多功能LoRa智能基站系统的制作方法

本发明涉及一种多功能LoRa智能基站系统，尤其涉及一种基于LoRaWAN协议的无线通信基站，可接入各类应用节点的LoRaWAN终端，利用2.5G/3G/4G公用网络或有线网络与云端服务器进行数据传输，支持GPS/北斗定位，可选市电、POE供电、太阳能等方式供电，支持WIFI无线配置管理和升级。该多功能LoRa智能基站系统，能完美应用于物联网产业链中的M2M 行业，如智能电网、智能交通、智慧消防、智慧农业、环境监测、路灯集控、水表抄表、电表抄表、公共安全、遥感勘测等领域。

背景技术：
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传统的基站在传输距离和功耗方面略有不足，在安装以及位置的选定要求都比较高，基础设施的成本高，无线信号传输存在传输距离短、信号容易干扰，接入终端数量有限，设备现场维护困难等问题，传统的基站已经越来越无法满足物联网应用的需求。为了实现远距离传输并接入更多的终端数量，需要基站的无线通信技术具有较强的链路预算、抗干扰能力以及信道资源和接入技术。同时，为了便于设备现场维护，需要基站可以实现无线远程配置管理和升级。

技术实现要素：
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本发明的目的在于解决以上问题，不但解决了感测网络技术时常遇到功耗过高而传输距离却又无法达到需求的困扰, 还能有效降低基础设施的成本，通过WIFI无线通信技术更方便的对设备进行维护管理，采用LoRa无线扩频技术改善无线信号传输时干扰问题和链路预算，满足远距离无线通信。 同时LoRa智能基站系统拥有8个信道，通过不同的发包频率、发包字节数和扩频因子可接入大量的终端，能够让上百万的节点轻易地连接到 LoRa 智能基站。采用LoRaWAN协议的无线通信基站可提供超长距离和低功耗解决方案。本发明涉及的多功能LoRa智能基站不仅仅实现了无线远程配置管理和多个节点接入信息传输，还实现GPS/北斗定位，市电、POE供电、太阳能多种方式供电，能适应不同环境的网络部署。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

32位CPU系统：其是主控单元，完成TCP/IP、路由、VPN、LoRaWAN等协议，同时对其它各模块进行控制，完成多功能的综合基站功能；

无线通信模块：连接32位CPU系统实现无线数据业务；

WIFI模块：连接32位CPU系统实现WIFI无线配置管理和升级；

WAN接口/POE供电接口模块：连接32位CPU系统实现有线网络和POE供电；

GPS/北斗模块：连接32位CPU系统，GPS/北斗模块接收的GPS数据通过无线通信模块传到指定的GPS服务中心；

LoRa模块：连接32位CPU系统实现远距离数据无线数传功能；

RS232接口模块：连接32位CPU系统实现RS232通信功能；

TF卡模块：连接32位CPU系统实现存储功能。

所述的32位CPU系统内置看门狗模块和RTC模块，内嵌LoRaWAN协议、TCP/IP协议，对LoRa数据进行接收和处理后，并通过无线通信模块将数据传至云端，云端数据通过无线通信模块传至CPU，CPU处理后通过LoRa模块将数据下发至各节点和中继。

所述的无线通信模块，实现无线数据业务，无线通信模块设有蜂窝天线。

所述的WIFI模块支持802.11 b/g/n，WIFI和LAN接口实现桥接，WIFI模块设有WIFI天线。

所述的WAN接口/POE供电接口支持PPPOE、静态IP、PPTP和L2TP等协议,支持POE供电。

所述的GPS/北斗模块通过UART接口和CPU系统相连，实现设备定位功能，GPS/北斗模块设有GPS天线。

所述的LoRa模块：通过SPI接口和CPU系统相连，实现用户数据无线传输，LoRa模块设有LoRa天线。

所述的RS232接口模块：连接32位CPU系统，实现标准RS232通信功能。

附图说明：

以下用附图对本发明详细说明：

图1为本发明系统结构示意图。

具体实施方式:

以下结合附图及实施对本发明详述：

如图1所示的本发明的实施方式，多功能LoRa智能基站系统包括：32位CPU系统 1、无线通信模块2、WIFI模块3、LoRa模块4、TF卡模块5、WAN接口/POE供电接口模块6、LED灯模块7、系统电源模块8、主电检测模块9、AC-DC电源模块A、防雷模块B、电源接口模块C、RS232接口模块D、GPS/北斗模块E、恢复出厂设置模块F。

本发明中，32位CPU系统1是主控单元，完成LoRaWAN、TCP/IP、VPN、路由等协议，同时对其他各个模块进行控制，完成多功能智能基站功能。32位CPU系统通过无线通信模块2实现2.5G/3G/4G无线数据、短信息等数据传输功能，通过WIFI模块3实现无线配置管理和升级，通过LoRa模块4实现LoRa无线数据传输，通过TF卡模块实现数据存储，通过WAN接口/POE供电接口模块6实现有线以太网传输和POE供电，通过LED灯模块7实现设备工作状态指示，通过系统电源模块8实现系统供电功能，通过主电检测模块9实现输入电源电压检测功能，通过AC-DC电源模块A实现市电供电功能，通过防雷模块B实现设备防雷保护，通过电源接口模块C实现电源连接功能，通过RS232接口模块D实现标准RS232通信功能，通过GPS/北斗模块E实现定位功能，通过恢复出厂设置模块F实现设备参数还原。

无线通信模块2采用模块化设计，可同时支持GSM/GPRS/CDMA/EDGE/WCDMA/EVDO/TD-SCDMA/LTE等多种2.5G/3G/4G网络，且设有蜂窝天线21和SIM卡接口模块22。无线通信模块2和32位CPU系统1之间采用USB方式相连，无线通信模块主要完成无线网络的空中接口，包括无线数据、短信息和GPS数据传输功能。32位CPU系统1可以单独控制无线通信模块2的电源。

WIFI模块3主要完成无线配置管理和升级功能。

LoRa模块4主要完成用户数据是的收发，通过SPI接口与32位CPU系统1进行数据传输，LoRa模块4设有LoRa天线41。

TF卡模块5主要完成数据的存储功能，通过SDIO接口与32位CPU系统1进行数据传输。CPU可单独控制TF卡的电源。

WAN接口/POE供电接口模块6主要完成有线网络连接和POE供电功能。

LED灯模块7主要完成基站工作状态的指示功能。

系统电源模块8主要完成系统电源的管理和对32位CPU系统工作出现异常后的保护及恢复功能。

主电检测模块9主要实现供电电压的检测功能。

AC-DC电源模块A主要实现交流电转直流电的功能。

防雷模块B主要实现对防雷保护功能。

电源接口模块C主要实现电源的连接功能。

RS232接口模块D主要实现把32位CPU系统1的UART口转换为标准RS232接口功能。

GPS/北斗模块E主要完成GPS数据的接收，并通过UART口把GPS数据传到32位CPU系统1、CPU系统再把数据通过无线通信模块2发到指定的GPS数据中心，完成GPS定位功能。GPS/北斗模块E设有GPS天线E1。

恢复出厂设置模块F主要实现设备的默认参数恢复功能。

本发明涉及的多功能LoRa智能基站系统不但克服了传统无线基站传输距离短，功耗大的缺点，还降低基础设施的成本，改善无线信号传输时干扰问题，增强更多的终端接入数量，无线配置管理更加便于现场设备维护，多种供电方式满足各种场景的网络部署，为物联网应用提供超长距离和低功耗优秀方案。