一种基于北斗及LoRa的多点信息通讯系统的制作方法

本实用新型属于地质环境监测技术领域，具体涉及一种基于北斗及lora的多点信息通讯系统。

背景技术：

在地质环境监测中，由于地理因素等方面影响，沙漠、高原、山区等偏远地区通信基站覆盖率不高，甚至未架设通信基站，在这些地区的地质环境监测信息难以通过移动通信往外传输，往往存在监测点数据时效性不高的问题。

北斗卫星导航系统是由中国自主研发的卫星系统，能覆盖全中国地区，可实现卫星定位和短报文发送的功能。

已有应用于偏远无移动通信地区的通讯技术，多采用了北斗通讯系统，但普遍都是一个监测点配置一套北斗通讯系统，监测点的数据信息直接通过北斗通讯系统发送至监控中心，而对于同一区域，若监测点分布零散、监测对象较多的情况，此方法会消耗过多的北斗通讯设备，硬件资源浪费，成本增高；监测数据直接发送，会由于北斗通讯掉包产生数据丢失。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种基于北斗及lora的多点信息通讯系统，以解决现有监测点和北斗通讯一对一的模式，实现多监测点、多监测对象共用一套北斗通讯设备的通讯系统。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于北斗及lora的多点信息通讯系统，包括传感器组网子系统和北斗通讯子系统；

所述传感器组网子系统包括lora主机，及分别与所述lora主机通信连接的多个lora从机，所述lora从机均连接多个进行数据监测的传感器；

所述北斗通讯子系统包括北斗发送端、北斗接收端及显示终端；所述北斗发送端与所述lora主机通信连接，并通过北斗卫星系统与所述北斗接收端通信连接；所述北斗接收端与显示终端连接。

进一步地，所述lora从机包括从机控制单元、及分别与所述从机控制单元数据连接的时钟单元、从机存储单元、从机无线收发单元，所述从机控制单元分别连接多个进行数据监测的传感器，所述从机无线收发单元与从机无线收发天线连接。

进一步地，所述从机控制单元采用单片机u1，时钟单元采用时钟模块u2，从机存储单元采用sd存储模块u3，从机无线收发单元采用无线收发模块u4。

进一步地，所述lora主机包括主机控制单元、及分别与所述主机控制单元数据连接的主机存储单元、主机无线收发单元，所述主机无线收发单元与主机无线收发天线连接，所述主机控制单元通过串口与北斗发送端通信连接。

进一步地，所述主机控制单元采用单片机u5，主机存储单元采用sd存储模块u6，主机无线收发单元采用无线收发模块u7。

进一步地，所述北斗发送端包括发送端控制单元、及与所述发送端控制单元数据连接的发送端收发模块，所述发送端收发模块与发送端北斗天线连接。

进一步地，所述发送端控制单元采用单片机u8，发送端收发模块采用北斗收发模块u9。

进一步地，所述北斗接收端包括接收端控制单元、及与所述接收端控制单元数据连接的接收端收发模块，所述接收端收发模块与接收端北斗天线连接。

进一步地，所述接收端控制单元采用单片机u10，接收端收发模块采用北斗收发模块u11。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型中的本地监测点采用lora技术组网，可实现大区域多点监测数据传输，解决单套设备监测对象数量有限的问题；

(2)本实用新型采用局域组网后，再将信息统一经北斗通讯传输，可节省北斗通讯硬件资源，节省成本；

(3)本实用新型中lora从机节点采取本地存储，保证所有监测数据不丢失；lora主机节点采取本地存储，便于排查组网信息故障点。

附图说明

图1为本实用新型基于北斗及lora的多点信息通讯系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例中从机控制单元电路原理图；

图3为本实用新型实施例中时钟单元电路原理图；

图4为本实用新型实施例中从机存储单元电路原理图；

图5为本实用新型实施例中从机无线收发单元电路原理图；

图6为本实用新型实施例中发送端控制单元电路原理图；

图7为本实用新型实施例中发送端收发模块电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于北斗及lora的多点信息通讯系统，包括传感器组网子系统和北斗通讯子系统；

所述传感器组网子系统包括lora主机，及分别与所述lora主机通信连接的多个lora从机，所述lora从机均连接多个进行数据监测的传感器；

所述北斗通讯子系统包括北斗发送端、北斗接收端及显示终端；所述北斗发送端与所述lora主机通信连接，并通过北斗卫星系统与所述北斗接收端通信连接；所述北斗接收端与显示终端连接。

本实用新型的传感器组网子系统中各lora从机节点按设定时间获取当地传感器采集值后，经过无线传输给主机节点，同时将信息存储本地，主机节点得到信息进行储存并处理，通过串口按预设频率将信息发送给北斗通讯系统发送端，再通过北斗卫星系统传输给北斗接收端，北斗接收端将获取信息显示在显示终端上，实现对多点监测数据的远程监测和传输。

本实用新型采用lora技术，可根据分布点之间的距离选择433/470/868/915mhz中任一频率，实现局域自组网，理论上郊区可以实现15km无线传输距离，并且一个主机可带上千个从机，可解决大区域监测点分布零散的问题。

在本实用新型的一个可选实施例中，lora从机包括从机控制单元、及分别与从机控制单元数据连接的时钟单元、从机存储单元、从机无线收发单元，从机控制单元分别连接多个进行数据监测的传感器，从机无线收发单元与从机无线收发天线连接。

