一种基于LoRa通信的数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于LoRa通信的数据采集系统及方法，所述系统包括数据采集单元、LoRa网关和云平台，数据采集单元用于采集数据，其包括多个LoRa从节点和至少一个LoRa主节点，每个LoRa主节点连接多个并接的LoRa从节点；LoRa网关与数据采集单元的LoRa主节点相连，用于将LoRa主节点传输过来的信息汇总，并转换数据格式给云平台；云平台与LoRa网关通过无线通信技术相连，用于采用云计算技术将数据可视化。本发明专利技术采用多节点单网关的方式，使用一个无线通信模块实现较大面积数据上云，可以减少成本，方便维护。方便维护。方便维护。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa通信的数据采集系统及方法


[0001]本专利技术涉及数据采集
，具体涉及一种基于LoRa通信的数据采集系统。

技术介绍

[0002]近年来随着物联网技术的发展，对无线数据传输的需求变得愈发迫切。处于物联网感知层中的传感器、RFID读写器或其他设备产生大量的数据，需要具有较高可靠性的传输手段将其汇聚到物联网的主干网络中。此外，由于这些设备空间位置分布广泛，难以全部借助有线传输方式承载其数据传输的要求。为了解决这一问题，蓝牙、ZigBee、WiFi及3G/4G等无线传输技术得到了蓬勃发展。
[0003]通常情况下，大多数传感器产生的数据量有限，而分布式监测技术又希望节点具有大规模组网能力、较低的功耗、较低的成本和较大的通信距离。虽然蓝牙与ZigBee技术都可满足节点低功耗设计的需求，但是蓝牙技术通信距离有限，组网规模小；ZigBee虽可进行较大规模的组网，但是其通信所采用的2.4GHz频段对建筑物等障碍物的穿透能力相对较弱。WiFi技术常见的通信范围受限在数百米范围内；3G/4G技术虽然有较大的覆盖范围，但是节点组网需要借助移动通信网络。此外WiFi与3G/4G技术的能耗特性略差，不适合在一些基于单独电池供电的场合下使用。在大多数低功耗分布式组网的场合中，WiFi与3G/4G技术所提供的高通信速率也略显鸡肋。
[0004]近年来为了适应低功耗、分布式大规模组网的需求，LoRa无线扩频技术为这一应用场合提供了新的选择。利用LoRa技术可以组建数万节点规模的无线传输网络，可以高度稳定可靠地以0.3到50kbs的传输速率传输数据。其通信多采用433MHz的ISM频段，通信距离比ZigBee与蓝牙有较大程度的提高，且对建筑物等障碍物的穿透效果较好。此外其协议采用了先进的编解码方案与扩频调制技术，可在信噪比低于20dB时实现解调，这也有助于其在信道条件恶劣的场合中使用。
[0005]但是，现有的基于LoRa技术的数据采集系统成本较高且不方便维护。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种成本低且方便维护的基于LoRa通信的数据采集系统及方法。
[0007]为实现上述目的，一方面，本专利技术提出了一种基于LoRa通信的数据采集系统，包括：数据采集单元，用于采集数据，其包括多个LoRa从节点和至少一个LoRa主节点，每个所述LoRa主节点连接多个并接的所述LoRa从节点；LoRa网关，与所述数据采集单元的所述LoRa主节点相连，用于将所述LoRa主节点传输过来的信息汇总，并转换数据格式；云平台，与所述LoRa网关通过无线通信技术相连，用于采用云计算技术将数据可视化。
[0008]在一优选实施例中，所述LoRa网关使用4G通信技术，并采用MQTT通信协议将信息上传给所述云平台。
[0009]在一优选实施例中，所述LoRa网关将信息的格式转变为供MQTT通信协议使用的json格式。
[0010]在一优选实施例中，所述数据采集单元还包括多个LoRa传感器，一个所述LoRa传感器对应连接一个所述LoRa从节点，所述LoRa传感器用于采集信息给所述LoRa从节点。
[0011]在一优选实施例中，所述LoRa网关的通信可视距离为0~5KM。
[0012]另一方面，本专利技术提出了一种基于LoRa通信的数据采集方法，包括：S1，多个并接的LoRa从节点采集数据给对应的LoRa主节点，所述LoRa主节点将接收的数据发送给LoRa网关；S2，所述LoRa网关将LoRa主节点传输过来的信息汇总，并转换数据格式给云平台；S3，所述云平台通过无线通信技术与LoRa网关相连，采用云计算技术将接收到的数据可视化。
[0013]在一优选实施例中，所述S2中，所述LoRa网关使用4G通信技术，并采用MQTT通信协议将信息上传给所述云平台。
