工业设备如何增加远距离无线通信？串口LoRa方案的应用思路

Yunqi

很多工业传感器、仪表在设计时已经采用UART或Modbus进行数据通信。设备本身的数据采集和处理功能并没有问题，但当监测点需要分散部署，原有串口通信就很难继续满足远距离数据传输需求。重新布置通信线路需要考虑施工和维护，而直接修改原有控制系统增加无线功能，又会增加硬件和软件开发工作。
因此，对于已经具备串口通信能力的设备，可以考虑保留原有系统，在串口侧增加无线通信模块，让原有数据通过LoRa无线链路传输。
一、已有串口设备增加无线通信，关键是减少原系统改动以工业环境监测终端为例，传感器采集数据后，由主控完成处理，再通过UART或Modbus输出。
如果需要将多个监测点的数据传输到远端，可以采用：
传感器 → 主控 → UART/Modbus → LoRa模块 → 无线链路 → 接收端
这样，原有传感器和主控仍然负责数据采集与处理，无线模块只负责新增的远距离通信部分。
这种架构对于已经完成开发的设备比较合适，因为无线通信功能不需要完全嵌入原有控制系统。
二、串口LoRa模块如何参与设备通信？无声讯通WS8453DLS是一款基于LLCC68的LoRa UART模块，可以通过UART连接已有设备。
对于普通UART设备，可以利用透明传输、定点传输或广播传输等方式完成数据发送。
如果终端采用Modbus通信，WS8453DLS还支持Modbus可编程寄存器读写，可以根据实际设备的数据寄存器进行配置。
这样，原有设备的数据通信方式可以继续保留，模块负责完成串口数据与LoRa无线链路之间的转换。
三、分散式设备部署时，通信网络如何扩展？多个监测点部署后，设备之间的距离会成为实际应用中的主要问题。
WS8453DLS最大输出功率约22dBm，官方资料显示通信距离实测可达6km，可用于远距离数据采集。
对于距离中心节点较远的设备，还可以利用其无线中继功能增加中继节点，使通信链路能够根据现场设备分布进行调整。
因此，网络结构不一定需要采用单一的点对点方式，也可以根据设备位置建立多节点通信链路。
四、电池设备还需要考虑低功耗一些远程传感器采用电池供电，通信模块需要尽可能减少非工作时间的功耗。
WS8453DLS支持WOR无线唤醒和深度睡眠，整机深度睡眠功耗约1uA。
对于周期性采集设备，可以让模块在数据传输完成后进入休眠，需要通信时再进行唤醒，从而降低无线通信部分的持续功耗。
五、这种方案适合哪些设备？串口LoRa方案更适合已经具备UART、Modbus等通信接口，同时又需要扩大数据传输范围的设备。
工业传感器、环境监测终端、智能仪表、智能停车传感器、农业传感器、建筑自动化设备以及部分计量设备，都可以采用类似架构。
这类设备的共同特点是原有系统已经能够完成数据采集和处理，新增需求主要集中在远距离数据传输。
因此，与其重新设计整套通信系统，也可以将无线模块作为独立通信层接入原有设备。
总结工业设备增加无线通信，不一定需要重新设计原有控制系统。
对于已经具备UART或Modbus接口的设备，可以通过串口LoRa模块增加远距离无线通信能力。无声讯通WS8453DLS提供UART、Modbus、无线中继以及WOR低功耗等功能，可以用于这类设备的无线通信扩展。
从实际应用来看，保留原有采集和控制系统，再增加独立的无线通信层，是工业设备进行远距离无线升级的一种思路。