一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统技术方案

本实用新型专利技术属于数据采集技术领域，具体涉及一种低功耗的流速传感器；具体技术方案为：一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，包括微控制器，微控制器的信号输入端分别与超声波流速传感器、雷达流速传感器的信号输出端连接，微控制器还与电源模块、欠压检测模块连接，微控制器的数据存储端口与外部存储器连接，微控制器通过SPI总线与LoRa收发器连接，LoRa收发器与LoRa网关无线连接，流速传感器和雷达流速传感器发出高频脉冲声波遇到背侧物位表面后，声波被反射折回，反射回波被换能器接收转换成电信号，电信号再通过高精度AD转换器转换成数字信号，通过LoRaWan传到LoRa网关，成本低、功耗小，传输距离远。

A telemetry flow speed acquisition system based on LoRa Technology

The utility model belongs to the technical field of data collection, in particular to a low power flow sensor; the specific technical scheme is: a telemetering current acquisition system based on LoRa technology, including micro controller, signal output signal input microcontroller respectively with ultrasonic velocity sensor, radar velocity sensor is connected with the micro controller with the power module, voltage detection module is connected with the micro controller, the data storage port is connected to the external memory, microcontroller through the SPI connection and LoRa bus transceiver, LoRa transceiver and LoRa gateway wireless connection, velocity sensor and radar velocity sensor sends out pulses of high-frequency sound in the dorsal surface level after the sound waves reflected back reflection the echo receiving transducer is converted into electrical signals, electrical signals by high precision AD converter converts the digital signal Through LoRaWan to the LoRa gateway, the cost is low, the power consumption is small, and the transmission distance is far.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统
本技术属于数据采集
，具体涉及一种低功耗的流速传感器。
技术介绍
随着物联网和无线通信技术的飞速发展，人们与信息网络已经密不可分，无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求。短距离无线通信的低成本、相对其它无线通信技术的低功耗、及其对等通信特征等适应了飞速发展的便捷信息传输的需求，在技术、成本、可靠性及可实用性等各方面的综合考虑下，低功耗长距离无线通信技术成为了当今通信领域研究的热点。目前市面上的流速采集终端主要是基于RTU技术，通过GPRS，3G,4G网络传输采集到的数据，每个采集终端造价高，而且在运营中需要支付给通信公司高额的流量使用费，通信数据受运营商接口的限制，只能遵循运营公司的标准来做传输受到很大的局限。数据传输延时比较大，由于RTU服务器的限制每条数据传输需要有一定的时间间隔，达不到实时性数据传输的要求。每个终端需要配置大功率的太阳能供电系统，维护成本很高，使用寿命低每隔2年就需要更换蓄电池。高成本的流速采集终端导致每个地区的流速采集器部署非常有限，稀疏的流速采集数据不足已给防汛抗旱提供准确有效数据分析能力，给国家防汛抗旱工作造成很大的困难。近期大部分地区暴雨灾害非常频繁，迫切需要部署一套有效的低成本遥测终端。
技术实现思路
为解决现有流速传感器存在的高功耗、成本高、传送距离短的技术问题，本技术提供了一种应用LoRa技术的流速传感器，信号采集效果好，通用性和可靠性都得到了保障。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案为：一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，包括PCB板和安装在PCB板上的微控制器、雷达流速传感器、超声波流速传感器、电源模块、欠压检测模块和外部存储器，微控制器的第一信号输入端与超声波流速传感器的信号输出端连接，微控制器的第二信号输入端与雷达流速传感器的信号输出端连接，微控制器的供电接口与电源模块连接，微控制器的检测接口与欠压检测模块连接，微控制器的数据存储端口与外部存储器连接，微控制器通过SPI总线与LoRa收发器连接，LoRa收发器与LoRa网关无线连接。超声波流速传感器和雷达流速传感器为流速采集装置，超声波流速传感器和雷达流速传感器发出高频脉冲声波遇到背侧物位表面后，声波被反射折回，反射回波被换能器接收转换成电信号，电信号再通过高精度AD转换器转换成数字信号，通过LoRaWan传到LoRa网关，每个信号采集端上都有一个唯一的ID码标识，服务器通过ID码来识别流速采集器的安装位置。LoRa网关包括嵌入式处理器，嵌入式处理器与LoRa射频模块之间通过SPI总线连接，LoRa射频模块上设有LoRa天线，嵌入式处理器通过通信模块与互联网模块连接。