一种LORA智能数据通信系统的制作方法

一种lora智能数据通信系统
技术领域
1.本实用新型属于通信领域，具体地说，涉及一种lora智能数据通信系统。


背景技术：

2.数据传输过程中，多个数据终端节点与服务器之间，需要有一个作为中间调节的桥梁，才能保证数据传输及交互的高效率、清楚、有序地进行。


技术实现要素：

3.本实用新型针对现有技术的上述需求，提出了一种lora智能数据通信系统，通过设置lora集中器，连接终端节点和云服务器，实现了数据高效率、清楚、有序地传输与交互。
4.本实用新型具体实现内容如下：
5.本实用新型提出了一种lora智能数据通信系统，包括lora集中器，以及与lora集中器连接的多组终端节点、云端服务器；
6.所述lora集中器包括依次连接的lora天线、lora模块、主控单元、以太网模块；还包括与主控单元连接的wifi模块及与wifi模块连接的wifi天线。
7.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述以太网模块包括以太网单元、以太网接口；所述以太网单元与主控单元连接，所述以太网接口与以太网单元连接；还包括第二晶振电路，所述第二晶振电路与以太网单元连接。
8.为了更好地实现本实用新型，进一步地，还包括电源模块，所述电源模块与主控单元、wifi模块、以太网单元、以太网接口、lora模块连接。
9.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述主控单元包括主控芯片stm32f103ret6、发光二极管d2、发光二极管d3、发光二极管d4、发光二极管d5、按键s1、电感l2、第一晶振电路；
10.所述按键s1接地后连接在主控芯片stm32f103ret6的11号接线端；
11.所述电感l2连接电源模块后分别与主控芯片stm32f103ret6的1号接线端、13号接线端、19号接线端、32号接线端、48号接线端、64号接线端连接，并还在搭接一个电阻后与主控芯片stm32f103ret6的11号接线端连接；在电感l2输出端还连接有四个并联用于滤波的电容；
12.所述发光二极管d2、发光二极管d3、发光二极管d4、发光二极管d5分别都串联一个电阻并连接电源模块后与主控芯片stm32f103ret6的55号接线端、56号接线端、57号接线端、58号接线端连接；
13.所述第一晶振电路与主控芯片stm32f103ret6的5号接线端、6号接线端连接；
14.所述电源模块与主控芯片stm32f103ret6的46号接线端、49号接线端连接。
15.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述以太网单元包括芯片ch395q，所述第一晶振电路连接在芯片ch395q的10号接线端和11号接线端；
16.所述以太网接口包括芯片hr911105a，所述芯片hr911105a的1号接线端与芯片
ch395q的7号接线端连接，芯片hr911105a的2号接线端与芯片ch395q的8号接线端连接；芯片hr911105a的3号接线端与芯片ch395q的4号接线端连接；芯片hr911105a的6号接线端与芯片ch395q的5号接线端连接；芯片hr911105a的10号接线端与芯片ch395q的52号接线端连接；芯片hr911105a的11号接线端与主控芯片stm32f103ret6的8号接线端连接；
17.所述芯片ch395q的36号接线端与主控芯片stm32f103ret6的25号接线端连接，芯片ch395q的49号接线端与主控芯片stm32f103ret6的24号接线端连接；芯片ch395q的57号接线端与主控芯片stm32f103ret6的16号接线端连接，芯片ch395q的58号接线端与主控芯片stm32f103ret6的17号接线端连接。
18.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述lora模块包括芯片wh
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c，所述芯片wh
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c的2号接线端连接lora天线；所述芯片wh
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c的4号接线端与主控芯片stm32f103ret6的33号接线端连接；芯片wh
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c的19号接线端与主控芯片stm32f103ret6的29号接线端连接；芯片wh
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c的20号接线端与主控芯片stm32f103ret6的30号接线端连接。
19.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述wifi模块包括芯片esp
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07s，所述芯片esp
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07s的1号接线端与主控芯片stm32f103ret6的27号接线端连接；芯片esp
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07s的15号接线端和16号接线端分别与主控芯片stm32f103ret6的42号接线端和43号接线端连接。
20.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述电源模块包括变压芯片u1、插板2edg3.81、u4芯片tps5302、变压器v1；
21.所述变压芯片u1输入端连接12v电源，输出3.3v的输出端分别与主控芯片stm32f103ret6、芯片ch395q、芯片hr911105a、芯片esp
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07s、芯片wh
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c连接；
