CN113347586A - 一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，涉及通信技术领域，本发明基于Lora和工业物联网提供了一种分布式多终端间建立通信的解决方案，在数公里范围内通过Lora模块构建的通信***，能可靠地实现主机同多从机之间的数据传输，同时避免了在工业现场使用复杂的电缆连接；主机通过WIFI模块与物联网管理平台建立链接，将各从机的数据同步至云端服务器储存，各项数据可以清晰的在物联网平台索引并查询；还能通过物联网管理平台向主机发送控制命令，进而向从机发送控制指令，实现对各个从机的控制功能。
Description
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***。
背景技术：
物联网是指通过各种信息传感器采集各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
LoRa是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，是诸多LPWAN通信技术中的一种。这一方案为用户提供一种简单的能实现远距离、低功耗无线通信手段。其优势在于技术方面的长距离能力。单个网关或基站可以覆盖整个城市或数百平方公里范围。
随着工业的发展，对精确、高效的多终端数据采集、存储、处理及多终端联网控制需求越发迫切。目前，工业中常通过架设电缆线实现不同终端之间的通讯连接，其成本高、灵活性差、***繁琐。因此，我们提出一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，不仅可以降低工业成本、提高工业***灵活度，而且在信息存储、处理及多终端联网控制方面也有显著优势。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，由主机、物联网管理平台、多个终端从机构成。
所述主机搭载Lora模块、WIFI模块和主控处理器。
所述主机的主控处理器一方面通过SPI通信方式控制Lora模块与从机建立联系，使用轮询方式，向各个从机发送命令码，控制从机发送传感器数据或执行相应操作；另一方面通过WIFI模块与物联网管理平台建立联系，向物联网管理平台上传各从机数据，并接收物联网管理平台的控制量，将控制量传递给相应从机。
所述从机搭载Lora模块、主控处理器、传感器及控制器。
所述从机的主控处理器一方面通过驱动传感器完成工业信息采集，通过驱动控制器完成工业控制；另一方面通过控制SPI通信方式控制Lora模块将传感器采集信息上传至主机，并接收主机下发的控制量，驱动控制器完成工业控制。
所述物联网管理平台包括数据统计、数据存储、设备异常信息记录。
所述数据统计包括当前采集数据、当前设定控制量；所述数据存储包括历史采集数据、历史设定控制；所述设备异常信息记录包括设备运行状态异常信息、采集数据超限信息等。
此外，物联网管理平台还能进行控制命令发送。
所述主机与从机之间的通信基于Modbus协议；所述主机与物联网管理平台之间的通信基于TCP协议。
所述主机与从机之间通过Lora模块的通信协议具体为：
主机发送、从机接收的数据包包括网络地址、设备地址、操作码、参数、数据、数据长度、校验码，格式如下：
从机发送、主机接收的数据包包括网络地址、设备地址、数据、数据长度、校验码，格式如下：
所述主机与物联网管理平台之间通过WIFI模块的通信协议具体为：
主机发送、物联网管理平台接收的数据包包括网络地址、设备地址、数据、校验码，格式如下：
物联网管理平台发送、主机接收的数据包包括：网络地址、设备地址、操作码、操作数、校验码，格式如下：
本发明的有益效果是：本发明基于Lora和工业物联网提供了一种分布式多终端间建立通信的解决方案，在数公里范围内通过Lora模块构建的通信***，能可靠地实现主机同多从机之间的数据传输，同时避免了在工业现场使用复杂的电缆连接；主机通过WIFI模块与物联网管理平台建立链接，将各从机的数据同步至云端服务器储存，各项数据可以清晰的在物联网平台索引并查询；还能通过物联网管理平台向主机发送控制命令，进而向从机发送控制指令，实现对各个从机的控制功能。
附图说明：
图1为本发明通信网络结构示意图；
图2为本发明实施例中主机读取从机数据并上传的流程图；
图3为本发明实施例中物联网管理平台下发控制量的流程图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
以下参照图1-3对本发明的实施例做进一步说明。基于Lora和工业物联网的通信***在分布式气体质量流量计方面的应用。通信***由主机、物联网管理平台、多个终端从机构成。
主机搭载Lora模块、WIFI模块和主控处理器。主控处理器为STM32F103C8T6。Lora模块选用扩频因子为7，频率为433MHz，带宽为125kHz，使用SPI总线同主控处理器进行通信。WIFI模块选用ESP8266，使用串口与主控处理器通信。