LoRa网关与LoRa收发器之间采用LoRa扩频通信技术，采用LoRaWAN协议，更好地实现了多接点通信，LoRa网关集成了8通道无线射频模块，更好地保证了数据接收稳定性。LoRa射频模块通过扩频技术使得此类接收机在125kHz的宽带下使用获得接近-140dBm的灵敏度。与FSK系统相比，这种新的扩频方式在灵敏度上改善了30dB，这样使得同样的通信距离发射功率就会降低，从而实现低功耗长距离的通信。作为其中一种通信方式，通信模块包括路由器，路由器的信号输入端与嵌入式处理器连接，路由器的信号输出端与互联网模块连接，路由器的信号输出端与互联网模块连接，通信模块的信号通过路由器传输给互联网模块进行处理。作为另一种优选的通信方式，通信模块包括无线AP，无线AP的信号输入端与嵌入式处理器连接，无线AP的信号输出端与互联网模块连接，通信模块的信号通过无线AP传输给互联网模块进行处理。电源模块为3000mAh高能锂电池，3000mAh高能锂电池可以使用5-10年，与传统的太阳能系统供电采集终端相比，成本更低。PCB板上开有多个螺纹孔，PCB板通过自攻螺钉定位。作为优选的结构布局，电源模块和欠压检测模块置于同一侧，雷达流速传感器、超声波流速传感器和外部存储器置于同一侧。LoRa天线为137-1020MHz射频天线，LoRa天线与流量采集器无线连接。本技术与现有技术相比，具体体现在：一、低成本：系统利用LoRa扩频通信技术，实现了终端数据到云端的采集。流速采集装置通过网关接入互联网模块，每个LoRa网关可以接入多达5000个流速采集装置，只需要一条互联网接入通道，很大程度地节约了流速采集系统的成本。二、远距离通信：LoRa网关和流速采集器采用扩频无线通信技术最远可达3-10公里的通信距，流速采集器和LoRa网关之间采用星型拓扑结构，同时，流速采集器可以在不同的LoRa网关之间无缝漫游通信，采用此通信模式延时小，更好地提高系统通信实时性要求。三、低功耗：流速采集器采用低功耗设计，采用单节高能电池供电，一节3000mAh电池可以使用5-10年，和传统太阳能系统供电采集终端相比，成本更低。附图说明图1为本技术的控制简图。图2为本技术的控制原理图。图3为本技术的结构原理图。图4为图1中LoRa网关的控制原理图。图中，1为PCB板，2为微控制器，3为雷达流速传感器，4为超声波流速传感器，5为电源模块，6为欠压检测模块，7为外部存储器，8为LoRa收发器，9为LoRa网关，10为嵌入式处理器，11为螺纹孔，12为LoRa射频模块，13为SPI总线，14为LoRa天线，15为通信模块，16为互联网模块，17为路由器，18为无线AP。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1-4所示，一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，包括PCB板1和安装在PCB板1上的微控制器2、雷达流速传感器3、超声波流速传感器4、电源模块5、欠压检测模块6和外部存储器7，微控制器2的第一信号输入端与超声波流速传感器4的信号输出端连接，微控制器2的第二信号输入端与雷达流速传感器3的信号输出端连接，微控制器2的供电接口与电源模块5连接，微控制器2的检测接口与欠压检测模块6连接，微控制器2的数据存储端口与外部存储器7连接，微控制器2通过SPI总线13与LoRa收发器8连接，LoRa收发器8与LoRa网关9通过无线信号进行数据传输。超声波流速传感器4和雷达流速传感器3为流速采集装置，超声波流速传感器4和雷达流速传感器3发出高频脉冲声波遇到背侧物位表面后，声波被反射折回，反射回波被换能器接收转换成电信号，电信号再通过高精度AD转换器转换成数字信号，通过LoRaWan传到LoRa网关9，每个信号采集端上都有一个唯一的ID码标识，服务器通过ID码来识别流速采集器的安装位置。外部存储器7用于存储数据和软件系统，自带WLAN模块，并可以通过wifi接入互联网，也可通过接口RJ45接口连接以太网以实现云端的通信。LoRa网关9包括嵌入式处理器10，嵌入式处理器10与LoRa射频模块12之间通过SPI总线13连接，LoRa射频模块12上设有LoRa天线14，嵌入式处理器10通过通信模块15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，其特征在于，包括PCB板（1）和安装在PCB板（1）上的微控制器（2）、雷达流速传感器（3）、超声波流速传感器（4）、电源模块（5）、欠压检测模块（6）和外部存储器（7），所述微控制器（2）的第一信号输入端与超声波流速传感器（4）的信号输出端连接，微控制器（2）的第二信号输入端与雷达流速传感器（3）的信号输出端连接，微控制器（2）的供电接口与电源模块（5）连接，微控制器（2）的检测接口与欠压检测模块（6）连接，微控制器（2）的数据存储端口与外部存储器（7）连接，微控制器（2）通过SPI总线（13）与LoRa收发器（8）连接，LoRa收发器（8）与LoRa网关（9）无线连接；所述LoRa网关（9）包括嵌入式处理器（10），嵌入式处理器（10）与LoRa射频模块（12）之间通过SPI总线（13）连接，LoRa射频模块（12）上设有LoRa天线（14），嵌入式处理器（10）通过通信模块（15）与互联网模块（16）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，其特征在于，包括PCB板（1）和安装在PCB板（1）上的微控制器（2）、雷达流速传感器（3）、超声波流速传感器（4）、电源模块（5）、欠压检测模块（6）和外部存储器（7），所述微控制器（2）的第一信号输入端与超声波流速传感器（4）的信号输出端连接，微控制器（2）的第二信号输入端与雷达流速传感器（3）的信号输出端连接，微控制器（2）的供电接口与电源模块（5）连接，微控制器（2）的检测接口与欠压检测模块（6）连接，微控制器（2）的数据存储端口与外部存储器（7）连接，微控制器（2）通过SPI总线（13）与LoRa收发器（8）连接，LoRa收发器（8）与LoRa网关（9）无线连接；所述LoRa网关（9）包括嵌入式处理器（10），嵌入式处理器（10）与LoRa射频模块（12）之间通过SPI总线（13）连接，LoRa射频模块（12）上设有LoRa天线（14），嵌入式处理器（10）通过通信模块（15）与互联网模块（16）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的遥测流速采集系统，其特征在于，所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：路永明，
申请(专利权)人：路永明，
类型：新型
国别省市：山西,14