一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置的制作方法

本实用新型属于物联网技术领域，特别涉及一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置。

背景技术：

图像传输监控在安防领域具有广泛的应用，对安全防护起到了十分重要的作用。但是许多需要监控的地点没有铺设供电和通讯电缆，布线的难度和成本都很大。因此，免布线的无线传输、电池供电的图像传输监控设备就显得十分必要。目前的图像监控设备的无线传输方式主要是两种,一种是WIFI传输方式，存在的问题是传输距离短、只有几十米，必须要监控点附近安装网关，网关需要长期通电开启，一旦网关断电关闭，会造成信息无法送达，并且WIFI功耗较高，需要的电池容量比较大，成本高，一种是选用3G/4G等公网无线通讯，存在的问题是3G/4G等公网传输模块功耗很大、电池必须经常更换，成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置，解决了图像监控远程低功耗无线传输的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置，包括串口摄像头模组接口P1、MCU微处理器U1、LORAWAN低功耗无线通讯模组、数据存储器、时钟模块、锂电池和电源单元；

串口摄像头模组接口P1连接外部串口通信的摄像头组件；

LORAWAN低功耗无线通讯模组包括LORAWAN芯片U3、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R4、电容C3、电容C4、电容C5、电感L1和天线ANT1，LORAWAN芯片U3的3脚通过电阻R9连接地线、4脚通过电阻R11连接3.3V电源、9脚通过电阻R12连接MCU微处理器U1的一个IO口、16脚通过电阻R4连接3.3V电源、22脚连接3.3V电源、12脚通过电感L1连接天线ANT1，电感L1的两端分别通过电容C4和电容C5连接地线，LORAWAN芯片U3的22脚还通过电容C3连接地线，LORAWAN芯片U3的1脚、2脚、5脚、14脚～17脚和19脚～21脚分别连接MCU微处理器U1上不同的IO口；

数据存储器和时钟模块与LORAWAN芯片U3电连接；

电源单元包括电压转换模块U7、参考电压模块U6、电池电压检测单元、5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5；

5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5的输入端均连接锂电池正极，5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5分别输出所述5V电源和所述3.3V电源；

LORAWAN芯片U3通过参考电压模块U6与MCU微处理器U1通信；

电池电压检测单元包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端连接锂电池的正极、另一端通过电阻R3连接地线，电阻R2和电阻R3的连接节点还连接MCU微处理器U1的AD输入端；

参考电压模块U6的1脚通过一个电阻R13连接锂电池的正极、2脚通过电容C12连接地线、3脚连接地线，参考电压模块U6的1脚和2脚连接在一起，参考电压模块U6的1脚输出参考电压，该参考电压被输入到MCU微处理器U1的参考电压输入端；

MCU微处理器U1通过5V电源供电。

优选的，所述数据存储器的型号为I2C接口的FLASH存储器；所述时钟模块的型号为DS1307；所述MCU微处理器U1的型号为STC15F2K60S2；所述LORAWAN芯片U3的型号为ZY-U-001；所述5V稳压模块U4的型号为LM1117-5.0；所述3.3V稳压模块U5的型号为LM1117-3.3；所述电压转换模块U7的型号为TXS0108E；所述参考电压模块U6的型号为TL431。

优选的，所述LORAWAN芯片U3的1脚和2脚作为中断唤醒端连接所述时钟模块；所述LORAWAN芯片的5脚、14脚和15脚通过I2C总线连接所述数据存储器；

LORAWAN芯片U3的3脚、4脚、16脚、17脚、19脚和20脚分别连接所述电压转换模块U7的3脚、1脚、5脚和6脚，LORAWAN芯片U3的9脚通过电阻R12连接电压转换模块U7的4脚；

所述串口摄像头模组接口P1的1脚连接所述5V电源、2脚连接地线；3脚和4脚分别连接所述电压转换模块U7的8脚和7脚；

电压转换模块U7的13脚～18脚和20脚分别连接所述MCU微处理器U1的不同的IO口；

所述电压转换模块U7的19脚连接所述5V电源、2脚连接所述3.3V电源。

本实用新型所述的一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置，解决了图像监控远程低功耗无线传输的技术问题，采用低功耗串口摄像头模组、LORAWAN低功耗无线通讯模组结合联动的方法，可以使用电池长期供电、长距离传输，可以安装在任意地点，无须布线，可以按需采集和传输，平时休眠，需要时工作，可以节省电力。预设条件指标可以事先设定，也可以通过管理服务器远程修改，采用LORAWAN网络，传输距离远，功耗低。

附图说明

图1是本实用新型的MCU微处理器U1的电路图；

图2是本实用新型的LORAWAN低功耗无线通讯模组的电路图；

图3是本实用新型的串口摄像头模组接口P1的电路图；

图4是本实用新型的电源单元的的电路图；

图5是本实用新型的电压转换模块U7的电路图；

图6是本实用新型的参考电压模块U6的电路图。

具体实施方式

如图1-图6所示的一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置，包括串口摄像头模组接口P1、MCU微处理器U1、LORAWAN低功耗无线通讯模组、数据存储器、时钟模块、锂电池和电源单元；

