基于LoRa的组网设计 方案

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1、基于LoRa的组网设计方案目录1概述12功能性能指标12.1功能指标12.2性能指标23技术路线选择34系统设计44.1系统组成44.2系统工作模式54.2.1主机轮询的组网方式64.2.2分时间片的组网方式65通信设计75.1MODBUS通信协议75.2MODBUS通信示意图86软件设计86.1软件流程图86.2软件时序图97结构设计107.1接口设计107.2外形设计118实验方案129项目进度和质量保证139.1项目研制进度计划139.2质量控制与文件交付进度计划1410主机与监测系统通信协议1410.1概述1410.2

2、协议标准设置1410.3字节格式1510.4帧格式1510.5浮点数存贮和传输格式1610.6功能码1610.7读写保持寄存器1610.8举例1710.9异常响应1910.10CRC16校验方式191概述基于LoRa的组网通信系统采用LoRa通信协议进行组网通信，系统由计算机终端、通信基站、集成通信模块的用户设备、具备通信功能的用户设备等组成，实现整套系统的互相通信。2功能性能指标2.1功能指标nLoRa组网通信功能：通过通信基站向全部设备广播信息；通过通信基站向某一特定设备发送参数或控制命令；通信基站同时接收16个设备的上传

3、数据。nLoRa通信加密功能：无线通信具备加密功能，提供加密算法。n设备命名功能：为每一个接入网络的设备定义设备编号，名字可长期不变，也可经授权改变，可唯一识别不同的设备，满足后续数据处理。n485通信功能：按照485标准以及MODBUS数据格式，通信模块可完成与用户模块电路之间的数据通信。n调试界面软件功能：实时显示各设备数据，包括设备工作状态、设备传感器数据；设置设备参数与状态，包括设备命名与修改、下达复位命令、设置报警值、设置数据上传时间间隔、启停数据采集等；存储数据，按照不同任务、不同设备进行关联存储；数据可查询；数据

4、可打印。nAPI接口通信功能：按照MODBUS数据格式和LoRa通信协议，建立21界面软件（包括调试界面软件）和通信基站之间通信通道，界面软件可实现相应功能。n故障显示与定位功能：当通信基站和通信模块发生故障时，界面可显示故障，并显示具体哪一个通信模块或通信基站发生故障。2.2性能指标n无线通信体制：LoRa通信，一个基站对多个通信设备的组网通信。n无线通信距离：无遮挡传输距离≥5000m，有金属遮挡传输距离≥2000m。n无线通信速率：通信基站向用户设备下传数据≥1kbps；用户设备向通信基站上传数据≥5kbps；通信基站数

5、据吞吐速率≥10kbps，可同时接收≥16路的设备上传数据；有遮挡时，上传和下传数据率的衰减量≤50%。n通信模块供电：采用+12V电源供电。n通信基站功耗：通过DC12V电源适配器进行设备供电。n数据加密：无线通信上传和下传数据进行加密，16路同时上传时，数据吞吐速率不超过通信基站额定能力的70%。提供数据加解密算法。n485通信速率：通信模块向用户模块电路的下传数据速率≥1kbps；用户模块电路向通信模块的上传数据速率≥5kbps；数据格式采用MODBUS通讯协议。n一次工作时间：一次开机，可可靠连续工作12h。21n工作

6、温度：-35℃~55℃。n存储温度：-40℃~70℃。n湿度：40℃工作温度下，90%湿度，通信基站、通信模块能正常工作，且不凝露。n元器件和原材料的性能参数满足环境温度（工作温度、存储温度）要求。3技术路线选择LoRa是LPWAN（低功耗广域物联网）通信技术中的一种，LoRa作为目前最有发展前景的低功耗广域通信技术，已经被运用在个各行各业中。是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa无线通信采用直序扩频技术，具有通信距离远、功率密度集中，抗干扰能力强的优势。同时具有软件FEC前向纠错

7、算法，其编码效率较高，纠错能力强，在突发干扰的情况下，能主动纠正被干扰的数据包，大大提高可靠性和传输距离。目前，LoRa主要在全球免费频段运行，包括433、868、915MHz等。LoRa是物联网应用中的无线技术有多种，可组成局域网或广域网。ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。基于此，我们选择传输距离远、功耗低（长电池寿命）的LoRa模块。214系统设计基于LoRa的组网通信

8、系统由计算机终端、通信基站、集成通信模块的用户设备、具备通信功能的用户设备等组成，系统采用LoRa通信协议进行组网通信，实现命令或参数的下达，以及数据的采集与上传等功能。图4.1基于LoRa的组网通信系统组成示意图4.1系统组成系统由计算机终端、通信基站、集成通信模块的用户设