从机控制单元采用单片机u1，时钟单元采用时钟模块u2，从机存储单元采用sd存储模块u3，从机无线收发单元采用无线收发模块u4。

如图2所示，单片机u1的引脚15、16、17、18、33和34分别与各个传感器连接，单片机u1的引脚92和93分别与时钟模块u2的引脚16和15连接，所述单片机u1的引脚65、66、78、79、80和83分别与sd存储模块u3的引脚7、8、1、2、5和3连接，所述单片机u1的引脚25和26分别与无线收发模块u4的引脚19和20连接；所述单片机u1的引脚8和9分别经过电容c1和c2接地，且电容c1和c2并联晶振y1；所述单片机u1的引脚12经过电容c3和c4连接引脚13，且电容c3和c4并联晶振y2；所述单片机u1的引脚37经过电阻r1接地，引脚94经过电阻r2接地；所述单片机u1的引脚22连接vdda端，并经过电阻r3连接供电端；所述单片机u1的引脚21经过电阻r4连接vdda端；所述单片机u1的引脚20经过并联的电容c5和c6连接连接vdda端，且经过电阻r5接地；

如图3所示，时钟模块u2具体采用的时钟芯片，时钟模块u2的引脚1和3分别经过电阻r6和r7连接供电端，所述时钟模块u2的引脚16和15分别经过电阻r8和r9连接供电端，所述时钟模块u2的引脚5、6、7、8、9、10、11、12均接地，供电端经过并联的电容c7、串联电阻r10和二极管d1、电容c8接地；

如图4所示，sd存储模块u3具体采用minisd模块，sd存储模块u3的引脚1、2、3、4、5、7、8分别经过电阻r11、r12、r13、r14、r15、r16连接供电端，并经过电容c9接地，所述sd存储模块u3的引脚6和9均接地；

如图5所示，无线收发模块u4具体采用433nw14s模块，无线收发模块u4的引脚2与sma母座连接。

本实用新型的lora从机工作原理为：

传感器采集监测点的数据传输到单片机，由单片机通过时钟模块完成实时时间采集和通过sd存储模块完成传感器信息存储，并将监测信息通过串口通讯发送至从机无线收发单元，通过从机无线收发天线传送到lora主机。

在本实用新型的一个可选实施例中，lora主机包括主机控制单元、及分别与主机控制单元数据连接的主机存储单元、主机无线收发单元，主机无线收发单元与主机无线收发天线连接，主机控制单元通过串口与北斗发送端通信连接。

主机控制单元采用单片机u5，主机存储单元采用sd存储模块u6，主机无线收发单元采用无线收发模块u7。

单片机u5的电路结构与单片机u1类似，区别在于单片机u5仅与sd存储模块u6和无线收发模块u7连接。

sd存储模块u6具体采用minisd模块，sd存储模块u6的电路结构与sd存储模块u3类似。

无线收发模块u7具体采用433收发模块，无线收发模块u7的电路结构与无线收发模块u4类似。

lora主机中单片机u5、sd存储模块u6及无线收发模块u7的电路结构与lora从机基本相同，区别仅仅在于单片机连接模块数量的不同，因此这里不作赘述。

本实用新型的lora主机工作原理为：

主机无线收发天线接收到信号后，经主机无线收发单元解析后，通过串口通讯将信息传入到单片机，单片机控制sd存储模块存储信息，同时将信息经串口发送至北斗发送端。

在本实用新型的一个可选实施例中，所述北斗发送端包括发送端控制单元、及与所述发送端控制单元数据连接的发送端收发模块，所述发送端收发模块与发送端北斗天线连接。

发送端控制单元采用单片机u8，发送端收发模块采用北斗收发模块u9。

如图6所示，单片机u8的引脚16和17、引脚29和30经过接插件p2与北斗收发模块u9数据连接；单片机u8的引脚5和6分别经过电容c10和c11接地，且电容c10和c11分别并联晶振y3和电阻r17；单片机u8的引脚7经过电阻r18连接供电端，且还经过电容c12接地；单片机u8的引脚1、32、48、64、19、13经过电容c13接地，且还连接供电端并经过并联电容c14、c15、c16、c17接地。

如图7所示，北斗收发模块u9的引脚4经过电容c18与引脚1再经过电容c19连接tx射频转换器smamcx，北斗收发模块u9的引脚12和14分别经过电阻r17和r18与接插件p2连接，北斗收发模块u9的引脚13和15分别经过电阻r19和r20与接插件p2连接，北斗收发模块u9的引脚18经过电容c20与引脚17再经过电容c21连接rx射频转换器smamcx，rx射频转换器smamcx与tx射频转换器smamcx连接，北斗收发模块u9的引脚1、3、4、9、11、16、18均接地，北斗收发模块u9的引脚36连接5v_base端，并经过电纳b1与供电端连接，北斗收发模块u9的引脚35分别经过电容c22和c23连接5v_base端，北斗收发模块u9的引脚34经过电阻r21连接5v_base端，北斗收发模块u9的引脚32、31、30与供电端连接，北斗收发模块u9的引脚28分别经过电容c24和极性电容cp1与供电端连接，北斗收发模块u9的引脚35、33、29、28、27、23、22、20、19均接地。

本实用新型的北斗发送端工作原理为：

单片机接收lora主机传来的信息，通过串口传递给北斗收发模块u9，经北斗天线发送给北斗卫星系统。

在本实用新型的一个可选实施例中，北斗接收端包括接收端控制单元、及与所述接收端控制单元数据连接的接收端收发模块，所述接收端收发模块与接收端北斗天线连接。

接收端控制单元采用单片机u10，接收端收发模块采用北斗收发模块u11。

北斗接收端中单片机u10和北斗收发模块u11的电路结构与北斗发送端相同，这里不作赘述。

本实用新型的北斗发送端工作原理为：

接收端北斗天线接收北斗卫星系统信号，接收信息由北斗收发模块u11解析，经串口通讯传给单片机u10处理，处理后的信息可上传至显示终端进行数据显示。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。