22.所述插板2edg3.81的1号接线端连接12v的电源，且插板2edg3.81的3号和4号接线端分别与u4芯片tps5302的6号和7号接线端连接；所述u4芯片tps5302的3号接线端连接3.3v电源，u4芯片tps5302的1号接线端和4号接线端分别与的41号接线端和27号接线端连接；
23.所述变压器v1的输入端连接3.3v的电源，输出1.8v电源的输出端与芯片ch395q连接。
24.本实用新型与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
25.保证了数据通信的有序进行，避免了数据碰撞。
附图说明
26.图1为本实用新型系统模块连接示意图；
27.图2为本实用新型lora集中器的模块构成示意图；
28.图3为本实用新型主控模块的电路示意图；
29.图4为本实用新型以太网单元的电路示意图；
30.图5为本实用新型以太网接口的电路示意图；
31.图6为本实用新型wifi模块及wifi天线的电路示意图；
32.图7为本实用新型lora模块及lora天线的电路示意图；
33.图8为变压芯片u1的电路示意图；
34.图9为插板2edg3.81的电路示意图；
35.图10为u4芯片tps5302的电路示意图；
36.图11为变压器v1的电路示意图；
37.图12为lora集中器与终端节点的主从呼叫流程示意图；
38.图13为lora集中器与终端节点的空闲轮询示意图；
39.图14为lora集中器下发控制参数的流程示意图；
40.图15为在手机app上添加管理lora集中器设备的流程示意图；
41.图16为删除lora集中器设备的流程示意图；
42.图17为本实用新型lora集中器实体装置右视图；
43.图18为本实用新型lora集中器实体装置俯视图；
44.图19为本实用新型lora集中器实体装置左视图。
45.其中：1、dc电源接口，2、can通信接口，3、set按键，4，lan接口，5、lora天线，6、wifi天线，7、第一螺钉安装孔，8、第二螺钉安装孔，9、sign信号灯，10、link信号灯，11、work信号灯，12、pwr信号灯，13、sim卡槽。
具体实施方式
46.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.实施例1：
49.一种lora智能数据通信系统，如图1、图2所示，包括lora集中器，以及与lora集中器连接的多组终端节点、云端服务器；
50.所述lora集中器包括依次连接的lora天线、lora模块、主控单元、以太网模块；还包括与主控单元连接的wifi模块及与wifi模块连接的wifi天线；
51.所述以太网模块包括以太网单元、以太网接口；所述以太网单元与主控单元连接，所述以太网接口与以太网单元连接；还包括第二晶振电路，所述第二晶振电路与以太网单元连接。
52.还包括电源模块，所述电源模块与主控单元、wifi模块、以太网单元、以太网接口、lora模块连接。
53.实施例2：
54.本实施例在上述实施例1的基础上，如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述主控单元包括主控芯片stm32f103ret6、发光二极管d2、发光二极管d3、发光二极管d4、发光二极管d5、按键s1、电感l2、第一晶振电
路；
55.所述按键s1接地后连接在主控芯片stm32f103ret6的11号接线端；
56.所述电感l2连接电源模块后分别与主控芯片stm32f103ret6的1号接线端、13号接线端、19号接线端、32号接线端、48号接线端、64号接线端连接，并还在搭接一个电阻后与主控芯片stm32f103ret6的11号接线端连接；在电感l2输出端还连接有四个并联用于滤波的电容；
57.所述发光二极管d2、发光二极管d3、发光二极管d4、发光二极管d5分别都串联一个电阻并连接电源模块后与主控芯片stm32f103ret6的55号接线端、56号接线端、57号接线端、58号接线端连接；
58.所述第一晶振电路与主控芯片stm32f103ret6的5号接线端、6号接线端连接；
59.所述电源模块与主控芯片stm32f103ret6的46号接线端、49号接线端连接。
60.所述以太网单元包括芯片ch395q，所述第一晶振电路连接在芯片ch395q的10号接线端和11号接线端；
61.所述以太网接口包括芯片hr911105a，所述芯片hr911105a的1号接线端与芯片ch395q的7号接线端连接，芯片hr911105a的2号接线端与芯片ch395q的8号接线端连接；芯片hr911105a的3号接线端与芯片ch395q的4号接线端连接；芯片hr911105a的6号接线端与芯片ch395q的5号接线端连接；芯片hr911105a的10号接线端与芯片ch395q的52号接线端连接；芯片hr911105a的11号接线端与主控芯片stm32f103ret6的8号接线端连接；
62.所述芯片ch395q的36号接线端与主控芯片stm32f103ret6的25号接线端连接，芯片ch395q的49号接线端与主控芯片stm32f103ret6的24号接线端连接；芯片ch395q的57号接线端与主控芯片stm32f103ret6的16号接线端连接，芯片ch395q的58号接线端与主控芯片stm32f103ret6的17号接线端连接。
63.所述lora模块包括芯片wh
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c，所述芯片wh
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c的2号接线端连接lora天线；所述芯片wh
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c的4号接线端与主控芯片stm32f103ret6的33号接线端连接；芯片wh
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c的19号接线端与主控芯片stm32f103ret6的29号接线端连接；芯片wh
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c的20号接线端与主控芯片stm32f103ret6的30号接线端连接。
64.所述wifi模块包括芯片esp
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07s，所述芯片esp
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07s的1号接线端与主控芯片stm32f103ret6的27号接线端连接；芯片esp
