LORA无线通信中继方法、设备和系统与流程

本发明涉及低功耗长距离无线通信
技术领域：
，尤其涉及LORA通信中继方法、设备和系统。
背景技术：
：LoRa(LongRange)是专用于远距离低功耗的无线通信技术,其基于扩频的调制方式相对于其他通信方式大大增加了通信距离，可广泛应用于各种场合的远距离低速率物联网无线通信领域。比如自动抄表、楼宇自动化设备、无线安防系统、工业监视与控制等。具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。LoRa的网络布置中，由于其具有低功耗，长距离传输的特点，LoRa无线通信网络一般设置为主机和从机直接通信。主机通过无线通信向从机广播带设备地址的Modbus协议格式命令进行数据采集，对应设备地址的从机返回响应数据包。主机通过轮询的方式、不断广播带不同设备地址的命令，逐个采集远端设备数据。但LoRa无线通信在实际应用中，容易出现因为障碍物、距离等因素导致信号衰减变差而无法达到通信要求。如图1所示，从机A由于被障碍物B阻挡，无法实现和主机的通信，从机C由于距离太远，其和主机的通信也无法满足要求。技术实现要素：针对现有LoRa无线通信系统在实际应用中存在的问题，本发明实施例提供了一种LORA无线通信中继方法、设备和系统。本发明实施例提供的一种LORA无线通信中继方法，包括以下步骤：接收数据采集广播命令步骤：接收主机的第一数据采集广播命令，第一数据采集广播命令带有从机地址；转发数据采集广播命令步骤：查询从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN(SerialNumber，产品序列号)号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；接收响应命令步骤：接收从机的第一响应命令，第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；返回响应命令步骤：将第一响应命令转换为第二响应命令，第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。进一步地，在接收数据采集广播命令步骤之前，还包括步骤：中继设备设置步骤：中继设备标明中继类型，并记录所带从机的地址和SN号。本发明实施例提供的LORA无线通信中继方法，通过在LORA无线通信系统中设置中继设备，并在中继设备接收到第一数据采集广播命令后，对该第一数据采集广播命令进行转换，转换为带有中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令并发送给该中继设备所带的从机。能有效延长通信距离，解决LoRa通信中一些孤点的问题，并解决信号同频干扰的问题，提升通信质量。本发明实施例提供的一种LoRa无线通信中继设备，包括处理器和存储器，存储器存储有计算机可读程序，处理器可读取并运行存储器中的计算机可读程序，计算机可读程序实现LoRa无线通信中继方法，包括以下步骤：接收数据采集广播命令步骤：接收主机的第一数据采集广播命令，第一数据采集广播命令带有从机地址；转发数据采集广播命令步骤：查询从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；接收响应命令步骤：接收从机的第一响应命令，第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；返回响应命令步骤：将第一响应命令转换为第二响应命令，第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。优选地，在接收数据采集广播命令步骤之前，还包括步骤：中继设备设置步骤：中继设备标明中继类型，并记录所带从机的地址和SN号。本发明实施例进一步提供了一种计算机可读存储介质，可读存储介质存储有计算机可读程序，计算机可读程序运行时可实现如上述的LORA无线通信中继方法。本发明实施例进一步提供了一种LoRa无线通信方法，包括以下步骤：数据采集广播命令步骤：主机采用标准的ModBus协议通信，广播第一数据采集广播命令，第一数据采集广播命令带有从机地址；接收数据采集广播命令步骤：中继设备接收主机的第一数据采集广播命令；转发数据采集广播命令步骤：中继设备查询从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；从机响应命令步骤：从机接收第二数据采集广播命令，并判断是否与本机SN号一致，如果一致，则返回第一响应命令给中继设备，第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；返回响应命令步骤：中继设备接收从机的第一响应命令，将第一响应命令转换为第二响应命令，第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。优选地，在数据采集广播命令步骤之前，还包括步骤：中继设备设置步骤：中继设备标明中继类型，并记录所带从机的地址和SN号。本发明实施例进一步提供了一种LoRa无线通信系统，包括主机、中继设备和从机，主机连接中继设备，中继设备连接从机；主机：用于采用标准的ModBus协议通信，广播第一数据采集广播命令，第一数据采集广播命令带有从机地址；还用于接收第二响应命令，第二响应命令带有从机地址；中继设备：用于接收主机的第一数据采集广播命令；查询从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；还用于接收从机的第一响应命令，将第一响应命令转换为第二响应命令，并返回第二响应命令给主机；第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号，第二响应命令带有从机地址；从机：用于接收第二数据采集广播命令，并判断是否与本机SN号一致，如果一致，则返回第一响应命令给中继设备。优选地，中继设备还用于标明中继类型，并记录该中继设备所带从机的地址和SN号。本发明实施例提供的LORA无线通信方法和系统，通过设置中继设备，并在中继设备接收到第一数据采集广播命令后，对该第一数据采集广播命令进行转换，转换为带有中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令并发送给该中继设备所带的从机。