串口摄像头模组接口P1连接外部串口通信的摄像头组件；

LORAWAN低功耗无线通讯模组包括LORAWAN芯片U3、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R4、电容C3、电容C4、电容C5、电感L1和天线ANT1，LORAWAN芯片U3的3脚通过电阻R9连接地线、4脚通过电阻R11连接3.3V电源、9脚通过电阻R12连接MCU微处理器U1的一个IO口、16脚通过电阻R4连接3.3V电源、22脚连接3.3V电源、12脚通过电感L1连接天线ANT1，电感L1的两端分别通过电容C4和电容C5连接地线，LORAWAN芯片U3的22脚还通过电容C3连接地线，LORAWAN芯片U3的1脚、2脚、5脚、14脚～17脚和19脚～21脚分别连接MCU微处理器U1上不同的IO口；

电容C4、电容C5和电感L1构成了π型电路，增强了天线的信号。

数据存储器和时钟模块与LORAWAN芯片U3电连接；

电源单元包括电压转换模块U7、参考电压模块U6、电池电压检测单元、5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5；

5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5的输入端均连接锂电池正极，5V稳压模块U4和3.3V稳压模块U5分别输出所述5V电源和所述3.3V电源；

LORAWAN芯片U3通过参考电压模块U6与MCU微处理器U1通信；

电池电压检测单元包括电阻R2和电阻R3，电阻R2的一端连接锂电池的正极、另一端通过电阻R3连接地线，电阻R2和电阻R3的连接节点还连接MCU微处理器U1的AD输入端；

参考电压模块U6的1脚通过一个电阻R13连接锂电池的正极、2脚通过电容C12连接地线、3脚连接地线，参考电压模块U6的1脚和2脚连接在一起，参考电压模块U6的1脚输出参考电压，该参考电压被输入到MCU微处理器U1的参考电压输入端；

本实用新型采用参考电压模块U6作为参考电压源，参考电压模块U6采用TL431，电阻R13和电容C12与参考电压模块U6构成了恒压源，为MCU微处理器U1提供稳定的参考电压，MCU微处理器U1的参考电压输入端为8脚；

MCU微处理器U1实时通过AD端检测电阻R3的分压值，当分压值小于参考电压时，即判断此时锂电池电压过低。

锂电池采用12V锂电池。

MCU微处理器U1通过5V电源供电。

本实用新型可连接5V供电的串口通信的摄像头组件，其串口通信端通过电压转换模块U7进行电压转换和隔离后于MCU微处理器U1通信。

优选的，所述数据存储器的型号为I2C接口的FLASH存储器；所述时钟模块的型号为DS1307；所述MCU微处理器U1的型号为STC15F2K60S2；所述LORAWAN芯片U3的型号为ZY-U-001；所述5V稳压模块U4的型号为LM1117-5.0；所述3.3V稳压模块U5的型号为LM1117-3.3；所述电压转换模块U7的型号为TXS0108E；所述参考电压模块U6的型号为TL431。

优选的，所述LORAWAN芯片U3的1脚和2脚作为中断唤醒端连接所述时钟模块；所述LORAWAN芯片的5脚、14脚和15脚通过I2C总线连接所述数据存储器；

LORAWAN芯片U3的3脚、4脚、16脚、17脚、19脚和20脚分别连接所述电压转换模块U7的3脚、1脚、5脚和6脚，LORAWAN芯片U3的9脚通过电阻R12连接电压转换模块U7的4脚；

所述串口摄像头模组接口P1的1脚连接所述5V电源、2脚连接地线；3脚和4脚分别连接所述电压转换模块U7的8脚和7脚；

电压转换模块U7的13脚～18脚和20脚分别连接所述MCU微处理器U1的不同的IO口；

所述电压转换模块U7的19脚连接所述5V电源、2脚连接所述3.3V电源。

由于LORAWAN芯片U3采用3.3V电压供电，MCU微处理器U1采用5V电源供电，所以，LORAWAN芯片U3和MCU微处理器U1之间需要用电压转换模块U7进行电平转换和隔离，本实用新型采用TXS0108E作为电平转换芯片，保证了多电源系统的正常工作。

使用时，开机后MCU微处理器U1启动工作,读取预设的图像采集参数，通过串口启动外部串口通信的摄像头组件按照设定的图像触发条件、时间间隔、帧数采集图像，保持LORAWAN模块休眠，采集结束后，控制外部串口通信的摄像头组件关闭并进入休眠，节省电量。

MCU微处理器U1对采集的图像压缩、存储。MCU微处理器U1读取设定的传输参数，当满足传输条件时，即，定时时间到达时，启动LORAWAN芯片U3发送数据，发送时将图像分解为图像包，定义分包序列号，顺序发送到LORAWAN网络，由网络转发到用于图像管理的服务器，服务器接收分组数据，按照序列号合成图片，放到数据库中，分发到指定的应用系统或由应用系统调用。图像包发送完毕后，LORAWAN芯片U3自动休眠，等待下次唤醒。

本实用新型所述的一种基于LORAWAN的低功耗无线图像传输装置，解决了图像监控远程低功耗无线传输的技术问题，采用低功耗串口摄像头模组、LORAWAN低功耗无线通讯模组结合联动的方法，可以使用电池长期供电、长距离传输，可以安装在任意地点，无须布线，可以按需采集和传输，平时休眠，需要时工作，可以节省电力。预设条件指标可以事先设定，也可以通过管理服务器远程修改，采用LORAWAN网络，传输距离远，功耗低。