CN106781360A - 基于lora无线通信的数据传输方法及中继器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LORA无线通信的数据传输方法及中继器，该方法包括：在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态，若该工作信道处于空闲状态，则将该载波数据转换成无线数据，并通过工作信道发送无线数据。通过设置LORA无线通信模块，使得在载波数据的传输过程中能够使用LORA技术，由于LORA技术具有传输距离远及传输范围广的特点，能够有效的避免出现孤岛现象，完成远距离电表的抄表。

Description

基于LORA无线通信的数据传输方法及中继器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于LORA无线通信的数据传输方法及中继器。

背景技术

电力载波发展到现在，按照通信方式不同有窄带、正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)技术，宽带等等。但无论是哪种通信方式，都避免不了通信距离的局限，容易出现孤岛现象。特别是在广大农村地区，很多台变供电关系复杂，供电线路距离长，载波通信距离不足，通信能力有限，导致孤岛现象频频发生，因此难以对孤岛中的电表进行抄表。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于LORA无线通信的数据传输方法及中继器，旨在解决现有技术中由于载波通信距离不足，通信能力有限，难以对孤岛中的电表进行抄表的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于LORA无线通信的数据传输方法，包括：

在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

通过所述工作信道发送所述无线数据。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种中继器，包括：

状态确定单元，用于在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

转换单元，用于若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

发送单元，用于通过所述工作信道发送所述无线数据。

本发明提供一种基于LORA无线通信的数据传输方法，在该方法中，在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态，若该工作信道处于空闲状态，则将该载波数据转换成无线数据，并通过工作信道发送无线数据。通过设置LORA无线通信模块，使得在载波数据的传输过程中能够使用LORA技术，由于LORA技术具有传输距离远及传输范围广的特点，能够有效的避免出现孤岛现象，完成远距离电表的抄表。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中基于LORA无线通信的数据传输方法的流程示意图；

图2为本发明第二实施例中基于LORA无线通信的数据传输方法的流程示意图；

图3为本发明图2所示第二实施例的追加步骤的流程示意图；

图4为本发明第三实施例中中继器的功能单元的示意图；

图5为本发明第四实施例中中继器的功能单元的示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

由于现有技术中由于载波通信距离不足，通信能力有限，难以对孤岛中的电表进行抄表的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于LORA无线通信的数据传输方法，通过设置LORA无线通信模块，使得在载波数据的传输过程中能够使用LORA技术，由于LORA技术具有传输距离远及传输范围广的特点，能够有效的避免出现孤岛现象，完成远距离电表的抄表。

请参阅图1，为本发明第一实施例中基于LORA无线通信的数据传输方法的流程示意图，该方法包括：

步骤101、在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

步骤102、若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

步骤103、通过所述工作信道发送所述无线数据。

上述基于LORA无线通信的数据传输方法是由中继器实现的，不同于现有技术中的中继器，本发明实施例中的中继器不仅包含载波模块，还包括LORA无线通信模块，该LORA无线通信模块用于实现基于LORA技术的无线通信。

其中，LORA是由升特公司(Semech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术，LORA技术，又称为远程无线射频技术(Long Range)，它同时融合了数字扩频，数字信号处理和前向纠错编码技术，使用高扩频因子将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。LORA采用点对点通信方式，无需网格化网络，可以以低发射功率获得更广的传输范围和传输距离。本发明实施例中的技术方案即是使用LORA技术具有更广的传输范围和传输距离的优点解决载波数据传输过程中的孤岛现象的。

其中，在一个台区中可以设置多个包含载波模块和LORA无线通信模块的中继器，且为了防止无线通信出现冲突，预先对台区内的多个中继器的LORA无线通信模块分配工作信道，使得每一个LORA无线通信模块都已设定指定的工作信道，以便于中继器能够通过其包含的LORA无线通信模块发送及接收无线信道，实现数据的远距离传输。且该LORA无线通信模块使用的是半双工通信方式，既可以实现数据传输功能，还可以实现信道时分复用功能。

其中，在载波模块接收到载波数据后，例如抄表数据，中继器确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态，若处于空闲状态，则将该载波数据转换成无线数据，并通过该LORA无线通信模块已设定的工作信道发送给无线数据。

可以理解的是，本发明实施例中技术方案的实施是在中继器上电初始化之后实现的。且LORA无线通信模块和载波模块可以是硬件模块，且该两个模块均通过串口与中继器中的中央处理器(MCU)连接。

