一种基于LoRa的无线自组网络装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种基于LoRa的无线自组网络装置，它包括：无线数据采集终端和云端服务器，无线数据采集终端与无线集中器通过无线连接；无线集中器通过网络与云端服务器连接；解决了传统的社区智能抄表采用远程数据传输的方式，利用这种远程数据发送装置成本较高，普及性普遍不高；在偏远地区仍在使用的老式的电表由于其电表数据都是机械显示的，因此无法使用传统的智能抄表的方法等技术问题。

主设计要求

1.一种基于LoRa的无线自组网络装置，它包括：无线数据采集终端和云端服务器，其特征在于：无线数据采集终端与无线集中器通过无线连接；无线集中器通过网络与云端服务器连接；所述无线数据采集终端包括终端处理器，终端LoRa模块、智能电表、终端内存模块和照明单元分别与终端处理器连接；终端处理器与图像处理模块连接；图像处理模块与图像采集模块连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的无线自组网络装置，其特征在于：终端供电单元通过降压变压器与终端处理器连接；备用电池与终端处理器通过导线连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的无线自组网络装置，其特征在于：无线数据采集终端之间通过终端LoRa模块无线连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的无线自组网络装置，其特征在于：无线集中器包括基站处理器，基站供电单元、基站LoRa模块、远程通信模块和基站内存单元分别与基站处理器连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的无线自组网络装置，其特征在于：无线数据采集终端安装在电表箱内部。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于无线自组网络系统技术领域，尤其涉及一种基于LoRa的无线自组网络装置。

背景技术

LoRa是一种典型的低功耗广域物联网技术，低功耗广域物联网（LPWAN）是为物联网应用中的M2M通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。

无线自组网络系统是一种通过设备自身具备的远程数据传输能力，使得相关的设备互相进行数据传输，只要其中的设备处于任何一个数据传输范围内，都能实现数据共享，因此能够在实际距离上对该设备的传输距离进行延伸，其系统模型类似区块链。

但是，传统的智能抄表方法在使用过程中存在一些弊端，比如：

1、传统的社区智能抄表大多是采用远程数据传输的方式，既每个电表上都安装远程数据发送装置，使得后台能够接收到每个电表的用电情况，但是由于这种远程数据发送装置所使用的网络频段需要授权，而且只有运营商能建基站和管理网络，因此利用这种远程数据发送装置成本较高，普及性普遍不高。

2、传统的社区智能抄表的方法只适用于智能电表使用，对于一些偏远地区仍在使用的老式的电表由于其电表数据都是机械显示的，因此无法使用传统的智能抄表的方法。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题：提供一种基于LoRa的无线自组网络装置，以解决传统的社区智能抄表采用远程数据传输的方式，利用这种远程数据发送装置成本较高，普及性普遍不高；在偏远地区仍在使用的老式的电表由于其电表数据都是机械显示的，因此无法使用传统的智能抄表的方法等技术问题。

本实用新型技术方案：

一种基于LoRa的无线自组网络装置，它包括：无线数据采集终端和云端服务器，无线数据采集终端与无线集中器通过无线连接；无线集中器通过网络与云端服务器连接。

所述无线数据采集终端包括终端处理器，终端LoRa模块、智能电表、终端内存模块和照明单元分别与终端处理器连接。

终端供电单元通过降压变压器与终端处理器连接；备用电池与终端处理器通过导线连接。

终端处理器与图像处理模块连接；图像处理模块与图像采集模块连接。

无线数据采集终端之间通过终端LoRa模块无线连接。

无线集中器包括基站处理器，基站供电单元、基站LoRa模块、远程通信模块和基站内存单元分别与基站处理器连接。

无线数据采集终端安装在电表箱内部。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过采用LoRa模块进行数据传输，利用LoRa模块可采用自主频段、自主建设基站等较宽松的限制，使得能够在一定范围内为社区智能抄表系统节省大量的资金投入，同时能够通过LoRa模块之间建立自组网络，实现对社区抄表进行区块化管理，提高数据传输的安全性。