能有效延长通信距离，解决LoRa通信中一些孤点的问题，并解决信号同频干扰的问题，提升通信质量。附图说明图1为现有LoRa无线通信系统示意图；图2为本发明实施例中LoRa无线通信系统结构示意图；图3为本发明实施例一中LoRa无线通信中继方法流程示意图；图4为本发明实施例一中优选的LoRa无线通信中继方法流程示意图；图5为本发明实施例二中LoRa无线通信方法流程示意图；图6为本发明实施例二中优先的LoRa无线通信方法流程示意图。附图中：210、主机；220、中继设备；230、从机。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。Lora无线通信技术基于扩频调制方式的远距离低功耗通信技术。由于其具有功率低、传输距离远、看干扰能力强，目前正广泛应用于各种低速率无线通信邻域，是建设物联网的一项重要技术。本发明以其在电力无线通信中的应用，如自动抄表、电力线路监控为例，对本发明的一种Lora无线通信中继方法、中继设备、Lora无线通信方法和系统进行说明。本发明的Lora无线通信中继方法、中继设备、Lora无线通信方法和系统也可以适用于其他使用Lora无线通信的应用领域。本发明实施例提供了一种Lora无线通信系统，如图2所示，包括了主机210、中继设备220和从机230。其中，在主机210信号覆盖范围内的一部分从机230可以直接和主机通过无线通信信号连接。中继设备220也设置在主机210的信号覆盖范围内，通过预设的信号频率与主机210连接。对于部分并不处于主机210信号覆盖范围的从机230，或者是被障碍物遮挡不能直接接收到主机210信号的从机230，则可以通过Lora无线通信的预设信号频率，与中继设备220通过无线信号连接。对于上述本发明实施例提供的一种Lora无线通信系统，主机210和与主机210直接信号连接的从机230之间的通信，可以采用现有的Lora无线通信技术进行通信，本发明不做限制。本发明实施例主要针对需要通过中继设备220才能与主机210进行通信的从机230，提供一种Lora无线通信中继方法、中继设备220，同时提供一种Lora无线通信方法和系统。实施例一：本实施例提供一种Lora无线通信中继设备，该设备为如图2所示Lora无线通信系统中的中继设备220，包括处理器和存储器，存储器存储有计算机可读程序，处理器可读取并运行存储器中的计算机可读程序，计算机可读程序实现如图3所示的LoRa无线通信中继方法，包括以下步骤：S110接收数据采集广播命令步骤：接收主机的第一数据采集广播命令，所述第一数据采集广播命令带有从机地址；S120转发数据采集广播命令步骤：查询所述从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；S130接收响应命令步骤：接收从机的第一响应命令，所述第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；S140返回响应命令步骤：将所述第一响应命令转换为第二响应命令，所述第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。进一步地，在LoRa无线通信系统网络配置之初，为实现本发明提供的LoRa无线通信中继方法，需要对中继设备220进行设置，以便建立中继设备220与从机230之间的通信连接，本发明提供的LoRa无线通信中继方法在网络配置之初，其实现方法如图4所示，包括如下步骤：S100中继设备设置步骤：中继设备标明中继类型，并记录所带从机的地址和SN号；S110接收数据采集广播命令步骤：接收主机的第一数据采集广播命令，所述第一数据采集广播命令带有从机地址；S120转发数据采集广播命令步骤：查询所述从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；S130接收响应命令步骤：接收从机的第一响应命令，所述第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；S140返回响应命令步骤：将所述第一响应命令转换为第二响应命令，所述第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。在上述步骤S120中，中继设备220在将主机发送的第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令中，其转换的第二数据采集广播命令格式命令为：FE+ED+DC+本地SN+目的SN+原命令+CRC+CB。其中，各符合表示的内容如表1所示。序号内容字节数说明1FE1固定命令格式2ED1固定命令格式3DC1固定命令格式4本地SN4中继模块的SN号5目的SN4对于接收命令的从机模块SN号6原命令N中继收到主机的原命令7CRC1校验和8CB1固定命令格式表1中继设备220接收到的第一响应命令为：FE+ED+DC+本地SN+目的SN+原命令+CRC+CB。其中，各符合表示的内容如表2所示。序号内容字节数说明1FE1固定命令格式2ED1固定命令格式3DC1固定命令格式4本地SN4从机模块的SN号5目的SN4中继模块SN号6原命令N从机连接仪表的响应数据7CRC1校验和8CB1固定命令格式表2本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序运行时可实现如上所述的LoRa无线通信中继方法。本发明实施例提供的LORA无线通信中继方法和中继设备220，通过中继设备220接收到第一数据采集广播命令后，对该第一数据采集广播命令进行转换，转换为带有中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令并发送给该中继设备220所带的从机230。能有效延长通信距离，解决LoRa通信中一些孤点的问题，并解决信号同频干扰的问题，提升通信质量。