CN114025438A - 一种基于lora技术的可移动网关设备 - Google Patents

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张战战
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Abstract

本发明公开了一种基于LORA技术的可移动网关设备，包括LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器、嵌入式处理器控制单元、设备电源、备用电源、智能充电芯片，所述智能充电芯片用于在设备电源输入的时候选择外部电源供电并为备用电源充电，当外部电源输入断开时，自动切换到备用电源作为电源供电；所述LORA无线通信单元采用了调制解调技术，与物联网终端设备建立通信连接，进行指令交互；本发明通过集成LORA无线通信单元，可以与私有自定义无线自组网设备交互，持续获得传感器数据，监测被监测货物的移动、倾斜、丢失等异常行为。可以精准定位网关设备的运动轨迹。从而对监测过程进行全程无忧监管。

Description

一种基于LORA技术的可移动网关设备
技术领域
本发明涉及网关设备技术领域，具体为一种基于LORA技术的可移动网关设备。
背景技术
业务***平台是通过物联网手段进行仓储质押监管的智能系統，通过该***，可以最大化的通过物联网手段全流程无盲点低成本的监管质押货物的情况，包括具体货物的存放仓库、详细仓位、货物重量、通过智能化手段判断人员是否移动或损坏货物，并产生不同等级的报警。使得业务各方即能够随时随地查看货物情况，又能够在货物产生异常时第一时间收到报警信息。
统一网关作为业务***平台的一部分，兼容在途、在库应用，用于动产质押监管服务。通过LORA模块与私有自组网协议交互，通过串口与第三方外设交互，通过蓝牙与手机APP直接交互；利用这些技术手段可以采集前端设备数据，通过4G发送到后台服务器，同时可以把网关GPS信息传输给后台服务器，对统一网关的运动轨迹进行监管。
现有的技术方案为：采用带GPRS/NB功能的设备对货物进行直接监管，覆盖监管流程，提供监控设备的状态、轨迹信息。该技术的缺点如下：
基于GPRS/NB技术的直接货物监管***，可以保证货物的监管需求，但是受限于设备内电池容量，无法保障设备长时间运行，不能解决业务***平台对货物持续性监测问题，存在频繁更换监测设备，无法达到降低***运维成本。为此，我们推出一种基于LORA技术的可移动网关设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LORA技术的可移动网关设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于LORA技术的可移动网关设备，包括外壳体以及安装在外壳体内部的LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器、嵌入式处理器控制单元、设备电源、备用电源、智能充电芯片，所述嵌入式处理器的输入端分别连接于LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元和嵌入式处理器控制单元的输出端；
所述设备电源和备用电源均分别与LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元均电性连接；
所述智能充电芯片用于在设备电源输入的时候选择外部电源供电并为备用电源充电，当外部电源输入断开时，自动切换到备用电源作为电源供电，同时具有最大0.5A125VAC/1A 30VDC的通断能力，可以对外部电源进行智能化的通断控制；
所述LORA无线通信单元采用了调制解调技术，与物联网终端设备建立通信连接，进行指令交互；
所述GPS定位单元采用GPS定位技术实现室外高精度定位，绘制网关设备的运行轨迹，对货物进行溯源追踪提供可靠依据；
所述4G通信收发单元把LORA无线通信单元、RS232收发单元采集到的终端数据发送到业务平台。
优选的，所述备用电源分别电性连接于LORA无线通信单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元。
优选的，所述嵌入式处理器采用ST的STM32F103处理器。
优选的，所述设备电源输入端采用常用的DC005接口，其内部使用电源管理芯片，满足9-30VDC宽电压输入，其还内置有智能可恢复保险丝，可以在意外的故障情况下保护设备的安全，在故障解除后自动恢复正常工作。
优选的，所述外壳体内部还设有集成了数字式三轴MEMS加速度传感器，通过实时采集三个自由度的加速度数据和算法分析，实现对网关设备姿态的判别，包括超限或倾倒；
外壳体内部还集成了光电传感器，通过红外反射的方式监测网关设备的安装、拆卸状态，当网关设备被恶意从安装位置拆除时，将会触发拆卸报警，网关侧通过蜂鸣器、LED指示灯的方式提醒，所述业务平台通过消息推送的方式在网站、APP侧触发告警。
优选的，所述物联网终端设备的上报信息包括物联网终端设备的心跳状态信息、电量检测信息、加速度异常检测结果信息、拆卸报警信息，网关下发指令包括算法参数配置、工作状态配置、ID配置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在业务***平台中实现数据采集、协议转换和设备管理的功能。
通过集成LORA无线通信单元，可以与私有自定义无线自组网设备交互，持续获得传感器数据，监测被监测货物的移动、倾斜、丢失等异常行为。并通过4G通信收发单元与后台服务器通信，实时上报监测数据、接收下行控制指令。周期采集GPS定位单元数据，上报给后台服务器，可以精准定位网关设备的运动轨迹。从而对监测过程进行全程无忧监管。
在出现货物非授权移动、盗抢等风险时，***会及时以短信或APP通知形式告知监管人和质权人，解决质押货物的存在性、唯一性及仓储企业操作的合规性问题，改变原有的人为过多干预或效率过于低下的监管模式和体系。
解决了小数据量在复杂环境中的超远距离通信问题，同时在抑制同频干扰的性能方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。通过协议转换与数据转发打通终端设备与业务平台之间的交互，实现数据透明无障碍传输。另外智能的电源管理让设备在有源供电和电池供电制能切换，让网关设备支持移动场景。
附图说明
图1为本发明***架构图；