2、通过在无线数据采集终端内部内置图像采集模块和图像处理模块，方便利用图像采集模块采集机械式电表的读数，并经过图像处理模块从采集到的图像中智能提取电表读数，实现对机械式电表的远程智能抄表。

解决了传统的社区智能抄表采用远程数据传输的方式，利用这种远程数据发送装置成本较高，普及性普遍不高；在偏远地区仍在使用的老式的电表由于其电表数据都是机械显示的，因此无法使用传统的智能抄表的方法等技术问题。

附图说明：

图1为本实用新型整体硬件连接结构示意图；

图2为本实用新型无线数据采集终端内部硬件连接结构示意图；

图3为本实用新型无线集中器内部硬件连接结构示意图；

图4为本实用新型无线数据采集端与无线集中器数据传输系统示意图；

图5为本实用新型无线数据采集终端之间数据传输系统示意图。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，图1为本实用新型整体硬件连接结构示意图；图2为本实用新型无线数据采集终端内部硬件连接结构示意图；图3为本实用新型无线集中器内部硬件连接结构示意图；图4为本实用新型无线数据采集端与无线集中器数据传输系统示意图；图5为本实用新型无线数据采集终端之间数据传输系统示意图。

实施例1

本实用新型提供一种技术方案：基于LoRa的无线自组网络系统，包括：无线数据采集终端100；以及无线集中器200；

所述无线数据采集终端100具备终端LoRa模块101、终端处理器103、终端供电单元105、终端内存模块109以及智能电表；

所述无线集中器200具备基站供电单元201、基站处理器202、基站LoRa模块203、远程通信模块204以及基站内存模块205；

其中，所述终端LoRa模块101与所述终端处理器103信号端电性耦接，所述终端LoRa模块101用于短距离远程无线传输数据，能够方便通过终端LoRa模块101进行接收或者发送数据，方便无线数据采集终端100之间互相收发抄表读数数据，所述终端供电单元105与所述终端处理器103电能输入端电性连接，所述终端供电单元105用于为所述无线数据采集终端100提供电能，终端供电单元105直接采用接入电表的家用电路，使得终端供电单元105能够持续为无线数据采集终端100提供电能供应，且不需要定期更换供电单元，所述终端内存模块109与所述终端处理器103信号端电性耦接，所述终端内存模块109用于存储所述终端处理器103接收到的数据，当其中一个无线数据采集终端100的终端LoRa模块101接收到其他终端发送的数据后能够在一定时间内将数据存储在终端内存模块109内部，方便工作人员从社区内任何一个无线数据采集终端100中获取整个社区中所有的电表读数，所述智能电表110与所述终端处理器103信号端电性耦接，所述终端处理器103能够读取所述智能电表110内部的用电数据，方便终端处理器103直接读取智能电表110的用电读数；

其中，备用电池102可以是铅蓄电池、锂电池、锌锰电池中任意一种；

其中，所述基站供电单元201与所述基站处理器202电能输入端电性耦接，所述基站供电单元201用于为所述无线集中器200提供电能，所述基站LoRa模块203与所述基站处理器202信号输入端电性耦接，所述基站LoRa模块203用于短距离远程无线传输数据，使得无线集中器200能够利用基站LoRa模块203接收任意一个无线数据采集终端100上传的电表读数数据，方便对电表读数进行集中汇总，所述远程通信模块204与所述基站处理器202信号输出端端电性耦接，所述远程通信模块204用于长距离远程无线传输数据，方便利用远程通信模块204将无线集中器200中接收到的电表读数数据远程传输到云端服务器，利用云端服务器对数据进行汇总分析处理，所述基站内存模块205与所述基站处理器202信号端电性耦接，所述基站内存模块205用于存储所述基站处理器202接收到的数据，当无线集中器200的基站LoRa模块203接收到无线数据采集终端100发送的数据后能够在一定时间内将数据存储在基站内存模块205内部，方便工作人员从无线集中器200中获取整个社区中所有的电表读数。

