一种基于LoRa技术的无线温度采集设备制造技术

一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，用于冷链物流运输的实时定位与温湿度监控，主要包括：GPS定位模块、LBS定位模块、温湿度传感器模块以及主控单元、LoRa通讯模块、锂电池供电模块、电压调整模块、低功耗管理模块、拆除报警单元、存储单元等，本发明专利技术利用LoRa技术具有信号穿透性强、远距离传输、低功耗、多节点、低成本、布网方式灵活的特点，并且采用GPS和LBS双重定位方式，设置本地存储单元，解决了现有技术存在的无法实现多温区独立监控、信号穿透性弱、传输距离近，无盲点数据补传、网络或服务器故障时无法保存数据、数据上报频率不可调节、定位方式单一、没有GPS信号或GPS信号弱时无法定位，发射强度和接收灵敏度不高的问题。发射强度和接收灵敏度不高的问题。发射强度和接收灵敏度不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的无线温度采集设备


[0001]本专利技术涉及物联网信息采集
，具体涉及一种基于LoRa技术的无线温度采集设备。

技术介绍

[0002]对于冷链物流运输，需要全程进行实时定位与温湿度监控，以确保货物品质。现有的无线温湿度采集设备多采用蓝牙、WIFI、GSM方式传输信号和GPS定位，存在的主要问题有：高功耗高成本无法实现多温区独立监控、传输距离近、信号穿透性弱、无盲点数据补传、网络或服务器故障时无法保存数据、数据上报频率不可调节，定位方式单一、没有GPS信号或GPS信号弱时无法定位、发射强度和接收灵敏度不高。
[0003]LoRa技术的强大的信号可以穿透建筑物，即使在密集的城区也可以广范围覆盖。这使得一个基于LoRa的网关覆盖在2公里范围内的多个建筑物。LoRa的优势主要体现在几个方面。大大改善了接收的灵敏度，降低了功耗。高达157db的链路预算使其通信距离可达15公里(不考虑环境)。其接收电流仅10mA，睡眠电流200nA，大大延长了电池的使用寿命。基于该技术的网关/集中器支持多信道多数据速率的并行处理，系统容量大。如果把网关安装在现有移动通信基站的位置，发射功率20dbm(100mW)，在建筑密集的城市环境中可以覆盖两公里左右，而在密度较低的郊区，覆盖范围可达10公里。基于终端和集中器/网关的系统可以支持测距与定位。LoRa对距离的测量是基于信号的空中传输时间而非传统的RSSI，而定位则基于多点对一点的空中传输时间差的测量。其定位精度可达5米。因此，对于非长途距离(例如本市、本区)的冷链物流运输采用LoRa技术实现货物的温湿度实时监控，能够很好的解决现有的无线温湿度采集设备采用蓝牙、WIFI、GSM方式传输信号具有的高功耗高成本无法实现多温区独立监控、传输距离近、信号穿透性弱的问题。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，利用LoRa技术具有信号穿透性强、远距离传输、低功耗、多节点、低成本、布网方式灵活的特点，并且采用GPS和LBS双重定位方式，设置本地存储单元，以解决现有技术存在的无法实现多温区独立监控、信号穿透性弱、传输距离近，无盲点数据补传、网络或服务器故障时无法保存数据、数据上报频率不可调节、定位方式单一、没有GPS信号或GPS信号弱时无法定位，发射强度和接收灵敏度不高的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，用于冷链物流运输的实时定位与温湿度监控，包括：
[0006]GPS定位模块、LBS定位模块、温湿度传感器模块以及主控单元，所述GPS定位模块用于将接收的全球定位系统信号转换为GPS位置信息传送至所述主控单元，所述LBS定位模块用于将通过三基站定位方式获得的信号转换为LBS位置信息传送至所述主控单元，所述温湿度传感器模块用于将实时采集的环境温湿度信息传送至所述主控单元；
[0007]LoRa通讯模块，所述LoRa通讯模块用于将所述主控单元处理分析后的所述GPS位置信息、所述LBS位置信息以及所述环境温湿度信息上传至物联网管理平台；