在本发明实施例中，通过设置LORA无线通信模块，使得在载波数据的传输过程中能够使用LORA技术，能够有效的避免出现孤岛现象，且能够有效完成远距离电表的抄表。

请参阅图2，为本发明第二实施例中基于LORA无线通信的数据传输方法的流程示意图，该方法包括：

步骤201、在通过载波模块接收到载波数据后，监测所述LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式；分别执行步骤202及步骤204；

步骤202、若所述工作信道的工作模式是发送模式，则确定所述工作信道处于繁忙状态；继续执行步骤203；

步骤203、若所述工作信道处于繁忙状态，则缓存所述载波数据，且在监测到所述工作信道处于空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过所述工作信道发送。

步骤204、若所述工作信道的工作模式是接收模式，则确定所述工作信道处于空闲状态；继续执行步骤205；

步骤205、若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

步骤206、通过所述工作信道发送所述无线数据。

在本发明实施例中，LORA无线通信模块的工作信道有两种模式，一种是工作模式，另一种是发送模式，其中，LORA无线通信模块的工作信道处于工作模式时，表明该工作信道当前有无线数据正在发送，该工作信道已经被占用，处于繁忙状态，不能接受其他的无线数据进行发送。其中，LORA无线通信模块的工作信道处于接收模式时，表明该工作信道当前并没有正在发送的无线数据，该工作信道是空闲的，处于空闲状态，可以接收无线数据并进行发送。可以理解的是，在本发明实施例中，若在有无线数据需要LORA无线通信模块的工作信道发送时，若该工作信道处于繁忙状态，则必须等待该工作信道恢复为空闲状态时，才能接收并发送上述无线数据。

在本发明实施例中，中继器在通过载波模块接收到载波数据后，将监测LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式，且若该工作信道的工作模式为发送模式时，则可确定该工作信道处于繁忙状态，为了防止通信出现冲突，中继器将缓存载波数据，且在监测到该工作信道恢复至空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过该工作信道进行发送。

其中，可以理解的是，若在LORA无线通信模块的工作信道处于繁忙状态时，若接收到多组载波数据，将按照接收到载波数据的先后顺序将该多组载波数据进行排列，且在LORA无线通信模块的工作信道恢复至空闲状态时，依次通过该工作信道发送载波数据转换后的无线数据。

在本发明实施例中，通过在中继器中增加LORA无线通信模块，使得中继器在通过载波模块接收到载波数据之后，可以监测该LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式，且在该工作信道的工作模式是发送模式，确定该工作信道处于繁忙状态时，将进行等待，直至该工作信道变为空闲状态再将该载波数据转换为无线数据，并发送。或在该工作信道的工作模式是接收模式，确定该工作信道处于空闲状态时，将该载波数据转换成无线数据，并通过该工作信道进行发送。因此，能够在中继器通过LORA无线通信模块的工作信道实现无线数据的发送，由于LORA技术能够传输的距离远，范围广，能够有效的实现数据的远距离传输，避免出现孤岛现象。

请参阅图3，为本发明图2所示第二实施例的追加步骤的流程示意图，该追加步骤包括：

步骤301、在通过所述LORA无线通信模块接收到无线数据时，将所述无线数据转换成载波数据；

步骤302、利用所述载波模块发送所述载波数据。

在本发明实施例中，LORA无线通信模块不仅仅具有发送无线数据的功能，还具有接收无线数据的功能，且中继器在通过LORA无线通信模块接收到无线数据时，将该无线数据转换成载波数据，并利用载波模块发送该载波数据。具体的，中继器中的LORA无线通信模块在将无线数据转换成载波数据之后，将通过LORA无线通信模块与载波模块之间的串口，将该无线数据发送给载波模块，使得载波模块能够发送该载波数据。

可以理解的是，上述基于LORA无线通信的数据传输方法具体用于解决载波抄表台区中出现的孤立电表，且该孤立电表无法通过载波方式抄表的问题，或者通过载波方式抄表时，现场施工比较困难的问题。

请参阅图4，为本发明第三实施例中中继器的功能单元的示意图，该中继器包括：状态确定单元401、转换单元402及发送单元403。

状态确定单元401，用于在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

转换单元402，用于若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

发送单元403，用于通过所述工作信道发送所述无线数据。

其中，LORA是由升特公司(Semech)发布的一种专用于无线电调制解调的技术，LORA技术，又称为远程无线射频技术(Long Range)，它同时融合了数字扩频，数字信号处理和前向纠错编码技术，使用高扩频因子将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。LORA采用点对点通信方式，无需网格化网络，可以以低发射功率获得更广的传输范围和传输距离。本发明实施例中的技术方案即是使用LORA技术具有更广的传输范围和传输距离的优点解决载波数据传输过程中的孤岛现象的。

