CN108600397A - 基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法 - Google Patents

基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于应急疏散技术领域，具体涉及一种基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法，所述系统包括：管理端、用户端、服务器、LED智能疏散标识模块；所述控制方法为：1)管理端输入对LED智能疏散标识模块的操作指令；2)服务器发布逃生指示信息；3)用户端查询实时的疏散信息，并向服务器报告逃生情况；4)服务器将LED智能疏散标识模块的现行指示状态发送至管理端；5)服务器将动作信息发送至LoRa网关；6)LoRa网关通过LoRa网络将动作信息发送至LED智能疏散标识模块；7)LED显示模块显示出相应的图像；8)LED显示模块的工作状态数据反馈至管理端。

Description

基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法
技术领域
本发明属于应急疏散技术领域，具体涉及一种基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法。
背景技术
在火灾、爆炸、有毒气体泄漏等典型重特大事故中，造成大规模区域应急疏散中群死群伤事故频发的主要原因可以归结为事故现场环境状态复杂多变、信息传输范围大、数据噪音强、应急疏散诱导不利等方面。国内外针对典型事故中复杂环境下区域性大规模人员疏散的研究相对比较少。目前传统的疏散指示系统大部分面向单独建筑结构(商场、高层建筑、地铁站台等)，未能实现适用于大范围、强噪音、强干扰等复杂典型事故环境下，大规模区域应急疏散优化算法、典型事故特性参数和疏散指示控制系统的数据传输和集成；无法根据事故发展态势的动态变化，智能地动态调整疏散路径指示方向，无法实现整个区域疏散安全的全局最优。并且，传统的疏散指示系统均通过固定的电线电缆和消防控制柜连接，当野外或城区区域大规模疏散行动中面临事故态势的复杂变化时，无法满足低功耗、远距离、灵活机动布置和动态、主动、智能优化疏散指示系统的需求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种基于LoRa的无线智能LED疏散指示系统，包括：管理端、用户端、服务器、LED智能疏散标识模块；
所述管理端与服务器连接，其内部装载管理端软件，并提供操作界面；
所述用户端为带有Web平台的终端；所述Web平台带有可交互的Web界面；
所述服务器包括核心数据库、Web服务器和LoRa网关；
所述LoRa网关有若干个，每个网关分别与所述服务器通过以太网连接，并分别与若干个所述LoRa节点芯片进行无线连接；
所述LED智能疏散标识模块与各个所述LoRa网关组成星型网络，其通信模式采用CLASS-C模式；
所述LED智能疏散标识模块包括主控MCU、38译码器、LoRa节点芯片、LED显示模块和电源；
所述LoRa节点芯片和主控MCU通过SPI进行通讯；
所述主控MCU与所述38译码器连接；
所述38译码器通过其I/O口直接连接并驱动所述LED显示模块；
所述核心数据库为Access数据库。
所述Web服务器为Apache2Web服务器；
所述LoRa网关的核心通信芯片由升特公司的SX1301网关芯片与SX1255射频收发芯片组成；
所述LoRa网关有若干个，每个网关可同时完成8路上行/下行的LoRa通信，与若干个所述LoRa节点芯片连接；
所述LED显示模块分为16×16LED显示模块和16×32显示模块，每个LED智能疏散标识模块中包含其中任意一个；
所述16×16LED显示模块由16×16的红绿双色LED点阵组成；
所述16×32LED显示模块由16×32的红绿双色LED点阵组成；
一种基于LoRa的无线LED疏散指示系统的控制方法，采用上述基于LoRa的无线LED疏散指示系统，包括以下步骤：
步骤1，通过所述管理端的操作界面，输入对LED智能疏散标识模块的操作指令，并传送至所述服务器的Web服务器，然后传送至核心数据库；
