不少工业设备的通信接口并不是从无线开始设计的。传感器负责采集数据,主控完成处理,再通过UART或Modbus与外部设备进行数据交互。设备进入远程部署阶段后,原本能够正常工作的串口通信,却可能因为距离增加而无法继续满足需求。
这类设备如果重新设计无线通信部分,需要同时考虑主控接口、软件协议和硬件结构。对于已经完成开发甚至已经量产的设备来说,更合适的思路往往是保留原有通信架构,只增加一个负责远距离传输的无线通信单元。
无声讯通WS8453DLS的应用思路就是如此:利用UART连接原有设备,再通过LoRa完成远距离数据传输。
一、设备无线升级,首先要解决的是接口衔接
以一台工业传感器为例,原设备已经可以通过UART输出采集数据,主控程序也已经完成开发。
如果直接更换主控或者重新设计通信协议,无线功能虽然可以实现,但原有硬件和软件资源也需要重新适配。
采用串口LoRa模块后,通信结构可以保持为:
传感器 → 主控 → UART → WS8453DLS → LoRa无线 → 接收端
原来的主控仍然负责传感器数据处理,WS8453DLS只负责把串口数据送到远端。
无声讯通WS8453DLS采用Semtech LLCC68,提供UART接口和AT指令配置,可以直接作为原有设备的无线通信扩展单元。
如果设备采用Modbus通信,还可以利用WS8453DLS支持的Modbus可编程寄存器读写功能完成数据交互。
二、远距离部署:把原有串口数据延伸到无线链路
设备接口解决之后,真正发生变化的是数据传输方式。
原来:
设备 → 串口 → 本地控制设备
改造后:
设备 → UART/Modbus → WS8453DLS → LoRa → 接收设备
WS8453DLS最大输出功率约22dBm,官方资料显示实测通信距离可达6km,可以用于分散式传感器、仪表等设备的远距离数据传输。
当设备之间存在较远距离时,无需让原有设备承担复杂的无线协议处理,WS8453DLS负责完成无线链路即可。
如果部分设备无法直接覆盖,WS8453DLS还支持无线中继,可以根据现场设备分布增加中继节点。
三、以工业环境监测为例,看无线升级如何落地
工业环境监测是比较典型的应用。
假设厂区内原本部署了一批环境监测终端,每台设备已经完成传感器、主控和Modbus通信设计。后续项目需要增加更多监测点,而且新的监测点分布在不同区域。
如果继续铺设通信线路,不仅需要增加布线工作,还会受到设备位置和现场施工条件限制。
采用WS8453DLS后,每个监测终端只需要增加无线通信单元:
环境传感器 → 主控 → Modbus → WS8453DLS
WS8453DLS将设备数据发送至远端接收节点,再由上位机进行统一管理:
多个监测终端 → LoRa无线网络 → 中心接收设备 → 监控系统
原有设备的采集和控制部分不需要重新设计,新增的主要工作集中在无线通信部分。
对于采用电池供电的监测终端,还可以利用WS8453DLS的WOR无线唤醒和深度睡眠功能。模块深度睡眠时整机功耗约1uA,可以根据设备的采集周期进行唤醒和数据发送。
四、这种方式更适合哪些存量设备?
并不是所有设备都需要重新开发无线系统。
如果设备已经具备UART、Modbus等成熟通信接口,但项目又提出了远距离数据传输需求,那么增加串口型LoRa模块是一种比较直接的升级方式。
工业传感器、智能仪表、环境监测终端、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。
它们共同面对的问题是:原有设备能够完成数据采集,但现有通信接口无法覆盖新的应用范围。
WS8453DLS承担的正是这一段新增的通信能力,让原有UART/Modbus设备能够进一步接入LoRa无线链路。
五、方案的核心价值:不改变原有设备,也能扩展通信能力
从产品改造角度来看,WS8453DLS并不是简单替换原来的通信接口,而是把无线通信从设备主控中独立出来。
原设备继续完成数据采集、处理和控制;WS8453DLS负责UART/Modbus数据与LoRa无线链路之间的连接。
当项目需要扩大通信距离时,可以增加无线节点;遇到覆盖不足的区域,可以加入中继;终端需要长期电池运行,则可以结合WOR和深度睡眠。
这种方式让无线通信成为原有设备的一项扩展能力,而不是一次完整的系统重构。
结语
对于已经完成UART或Modbus通信设计的工业设备来说,增加远距离无线功能并不一定需要重新开发整套硬件和通信系统。
无声讯通WS8453DLS通过UART接入原有设备,利用LLCC68 LoRa通信实现远距离数据传输,同时支持Modbus寄存器读写、无线中继和WOR低功耗,可以用于工业传感器、仪表以及其他分散式终端的无线升级。
保留原有设备,增加无线通信层,是这类存量设备实现远距离通信升级的一种直接思路。
228