CN108803361A - 基于LoRa的负载非接触控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于LoRa的负载非接触控制系统及控制方法，该系统包括传感器、LoRa控制器以及与负载连接的继电器，传感器与LoRa控制器连接，传感器，用于获取检测信号；LoRa控制器，用于接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器；继电器，用于根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作。本发明通过利用传感器检测是否有物体移动的检测信号，并利用LoRa技术、LoRa控制器进行判断是否满足开灯条件，在满足的情况下，利用LoRa技术传输驱动信号，以继电器通断形式切换负载的状态，即便是在光线较暗的情况下，也可以进行操作，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

Description

基于LoRa的负载非接触控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及LoRa应用系统，更具体地说是指基于LoRa的负载非接触控制系统及控制方法。

背景技术

在进行物联网通信时，低功耗，长距离进行通信十分重要，传统的物联网通信的数据传输方式有有线传输方式，近距离无线传输方式，传统互联网方式和移动空中网方式。对于有线传输方式主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB，设备之间用物理线直接相连，使用不是很方便，这种方式的局限性较大。对于近距离无线传输方式主要有无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan，设备之间用无线信号传输信息，有距离限制，无法远距离通信。对于传统互联网方式主要有WiFi和以太网，是由一些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的网络，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络，需要接入主干网络，设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高。对于移动空中网方式主要有GPRS，3G/4G，移动终端直接接入到互联网，需要接入主干网络，设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高，并且流量产生费用。对于基于无线LORA协议传输LORA技术，易于建设和部署，使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/控制器能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。LORA模块可以双向传输应用数据，传输距离可达15至20公里。

随着智能家居的普及，目前大部分人选择自动化控制家居设备，从而达到方便自己的效果，负载的控制一般使用市面上的智能开关面板，该智能开关面板可以通过使用无线移动终端或者有线的方式对灯关进行控制，对于在灯线比较暗的环境中，如果通过有线的方式或者移动终端才能操作，比较麻烦，并没有给客户带来省时省心的效果；另外，现在还有一些负载的控制方式是通过红外线传感器感应结合有线控制的方式，但是对于有线的传输信号，存在一定的局限性。

因此，有必要设计一种新的负载控制系统，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于LoRa的负载非接触控制系统及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于LoRa的负载非接触控制系统，包括传感器、LoRa控制器以及与负载连接的继电器，所述传感器与所述LoRa控制器连接，其中，所述传感器，用于获取检测信号；所述LoRa控制器，用于接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器；所述继电器，用于根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作。

其进一步技术方案为：所述系统还包括LoRa节点，所述继电器通过LoRa节点与所述LoRa控制器连接。

其进一步技术方案为：所述LoRa控制器包括第一控制芯片以及第一LoRa模块；所述第一控制芯片与所述第一LoRa模块连接，所述第一LoRa模块与LoRa节点连接，所述传感器与所述第一控制芯片连接。

其进一步技术方案为：所述LoRa节点包括第二控制芯片以及第二LoRa模块；其中，所述第二LoRa模块与第二控制芯片连接，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块连接，所述第二控制芯片与所述继电器连接。

其进一步技术方案为：所述传感器为红外传感器。

本发明还提供了基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，所述方法包括：

传感器获取检测信号；

LoRa控制器接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器；

继电器根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作。

其进一步技术方案为：LoRa控制器接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器的步骤，包括以下具体步骤：

接收检测信号，获取检测信号的类型以及当前时间；

判断所述类型在当前时间是否允许执行；

若否，则LoRa控制器清除该检测信号；

若是，则输出驱动信号至LoRa节点，由LoRa节点根据驱动信号驱动继电器。

其进一步技术方案为：继电器根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作的步骤，包括以下具体步骤：

判断驱动信号是否为打开负载；

若是，则驱动继电器导通，打开负载；

若否，则驱动继电器截断，关闭负载。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的基于LoRa的负载非接触控制系统，通过利用传感器检测是否有物体移动的检测信号，并利用LoRa技术、LoRa控制器进行判断是否满足开灯条件，在满足的情况下，利用LoRa技术传输驱动信号，以继电器通断形式切换负载的状态，即便是在光线较暗的情况下，也可以进行操作，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例提供的基于LoRa的负载非接触控制系统的结构框图；

图2为本发明具体实施例提供的LoRa控制器的结构框图；

图3为本发明具体实施例提供的LoRa节点的结构框图；

图4为本发明具体实施例提供的基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法的流程图；

图5为本发明具体实施例提供的LoRa控制器接收检测信号并结合内设的条件输出驱动信号至继电器的流程图；

图6为本发明具体实施例提供的继电器根据驱动信号进行导通或截断以控制负载4的工作或停止工作的流程图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1～6所示的具体实施例，本实施例提供的基于LoRa的负载非接触控制系统，可以运用于智能家居的家电控制过程中，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