其中，基站供电单元201可以是220V家用电源、蓄电池中任意一种；

其中，所述远程通信模块204可以是GSM模块、GPRS模块中任意一种；

进一步的，还包括：所述无线数据采集终端100安装在社区电表箱内部，所述终端供电单元105为接入电表的220V家用电源，使得终端供电单元105能够持续为无线数据采集终端100提供电能供应，且不需要定期更换供电单元。

进一步的，还包括：所述终端处理器103与所述基站处理器202均具备数据输出接口，其中，数据输出接口用于导出终端内存模块109以及基站内存模块205内部的数据，方便用户从数据输出接口中导出终端内存模块109以及基站内存模块205内部存储的社区所有电表读数数据。

进一步的，还包括：备用电池102，所述备用电池102与所述终端处理器103电能输入端电性连接，所述备用电池102用于在所述终端供电单元105失去供电功能时为所述无线数据采集终端100提供电能，能够使社区在停电状态下无线数据采集终端100也能够通过备用电池102提供电能继续工作。

进一步的，还包括：降压变压器104，所述降压变压器104电性连接在所述终端处理器103与所述终端供电单元105之间，所述降压变压器104用于改变所述终端供电单元105的电压，使所述终端供电单元105提供的电能能够被所述终端处理器103所使用。

进一步的，还包括：所述无线集中器200通过远程通信模块204与预设的云端服务器远距离无线连接，其中，云端服务器用于对所述无线集中器200发送的数据进行汇总分析，方便利用无线集中器200将从无线数据采集终端100采集到的电表读数进行汇总发送到云端服务器，方便供电公司能够远程在云端服务器获取电表读数数据，充分节省抄表时间。

进一步的，还包括：所述无线数据采集终端100之间通过终端LoRa模块101进行短距离远程无线传输数据；所述无线数据采集终端100与无线集中器200之间通过终端LoRa模块101、基站LoRa模块203进行短距离远程无线传输数据，使得社区中所有的电表读数都能够在每个无线数据采集终端100、无线集中器200中获得共享，因此即使当其中一个无线数据采集终端100发生损坏，也能够从其他任何一个无线数据采集终端100中得知所有电表的读数，同时，该数据还能够避免被认为恶意修改，当有人改变其中一个无线数据采集终端100的电表数据的时候，由于其他所有无线数据采集终端100内部记录的电表数据与该无线数据采集终端100记录的数据不同，因此系统能够对该无线数据采集终端100记录的错误的数据进行修改。

实施例2

本实用新型提供另一种技术方案：基于LoRa的无线自组网络系统，包括：图像采集模块106，所述图像采集模块106与所述终端处理器103电性耦接，所述图像采集模块106用于采集非智能电表的电表读数，所述图像采集模块106能够将采集到的非智能电表的电表读数图片数据发送至所述终端处理器103，方便利用图像采集模块106对非智能电表的机械读数进行图像采集，并通过分析处理该图像，能够实现对机械式电表进行远程抄表。

进一步的，还包括：图像处理模块107，所述图像处理模块107电性耦接在所述终端处理器103与所述图像采集模块106之间，所述图像处理模块107用于分析处理所述图像采集模块106采集到的图像数据，所述图像采集模块107能够从非智能电表的电表读数图片数据中分析提取出非智能电表的读数数据，方便利用图像处理器模块107分析图像采集模块106采集到的图像，并从图像采集模块106采集到的图像内部提取出电表的读数，实现对机械式电表进行远程抄表。

进一步的，还包括：照明单元108，所述照明单元108与所述终端处理器103电性耦接，所述照明单元108用于为非智能电表提供照明，方便在机械电表处于黑暗状态的时候利用照明单元108对电表进行照明，有利于图像采集模块106依旧能够采集到准确的电表读数图像。

设计图

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