[发明专利]一种LoRa智能网关及其使用方法、物联网系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通讯等技术领域，特别是一种LoRa智能网关及其使用方法、窄带物联网系统。

背景技术

在传统的传感监测、无线抄表等领域，通常使用各种无线组网方式，在一定区域范围内进行组网，然后再在适当位置布置若干个数据集中器或者智能网关，智能网关采用GPRS或者3G/4G等GSM通讯方式与平台相连，进行数据互传。这些无线组网方式，常见的有ZigBee短距离组网、WiFi短距离组网、RF模块结合自定义协议组网以及LoRa远距离的组网。

而类似ZigBee和WiFi此类的短距离组网有很多实用限制，最为突出的就是距离限制，由于通讯距离有限，就必须在适合位置增加路由器或者通讯中继器。而WiFi类的现场终端会由于功耗问题给现场供电增加一些麻烦及后续的维护成本。

LoRa远距离的组网，由于同时具备低功耗和远距离组网的特点，其传输距离可达数十公里，比较适合现实需求，但由于常见的LoRa智能网关的局限性，让这类应用效果大打折扣。因为常见的LoRa智能网关，基本上是将接收到的LoRa信号，经过重新封装后以GPRS等GSM通讯方式再次传输出去，由于传统的GPRS通讯存在连接不稳定、功耗大等缺陷，不但需要足够大的电量供应，还经常出现数据丢包，需要重新重复连接的情况，进一步加剧电量损耗。

而且，经过技术的持续发展创新，后续在很长的时间内，使用LoRa技术的终端和使用NB-IoT等新型通讯模式的终端将长期并存，传统的LoRa智能网关就无法兼容这些采用不同通讯模式的现场终端。比如后期选择采用NB-IoT网络服务器的场合，原先采用LoRa模式的终端就必须全部替换。如果采用两套系统，一套NB-IoT网络系统，一套LoRa系统，这明显增加不必要的开支，增加维护工作量。

综上所述现存的LoRa智能网关及组网工作的不足之处，现实需要研制一种可以兼容多种通讯模式并且可以双向切换的多模形式的LoRa智能网关，用于取代当前的LoRa+GPRS方式。

发明内容

本发明针对上述技术问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种低功耗、兼容多种通讯模式且可以双向切换的多模形式的LoRa智能网关，用于取代当前的LoRa+GPRS方式，并提供所述LoRa智能网关的使用方法及对应的窄带物联网系统。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种LoRa智能网关，包括主控单元，及与主控单元相连接的外部存储器、供电单元、接口单元、多模通讯模组、LoRa模组、显示单元、基准时钟、钮扣电池、NFC模块。

进一步地，所述供电单元分别为所述主控单元、所述外部存储器、所述接口单元、所述多模通讯模组、所述LoRa模组、所述显示单元及所述NFC模块供电。

进一步地，所述钮扣电池为所述基准时钟供电；

进一步地，所述LoRa模组用于接收来自现场LoRa终端的信息，经解析识别及重新封装后，再通过所述多模通讯模组与云端平台连接并上传相关信息。

进一步地，所述现场LoRa终端与所述智能网关在初次联网配置后，后续都自动连接，并且各自分别备份通讯路径，所述智能网关越多，通讯越可靠。

进一步地，所述现场LoRa终端与所述智能网关之间通讯采用LoRaWAN网络协议。

进一步地，所述多模通讯模组是一种基于蜂窝网络及LTE协议的集合了多种通讯方式的通讯模组，包括有NB-IoT、eMTC和EGPRS的多模通讯方式；所述多模通讯模组内置有物联网专用号段的eSIM卡。

进一步地，所述多模通讯模组可以配置为NB-IoT模式，将接收到的LoRa协议转换为符合NB-IoT通信标准协议，转发至云端平台。同样，也可以配置为eMTC模式或者EGPRS模式。

进一步地，所述基准时钟用于所述现场LoRa终端的时间校准，并在组网时进行时间同步，减少通讯信息的同步时差。

进一步地，所述供电单元包括有太阳能板、充电电池、充电电路、LDO及滤波整流电路。

进一步地，所述NFC模块与所述主控单元电气相连，结合带有NFC功能的手机及对应APP应用，进行功能配置、数据读取以及程序升级。

进一步地，所述接口单元包括有以太网接口、USB接口、SD卡接口。

进一步地，所述主控单元是一种低功耗的微处理器，包括有存储单元、标记单元、协议解析单元、协议封装单元、网络切换单元。