[0008]锂电池供电模块、电压调整模块、低功耗管理模块，所述锂电池供电模块用于锂电池的充放电管理，所述电压调整模块用于将所述锂电池供电模块输出的电压调整为稳定的工作电压然后通过所述低功耗管理模块为所述主控单元和所述LoRa通讯模块提供工作电源，所述低功耗管理模块用于实现所述主控单元和所述LoRa通讯模块低功耗以延长锂电池续航时间；
[0009]拆除报警单元，所述拆除报警单元通过外接感应器将获得的拆除信号发送至所述主控单元，以使所述主控单元通过所述LoRa通讯模块向物联网管理平台发送拆除报警信息；
[0010]存储单元，所述存储单元用于存储所述主控单元的处理数据；
[0011]JLINK下载接口，所述JLINK下载接口用于所述主控单元的控制程序下载及更新；
[0012]晶振单元，所述晶振单元用于产生所述主控单元执行指令所必须的时钟频率信号；
[0013]上电复位单元，所述上电复位单元用于为所述主控单元提供复位功能；
[0014]指示灯单元，所述指示灯单元用于显示所述主控单元的工作状态是否正常；
[0015]电池电压检测单元，所述电池电压检测单元用于检测锂电池电压是否在正常范围内，如果锂电池电压低于正常范围，所述主控单元发出充电指定给所述锂电池供电模块，如果锂电池电压高于正常范围，所述主控单元发出停止充电指定给所述锂电池供电模块；
[0016]所述主控单元分别与所述GPS定位模块、所述LBS定位模块、所述温湿度传感器模块、所述LoRa通讯模块、所述指示灯单元、所述拆除报警单元、所述上电复位单元、所述晶振单元、所述JLINK下载接口、所述存储单元、所述电池电压检测单元、所述锂电池供电模块以及所述低功耗管理模块电性相连，所述低功耗管理模块还与所述LoRa通讯模块电性相连，所述锂电池供电模块还分别与所述电压调整模块和所述低功耗管理模块电性相连，所述电压调整模块还与所述低功耗管理模块电性相连。
[0017]所述无线温度采集设备的工作原理为：
[0018]所述无线温度采集设备固定安装于集装箱内需要采集温度的不同位置，所述无线温度采集设备上电开始工作后，所述GPS定位模块将实时获得的所述GPS位置信息发送至所述主控单元，所述LBS定位模块将实时获得的所述LBS位置信息发送至所述主控单元，所述温湿度传感器模块将实时采集的所述环境温湿度信息传送至所述主控单元，所述主控单元对所述GPS位置信息、所述LBS位置信息以及所述环境温湿度信息进行处理分析后，传送至所述LoRa通讯模块，所述LoRa通讯模块将接收到的所述主控单元传送的数据：所述GPS位置信息、所述LBS位置信息以及所述环境温湿度信息发送至物联网管理平台，这样，所述无线温度采集设备与物联网管理平台之间通过LoRa技术实现了远程通讯。
[0019]具体地，所述GPS定位模块包括CPU、GPS基带芯片以及RFRF射频芯片，所述GPS定位模块像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中心频率为1575.42MHz，GPS模块并不播发信号，属于被动定位，所述GPS定位模块通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是点位速度快，但误差大；初次定位至少需要4颗卫星参与计算，称为3D定位，3颗卫星即可实现2D定位，但精
度不佳；所述GPS定位模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，供接收者选择应用，所述GPS定位模块可实现全球范围内全天候、连续、实时的三维导航定位、测速及高精度的精密定位；优选地，所述GPS定位模块的型号为SKG12A。
[0020]具体地，所述LBS定位模块为SIM卡，通过所述SIM卡发送的移动信号采用基站网络定位技术实现定位。
