一种基于LoRa的高兼容性物联网网关的制作方法

本实用新型涉及无线通讯领域，特别涉及一种基于LoRa的高兼容性物联网网关。

背景技术：

在900MHz-3GHz的频段上，目前的无线技术方案通信距离较近，往往通过增加射频的发送功率来增加通信距离。比较典型的技术有zigbee、wifi、蓝牙及nb-iot等技术。无线通信物联网设备多为电池供电，对于功耗较为敏感，以上技术不能较好的满足无设备的低功耗需求；Wifi、蓝牙及Zigbee技术的工作频率是2.4GHz穿透能力较弱，在城市环境中，很难传输较远的距离；且上述技术的组网很难达到较大范围的规模，一个网络中不能覆盖较大的面积接入较多的设备。

公开号CN206364825U的实用新型提供了一种智能物联网网关，属于网关技术领域，用于连接服务器和终端，包括处理器模块和无线模块，网关还包括有线终端识别扩展模块、输入接口、输出接口、存储模块和电源模块，电源模块分别给存储模块、处理器模块和有线终端识别扩展模块供电，无线模块、有线终端识别扩展模块、存储模块均与处理器模块双向电连接，输入接口与处理器模块输入端连，输出接口与处理器模块输出端连接，无线模块至少包括WiFi模块、GPRS模块和zigbee模块中的两种。

上述方案使用到Wifi及Zigbee等技术，功耗大，穿透能力弱，不利于组建大规模组网，且缺少必要的防护措施，安全性及可靠性较差。

技术实现要素：

本实用新型主要解决现有技术功耗大，穿透能力弱，不利于组建大规模组网，且缺少必要的防护措施，安全性及可靠性较差的问题，提供了一种基于LoRa的高兼容性物联网网关，功耗低，穿透能力强，便与实现大规模组网，且安全性高。

以下是本实用新型的技术方案。

一种基于LoRa的高兼容性物联网网关，包括壳体、主控模块及电源，还包括：LoRa模块，与主控模块连接，发射及接收LoRa射频信号；以太网模块，与主控模块连接，与服务器通讯；传感器，与主控模块连接，实时检测网关内部环境；防护组件，保护网关安全运行。传感器能够实时监控网关运行环境的变化或网关本身温度等参数的变化，能够提高可靠性，防护组件能够保护网关有效降低雷击等因素的影响，提高安全性。LoRa模块相比于Wifi及Zigbee等技术，具有功耗更小，穿透能力更强等优点，更符合物联网的需求。

作为优选，所述LoRa模块包括基带芯片、射频前端芯片、滤波器、放大器及射频开关，所述基带芯片连接主控模块、射频前段芯片、射频放大器及射频开关，所述射频前端芯片通过滤波器及放大器连接射频开关，所述射频开关连接天线。该模块采用了LoRa的基带芯片SX1301，同一时刻可以接收8个LoRa数据包，工作在TDD模式，最高可达-139dBm的接收灵敏度。支持将通信频率范围设置在902-928MHz，使用同一个产品可以实现较多的频段规范，兼容性强。

作为优选，所述LoRa模块或以太网模块与其对应的天线之间设有气体放电管。气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件。起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。

作为优选，所述传感器包括温度传感器及湿度传感器，传感器设置在壳体内侧。温度及湿度会影响网关的运行，因此设置传感器可以实时监控这些参数，出现温度或湿度异常时可第一时间知晓。

作为优选，所述防护组件包括避雷器及接地线，防护组件设置在壳体外侧。由于网关多安装在高处，需要一定的防雷保护。

作为优选，所述电源包括滤波整流模块及多级DC-DC模块，所述滤波整流模块的输入端连接外部电源，滤波整流模块的输出端连接多级DC-DC模块，多级DC-DC模块的输出端为网关供电。解决了不同地区的不同市电的问题，可以根据不同的国家、地区使用不同的外部交流直流转换电源，而不用改变网关本身的电路，降低的研发及生产成本，提高的网关的兼容性及安全性。

作为优选，所述滤波整流模块的输入端设有气体放电管。气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件。起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。

本实用新型的有益效果为：功耗较小，穿透能力强，兼容性高，安全性好，且成本较低。

附图说明

图1为本实用新型的示意框图；

图2为本实用新型实施例的滤波整流模块电路图；

图3为本实用新型实施例的第一级DC-DC模块电路图；

图中包括：1-主控模块、2-电源、3-LoRa模块、4-以太网模块、5-传感器。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本技术方案作进一步阐述。

实施例：

如图1所示为一种基于LoRa的高兼容性物联网网关，包括壳体、主控模块1及电源2，还包括：LoRa模块3，与主控模块连接，发射及接收LoRa射频信号；以太网模块4，与主控模块连接，与服务器通讯；传感器5，与主控模块连接，实时检测网关内部环境；防护组件，保护网关安全运行。同时本实施例还设有定位系统等模块，辅助网关的运行。传感器能够实时监控网关运行环境的变化或网关本身温度等参数的变化，能够提高可靠性，防护组件能够保护网关有效降低雷击等因素的影响，提高安全性。LoRa模块相比于Wifi及Zigbee等技术，具有功耗更小，穿透能力更强等优点，更符合物联网的需求。

其中本实施例的传感器5包括温度传感器及湿度传感器，传感器设置在壳体内侧。温度及湿度会影响网关的运行，因此设置传感器可以实时监控这些参数，出现温度或湿度异常时可第一时间知晓。

防护组件包括避雷器及接地线，防护组件设置在壳体外侧。由于网关多安装在高处，需要一定的防雷保护。

本实施例的LoRa模块包括基带芯片、射频前端芯片、滤波器、放大器及射频开关，基带芯片连接主控模块、射频前段芯片、射频放大器及射频开关，射频前端芯片通过滤波器及放大器连接射频开关，所述射频开关连接天线。该模块采用了LoRa的基带芯片SX1301，射频前段芯片SX1257，同一时刻可以接收8个LoRa数据包，工作在TDD模式，最高可达-139dBm的接收灵敏度。本实施例支持将通信频率范围设置在902-928MHz，使用同一个产品可以实现较多的频段规范，兼容性强。

另外LoRa模块和以太网模块与其对应的天线之间均连接有气体放电管。气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件。起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。

如图2及图3所示，本实施例的电源包括滤波整流模块及多级DC-DC模块，所述滤波整流模块的输入端连接外部电源，滤波整流模块的输出端连接多级DC-DC模块，多级DC-DC模块输出端为网关供电。解决了不同地区的不同市电的问题，可以根据不同的国家、地区使用不同的外部交流直流转换电源，而不用改变网关本身的电路，降低的研发及生产成本，提高的网关的兼容性及安全性。

其中图2所示为本实施例的滤波整流模块电路图，使用二极管、电容及电感组成的电源接口保护和滤波电路，再通过若干分压电阻后采集电压信号，并且在其输入端设气体放电管作进一步保护。图3所示为本实施例的第一级的DC-DC模块。该DC-DC模块的输入端连接滤波整流模块，输出端连接其他DC-DC模块，最终由其他DC-DC模块直接连接各用电模块。

应当说明的是，该具体实施例仅用于对技术方案的进一步阐述，不用于限定该技术方案的范围，任何基于此技术方案的修改、等同替换和改进等都应视为在本实用新型的保护范围内。