实施例二：本发明实施例提供一种LoRa无线通信方法，如图5所示，包括以下步骤：S310数据采集广播命令步骤：主机采用标准的ModBus协议通信，广播第一数据采集广播命令，所述第一数据采集广播命令带有从机地址；S320接收数据采集广播命令步骤：中继设备接收主机的第一数据采集广播命令；S330转发数据采集广播命令步骤：中继设备查询所述从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；S340从机响应命令步骤：从机接收第二数据采集广播命令，并判断是否与本机SN号一致，如果一致，则返回第一响应命令给中继设备，所述第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；S350返回响应命令步骤：中继设备接收从机的第一响应命令，将所述第一响应命令转换为第二响应命令，所述第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。进一步地，在LoRa无线通信系统网络配置之初，为实现本发明提供的LoRa无线通信方法，需要对中继设备220进行设置，以便建立中继设备220与从设备230之间的通信连接，本发明提供的LoRa无线通信方法在网络配置之初，其实现方法如图6所示，包括如下步骤：S300中继设备设置步骤：中继设备标明中继类型，并记录所带从机的地址和SN号；S310数据采集广播命令步骤：主机采用标准的ModBus协议通信，广播第一数据采集广播命令，所述第一数据采集广播命令带有从机地址；S320接收数据采集广播命令步骤：中继设备接收主机的第一数据采集广播命令；S330转发数据采集广播命令步骤：中继设备查询所述从机地址是否为本中继设备带的从机，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；S340从机响应命令步骤：从机接收第二数据采集广播命令，并判断是否与本机SN号一致，如果一致，则返回第一响应命令给中继设备，所述第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号；S350返回响应命令步骤：中继设备接收从机的第一响应命令，将所述第一响应命令转换为第二响应命令，所述第二响应命令带有从机地址，并返回第二响应命令给主机。本实施例还提供如图2所示的Lora无线通信系统，用于实现上述Lora无线通信方法，包括主机210、中继设备220和从机230。中继设备220设置在主机210的信号覆盖范围内，通过预设的信号频率与主机210连接。从机230通过Lora无线通信的预设信号频率，与中继设备220连接通过无线信号连接。主机210：用于采用标准的ModBus协议通信，广播第一数据采集广播命令，第一数据采集广播命令带有从机地址；还用于接收第二响应命令，第二响应命令带有从机地址；中继设备220：用于接收主机210的第一数据采集广播命令；查询从机230地址是否为本中继设备220带的从机230，如果是，将第一数据采集广播命令转换为带中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令，并将第二数据采集广播命令广播出去；还用于接收从机230的第一响应命令，将第一响应命令转换为第二响应命令，并返回第二响应命令给主机210；第一响应命令带有中继设备SN号、从机SN号，第二响应命令带有从机地址；中继设备220还用于标明中继类型，并记录该中继设备220所带从机230的地址和SN号。从机230：用于接收第二数据采集广播命令，并判断是否与本机SN号一致，如果一致，则返回第一响应命令给中继设备220。上述Lora无线通信系统工作原理如下：在建立如图2所示的Lora无线通信系统之后，建立各从机230和主机210的通信线路，对应不能直接和主机210建立通信线路的从机230，则建立该从机230与中继设备220的通信线路。通信线路建立之后，中继设备220设置标明其中继类型，同时记录经过该中继设备220的从机230地址和SN号。中继设备220具有和从机230一样接收主机210数据采集广播命令的功能。主机210通过广播的形式向从机230和中继设备220发送带从机地址的Modbus协议格式命令进行数据采集。主机210发出带地址的数据采集广播命令后，分两种情况，一：目标是不需要经过中继的，对应的从机230收到命令后，返回响应命令；中继设备220收到后，查询记录的本中继设备220带的从机230，没找到对应的远程设备，不作转发。二：目标是需要经过中继的，中继设备220收到后，查询记录的本中继设备220带的从机230，找到记录，转换成带中继设备SN号、目标从机SN号的协议命令后转发，从机230收到后，判断是否本机的SN号，是则处理后返回相应带SN号的命令，此命令只有对应的中继设备220才会处理，中继设备220在接收到从机230返回相应带SN号的命令后，判断该SN号是否是本设备220的从机，如果不是，则丢弃该命令，如果是，则转换成标准的协议命令发给主机210处理。上述通信过程中，每一条无线数据发送时，其他设备都是处于静默状态，不存在多条无线命令同时发送，从而避免了同频干扰。主机210通过轮询的方式、不断广播带不同设备地址的命令，逐个采集从机230的数据。在上述实现Lora无线通信的过程中，中继设备220转换成带中继设备SN号、目标从机SN号的协议命令，具体指转换成如表1所示的协议命令。从机230返回的相应带SN号的命令，具体为如表2所示的命令。本发明实施例提供的LORA无线通信方法和系统，通过设置中继设备220，并在中继设备220接收到第一数据采集广播命令后，对该第一数据采集广播命令进行转换，转换为带有中继设备SN号、从机SN号的第二数据采集广播命令并发送给该中继设备220所带的从机。能有效延长通信距离，解决LoRa通信中一些孤点的问题，并解决信号同频干扰的问题，提升通信质量。所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是一种基于互联网的表单设计系统的控制中心，利用各种接口和线路连接一种基于互联网的表单设计系统的各个部分。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现一种基于互联网的表单设计系统的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3