其中，在一个台区中可以设置多个包含载波模块和LORA无线通信模块的中继器，且为了防止无线通信出现冲突，预先对台区内的多个中继器的LORA无线通信模块分配工作信道，使得每一个LORA无线通信模块都已设定指定的工作信道，以便于中继器能够通过其包含的LORA无线通信模块发送及接收无线信道，实现数据的远距离传输。且该LORA无线通信模块使用的是半双工通信方式，既可以实现数据传输功能，还可以实现信道时分复用功能。

其中，在载波模块接收到载波数据后，例如抄表数据，状态确定单元401确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态，若处于空闲状态，则转换单元402将该载波数据转换成无线数据，并由发送单元403通过该LORA无线通信模块已设定的工作信道发送给无线数据。

可以理解的是，本发明实施例中技术方案的实施是在中继器上电初始化之后实现的。

在本发明实施例中，通过设置LORA无线通信模块，使得在载波数据的传输过程中能够使用LORA技术，能够有效的避免出现孤岛现象，且能够有效完成远距离电表的抄表。

请参阅图5，为本发明第四实施例中中继器的功能单元的示意图，该中继器包括如图4所示第三实施例中的状态确定单元401、转换单元402及发送单元403，且与图4所示第三实施例中描述的内容相似，此处不做赘述。

在本发明实施例中，状态确定单元401包括：

监测单元501，用于监测所述LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式；

第一确定单元502，用于若所述工作信道的工作模式是发送模式，则确定所述工作信道处于繁忙状态；

第二确定单元503，用于若所述工作信道的工作模式是接收模式，则确定所述工作信道处于空闲状态。

在本发明实施例中，中继器还包括：

缓存发送单元504，用于若所述工作信道处于繁忙状态，则缓存所述载波数据，且在监测到所述工作信道处于空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过所述工作信道发送。

数据转换单元505，用于在通过所述LORA无线通信模块接收到无线数据时，将所述无线数据转换成载波数据；

数据发送单元506，用于利用所述载波模块发送所述载波数据。

在本发明实施例中，LORA无线通信模块的工作信道有两种模式，一种是工作模式，另一种是发送模式，其中，LORA无线通信模块的工作信道处于工作模式时，表明该工作信道当前有无线数据正在发送，该工作信道已经被占用，处于繁忙状态，不能接受其他的无线数据进行发送。其中，LORA无线通信模块的工作信道处于接收模式时，表明该工作信道当前并没有正在发送的无线数据，该工作信道是空闲的，处于空闲状态，可以接收无线数据并进行发送。可以理解的是，在本发明实施例中，若在有无线数据需要LORA无线通信模块的工作信道发送时，若该工作信道处于繁忙状态，则必须等待该工作信道恢复为空闲状态时，才能接收并发送上述无线数据。

在本发明实施例中，中继器在通过载波模块接收到载波数据后，监测单元501将监测LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式，且若该工作信道的工作模式为发送模式时，则第一确定单元502可确定该工作信道处于繁忙状态，为了防止通信出现冲突，缓存发送单元504将缓存载波数据，且在监测到该工作信道恢复至空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过该工作信道进行发送。

其中，可以理解的是，若在LORA无线通信模块的工作信道处于繁忙状态时，若接收到多组载波数据，将按照接收到载波数据的先后顺序将该多组载波数据进行排列，且在LORA无线通信模块的工作信道恢复至空闲状态时，依次通过该工作信道发送载波数据转换后的无线数据。

在本发明实施例中，LORA无线通信模块不仅仅具有发送无线数据的功能，还具有接收无线数据的功能，且中继器在通过LORA无线通信模块接收到无线数据时，数据转换单元505将该无线数据转换成载波数据，并由数据发送单元506利用载波模块发送该载波数据。具体的，中继器中的LORA无线通信模块在将无线数据转换成载波数据之后，将通过LORA无线通信模块与载波模块之间的串口，将该无线数据发送给载波模块，使得载波模块能够发送该载波数据。

在本发明实施例中，通过在中继器中增加LORA无线通信模块，使得中继器在通过载波模块接收到载波数据之后，可以监测该LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式，且在该工作信道的工作模式是发送模式，确定该工作信道处于繁忙状态时，将进行等待，直至该工作信道变为空闲状态再将该载波数据转换为无线数据，并发送。或在该工作信道的工作模式是接收模式，确定该工作信道处于空闲状态时，将该载波数据转换成无线数据，并通过该工作信道进行发送。因此，能够在中继器通过LORA无线通信模块的工作信道实现无线数据的发送，由于LORA技术能够传输的距离远，范围广，能够有效的实现数据的远距离传输，避免出现孤岛现象。

