一种基于LoRa的高可靠双机热备数据采集方法与流程

本发明涉及数据采集的技术领域，具体为一种基于lora的高可靠双机热备数据采集方法。

背景技术：

在进行电子产品设计时，无线设备克服了有线设备布线困难、造价高以及施工难度大等诸多缺陷，但是无线设备的缺陷在于数据采集的稳定性与可靠性低于有线设备，因此亟需一种可以解决数据采集的稳定性与可靠性问题的高可靠性物联网设备采集与控制方法。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，具备提高数据采集的稳定性与可靠性等优点，解决了无线设备的缺陷在于数据采集的稳定性与可靠性低于有线设备的问题。

(二)技术方案

为实现上述提高数据采集的稳定性与可靠性目的，本发明提供如下技术方案：一种基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，包括以下步骤：

第一步，通过两个数据采集模块与两个网关进行双机热备，两个网关分为主网关与备份网关，网关之间通过心跳包确定对方是否工作，主网关与备份网关均包含运行嵌入式linux系统的armcpu与lora无线模块，armcpu负责处理数据逻辑，armcpu为一个32位元精简指令集(risc)处理器架构，arm处理器广泛地使用在许多嵌入式系统设计，通过设置arm处理器，可以达到指令长度固定，执行效率高，低成本等的效果，主网关与备份网关均为通过lora无线模块进行相互的信号传输，两个网关之间通过交换机使用以太网连接在一起，并同时与中心服务器相连。

第二步，网关通过无线信号与两个数据采集模块进行信号连接，并且网关通过无线信号与两个数据采集模块进行信号的相互传输，两个数据采集模块均包括有mcu与lora无线模块，mcu负责数据处理，mcu又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成的芯片级计算机。

第三步，网关根据数据采集模块发送数据的速度与数据的丢包率确定比较好的数据采集模块，并确定一个主数据采集模块。

第四步，当一个数据采集模块连接不上时，网关向中心服务器发送命令，并由中心服务器提醒运维人员其中的一个数据采集模块出了故障

优选的，所述备份网关向物联网平台发送报文报告本机为主网关，并发送接收到的模块数据到物联网平台。

优选的，所述lora是一种新型的基于1ghz以下的超长距低功耗无线数据传输技术，其接受灵敏度可达到-148dbm，其使用线性调频扩频调制技术，即保持了像fsk(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的无线设备能够并行接收并处理多个节点的数据，极大的扩展了系统容量。

优选的，所述数据采集模块使用485总线与被采集设备相连，可以接受被采集设备发送的数据与发送命令到被采集设备，并可以同时采集被采集设备的数据。

优选的，所述网关通过向主数据采集模块发送数据，由主数据采集模块发送控制命令给被采集设备。

优选的，所述主网关或者备份网关出现故障时，另外一个正常的网关也会向中心服务器发送命令，主网关与备份网关之间使用心跳包确认对方是否正常，如果接收不到对方的心跳包，即为对方出现故障，在检测到故障时，仍然正常的网关向物联网平台报告故障情况。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，具备以下有益效果：

1、该基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，通过设置主网关与备份网关，备份网关将替代主网关完成与数据采集模块之间的交互工作，备份网关向物联网平台发送报文报告本机为主网关，并发送接收到的模块数据到物联网平台，当检测到主网关恢复发送心跳包后发送心跳包，主网关有回复，即表明检测到主网关回复，备份网关将替代工作期间的状态变化发送给主网关，并进入备份模式，主网关向物联网平台发送报文，报告本机为主网关，备份网关停止向物联网平台发送接收到的数据模块的数据，进入备份模式，通过主网关与备份网关的同步运行与对故障产生前的预防，进而有效的提高了数据采集的稳定性与可靠性。

2、该基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，lora是一种新型的基于1ghz以下的超长距低功耗无线数据传输技术，其接受灵敏度可达到-148dbm，其使用线性调频扩频调制技术，即保持了像fsk(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的无线设备能够并行接收并处理多个节点的数据，极大的扩展了系统容量。