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07s的15号接线端和16号接线端分别与主控芯片stm32f103ret6的42号接线端和43号接线端连接。
65.所述电源模块包括变压芯片u1、插板2edg3.81、u4芯片tps5302、变压器v1；
66.所述变压芯片u1输入端连接12v电源，输出3.3v的输出端分别与主控芯片stm32f103ret6、芯片ch395q、芯片hr911105a、芯片esp
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07s、芯片wh
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c连接；
67.所述插板2edg3.81的1号接线端连接12v的电源，且插板2edg3.81的3号和4号接线端分别与u4芯片tps5302的6号和7号接线端连接；所述u4芯片tps5302的3号接线端连接3.3v电源，u4芯片tps5302的1号接线端和4号接线端分别与的41号接线端和27号接线端连接；
68.所述变压器v1的输入端连接3.3v的电源，输出1.8v电源的输出端与芯片ch395q连接。
69.工作原理：上电后，指示灯亮，自动进行自检，连接服务器，选择要连接的wifi，点
击配电网，配置网络参数，然后lora集中器会处理服务器发送给lora集中器的命令；
70.lora集中器：负责下发/收集终端节点的数据，同时通过以太网、4g、wifi连接mqtt服务器，作为服务器与终端设备的通信桥梁。
71.本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
72.实施例3：
73.本实施例在上述实施例1
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2任一项的基础上，如图12、图13、图14、图15、图16所示，在运行时，如图12所示，由于在一个lora集中器下的通信网络中采用同一lora频道，需保证通信过程中不能有数据碰撞，即保证同一时刻仅有一个节点在进行单向通信，总体通信采用主从呼叫的模式，即lora集中器呼叫，终端节点应答，通信时序由集中器把控，保证空中同一时刻仅有一个单向通信。
74.在通信空闲时，如图13所示，lora集中器会轮询呼叫终端节点，用于lora集中器感知设备是否在线，设备同时感知自身是否已正常接入外网，且若需要上报数据时上报给lora集中器。
75.当要下发控制参数时，如图14所示，在lora集中器轮询的上一节点结束后，正常响应或超时响应，立即向需要下发的目标节点下发控制参数，并等待响应，响应后继续轮询节点。即下发控制参数优先于空闲轮询，可随时插入到轮询过程中。当终端节点设备需要上报数据时，如上报传感器数据，上报实时开关数据等，需等待lora集中器呼叫自身时，才可将要上报的数据上报给lora集中器。
76.需要添加设备时，如图15所示，通过手机app端与设备建立蓝牙连接，获取到设备的节点id，并同时告知与此设备绑定的lora集中器id，同时上发到服务器需添加设备，由服务器下发需要添加的终端设备信息告知于相应lora集中器，lora集中器在数据库中加入需要添加的设备，并立即呼叫添加的设备，上报服务器设备添加成功。
77.步骤：
78.lora通信需在同一lora网络中，设备与lora集中器存在绑定关系，需指定设备由哪台lora集中器管理。
79.step1：app获取到lora集中器id，连接lora集中器(暂定为蓝牙连接)，将lora集中器绑定用户，并告知lora集中器服务器的连接参数，使lora集中器可以正常连接服务器；
80.step2：app连接设备，获取到设备id，并指定管理此设备的lora集中器，将lora集中器信息告知于设备，如lora集中器id，信道等；
81.step3：app将设备信息与设备绑定的lora集中器信息上报服务器，服务器将添加设备的信息发送至对应的lora集中器；
82.step4：lora集中器收到服务器下发的添加设备请求，立即发送数据到对应的设备检查设备是否正确应答，正确应答则告知服务器设备添加成功；
83.step5：服务器回复app设备添加成功。具体参数如下表1所示：
[0084][0085]
表1
[0086]
当需要删除设备时，如图15所示，app选择需要删除的设备，发送请求到服务器，向此设备的集中器发送指令，集中器将对应的设备移除，不再进行访问，返回删除成功；具体参数如表2所示：
[0087][0088]
表2
[0089]
当需要添加/删除节点时，输入节点id，在所有已有的节点之中找寻是否有重复的id号，若无，直接添加本节点，否则退出。
[0090]
本实施例的其他部分与上述实施例1
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2任一项相同，故不再赘述。
[0091]
实施例4：
[0092]
本实施例在上述实施例1
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3任一项的基础上，进一步地，如图17、图18、图19所示，所述lora集中器实体外壳如图16、17、19所示，包括一个固装壳体，在固装壳体中装有上述实施例中对应的lora集中器的电路芯片，在固装壳体前后两侧设置安装耳片，在安装耳片上设置有第一螺纹安装孔7和第二螺纹安装孔8用于固装壳体的螺纹安装固定，在固装壳体的右侧面设置用于给内部电路输入电源进行供电的dc电源接口1，以及和内部数据连接的can通信接口2和lan接口4，还设置有控制开关的set按键3；在固装壳体的左侧安装了与上述实施例中lora集中器电路对应的lora天线5和wifi天线6，同时wifi天线6也可为4g无线天线，在固装壳体左侧还设置有用于插接sim卡的sim卡槽；在固装壳体上表面有四个指示
灯，分别为：sign信号灯9、link信号灯10、work信号灯11、pwr信号灯12；这四个信号灯分别与lora集中器电路图中的发光二极管d2、发光二极管d3、发光二极管d4、发光二极管d5对应。
[0093]
本实施例其他部分与上述实施例1
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3任一项相同，故不再赘述。
[0094]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。