[發(fā)明專利]一種基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810826205.3
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108833245B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊銳;孫華晨;李華青
• 申請（專利權(quán)）人: 山東精誠致和信息科技有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L67/12;H04W28/08;H04W72/0453;H04W76/10;G08C17/02;H04W72/0446
• 代理公司: 濟南信達專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 孫園園

本發(fā)明公開了一種基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集系統(tǒng)及方法，屬于擴展傳輸技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為如何提高礦井巷道內(nèi)無線傳輸?shù)目垢蓴_性以及CAN總線帶寬數(shù)據(jù)傳輸速度，采用的技術(shù)方案為：其結(jié)構(gòu)包括傳輸分站和至少一個采集器，傳輸分站與采集器之間以及采集器與采集器之間通過CAN總線進行數(shù)據(jù)的連接通信；采集器包括主控制器、副控制器、CAN收發(fā)器一、CAN收發(fā)器二、Flash存儲模塊和至少一個LoRa模塊；主控制器通過串口連接副控制器；主控制器通過CAN總線分別連接CAN收發(fā)器一和CAN收發(fā)器二；主控制器通過SPI連接Flash存儲模塊；副控制器通過串口分別連接LoRa模塊。本發(fā)明還公開了一種基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及擴展傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

由于礦井巷道內(nèi)情況十分復(fù)雜，巷道中有鋼軌、支架、風(fēng)門、照明線和動力電纜等，巷道壁凹凸不平、縱橫交錯、拐彎抹角，在這樣一個復(fù)雜的有限空間中，無線電波的傳播和自由空間與地面大不一樣。在礦井巷道的無線電波傳輸距離一般情況下會衰減到地面的五分之一左右。因此礦井巷道的無線采集設(shè)備的部署密度要比地面部署多很多，故礦井巷道內(nèi)無線采集設(shè)備部署成本較高。

為了將礦井中的數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)上傳到地面服務(wù)器，需要具備IP功能的分站設(shè)備，但由于礦井中光纖布線施工的復(fù)雜和普通雙絞線傳輸距離的限制，不可能大量的部署IP功能的分站設(shè)備，為了滿足現(xiàn)場工業(yè)控制的需要，一般采用分站加上總線網(wǎng)絡(luò)的方式進行現(xiàn)場布置。

在同等傳輸距離的情況下，總線數(shù)據(jù)傳輸速率是線上掛載的設(shè)備數(shù)成反比，若直接采用分站加上多個采集器掛載總線的方式，會影響數(shù)據(jù)的傳輸速率，大大降低系統(tǒng)的及時性。故現(xiàn)有技術(shù)中礦井巷道內(nèi)無線傳輸存在如下問題：

(一)、如何提高礦井巷道內(nèi)無線傳輸?shù)目垢蓴_性以及CAN總線帶寬數(shù)據(jù)傳輸速度；

(二)、如何擴展了無線數(shù)據(jù)采集的范圍；

(三)、如何實現(xiàn)低帶寬下高負載接入，進而有效避免人員定位、瓦斯等其他需頻繁上報數(shù)據(jù)通信碰撞；

(四)、當前移動終端設(shè)備在現(xiàn)場必須通過網(wǎng)絡(luò)訪問地面服務(wù)器才能獲取現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)和設(shè)備信息，在沒有以太網(wǎng)、wifi、4G、3G等基于IP的網(wǎng)絡(luò)時，沒有辦法獲取實時的監(jiān)控信息，具有很強的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集系統(tǒng)及方法，來解決如何提高礦井巷道內(nèi)無線傳輸?shù)目垢蓴_性以及CAN總線帶寬數(shù)據(jù)傳輸速度、如何擴展了無線數(shù)據(jù)采集的范圍、如何實現(xiàn)低帶寬下高負載接入，進而有效避免人員定位、瓦斯等其他需頻繁上報數(shù)據(jù)通信碰撞以及如何消除監(jiān)控信息傳輸?shù)木窒扌缘膯栴}。

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，基于CAN和LoRa的級聯(lián)擴展采集系統(tǒng)，該采集系統(tǒng)包括傳輸分站和至少一個采集器，傳輸分站與采集器之間以及采集器與采集器之間通過CAN總線進行數(shù)據(jù)的連接通信；

采集器包括主控制器、副控制器、CAN收發(fā)器一、CAN收發(fā)器二、Flash存儲模塊和至少一個LoRa模塊；主控制器通過串口連接副控制器；

主控制器通過CAN總線分別連接CAN收發(fā)器一和CAN收發(fā)器二；其中，主控制器內(nèi)置有CAN控制器一和CAN控制器二；其中，CAN控制器一連接CAN收發(fā)器一，CAN控制器二連接CAN收發(fā)器二；

主控制器通過SPI連接Flash存儲模塊，F(xiàn)lash存儲模塊用于存儲定位信息和系統(tǒng)命令；

副控制器通過串口分別連接LoRa模塊，LoRa模塊用于搭建LoRa無線傳感網(wǎng)絡(luò)，接收人員定位設(shè)備發(fā)送的區(qū)域定位信息和精確定位信息。

作為優(yōu)選，所述CAN收發(fā)器一引出CAN總線接口一，CAN總線接口一接入CAN總線的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，接收CAN收發(fā)器一下的各種傳感器信息。