一种基于边缘计算的LoRa网关的制作方法

一种基于边缘计算的lora网关
技术领域
1.本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的lora网关。


背景技术：

2.物联网最初的解释是：“物物相连的互联网”，主要指借助智能识别、电子感知以及云计算等技术，把特定的物品和互联网之间进行连接，而lora(long range，远程)技术则在物联网中扮演着如何把物(终端)与网(互联网)连接起来的角色。
3.物联网的终端网络连接技术，有许多技术方案可以选择，其中lora是基于semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其目的是为了解决功耗与传输难覆盖距离的矛盾问题。一般情况下，低功耗则传输距离近，高功耗则传输距离远，通过开发出lora技术，解决了在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远的技术问题，实现了低功耗和远距离的统一。
4.lora实际上是物联网(iot)的无线平台。semtech的lora芯片组将传感器连接到云端，实现数据和分析的实时通信。为了覆盖周围建筑的全部面积，市场上的专用多通道lora网关需要多个网关设备进行信号补充才能实现，单个网关的通讯效率不高，同时lora单通道网关的通信及其时效性相对较差。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种基于边缘计算的lora网关，用以解决现有技术中通信效率及其时效性差的问题。
6.为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于边缘计算的lora网关，包括：
7.微处理器，所述微处理器为所述网关的主控单元；
8.上行模块，所述上行模块包括上行芯片和接收天线，所述接收天线与所述上行芯片电连接，所述上行芯片与所述微处理器电连接，所述接收天线用于接收lora设备的数据信号；
9.下行模块，所述下行模块包括下行芯片和射频天线，所述下行芯片与所述微处理器电连接，所述射频天线与所述下行芯片电连接，所述射频天线用于向另一lora设备发送数据信号；
10.联网模块，所述联网模块包括以太网芯片和rj45接口，所述以太网芯片与所述微处理器电连接，所述rj45接口与所述以太网芯片电连接，所述rj45接口用于连接互联网。
11.在一种可能的实施方式中，优选的，所述上行芯片、所述下行芯片和所述以太网芯片均采用spi总线通信方式与所述微处理器电连接。
12.在一种可能的实施方式中，优选的，所述网关还包括供电模块，所述供电模块用于提供所述网关运行时所需的电能，所述供电模块包括usb接口，所述usb接口用于外接电源后给所述网关进行供电。
13.在一种可能的实施方式中，优选的，所述网关还包括复位电路和闪存电路，所述复
位电路和所述闪存电路均与所述微处理器电性连接，所述复位电路用于重启所述网关，所述闪存电路用于对所述网关产生的运行数据进行存储。
14.在一种可能的实施方式中，优选的，所述网关还包括语音模块，所述语音模块与所述微处理器电连接。
15.在一种可能的实施方式中，优选的，所述网关还包括扩展ic，所述扩展ic与所述微处理器电连接。
16.在一种可能的实施方式中，优选的，所述微处理器包括型号为ac7911的处理芯片。
17.在一种可能的实施方式中，优选的，所述上行芯片和所述下行芯片均采用型号为lsd4rf-2f717n30的lora芯片。
18.本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种基于边缘计算的lora网关，该网关包括微处理器、上行模块、下行模块和联网模块，其中微处理器为该网关的主控单元，上行模块包括上行芯片和接收天线，下行模块包括下行芯片和射频芯片，联网模块包括以太网芯片和rj45接口，接收天线用于接收lora设备的数据信号，通过微处理器进行边缘计算后通过射频天线向另一lora设备进行发送，同时联网模块与互联网进行连接，该网关分别采用独立lora芯片做上行接收通道和下行发送通道，进而有效的增强了网关的无线接收能力和发送能力，极大的提高了通信的效率和时效性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1示出了基于边缘计算的lora网关在不联网时的逻辑框架图；
21.图2示出了基于边缘计算的lora网关在联网时的逻辑框架图；
22.图3示出了微处理器的控制电路结构图；
23.图4示出了上行模块和下行模块的电路结构示意图；
24.图5示出了联网模块的电路结构示意图；
25.图6示出了扩展ic的电路结构示意图；
