一种通信装置和通信系统的制作方法

本实用新型涉通信技术领域，特别涉及一种通信装置和通信系统。

背景技术：

现在的无线传输采用的FSK、GFSK调制存在接收灵敏度和抗干扰性能不强，以及传输数据保密性较差问题。同时，现有的无线传输装置中没有对本地调制收发装置的备用方案，从而当本地调制收发装置出现故障而无法接收或者发送信号时，整个通信装置将无法继续传输信号，无法确保数据的及时的无线传输，给实际的应用部署带来约束。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种通信装置和通信系统，以解决现有解决方案在应用部署不便利、传输数据过程中接收灵敏度和抗干扰性能差的问题；而且能实现多路RS485网络的无线中继、扩展与隔离。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种通信装置，其包括：LoRa通信模块、微控制器、NB-IOT通信模块、数据电平转换模块以及RS485通信模块，所述RS485通信模块、数据电平转换模块、微控制器以及LoRa通信模块依次连接以形成第一通信通道，所述微控制器与NB-IOT通信模块相连以形成第二通信通道；当微控制器接收到第一通信通道未接通的信号时，发送AT配置命令信号至NB-IOT通信模块以接通第二通信通道，并通过第二通信通道将数据传输至后台服务器。

所述通信装置，其中，所述微控制器至少设有第一串口、第二串口和第三串口，所述微控制器通过第一串口与所述LoRa通信模块相连，通过第二串口与数据电平转换模块相连，通过第三串口与所述NB-IOT通信模块相连。

所述通信装置，其中，所述LoRa通信模块包括依次相连的LoRa扩频调制收发器、RF射频单元以及第一天线，所述LoRa扩频调制收发器通过所述微控制器的第一串口与微控制器相连。

所述通信装置，其中，所述RS485通信模块包括端口驱动器以及分别与所述端口驱动器相连的若干RS485收发通道电路，所述端口驱动器与所述数据电平转换模块相连。

所述通信装置，其中，所述RS485收发通道电路采用隔离式RS485收发通道电路。

所述通信装置，其中，所述若干RS485收发通道电路为8路。

所述通信装置，其中，所述数据电平转换模块为RS232转换器。

其中，所述NB-IOT通信模块包括依次连接NB-IOT模组和第二天线，所述NB-IOT模组与微控制器相连接。

所述通信装置，其还包括电源模块，所述电源模块通过DC-DC转换器分别与RS485通信模块和微控制器相连。

一种通信系统，其包括至少2台如上任一所述的通信装置。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种通信装置和通信系统，所述通信装置包括：LoRa通信模块、微控制器、NB-IOT通信模块、数据电平转换模块以及RS485通信模块，所述RS485通信模块、数据电平转换模块、微控制器以及LoRa通信模块依次连接以形成第一通信通道，所述微控制器与NB-IOT通信模块相连以形成第二通信通道；当微控制器接收到第一通信通道未接通的信号时，发送AT配置命令信号至NB-IOT通信模块以接通第二通信通道，并通过第二通信通道将数据传输至后台服务器。本实用新型通过设置用于实现数据传输的本地数据通信通道和用于与后台服务器远程通信的通道，并通过微控制器来实现两路通信通道的切换，有利于通信装置在各类应用上的数据通道灵活配置，提高了传输的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型提供的通信装置的较佳实施例的结构原理图。

图2为本实用新型提供的通信系统的一个实施例的应用示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种通信装置和通信系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身并没有特定的意义。因此，模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

下面结合附图，通过对实施例的描述，对

技术实现要素：
作进一步说明。

请参照图1，图1为本实用新型提供的通信装置的较佳实施例的结构原理图。所述通信装置包括LoRa通信模块100、微控制器200、NB-IOT通信模块300以及RS485通信模块500，所述RS485通信模块、数据电平转换模块、微控制器以及LoRa通信模块依次连接以形成第一通信通道，所述微控制器与NB-IOT通信模块相连以形成第二通信通道；当微控制器接收到第一通信通道未接通的信号时，发送AT配置命令信号至NB-IOT通信模块以接通第二通信通道，并通过第二通信通道将数据传输至后台服务器。本实施例通过设置用于实现数据传输的本地数据通信通道和用于与后台服务器远程通信的通信通道，并通过微控制器来实现两路通信通道的切换，有利于通信装置在各类应用上的数据通道灵活配置，提高了传输的可靠性。同时，通过NB-IOT通信模块来与监控设备进行数据传输，使得当第一通信通道未接通时，通过监控设备备份数据，有效提高了通信装置在实际工程应用的可靠性，并且有利于通信装置在各类应用场景上的数据传输通道的灵活配置。

如图1所示，所述微控制器200上至少设置有第一串口、第二串口和第三串口，所述微控制器200通过所述第一串口与所述LoRa通信模块100相连，通过第二串口与所述数据电平转换模块400相连，通过第三串口与所述NB-IOT通信模块300相连。在本实施例中，所述微控制器200优选型号为STM32F401的芯片，其提供了工作频率为84 MHz的Cortex-M4内核（具有浮点单元）的性能，实现NB-IOT远程通信通道（第二支线）和本地数据通信LoRa扩频调制跳频通信通道（第一通信通道）的状态管理和数据透传。即，正常情况下此LoRa通信支线为数据通信通道。当本地数据通信LoRa扩频调制调频通信通道出现故障而无法接收或者发送信号时（即第一通信通道未接通时），所述微控制器200发送切换信号至NB-IOT通信模块300以接通第二通信通道，并将传输的数据发送至NB-IOT通信模块，使得数据经由第二通信通道传输至后台服务器，从而确保数据及时进行无线传输至后台服务器。在实际应用中，所述微控制器200还可以连接一状态指示灯，来指示数据的传输状态。