图2为本发明硬件架构图。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于LORA技术的可移动网关设备，包括外壳体以及安装在外壳体内部的LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器、嵌入式处理器控制单元、设备电源、备用电源、智能充电芯片，所述嵌入式处理器的输入端分别连接于LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元和嵌入式处理器控制单元的输出端；
所述设备电源和备用电源均分别与LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元均电性连接；
所述智能充电芯片用于在设备电源输入的时候选择外部电源供电并为备用电源充电，当外部电源输入断开时，自动切换到备用电源作为电源供电，同时具有最大0.5A125VAC/1A 30VDC的通断能力，可以对外部电源进行智能化的通断控制；
所述LORA无线通信单元采用了调制解调技术，与物联网终端设备建立通信连接，进行指令交互；
所述GPS定位单元采用GPS定位技术实现室外高精度定位，绘制网关设备的运行轨迹，对货物进行溯源追踪提供可靠依据；
所述4G通信收发单元把LORA无线通信单元、RS232收发单元采集到的终端数据发送到业务平台。
具体的，所述备用电源分别电性连接于LORA无线通信单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元。
具体的，所述嵌入式处理器采用ST的STM32F103处理器。
具体的，所述设备电源输入端采用常用的DC005接口，其内部使用电源管理芯片，满足9-30VDC宽电压输入，其还内置有智能可恢复保险丝，可以在意外的故障情况下保护设备的安全，在故障解除后自动恢复正常工作。
具体的，所述外壳体内部还设有集成了数字式三轴MEMS加速度传感器，通过实时采集三个自由度的加速度数据和算法分析，实现对网关设备姿态的判别，包括超限或倾倒；
外壳体内部还集成了光电传感器，通过红外反射的方式监测网关设备的安装、拆卸状态，当网关设备被恶意从安装位置拆除时，将会触发拆卸报警，网关侧通过蜂鸣器、LED指示灯的方式提醒，所述业务平台通过消息推送的方式在网站、APP侧触发告警。
具体的，所述物联网终端设备的上报信息包括物联网终端设备的心跳状态信息、电量检测信息、加速度异常检测结果信息、拆卸报警信息，网关下发指令包括算法参数配置、工作状态配置、ID配置。
该基于LORA技术的可移动网关设备在业务***平台中实现数据采集、协议转换和设备管理的功能。
通过集成LORA无线通信单元，可以与私有自定义无线自组网设备交互，持续获得传感器数据，监测被监测货物的移动、倾斜、丢失等异常行为。并通过4G通信收发单元与后台服务器通信，实时上报监测数据、接收下行控制指令。周期采集GPS定位单元数据，上报给后台服务器，可以精准定位网关设备的运动轨迹。从而对监测过程进行全程无忧监管。
在出现货物非授权移动、盗抢等风险时，***会及时以短信或APP通知形式告知监管人和质权人，解决质押货物的存在性、唯一性及仓储企业操作的合规性问题，改变原有的人为过多干预或效率过于低下的监管模式和体系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于LORA技术的可移动网关设备，包括外壳体以及安装在外壳体内部的LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器、嵌入式处理器控制单元、设备电源、备用电源、智能充电芯片，其特征在于：所述嵌入式处理器的输入端分别连接于LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元和嵌入式处理器控制单元的输出端；所述设备电源和备用电源均分别与LORA无线通信单元、RS232收发单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元均电性连接；所述智能充电芯片用于在设备电源输入的时候选择外部电源供电并为备用电源充电，当外部电源输入断开时，自动切换到备用电源作为电源供电，同时具有最大0.5A 125VAC/1A 30VDC的通断能力，可以对外部电源进行智能化的通断控制；所述LORA无线通信单元采用了调制解调技术，与物联网终端设备建立通信连接，进行指令交互；
所述GPS定位单元采用GPS定位技术实现室外高精度定位，绘制网关设备的运行轨迹，对货物进行溯源追踪提供可靠依据；所述4G通信收发单元把LORA无线通信单元、RS232收发单元采集到的终端数据发送到业务平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的可移动网关设备，其特征在于：所述备用电源分别电性连接于LORA无线通信单元、蓝牙通信收发单元、4G通信收发单元、GPS定位单元、嵌入式处理器和嵌入式处理器控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的可移动网关设备，其特征在于：所述嵌入式处理器采用ST的STM32F103处理器。
4.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的可移动网关设备，其特征在于：所述设备电源输入端采用常用的DC005接口，其内部使用电源管理芯片，满足9-30VDC宽电压输入，其还内置有智能可恢复保险丝，可以在意外的故障情况下保护设备的安全，在故障解除后自动恢复正常工作。
5.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的可移动网关设备，其特征在于：所述外壳体内部还设有集成了数字式三轴MEMS加速度传感器，通过实时采集三个自由度的加速度数据和算法分析，实现对网关设备姿态的判别，包括超限或倾倒；外壳体内部还集成了光电传感器，通过红外反射的方式监测网关设备的安装、拆卸状态，当网关设备被恶意从安装位置拆除时，将会触发拆卸报警，网关侧通过蜂鸣器、LED指示灯的方式提醒，所述业务平台通过消息推送的方式在网站、APP侧触发告警。
6.根据权利要求1所述的一种基于LORA技术的可移动网关设备，其特征在于：所述物联网终端设备的上报信息包括物联网终端设备的心跳状态信息、电量检测信息、加速度异常检测结果信息、拆卸报警信息，网关下发指令包括算法参数配置、工作状态配置、ID配置。
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