步骤2，所述服务器通过所述Web服务器将向所述用户端的Web平台发布逃生指示信息；
步骤3，用户通过所述用户端登陆Web平台的可交互的Web界面与所述服务器进行无线交互，即从通过所述Web服务器和核心数据库查询实时的疏散信息，并向服务器报告逃生情况，从而提高疏散效率；
步骤4，所述服务器通过所述Web服务器将核心数据库中记录的LED智能疏散标识模块的现行指示状态发送至管理端；所述LED智能疏散标识模块上传数据时采用分时隙的方式上传以减少通信的冲突；所述管理端通过管理端软件在操作界面上显示该状态；
步骤5，所述服务器根据所述管理端的操作指令得出对应的LED显示模块的动作信息，通过广播群发的方式发送至各个所述LoRa网关；
步骤6，所述LoRa网关通过LoRa网络将动作信息发送至LED智能疏散标识模块的LoRa节点芯片；
步骤7，所述LED智能疏散标识模块根据所述动作信息，令LED显示模块显示出相应的图像；
步骤8，所述主控MCU将LED显示模块的工作状态数据，通过所述LoRa节点芯片反馈至所述服务器的核心数据库中，然后由所述管理端查阅该数据。
所述步骤7，具体包括以下步骤：
步骤7.1，所述LoRa节点芯片接收到的所述动作信息时，由休眠状态唤醒为工作状态，将接收到的动作信息发送至所述主控MCU进行处理，形成对所述LED显示模块的控制指令；
步骤7.2，将所述控制指令发送至38译码器进行译码，将译码结果发送至所述LED显示模块；
步骤7.3，所述LED显示模块根据所述译码结果形成对应的图案，用于人员疏散指示。
所述步骤7中，LoRa节点芯片采用闲时休眠策略，即当没有检测到唤醒信号时，处于休眠状态，采用信道活动检测模式，自动检测有无唤醒信号，每秒钟检测一次，当检测到有唤醒信号时，LoRa节点芯片进入工作状态。
本发明的有益效果：
本发明提出一种基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统及控制方法，使用LoRa芯片进行数据传输，且传输距离远，抗干扰能力强，且采用闲时休眠策略，降低了功耗；LED智能疏散标识模块采用的主控MCU和LoRa网关的功耗极低；使用Web界面显示，便携性、通用性强。
本发明安装方便简洁，便于维护，具有很好的实用价值。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中所述基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中所述LED显示模块的向左通行图案示意图；
图3为本发明具体实施方式中所述LED显示模块的向右通行图案示意图；
图4为本发明具体实施方式中所述LED显示模块的禁止通行图案示意图；
图5为本发明具体实施方式中所述LED显示模块的两侧通行图案示意图；
图6为本发明具体实施方式中所述基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统的控制方法流程图。
图中：1、管理端；2、用户端；3、服务器；3-1、Web服务器；3-2、核心数据库；3-3、LoRa网关；4、LED智能疏散标识模块；4-1、LoRa节点芯片；4-2、主控MCU；4-3、38译码器；4-4、LED显示模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明做出进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，旨在解决区域大规模人员的智能疏散问题，如图1所示，包含管理端1、用户端2、服务器3、LED智能疏散标识模块4；
所述管理端1与服务器3连接，其内部装载管理端1软件，并提供操作界面；
所述用户端2为带有Web平台的终端；所述Web平台带有可交互的Web界面；
所述服务器3包括Web服务器3-1、核心数据库3-2和LoRa网关3-3；
所述Web服务器3-1为Apache2Web服务器，用于与所述用户端2进行无线交互；
所述核心数据库3-2为Access数据库；
所述LoRa网关3-3的核心通信芯片由升特公司的SX1301网关芯片与SX1255射频收发芯片组成；所述LoRa网关3-3有若干个，每个网关可同时完成8路上行/下行的LoRa通信，与若干个所述LoRa节点芯片4-1进行无线连接；
