[發明專利]一種基于lora無線傳感網的抄表模塊

在審

• 申請號: 201611264011.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106781396A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳偉斌;黃傳成;王治文;邱小明
• 申請（專利權）人: 杭州朗繽科技有限公司
• 主分類號: G08C17/02
• 分類號: G08C17/02
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙)32260
• 代理人: 張歡勇

技術領域

本發明屬于無線通訊的控制設備領域，具體涉及一種基于lora無線傳感網的抄表模塊。

背景技術

現代生活中用到許多計量表，如電量表、水表、燃氣表等等，抄表方式有人工抄表、自動抄表，其中自動抄表方式包括RS485總線方式、低壓電力線載波技術方式、GSM/GPRS/CDMA通信方式、無線抄表等，這些方式或多或少都有不足之處，比如RS485總線方式抄表有施工布線工作量大，不易維護，不適合大規模抄表的問題，低壓電力線載波技術方式抄表載波信號易受干擾，GSM/GPRS/CDMA通信方式抄表硬件成本較高，且需要支付運營商費用，普通無線抄表通常則是信道單一，各個臺區之間的電表節點之間容易互相干擾，上傳數據不穩定，在智能抄表行業，當前無線抄表已經占相當重的地位，而現有無線抄表方案都fsk調制技術，存在通信距離短，無法對復雜現場完成通訊中繼、易受干擾的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于lora無線傳感網的抄表模塊，在解決抄表問題的同時，可保證端到端低傳輸時延通信，同時，在大規模、高密度節點布置場景下具備高可靠通信能力，具有網絡覆蓋率高、結構靈活、可靠性高、通用性強、施工鋪設簡單、維護方便的優點。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種基于lora無線傳感網的抄表模塊，包括PC、若干電表和通過串口與pc連接的網關節點，電表通過串口連接有lora模塊作為路由節點，電表給lora模塊供電，lora模塊包括mcu和射頻芯片，射頻芯片與mcu連接，lora模塊與lora模塊之間通過射頻芯片組網，lora模塊與網關節點通過射頻芯片組網，網關節點獲取pc上的無線數據命令，通過lora模塊組成的lora無線傳感網下發給電表，電表通過lora無線傳感網返回數據給網關節點，網關節點通過串口把數據傳輸到pc，lora模塊是擴大lora無線傳感網的重要部分，lora模塊承擔著數據路由功能，這樣的lora無線傳感網可以滿足電表規模很大，或者是電表之間的距離相當遠，這種模式使用可以使得組網規模大幅度擴大。

所述網關節點和pc之間還設有集中器，網關節點與集中器通過串口連接，集中器模塊通過EPON或以太網或GPRS與pc連接，本方案采用一個臺區使用一個集中器統一管理電表的模式，采集到的電表數據信號由集中器通過EPON或以太網或GPRS等多種數據傳遞通道上傳到用電信息采集系統主站，即pc端。

所述的lora模塊之間相互組網，lora模塊的上級連接點也可以是lora模塊，作為lora模塊，多個lora模塊的使用，可以增加多個獨立的網絡，降低整網的復雜性，增加無線組網的組網規模，這樣的連接方式適用在電表比較分散，距離間隔比較長的臺區，可以使得零散的電表模塊組在一張無線拓撲網絡里，同個網絡有多個獨立的子網絡，互不干擾，獨立工作。

所述串口為RS485或RS232。

Lora無線傳感網運行于470MHz-510MHz公共計量頻段，結合時分同步與跳頻多址通信技術，具有較高的頻率利用效率和網絡健壯性，可保證端到端低傳輸時延通信，同時，在大規模、高密度節點布置場景下具備高可靠通信能力。系統采用通道跳頻通信技術、巧妙地利用不同的跳頻序列及信道網絡識別技術、交織糾錯編碼等，使得網絡具備很強的避免網內、外射頻干擾的能力。同時，lora模塊作為路由節點具備帶鏈路質量實時判決自鏈路實時自優化中繼功能，支持的中繼級數達16級，具備大面積覆蓋的應用需求，具有網絡覆蓋率高、結構靈活、可靠性高、通用性強、施工鋪設簡單、維護方便的優點，采用分布式拓撲組織關系，讓每個路由節點都能發現多個可用的父路由節點并建立兩個以上的鏈接以達到空間上的多種變化，非常適用于電力行業無線抄表應用，當lora模塊通過串口連接的不是電表而是路燈節點控制器即可實現路燈的控制。

LORA相比傳統FSK技術，具有很多先進性：

1.Lora是一特別的擴頻技術，從二戰雷達技術發展而來。

2.通過擴頻把信號擴展到帶寬較寬的噪聲中，獲得擴頻增益。

3.信號被淹沒在噪聲中，接收方只需要知道正交擴頻序列即可從噪聲中恢復信號。

4.比FSK更好的靈敏度。

5.擴頻因子不同時可使用相同信道，頻率可以復用。

6.寬帶擴頻技術，抗多徑，抗衰弱能力強。

7.對頻率偏移不敏感。