一种基于lora无线传感网的抄表模块的制作方法

本发明属于无线通讯的控制设备领域，具体涉及一种基于lora无线传感网的抄表模块。

背景技术：

现代生活中用到许多计量表，如电量表、水表、燃气表等等，抄表方式有人工抄表、自动抄表，其中自动抄表方式包括RS485总线方式、低压电力线载波技术方式、GSM/GPRS/CDMA通信方式、无线抄表等，这些方式或多或少都有不足之处，比如RS485总线方式抄表有施工布线工作量大，不易维护，不适合大规模抄表的问题，低压电力线载波技术方式抄表载波信号易受干扰，GSM/GPRS/CDMA通信方式抄表硬件成本较高，且需要支付运营商费用，普通无线抄表通常则是信道单一，各个台区之间的电表节点之间容易互相干扰，上传数据不稳定，在智能抄表行业，当前无线抄表已经占相当重的地位，而现有无线抄表方案都fsk调制技术，存在通信距离短，无法对复杂现场完成通讯中继、易受干扰的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于lora无线传感网的抄表模块，在解决抄表问题的同时，可保证端到端低传输时延通信，同时，在大规模、高密度节点布置场景下具备高可靠通信能力，具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于lora无线传感网的抄表模块，包括PC、若干电表和通过串口与pc连接的网关节点，电表通过串口连接有lora模块作为路由节点，电表给lora模块供电，lora模块包括mcu和射频芯片，射频芯片与mcu连接，lora模块与lora模块之间通过射频芯片组网，lora模块与网关节点通过射频芯片组网，网关节点获取pc上的无线数据命令，通过lora模块组成的lora无线传感网下发给电表，电表通过lora无线传感网返回数据给网关节点，网关节点通过串口把数据传输到pc，lora模块是扩大lora无线传感网的重要部分，lora模块承担着数据路由功能，这样的lora无线传感网可以满足电表规模很大，或者是电表之间的距离相当远，这种模式使用可以使得组网规模大幅度扩大。

所述网关节点和pc之间还设有集中器，网关节点与集中器通过串口连接，集中器模块通过EPON或以太网或GPRS与pc连接，本方案采用一个台区使用一个集中器统一管理电表的模式，采集到的电表数据信号由集中器通过EPON或以太网或GPRS等多种数据传递通道上传到用电信息采集系统主站，即pc端。

所述的lora模块之间相互组网，lora模块的上级连接点也可以是lora模块，作为lora模块，多个lora模块的使用，可以增加多个独立的网络，降低整网的复杂性，增加无线组网的组网规模，这样的连接方式适用在电表比较分散，距离间隔比较长的台区，可以使得零散的电表模块组在一张无线拓扑网络里，同个网络有多个独立的子网络，互不干扰，独立工作。

所述串口为RS485或RS232。

Lora无线传感网运行于470MHz-510MHz公共计量频段，结合时分同步与跳频多址通信技术，具有较高的频率利用效率和网络健壮性，可保证端到端低传输时延通信，同时，在大规模、高密度节点布置场景下具备高可靠通信能力。系统采用通道跳频通信技术、巧妙地利用不同的跳频序列及信道网络识别技术、交织纠错编码等，使得网络具备很强的避免网内、外射频干扰的能力。同时，lora模块作为路由节点具备带链路质量实时判决自链路实时自优化中继功能，支持的中继级数达16级，具备大面积覆盖的应用需求，具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便的优点，采用分布式拓扑组织关系，让每个路由节点都能发现多个可用的父路由节点并建立两个以上的链接以达到空间上的多种变化，非常适用于电力行业无线抄表应用，当lora模块通过串口连接的不是电表而是路灯节点控制器即可实现路灯的控制。

LORA相比传统FSK技术，具有很多先进性：

1.Lora是一特别的扩频技术，从二战雷达技术发展而来。

2.通过扩频把信号扩展到带宽较宽的噪声中，获得扩频增益。

3.信号被淹没在噪声中，接收方只需要知道正交扩频序列即可从噪声中恢复信号。

4.比FSK更好的灵敏度。

5.扩频因子不同时可使用相同信道，频率可以复用。

6.宽带扩频技术，抗多径，抗衰弱能力强。

7.对频率偏移不敏感。

本发明的有益效果是：在解决抄表问题的同时，可保证端到端低传输时延通信，同时在大规模、高密度节点布置场景下具备高可靠通信能力，具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便的优点。

附图说明

图1是本发明的一种原理示意图。

图2是本发明的另一种原理示意图。

图中：pc1、电表2、网关节点3、lora模块4、集中器5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，一种基于lora无线传感网的抄表模块，包括pc1、若干电表2和通过串口与pc1连接的网关节点3，电表2通过串口连接有lora模块4作为路由节点，电表2给lora模块4供电，lora模块4包括mcu和射频芯片，射频芯片与mcu连接，lora模块4与lora模块4之间通过射频芯片组网，lora模块4与网关节点3通过射频芯片组网，网关节点3获取pc1上的无线数据命令，通过lora模块4组成的lora无线传感网下发给电表2，电表2通过lora无线传感网返回数据给网关节点3，网关节点3通过串口把数据传输到pc1，lora模块4是扩大lora无线传感网的重要部分，lora模块4承担着数据路由功能，这样的lora无线传感网可以满足电表2规模很大，或者是电表2之间的距离相当远，这种模式使用可以使得组网规模大幅度扩大。

所述的lora模块4之间相互组网，lora模块4的上级连接点也可以是lora模块4，作为lora模块4，多个lora模块4的使用，可以增加多个独立的网络，降低整网的复杂性，增加无线组网的组网规模，这样的连接方式适用在电表2比较分散，距离间隔比较长的台区，可以使得零散的电表2模块组在一张无线拓扑网络里，同个网络有多个独立的子网络，互不干扰，独立工作。

Lora无线传感网运行于470MHz-510MHz公共计量频段，结合时分同步与跳频多址通信技术，具有较高的频率利用效率和网络健壮性，可保证端到端低传输时延通信，同时，在大规模、高密度节点布置场景下具备高可靠通信能力。系统采用通道跳频通信技术、巧妙地利用不同的跳频序列及信道网络识别技术、交织纠错编码等，使得网络具备很强的避免网内、外射频干扰的能力。同时，lora模块4作为路由节点具备带链路质量实时判决自链路实时自优化中继功能，支持的中继级数达16级，具备大面积覆盖的应用需求，具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便的优点，采用分布式拓扑组织关系，让每个路由节点都能发现多个可用的父路由节点并建立两个以上的链接以达到空间上的多种变化，非常适用于电力行业无线抄表应用，当lora模块4通过串口连接的不是电表2而是路灯节点控制器即可实现路灯的控制。

本发明在解决抄表问题的同时，可保证端到端低传输时延通信，同时在大规模、高密度节点布置场景下具备高可靠通信能力，具有网络覆盖率高、结构灵活、可靠性高、通用性强、施工铺设简单、维护方便的优点。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1其他部分相同，不同之处在于所述网关节点3和pc1之间还设有集中器5，网关节点3与集中器5通过串口连接，集中器5模块通过EPON或以太网或GPRS与pc1连接，本方案采用一个台区使用一个集中器5统一管理电表2的模式，采集到的电表2数据信号由集中器5通过EPON或以太网或GPRS等多种数据传递通道上传到用电信息采集系统主站，即pc1端。