[0021]具体地，所述LoR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，其特征在于，用于冷链物流运输的实时定位与温湿度监控，包括：GPS定位模块、LBS定位模块、温湿度传感器模块以及主控单元，所述GPS定位模块用于将接收的全球定位系统信号转换为GPS位置信息传送至所述主控单元，所述LBS定位模块用于将通过三基站定位方式获得的信号转换为LBS位置信息传送至所述主控单元，所述温湿度传感器模块用于将实时采集的环境温湿度信息传送至所述主控单元；LoRa通讯模块，所述LoRa通讯模块用于将所述主控单元处理分析后的所述GPS位置信息、所述LBS位置信息以及所述环境温湿度信息上传至物联网管理平台；锂电池供电模块、电压调整模块、低功耗管理模块，所述锂电池供电模块用于锂电池的充放电管理，所述电压调整模块用于将所述锂电池供电模块输出的电压调整为稳定的工作电压然后通过所述低功耗管理模块为所述主控单元和所述LoRa通讯模块提供工作电源，所述低功耗管理模块用于实现所述主控单元和所述LoRa通讯模块低功耗以延长锂电池续航时间；拆除报警单元，所述拆除报警单元通过外接感应器将获得的拆除信号发送至所述主控单元，以使所述主控单元通过所述LoRa通讯模块向物联网管理平台发送拆除报警信息；存储单元，所述存储单元用于存储所述主控单元的处理数据；JLINK下载接口，所述JLINK下载接口用于所述主控单元的控制程序下载及更新；晶振单元，所述晶振单元用于产生所述主控单元执行指令所必须的时钟频率信号；上电复位单元，所述上电复位单元用于为所述主控单元提供复位功能；指示灯单元，所述指示灯单元用于显示所述主控单元的工作状态是否正常；电池电压检测单元，所述电池电压检测单元用于检测锂电池电压是否在正常范围内，如果锂电池电压低于正常范围，所述主控单元发出充电指定给所述锂电池供电模块，如果锂电池电压高于正常范围，所述主控单元发出停止充电指定给所述锂电池供电模块；所述主控单元分别与所述GPS定位模块、所述LBS定位模块、所述温湿度传感器模块、所述LoRa通讯模块、所述指示灯单元、所述拆除报警单元、所述上电复位单元、所述晶振单元、所述JLINK下载接口、所述存储单元、所述电池电压检测单元、所述锂电池供电模块以及所述低功耗管理模块电性相连，所述低功耗管理模块还与所述LoRa通讯模块电性相连，所述锂电池供电模块还分别与所述电压调整模块和所述低功耗管理模块电性相连，所述电压调整模块还与所述低功耗管理模块电性相连。2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，其特征在于，所述主控单元包括：MCU控制器U2，电感器L1，电容C14和C15，电阻R14；所述电感器L1为带磁芯或铁芯的电感器；所述MCU控制器U2的引脚8依次连接所述电容C15的一端和所述电容C14的一端后接地，所述电容C14的另一端和所述电容C15的另一端相连后接所述MCU控制器U2的引脚9，所述MCU控制器U2的引脚9还连接所述电感器L1的一端，所述电感器L1的另一端连接电源电压3.3V，所述MCU控制器U2的引脚20连接所述电阻R14的一端，所述电阻R14的另一端接地，所述MCU控制器U2的引脚23、引脚35以及引脚47分别接地，所述MCU控制器U2的引脚1、引脚24以及引脚36分别连接电源电压3.3V；所述MCU控制器U2的引脚12、引脚13、引脚38、引脚39、引脚40、引脚41用于连接所述LoRa通讯模块，以通过所述LoRa通讯模块与物联网管理平台实现远程通讯，其中，所述MCU
控制器U2的引脚12为RXD_LORA用于接收所述LoRa讯模块传送的数据，所述MCU控制器U2的引脚13为TXD_LORA用于将所述MCU控制器U2的数据发送至所述LoRa通讯模块，所述MCU控制器U2的引脚39为触发所述LoRa通讯模块的使能端LORA_EN，所述MCU控制器U2的引脚38为连接所述LoRa通讯模块的接口端AUX_LORA，所述MCU控制器U2的引脚40为连接所述LoRa通讯模块的接口端MD1_LORA，所述MCU控制器U2的引脚41为连接所述LoRa通讯模块的接口端MD0_LORA；所述MCU控制器U2的引脚42和引脚43为I2C总线，用于连接所述温湿度传感器模块，其中，所述MCU控制器U2的引脚42为控制线SCL_ST32用于向所述温湿度传感器模块输出控制信号，所述MCU控制器U2的引脚43为数据线SDA_ST32用于接收所述温湿度传感器模块传送的所述环境温湿度信息；所述MCU控制器U2的引脚3和引脚4用于连接所述晶振单元，其中，所述MCU控制器U2的引脚3为晶振信号输入端OSC_IN32，