所述LoRa网关3-3部署在固定的位置，与所述服务器3通过以太网连接；
所述LED智能疏散标识模块4与各个所述LoRa网关3-3组成星型网络，其通信模式采用CLASS-C模式；
所述LED智能疏散标识模块4包括LoRa节点芯片4-1、主控MCU 4-2、38译码器4-3、LED显示模块4-4；
所述LoRa节点芯片4-1和主控MCU 4-2通过SPI进行通讯；
所述LoRa节点芯片4-1采用SX1278芯片；
所述主控MCU 4-2与所述38译码器4-3连接；所述主控MCU 4-2采用型号为MSP430F5438A的16位单片机；
所述38译码器4-3通过其I/O口直接连接并驱动所述LED显示模块4-4；
所述LED显示模块4-4分为16×16LED显示模块和16×32显示模块，每个LED智能疏散标识模块4中包含其中任意一个；
所述16×16LED显示模块由16×16的红绿双色LED点阵组成，用于显示向左通行图案、向右通行图案以及禁止通行图案；
所述16×32LED显示模块由16×32的红绿双色LED点阵组成，用于显示两侧通行图案；
所述向左通行图案如图2所述；
所述向右通行图案如图3所述；
所述禁止通行图案如图4所述；
所述两侧通行图案如图5所示。
采用上述基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其控制方法如图6所示，包括以下步骤：
步骤1，通过所述管理端1的操作界面，输入对LED智能疏散标识模块4的操作指令，并传送至所述服务器3的Web服务器3-1，然后传送至核心数据库3-2；
步骤2，所述服务器3通过所述Web服务器3-1将向所述用户端2的Web平台发布逃生指示信息；
步骤3，用户通过所述用户端2登陆Web平台的可交互的Web界面与所述服务器3进行无线交互，即从通过所述Web服务器3-1和核心数据库3-2查询实时的疏散信息，并向服务器3报告逃生情况，从而提高疏散效率；
步骤4，所述服务器3通过所述Web服务器3-1将核心数据库3-2中记录的LED智能疏散标识模块4的现行指示状态发送至管理端1；所述LED智能疏散标识模块4上传数据时采用分时隙的方式上传以减少通信的冲突；所述管理端1通过管理端软件在操作界面上显示该状态；
步骤5，所述服务器3根据所述管理端1的操作指令得出对应的LED显示模块4-4的动作信息，通过广播群发的方式发送至各个所述LoRa网关3-3；
步骤6，所述LoRa网关3-3通过LoRa网络将动作信息发送至LED智能疏散标识模块4的LoRa节点芯片4-1；
步骤7，所述LED智能疏散标识模块4根据所述动作信息，令LED显示模块4-4显示出相应的图像，具体包括以下步骤：
步骤7.1，所述LoRa节点芯片4-1接收到的所述动作信息时，由休眠状态唤醒为工作状态，将接收到的动作信息发送至所述主控MCU 4-2进行处理，形成对所述LED显示模块4-4的控制指令；
步骤7.2，将所述控制指令发送至38译码器4-3进行译码，将译码结果发送至所述LED显示模块4-4；
步骤7.3，所述LED显示模块4-4根据所述译码结果形成对应的图案，用于人员疏散指示；
步骤8，所述主控MCU 4-2将LED显示模块4-4的工作状态数据，通过所述LoRa节点芯片4-1反馈至所述服务器3的核心数据库3-2中，然后由所述管理端1查阅该数据。
所述步骤7中，LoRa节点芯片4-1采用闲时休眠策略，即当没有检测到唤醒信号时，处于休眠状态，采用信道活动检测模式，自动检测有无唤醒信号，每秒钟检测一次，当检测到有唤醒信号时，LoRa节点芯片4-1进入工作状态。

Claims (9)

1.一种基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，包括：管理端、用户端、服务器、LED智能疏散标识模块；
所述管理端与服务器连接，其内部装载管理端软件，并提供操作界面；
所述用户端为带有Web平台的终端；所述Web平台带有可交互的Web界面；
所述服务器包括核心数据库、Web服务器和LoRa网关；
所述LoRa网关有若干个，每个网关分别与所述服务器通过以太网连接，并分别与若干个所述LoRa节点芯片进行无线连接；