为了验证本发明实施例中的技术方案能够实现远距离的数据传输，下面将详细给出实验方式：

1、本发明实施例中的技术方案在传统的窄带载波通信***上进行应用的场景。

设置同时包含LORA无线通信模块和载波模块的中继器A和B，中间电力线通过隔离变压器相连；其中，接中继器A上的电力线上接一台集中器C，且接中继器A上的电力线上接三台台载波电表D1，D2，D3，以模拟载波的孤岛环境。

具体地，为验证中继器A能够把载波数据传给中继器B，在中继器A、B投入使用后上电，通过使用集中器C来抄读电表D1，D2，D3的数据，同时，通过监控器E、F分别监控A与B的电力线上的载波数据，监控E显示抄表命令后，随后在监控器F上也监控到了抄表命令帧；当监控器E上监控到应答帧后，监控器F随后也监控到应答帧，在集中器C上，显示抄表成功。

进一步验证该种方案，进行对比测试，在同样的环境下，将同时包含LORA无线通信模块和载波模块的中继器A与B换为仅包含载波模块的中继器G、H，通过集中器C进行抄表，通过监控E显示抄表命令，监控器F并未监控到数据；在集中器C抄表超时后，显示抄表失败。

2、本发明实施例中的技术方案在最新技术的宽带载波II型采集器上进行应用的场景。

设置同时包含LORA无线通信模块和载波模块的中继器A和B，中间电力线通过隔离变压器相连；接中继器A上的电力线上接一台集中器C，接中继器A上的电力线上接三台台载波电表D1，D2，D3，来模拟载波的孤岛环境。

具体地，为验证中继器A能够把载波数据传给中继器B，在中继器A、B投入使用后上电，通过使用集中器C来抄读电表D1，D2，D3的数据，同时，通过监控器E、F分别监控A与B的电力线上的载波信号，通过监控E显示抄表命令后，随后在监控器F上也监控到了抄表命令帧；当监控器E上监控到应答帧后，监控器F随后也监控到应答帧，在集中器C上，显示抄表成功。

进一步验证该种方案，进行对比测试，在同样的环境下，将同时包含LORA无线通信模块和载波模块的中继器A与B换为仅包含载波模块的中继器G、H，通过集中器C进行抄表，通过监控E显示抄表命令，监控器F并未监控到数据；在集中器C抄表超时后，显示抄表失败。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的中继器和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的中继器实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，中继器或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种基于LORA无线通信的数据传输方法及中继器的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于LORA无线通信的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

通过所述工作信道发送所述无线数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态的步骤包括：

监测所述LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式；

若所述工作信道的工作模式是发送模式，则确定所述工作信道处于繁忙状态；

若所述工作信道的工作模式是接收模式，则确定所述工作信道处于空闲状态。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述工作信道处于繁忙状态，则缓存所述载波数据，且在监测到所述工作信道处于空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过所述工作信道发送。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在通过所述LORA无线通信模块接收到无线数据时，将所述无线数据转换成载波数据；

利用所述载波模块发送所述载波数据。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述LORA无线通信模块为半双工通信方式，用于实现数据远传功能及信道时分复用功能。

6.一种中继器，其特征在于，所述中继器包括：

状态确定单元，用于在通过载波模块接收到载波数据后，确定LORA无线通信模块已设定的工作信道是否处于空闲状态；

转换单元，用于若所述工作信道处于空闲状态，则将所述载波数据转换成无线数据；

发送单元，用于通过所述工作信道发送所述无线数据。

7.根据权利要求6所述的中继器，其特征在于，所述状态确定单元包括：

监测单元，用于监测所述LORA无线通信模块已设定的工作信道的工作模式；

第一确定单元，用于若所述工作信道的工作模式是发送模式，则确定所述工作信道处于繁忙状态；

第二确定单元，用于若所述工作信道的工作模式是接收模式，则确定所述工作信道处于空闲状态。

8.根据权利要求7所述的中继器，其特征在于，所述中继器还包括：

缓存发送单元，用于若所述工作信道处于繁忙状态，则缓存所述载波数据，且在监测到所述工作信道处于空闲状态时，将缓存的载波数据转换成无线数据，并通过所述工作信道发送。

9.根据权利要求6至8任意一项所述的中继器，其特征在于，所述中继器还包括：

数据转换单元，用于在通过所述LORA无线通信模块接收到无线数据时，将所述无线数据转换成载波数据；

数据发送单元，用于利用所述载波模块发送所述载波数据。

10.根据权利要求6至8任意一项所述的中继器，其特征在于，所述LORA无线通信模块为半双工通信方式，用于实现数据远传功能及信道时分复用功能。