从机搭载Lora模块、主控处理器、传感器及控制器。主控处理器为STM32F103C8T6。Lora模块选用扩频因子为7，频率为433MHz，带宽为125kHz，使用SPI总线同主控处理器进行通信。传感器为气体流量传感器，其能根据流量大小输出相应电压值。控制器为气体流量阀，能通过输入电压的大小控制阀的关闭程度。
其中，Lora模块使用5cm铜制弹簧作为发射天线。
物联网管理平台进行气体流量存储、分析，并能进行气体流量控制。
主机与从机、主机与物联网管理平台间通信协议参考发明内容中的数据包格式。
其中，网络地址NET_ADDR定为0xA5，可自行修改，避免***外的信号进入该通信***，产生干扰。设备地址SLAVE_ADDR取值从0x00-0xFF，对应256个终端。操作码OP_CODE包括0x00与0x01，其中0x00表示写数据；0x01表示读数据。参数PARM包括各传感器与控制器对应编号，如0x01对应ADC传感器。数据DATA即为传输的数据内容，LEN为对应的数据长度。校验码采用CRC校验码。
下面以气体流量数据上传、气体流量控制量设置为例，进一步说明本实施例的具体实施步骤。
参照图2，主机向从机发送读取命令，等待从机应答。从机收到主机读取命令后，发送各传感器数据。主机读取从机传感器采集数据，将数据上传至物联网管理平台。主机发送数据采用轮询方式，即SLAVE_ADDR从1递增到最大从机数目N后再返回1。
参照图3，主机中断响应物联网管理平台的控制命令，将控制命令发送至从机。从机收到主机控制命令后，控制控制器完成对应操作，而后向主机发送任务应答信号。主机接收这一应答信号，校验无误后完成此次控制操作。
本发明的具体实施例中，基于Lora和工业互联网构建的通信***，能实现分布式多设备的流量控制。主机能在数秒内、数公里范围内，完成对200台左右从机的气体流量采集、气体流量控制。各设备间完全使用无线方式连接，避免了在复杂的工业现场的繁琐接线问题，提高了***整体的灵活度，降低了工业成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：由主机、物联网管理平台、多个终端从机构成。
2.根据权利要求1所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述主机搭载Lora模块、WIFI模块和主控处理器。
3.根据权利要求2所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述主机的主控处理器一方面通过SPI通信方式控制Lora模块与从机建立联系，使用轮询方式，向各个从机发送命令码，控制从机发送传感器数据或执行相应操作；另一方面通过WIFI模块与物联网管理平台建立联系，向物联网管理平台上传各从机数据，并接收物联网管理平台的控制量，将控制量传递给相应从机。
4.根据权利要求1所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述从机搭载Lora模块、主控处理器、传感器及控制器。
5.根据权利要求4所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述从机的主控处理器一方面通过驱动传感器完成工业信息采集，通过驱动控制器完成工业控制；另一方面通过控制SPI通信方式控制Lora模块将传感器采集信息上传至主机，并接收主机下发的控制量，驱动控制器完成工业控制。
6.根据权利要求1所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述物联网管理平台包括数据统计、数据存储、设备异常信息记录。
7.根据权利要求6所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述数据统计包括当前采集数据、当前设定控制量；所述数据存储包括历史采集数据、历史设定控制；所述设备异常信息记录包括设备运行状态异常信息、采集数据超限信息。
8.根据权利要求1所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述主机与从机之间的通信基于Modbus协议；所述主机与物联网管理平台之间的通信基于TCP协议。
9.根据权利要求8所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述主机与从机之间通过Lora模块的通信协议具体为：
主机发送、从机接收的数据包包括网络地址、设备地址、操作码、参数、数据、数据长度、校验码，格式如下：
从机发送、主机接收的数据包包括网络地址、设备地址、数据、数据长度、校验码，格式如下：
10.根据权利要求8所述的基于Lora和工业物联网的分布式多终端通信***，其特征在于：所述主机与物联网管理平台之间通过WIFI模块的通信协议具体为：
主机发送、物联网管理平台接收的数据包包括网络地址、设备地址、数据、校验码，格式如下：
物联网管理平台发送、主机接收的数据包包括：网络地址、设备地址、操作码、操作数、校验码，格式如下：
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