所述MCU控制器U2的引脚4为晶振信号输入端OSC_OUT32；所述MCU控制器U2的引脚34和引脚37用于连接所述JLINK下载接口，其中，所述MCU控制器U2的引脚34为硬件调试接口Debug_SWDIO，所述MCU控制器U2的引脚37为硬件调试接口Debug_SWCLK；所述MCU控制器U2的引脚33用于连接所述拆除报警单元，其中，所述MCU控制器U2的引脚33为警告信号端KEY_ALERT；所述MCU控制器U2的引脚29和引脚32用于连接所述指示灯单元，其中，所述MCU控制器U2的引脚29为红灯信号端LED_RED，所述MCU控制器U2的引脚32为蓝灯信号端LED_BLUE；所述MCU控制器U2的引脚14、引脚15、引脚16以及引脚17用于连接所述存储单元，其中，所述MCU控制器U2的引脚14为片选信号端FLASH_NSS，所述MCU控制器U2的引脚15为时钟信号端FLASH_CLK，所述MCU控制器U2的引脚16为数据输出端FLASH_DOUT，所述MCU控制器U2的引脚17为数据输入端FLASH_DIN；所述MCU控制器U2的引脚7用于连接所述上电复位单元，所述MCU控制器U2的引脚7为复位端MCU_RST；所述MCU控制器U2的引脚25用于连接所述锂电池供电模块，其中，所述MCU控制器U2的引脚25为充电控制端BAT_CHG；所述MCU控制器U2的引脚10和引脚10用于连接所述电池电压检测单元，所述MCU控制器U2的引脚11还连接所述低功耗管理模块，所述MCU控制器U2的引脚10为电池电压采样使能端ADC_EN，所述MCU控制器U2的引脚11为电池电压采样输入端ADC_BAT；所述MCU控制器U2与所述GPS定位模块、所述LBS定位模块通过所述MCU控制器U2设有的串口连接以交换数据。3.根据权利要求2所述的一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，其特征在于，所述温湿度传感器模块包括：温湿度传感器U4，电阻R3和R4；所述温湿度传感器U4的型号为SHT30；所述温湿度传感器U4的引脚1连接所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端连接所述数据线SDA_ST32，所述温湿度传感器U4的引脚4连接所述电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端连接所述控制线SCL_ST32，所述温湿度传感器U4的引脚5连接电源电压3.3V，所述温湿度传感器U4的引脚7和引脚8相连后接地。
4.根据权利要求2所述的一种基于LoRa技术的无线温度采集设备，其特征在于，所述锂电池供电模块包括：锂电池充电管理芯片U18，锂电池接口X3，外部电源接口X4，测试点TP1、TP2、TP3，肖特基二极管TV6、TV7，电容C49、C50、C51、C52、C53、C54、C65、C66、C68、C69，电感器L5，电阻R15、R19、R20、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R93、R94；所述锂电池充电管理芯片U18的引脚1依次连接所述电容C68的一端、所述电容C69的一端、所述测试点TP1以及所述外部电源接口X1的引脚1，所述电容C68的另一端和所述电容C69的另一端相连后接模拟地，所述外部电源接口X1的引脚2连接所述肖特基二极管TV7的负极，所述外部电源接口X1的引脚3连接所述肖特基二极管TV6的负极，所述肖特基二极管TV6的正极与所述肖特基二极管TV7的正极相连后接地，所述外部电源接口X1的引脚5接模拟地，所述锂电池充电管理芯片U18的引脚2连接所述电阻R15的一端，所述锂电池充电管理芯片U18的引脚3连接所述电阻R15的另一端，所述锂电池充电管理芯片U18的引脚4分别连接所述电阻R29的一端和所述充电控制端B...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦力，
申请(专利权)人：深圳市中创星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：