所述LED智能疏散标识模块与各个所述LoRa网关组成星型网络，其通信模式采用CLASS-C模式；
所述LED智能疏散标识模块包括主控MCU、38译码器、LoRa节点芯片、LED显示模块和电源；
所述LoRa节点芯片和主控MCU通过SPI进行通讯；
所述主控MCU与所述38译码器连接；
所述38译码器通过其I/O口直接连接并驱动所述LED显示模块。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，所述核心数据库为Access数据库。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，所述Web服务器为Apache2Web服务器。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，所述LoRa网关的核心通信芯片由升特公司的SX1301网关芯片与SX1255射频收发芯片组成。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，所述LoRa网关有若干个，每个网关可同时完成8路上行/下行的LoRa通信，与若干个所述LoRa节点芯片连接。
6.根据权利要求1所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统，其特征在于，所述LED显示模块分为16×16LED显示模块和16×32显示模块，每个LED智能疏散标识模块中包含其中任意一个；
所述16×16LED显示模块由16×16的红绿双色LED点阵组成；
所述16×32LED显示模块由16×32的红绿双色LED点阵组成。
7.一种基于LoRa的无线LED疏散指示系统的控制方法，其特征在于，采用权利要求1所述基于LoRa的无线LED疏散指示系统，包括以下步骤：
步骤1，通过所述管理端的操作界面，输入对LED智能疏散标识模块的操作指令，并传送至所述服务器的Web服务器，然后传送至核心数据库；
步骤2，所述服务器通过所述Web服务器将向所述用户端的Web平台发布逃生指示信息；
步骤3，用户通过所述用户端登陆Web平台的可交互的Web界面与所述服务器进行无线交互，即从通过所述Web服务器和核心数据库查询实时的疏散信息，并向服务器报告逃生情况，从而提高疏散效率；
步骤4，所述服务器通过所述Web服务器将核心数据库中记录的LED智能疏散标识模块的现行指示状态发送至管理端；所述LED智能疏散标识模块上传数据时采用分时隙的方式上传以减少通信的冲突；所述管理端通过管理端软件在操作界面上显示该状态；
步骤5，所述服务器根据所述管理端的操作指令得出对应的LED显示模块的动作信息，通过广播群发的方式发送至各个所述LoRa网关；
步骤6，所述LoRa网关通过LoRa网络将动作信息发送至LED智能疏散标识模块的LoRa节点芯片；
步骤7，所述LED智能疏散标识模块根据所述动作信息，令LED显示模块显示出相应的图像；
步骤8，所述主控MCU将LED显示模块的工作状态数据，通过所述LoRa节点芯片反馈至所述服务器的核心数据库中，然后由所述管理端查阅该数据。
8.根据权利要求7所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统的控制方法，其特征在于，所述步骤7，具体包括以下步骤：
步骤7.1，所述LoRa节点芯片接收到的所述动作信息时，由休眠状态唤醒为工作状态，将接收到的动作信息发送至所述主控MCU进行处理，形成对所述LED显示模块的控制指令；
步骤7.2，将所述控制指令发送至38译码器进行译码，将译码结果发送至所述LED显示模块；
步骤7.3，所述LED显示模块根据所述译码结果形成对应的图案，用于人员疏散指示。
9.根据权利要求8所述的基于LoRa的无线LED智能疏散指示系统的控制方法，其特征在于，所述步骤7中，LoRa节点芯片采用闲时休眠策略，即当没有检测到唤醒信号时，处于休眠状态，采用信道活动检测模式，自动检测有无唤醒信号，每秒钟检测一次，当检测到有唤醒信号时，LoRa节点芯片进入工作状态。
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