26.图7示出了语音模块的电路结构示意图。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.请参阅图1，本实用新型提供一种基于边缘计算的lora网关(以下简称网关)，该网关包括微处理器、上行模块、下行模块和联网模块，其中微处理器为该网关的主控单元，上行模块用于接收lora设备的数据信号，进一步的通过微处理器进行边缘计算后通过下行模块向另一个lora设备发生数据信号，进而唤醒另一个lora设备进行事件处理。
33.请参阅图2和图4，在上述方案的基础上，该网关还包括联网模块，联网模块与微处理器电连接，并且联网模块用于与互联网进行数据交互，通过数据交互后该网关才将数据发送给另一个lora设备。
34.请参阅图3、图4和图5，具体的，上行模块包括上行芯片和接收天线，上行芯片与微处理器电连接，同时接收天线与上行芯片电连接，上行芯片与微处理器电连接，通过接收天线接收lora设备发送的数据信号后，将该数据传送到上行芯片上，进一步的上行芯片将其进行处理后再传送给微处理器进行边缘计算处理。
35.下行模块包括下行芯片和射频天线，射频天线与下行芯片电连接，下行芯片与微处理器电连接，在微处理器对数据进行边缘计算后将其数据传送到下行芯片上进行处理，进一步的通过射频天线发送到另一个lora设备上，进而唤醒lora设备后处理事件。
36.联网模块包括以太网芯片和rj45接口，以太网芯片与微处理器电连接，同时rj45接口与以太网芯片电连接，rj45接口用于连接互联网，进而实现网关与互联网的数据交互动作。
37.在本方案中，该网关分别采用独立lora芯片做上行接收通道和下行发送通道，进而有效的增强了网关的无线接收能力和发送能力，极大的提高了网关的通信效率和时效性。同时采用联网模块与互联网进行数据交互，进而能够获取网关的运行数据以及状态，能够有效提高对网关数据获取的效果。
38.需要解释的是，边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更
快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。”当然边缘计算技术为成熟的现有技术。
39.在上述方案中，优选的，上行芯片、下行芯片和以太网芯片均采用spi总线通信方式与微处理器电连接，进而能够有效提高数据传输的速度和效率，极大的提高了该网关数据传输的时效性。
40.需要解释的是，spi是由摩托罗拉(motorola)公司开发的全双工同步串行总线，是微处理控制单元(mcu)和外围设备之间进行通信的同步串行端口。主要应用在eeprom、flash、实时时钟(rtc)、数模转换器(adc)、网络控制器、mcu、数字信号处理器(dsp)以及数字信号解码器之间。
41.请参阅图3，在上述方案的基础上，该网关还包括供电模块，供电模块与微处理器电连接，用于提供网关运行时所需要的电能。
42.具体的，供电模块包括usb接口，usb接口用于外接电源后向网关进行供电，供电电压为5v。
43.请继续参阅图3，在上述方案的基础上，该网关还包括复位电路和闪存电路，复位电路和闪存电路均与微处理器电连接，复位电路用于重启网关，闪存电路用于对网关产生的运行数据进行存储。
44.具体的，该网关在运行时会出现死机或者卡机的情况，进一步的通过复位电路对网关进行重启开机，进而有效的保证了网关的运行状态；同时闪存电路对网关运行产生的数据进行保存，以便于后期对网关的维修和养护。
45.请参阅图7，在上述方案的基础上，网关还包括语音模块，语音模块与微处理器电连接，语音模块用于网关网络不通或者通信受阻时进行语音提示。
46.具体的，语音模块包括喇叭以及连接电路，可以理解的是在该网关网络不通或者是通信受阻时，微处理器控制喇叭进行语音提示，进而能够有效提升该网关的作业效果。
47.请参阅图6，在上述方案的基础上，该网关还包括扩展ic，扩展ic与微处理器电连接，扩展ic用于后期对网关进行二次开发。
48.需要解释的是，扩展ic是一种微型电子器件或部件。可以看作微处理器上引脚不够时，部分功能引到扩展ic上进行开发。比如后期的蓝牙，wifi等功能。
49.请参阅图3和图4，在上述方案中，优选的，微处理器包括型号为ac7911的处理芯片，该芯片为网关的主控单元，能够对网关所接收的数据进行边缘计算。同时，上行芯片和下行芯片均采用型号为lsd4rf-2f717n30的lora芯片。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
51.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是
示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。