在本实施例中，所述LoRa通信模块100包括依次相连的LoRa扩频调制收发器101、RF射频单元102以及第一天线103，所述LoRa扩频调制收发器101通过所述微控制器200的第一串口与微控制器200相连接。所述LoRa扩频调制收发器101优选为Semtech公司SX1276芯片和SX1278芯片，其具有高效的接收灵敏度和超强的抗干扰性能，同时可以对无线数据进行了AES128加密处理，使数据传输更加安全，具有超强的抗干扰性。

进一步，所述RF射频单元102包括依次相连并形成闭合回路的RF射频主控器、RF射频功率放大器、TX发射匹配网路、RF射频开关单元以及RX接收匹配网络。在本实施例中，所述RF射频主控器集成到所述LoRa扩频调制收发器101中，即所述RF射频主控器集成到Semtech公司SX1276芯片或者SX1278芯片的功能单元。所述RF射频功率放大器可以为100mW，200mW，500mW，1W，2W中的一种。优选的，采用500mW的RF射频功率放大器，其发射功率为27dBm，灵敏度典型值为-138dBm，支持频段包括433MHz：414.92-453.92；490MHz：470.92-509.92；868MHz：849.92-888.92；915MHz：895.92-934.92其中的一种。并且，不同频段的RF匹配网络以及第一天线103需要进行匹配。

在本实施例中，如图1所述，所述RS485通信模块500包括端口驱动器501以及分别与所述端口驱动器501相连的若干RS485收发通道电路，所述端口驱动器501的另一端与所述数据电平转换模块400相连。当RS485收发通道电路接收到数据时，通过所述端口驱动器501发送至数据电平转换模块400，再经由数据电平转换模块400传输至微控制器200，由微控制器200管理两路通信通道。进一步，所述RS485收发通道电路采用隔离式RS485收发通道电路502。优选的，所述端口驱动器501支持扩展出8路隔离式RS485收发通道电路502，兼容能力自适应通信速率50bps～115.2Kbps;每个通道独立隔离，隔离电压达2500V。端口驱动器501可优选2N2907。所述RS485转换收发通道电路优选AnalogDevices的ADM2483，适用于半双工通信，其为低功耗、差分线路收发器，采用5V单电源供电，并且采用限摆率驱动器，电磁辐射(EMI)极低，并且可减少端接不当的电缆所引起的反射，支持热插拔可消除热插过程中的数据扰动，实现数据速率最高达500kbps的无误差数据传输。

在本实施例中，所述数据电平转换模块400为RS232转换器，用于提供串口逻辑电平的兼容能力，可完成TTL电平与EIA-RS-232C标准双向电平转换。当数据电平转换模块400接收到RS485通信模块500发送的数据时，所述数据电平转换模块400传输数据至微控制器200。所述NB-IOT通信模块300包括NB-IOT模组301和第二天线302，本实例采用符合标准的NB-IOT模块，实现远程数据通信功能。所述NB-IOT用于在LoRa扩频调制收发器101设置异常或者接收异常而导致第一通信通道无法传输数据时，接收微控制器200发送的AT配置命令信号，以接通第二通信通道，并将数据传输至后台服务器。此外，微控制器保持LoRa通信状态的监测。

具体地，如图1和图2所示，所述通信装置的收发数据过程可以为：

装置发送：当8路隔离式RS485收发通道电路502中任意一路输入数据时，所述数据经过端口驱动器501传输至RS232转换器，RS232转换器将数据发送至微控制器200，微控制器200接收到数据后透传给与微控制器第一串口相连的LoRa扩频调制收发器101。并由LoRa扩频调制收发器101采用AES128 RF数据传输过程经过加密处理，以保证数据传输过程中的安全性，经过调制加密通过RF射频单元102，从第一天线103进行无线传播。特别的，用户可以通过微控制器200串口设置密钥信息。当LoRa扩频调制收发器101状态异常时，微控制器200发送AT配置命令信号以及接收到的数据至NB-IOT模组301，所述NB-IOT接收到AT配置命令信号时，将微控制器发送的数据经第二通信通道的第二天线302传输至后台服务器。

装置接收：所述第一天线103接收数据，并经由RF射频单元102发送至LoRa扩频调制收发器101，数据在LoRa扩频调制收发器101中进行解密解调处理后，传输至微控制器200的第一串口，经过第二串口透传给RS232转换器，再经过端口驱动器广播给1-8路隔离式RS485收发通道电路502实现数据通信。当通信装置接收到第一通信装置（发送端）的LoRa通信模块发送的数据，碰到通信装置的LoRa通信模块100接收异常时，所述第一通信装置会判断为发送数据通信异常，如上文中所述的装置发送过程，第一通信装置将数据回传至后台服务器。然后后台服务器可下发的指令和数据，并将所述数据经由所述通信装置（接收端）采用第二天线302接收第一通信装置发送的数据并发送至NB-IOT模组301，所述NB-IOT模组301将数据发送至与其相连的微控制器200，然后经过RS232转换器和端口驱动器广播给1-8路隔离式RS485收发通道电路502实现数据通信。

装置监测：本实施例中的通信装置中的LoRa通信模块100和NB-IOT通信模块300均可以接收数据，LoRa通信支路实现数据传输，NB-IOT通信支持提供后台服务器装置异常时的重要数据回传备份。

在本实施例中，所述电源模块600采用电源适配器输入，经过DC-DC转换后分为两路：一路主要提供微控制器200，并通过微控制器200为两路通信通道的无线通信模块供电；另一路主要提供端口驱动器501电源，并通过端口驱动器501给各个隔离式RS485收发通道电路502提供的隔离电源。

基于所述通信装置，本发明还提供一种通信系统，如图2所示，所述通信系统至少包含2台如上所述的通信装置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。