3、该基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，当主网关或者备份网关出现故障时，另外一个正常的网关也会向中心服务器发送命令，主网关与备份网关之间使用心跳包确认对方是否正常，如果接收不到对方的心跳包，即为对方出现故障。在检测到故障时，仍然正常的网关向物联网平台报告故障情况，由中心服务器向运维人员通报设备故障，加快了故障的通报速度，有效的使用户可以更加及时的解决产生的故障。

4、该基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，通过利用lora模块的广播特性，同时接收两个lora模块的数据，并根据发送的数据的时间戳与序号确定数据是否为重复，网关删除重复数据后报送中心服务器，通过上述对数据的筛选，可以在网关传输数据时剔除重复无用的信息，从而减少无用数据占用传输通道的情况，进而有效的提高了数据传输的速率。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示,需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于lora的高可靠双机热备数据采集方法，包括以下步骤：

第一步，通过两个数据采集模块与两个网关进行双机热备，两个网关分为主网关与备份网关，网关之间通过心跳包确定对方是否工作，主网关与备份网关均包含运行嵌入式linux系统的armcpu与lora无线模块，armcpu负责处理数据逻辑，armcpu为一个32位元精简指令集(risc)处理器架构，arm处理器广泛地使用在许多嵌入式系统设计，通过设置arm处理器，可以达到指令长度固定，执行效率高，低成本等的效果，主网关与备份网关均为通过lora无线模块进行相互的信号传输，两个网关之间通过交换机使用以太网连接在一起，并同时与中心服务器相连，lora是一种新型的基于1ghz以下的超长距低功耗无线数据传输技术，其接受灵敏度可达到-148dbm，其使用线性调频扩频调制技术，即保持了像fsk(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的无线设备能够并行接收并处理多个节点的数据，极大的扩展了系统容量，备份网关向物联网平台发送报文报告本机为主网关，并发送接收到的模块数据到物联网平台，通过设置主网关与备份网关，备份网关将替代主网关完成与数据采集模块之间的交互工作，备份网关向物联网平台发送报文报告本机为主网关，并发送接收到的模块数据到物联网平台，当检测到主网关恢复发送心跳包后发送心跳包，主网关有回复，即表明检测到主网关回复，备份网关将替代工作期间的状态变化发送给主网关，并进入备份模式，主网关向物联网平台发送报文，报告本机为主网关，备份网关停止向物联网平台发送接收到的数据模块的数据，进入备份模式，通过主网关与备份网关的同步运行与对故障产生前的预防，进而有效的提高了数据采集的稳定性与可靠性，当主网关或者备份网关出现故障时，另外一个正常的网关也会向中心服务器发送命令，主网关与备份网关之间使用心跳包确认对方是否正常，如果接收不到对方的心跳包，即为对方出现故障。在检测到故障时，仍然正常的网关向物联网平台报告故障情况，由中心服务器向运维人员通报设备故障，加快了故障的通报速度，有效的使用户可以更加及时的解决产生的故障。

第二步，网关通过无线信号与两个数据采集模块进行信号连接，并且网关通过无线信号与两个数据采集模块进行信号的相互传输，两个数据采集模块均包括有mcu与lora无线模块，mcu负责数据处理，mcu又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成的芯片级计算机。

第三步，网关根据数据采集模块发送数据的速度与数据的丢包率确定比较好的数据采集模块，并确定一个主数据采集模块，网关通过向主数据采集模块发送数据，由主数据采集模块发送控制命令给被采集设备，通过利用lora模块的广播特性，同时接收两个lora模块的数据，并根据发送的数据的时间戳与序号确定数据是否为重复，网关删除重复数据后报送中心服务器，通过上述对数据的筛选，可以在网关传输数据时剔除重复无用的信息，从而减少无用数据占用传输通道的情况，进而有效的提高了数据传输的速率。

第四步，当一个数据采集模块连接不上时，网关向中心服务器发送命令，并由中心服务器提醒运维人员其中的一个数据采集模块出了故障，主网关或者备份网关出现故障时，另外一个正常的网关也会向中心服务器发送命令，主网关与备份网关之间使用心跳包确认对方是否正常，如果接收不到对方的心跳包，即为对方出现故障，在检测到故障时，仍然正常的网关向物联网平台报告故障情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。