[发明专利]LoRa图像采集传输系统

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种应用LoRa技术的图像传感器。

背景技术

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、相对其他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。

人们对信息的获取80%来自于视觉，但是，目前的数字视频在宽带和功耗上都无法满足长时间的电池供电及传输，基于视觉处理大多是图片处理，先进的压缩算法使得图片的文件更小，并且减少了传感器的复杂度，处理起来更加简单统一。

发明内容

为解决现有图像传感器存在的高成本、距离短、可靠性差的技术问题，本发明提供了一种应用在智能农业、智能水务中的LoRa图像传输系统。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：LoRa图像采集传输系统，包括LoRa图像传感器、微控制器和LoRa射频模块，LoRa图像传感器通过第一通信接口与微控制器进行信号传输，微控制器还通过第二通信接口与LoRa射频模块进行信号传输，LoRa图像传感器用于采集图像信号，图像信号通过微控制器进行处理后，通过LoRa射频模块传给LoRa网关，实现系统的采集和前端传输。

LoRa图像传感器包括感光元件，感光元件与模拟信号处理器之间进行信号传输，模拟信号处理器与信号采样模块之间进行信号传输，信号采样模块与数字信号存储模块之间进行信号传输，数字信号存储模块通过第一通信接口与微控制器进行信号传输。感光元件用于采集图像信号，采集的图像信号通过模拟信号处理器处理后，信号采样模块对模拟信号进行处理并将数字信号存储在数字信号存储模块内，数字信号存储模块通过通信接口将信号传输给微控制器。

LoRa图像传感器采用低功耗设计，微控制器上还连接有电源，电源上还配置有电压检测模块，电压检测模块用于检测电源是否欠压，实现实时操控。

微控制器上还连接有指示灯和外部存储器，指示灯用于指示微控制器的运行状态，外部存储器用于对微控制器的数据进行存储。

第一通信接口为CAM总线，第二通信接口为SPI总线，SPI总线是一种高速、全双工且同步的通信总线，并且在芯片管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB板的布局上节省空间，具有简单易用的特性。

微控制器上还连接有RS485接口，RS485接口增加了一个通讯接口。

LoRa射频模块布置有射频天线，射频天线将数据传输给LoRa网关，LoRa网关射频通信模块接收LoRa图像传输系统发来的数据，在系统内部做差错校验和完整性检测以后，把正确的完整数据转发给云服务器，LoRa网关同时担任服务器发来的数据转发给LoRa图像传输系统。

电源为10000mAh电池，采用10000mAh电池可以使用1-3年，与传统的太阳能系统供电采集终端相比，成本更低。

外部存储器为128Mbyte的Flash存储器，可对采集数据进行记录，可以对LoRa图像传输系统运行参数做日志记录。

本系统还包括PCB板，所述PCB板的四角均开有螺纹孔，射频天线设置在PCB板的外侧，射频天线与LoRa网关之间进行无线通信，微控制器固定在PCB板上，电源、指示灯与欠压检测模块均置于微控制器的一侧，欠压检测模块置于电源与指示灯之间，感光元件、信号采样模块与外部存储器均固定在PCB板上，感光元件、模拟信号处理器、信号采样模块、第一通信接口与外部存储器均固定在PCB板上，模拟信号处理器置于感光元件与信号采样模块之间，第一通信接口置于信号采样模块与外部存储器之间。

本系统采用一体化的结构，对图像采集、压缩、处理、传输、供电等进行了统一的处理，减少了大部分的外围和标准接口电路，成本大大降低，体积更小，稳定性更高。利用LoRa扩频通信技术，实现了终端数据到云端的采集。LoRa图像传感器通过LoRa网关接入互联网，每个LoRa网关可以接入多达5000个LoRa图像传感器，只需要一条互联网接入通道，很大程度地节约了传输成本。

LoRa网关和LoRa图像传感器终端采用扩频无线通信技术最远可达20公里的通信距，LoRa图像传感器和LoRa网关之间采用星型拓扑结构，同时，LoRa图像传感器可以在不同的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。