[0014]在一优选实施例中，所述S2中，所述LoRa网关将信息的格式转变为供MQTT通信协议使用的json格式。
[0015]在一优选实施例中，所述S1中，一个所述LoRa从节点对应连接一个LoRa传感器，所述LoRa传感器采集信息给所述LoRa从节点。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用LoRa通信技术，结合无线通信技术（具体为4G通信技术），将本地的LoRa节点采集到的数据发送至LoRa网关，LoRa网关使用无线通信技术采用MQTT通信协议进行上云，可使用在任何需要采集数据的较为宽阔的地方，例如大棚中，鸡舍里，同时也可以在学校内使用，进行数据采集。
[0017]2、本专利技术使用的是MQTT（Message Queue Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）的通信协议，其轻量的数据通信方式能够使得更海量的数据轻松上云，结合云计算技术，实现数据可视化。LoRa的通信可视距离为0—5KM，能够布置多个节点，方便采集各类数据，数据到达网关，网关将各个节点信息汇总，转变成为能够使用MQTT通信协议的json的格式，上传至云平台，即部署方式采用网关+主节点+从节点的模式去部署在想要采集数据的地方，可以在本地实现免费的数据发送。
[0018]3、本专利技术采用多节点单网关的方式，使用一个4G模块实现较大面积数据上云，这样可以减少成本，方便维护。
附图说明
[0019]图1为本专利技术系统的结构框图示意图；图2为本专利技术一具体实施例的结构框图示意图；图3为本专利技术一实施例中LoRa模块电路的电路结构示意图；图4为本专利技术一实施例中4G通信模块的电路结构示意图；图5为本专利技术一实施例中MCU主控电路的电路结构示意图；
图6为本专利技术方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0021]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0022]如图1所示，本专利技术实施例所揭示的一种基于LoRa通信的数据采集系统，包括数据采集单元、LoRa网关和云平台，其中，数据采集单元将本地信息采集给LoRa网关，由LoRa网关采用LoRa通信技术并结合无线通信技术将本地信息上传给云平台，由云平台实现数据的可视化。
[0023]具体地，本实施例中，如图2所示，数据采集单元具体包括至少一个LoRa主节点、多个LoRa从节点和多个LoRa传感器，将数据采集单元部署在想要采集数据的地方，如大棚中，鸡舍里，同时也可以在学校内使用等，适用于多种应用场景。其中，每个LoRa传感器对应连接一个LoRa从节点，多个LoRa从节点相并接，一个LoRa主节点对应多个LoRa从节点，也就是说，多个并接的LoRa从节点与一个LoRa主节点相连。一个LoRa网关对应连接至少一个LoRa主节点，LoRa主节点若为多个，则多个LoRa主节点相并接，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa通信的数据采集系统，其特征在于，包括：数据采集单元，用于采集数据，其包括多个LoRa从节点和至少一个LoRa主节点，每个所述LoRa主节点连接多个并接的所述LoRa从节点；LoRa网关，与所述数据采集单元的所述LoRa主节点相连，用于将所述LoRa主节点传输过来的信息汇总，并转换数据格式；云平台，与所述LoRa网关通过无线通信技术相连，用于采用云计算技术将数据可视化。2.如权利要求1所述的一种基于LoRa通信的数据采集系统，其特征在于，所述LoRa网关使用4G通信技术，并采用MQTT通信协议将信息上传给所述云平台。3.如权利要求1或2所述的一种基于LoRa通信的数据采集系统，其特征在于，所述LoRa网关将信息的格式转变为供MQTT通信协议使用的json格式。4.如权利要求1所述的一种基于LoRa通信的数据采集系统，其特征在于，所述数据采集单元还包括多个LoRa传感器，一个所述LoRa传感器对应连接一个所述LoRa从节点，所述LoRa传感器用于采集信息给所述LoRa从节点。5.如权利要求1所述的一种基于LoRa通信的数据采集系统，其特征在于，所述LoRa网关的通信可视距离为0~5KM...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫垚，杨勇，宋培森，陈可，郭雨甜，何雅雯，巢德雨，
申请(专利权)人：徐州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：