技术将发送给从设备；
将从设备的第一IO接口模块的通信速率配置为与第二IO接口模块的配置速率相同；
对主设备从外部通信模块接收到的信息并进行处理；
将主设备处理后的信息通过LoRa无线技术发送送给从设备；
对从设备接收到的信息进行处理；
将从设备处理后的信息传送给外部数据端。
其中，将主设备的第二IO接口模块的接口速率配置为与外部通信模块的接口速率相同具体包括：
主设备接收外部通信模块传送的波特率校准码；
对主设备接收的波特率校准码的高低电平的脉冲宽度进行计算并根据计算结果判断外部通信模块的接口通信速率；
将主设备的第二IO接口模块的通信速率配置为与外部通信模块的接口通信速率相同。
同时，为了使使中继器更好更稳定地工作，本实施例提供的通信方法还包括红外调试和IO接口映射，红外调试和IO接口映射的具体方法和本实施例前面提到的红外调试和IO接口映射的方法相同。
本实施例中，对从设备从外部数据端接收到的信息进行处理包括数模转换和对模拟信号进行扩频调制，然后将扩频后的模拟信号通过LoRa无线技术发送送给主设备，主设备再对从从设备接收到的信息进行解调和模数转换，然后将数字信号传送给外部通信模块；对主设备从外部通信模块接收到的信息进行处理包括数模转换和对模拟信号进行扩频调制，然后将扩频后的模拟信号通过LoRa无线技术发送送给从设备，从设备再对从主设备接收到的信息进行解调和模数转换，然后将数字信号传送给外部数据端模块。其中，对模拟信号均进行低通滤波，然后再进行相应处理。
实施实施例1和实施例2时，还可以采用纠错编码技术，可以对信息传输过程中发生的错误在收端进行检错和纠错，纠错编码技术既可以通过硬件实现，也可以通过软件实现。另外，由于实施例1提供的中继器很多时候工作在密集、复杂多变的电磁干扰和有针对性的通信干扰环境中，因此在具体实施时还可以采取各种电子抗干扰措施以保持通信畅通的通信，主要的抗干扰措施有：
跳频通信：利用频率不断变化以躲避敌方的侦察与干扰，是扩频通信的一种，抗干扰性能的好坏，取决于频率点的多少和变化的快慢；
直接扩频通信：以隐蔽的方法使敌方通信对抗设备难以发现通信信号，并使窄带干扰效果大大降低，达到抗干扰的目的；
混合扩频(跳频/直扩)：综合跳频通信与直接扩频通信的优点而避免其缺点，两者既可单独使用又可混合使用；
自适应技术：采用自适应天线、自适应干扰抑制滤波器等方法，作为其他抗干扰措施的辅助手段。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。