如图1所示，本实施例提供了基于LoRa的负载非接触控制系统，其包括传感器5、LoRa控制器1以及与负载4连接的继电器3，传感器5与LoRa控制器1连接，其中，传感器5，用于获取检测信号；LoRa控制器1，用于接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器3；继电器3，用于根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载4的工作或停止工作。

结合传感器5进行检测，获取是否有切换负载4状态的信号输入，若有，则将信号输入至LoRa控制器1，由LoRa控制器1输出驱动信号，以驱动继电器3实现负载4的打开或关闭；LoRa控制器1是采用LoRa技术进行通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户大面积管理。

更进一步地，上述的系统还包括LoRa节点2，继电器3通过LoRa节点2与所述LoRa控制器1连接。

另外，上述的系统还包括显示屏6，该显示屏6与LoRa控制器1连接，以实现显示负载4的状态。

传感器5检测信号，通过LORA节点2发送给LORA控制器1，LORA控制器1接收LORA节点2的信息，处理后通过控制继电器3进而控制灯关的开启或关闭状态。

利用LoRa节点2对驱动信号进行分析，以LoRa节点2对继电器3进行控制，以间接驱动负载4状态的切换。

优选地，上述的LoRa控制器1包括第一控制芯片11以及第一LoRa模块12；第一控制芯片11与第一LoRa模块12连接，第一LoRa模块12与LoRa节点2连接，传感器5与第一控制芯片11连接。

更进一步地，上述的LoRa节点2包括第二控制芯片21以及第二LoRa模块22；其中，第二LoRa模块22与第二控制芯片21连接，第二LoRa模块22与第一LoRa模块12连接，第二控制芯片21与继电器3连接。

在本实施例中，上述的传感器5为红外传感器5。

于其他实施例，上述的传感器5还可以为射频传感器5等。

通过红外传感器5感应，当检测到有人活动时，将信号发送给LoRa控制器1的第一控制芯片11处理，第一控制芯片11获取红外传感器5的信号，进行判断，当时间不处在用户设置开灯的时间段时，第一控制芯片11忽略此信号，当时间处在用户设置开灯时间段时，第一控制芯片11处理红外传感器5信号，通过第一LoRa模块12将信号发送给第二LoRa模块22，LoRa节点2的第二LoRa模块22接收信息，LoRa节点2的第二控制芯片21处理传感器5信息，通过控制继电器3的动作实现对灯光状态的控制，即打开灯。

当传感器5检测到无人活动的信息时，也可以发送给LoRa控制器1，由LoRa控制器1根据时间和该信号进行判断，符合当前时间允许关灯的情况，则关灯，否则，保持灯光打开的状态。

该系统采用了LoRa技术进行通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户大面积管理。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷。基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，LoRa控制器1与负载4终端有效通信距离空旷可达5km。基于超低功耗设计，负载4终端休眠功耗低至1.4uA，对控制窗帘电机的LORA节点2来说，可以通过电池供电。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，确保按下按键时不至于因为通信延迟而造成按键与窗帘电机运行的不同步，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗。对LoRa控制器1与LoRa节点2简单配置后，上电即可工作，减少了对整个系统的维护成本，降低了用户的使用复杂度。内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。

上述的基于LoRa的负载非接触控制系统，通过利用传感器5检测是否有物体移动的检测信号，并利用LoRa技术、LoRa控制器1进行判断是否满足开灯条件，在满足的情况下，利用LoRa技术传输驱动信号，以继电器3通断形式切换负载4的状态，即便是在光线较暗的情况下，也可以进行操作，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

如图4所示，本发明还提供了基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，该方法包括：

S1、传感器5获取检测信号；

S2、LoRa控制器1接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器3；

S3、继电器3根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载4的工作或停止工作。

具体地，上述的S1步骤，是采用红外传感器5获取检测信号，获取是否有人活动的检测信号。

对于上述的S2步骤，LoRa控制器1接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器3的步骤，包括以下具体步骤：

S21、接收检测信号，获取检测信号的类型以及当前时间；

S22、判断所述类型在当前时间是否允许执行；

S23、若否，则LoRa控制器1清除该检测信号；

S24、若是，则输出驱动信号至LoRa节点2，由LoRa节点2根据驱动信号驱动继电器3。

传感器5检测信号，通过LORA节点2发送给LORA控制器1，LORA控制器1接收LORA节点2的信息，处理后通过控制继电器3进而控制灯关的开启或关闭状态。

利用LoRa节点2对驱动信号进行分析，以LoRa节点2对继电器3进行控制，以间接驱动负载4状态的切换。

另外，对于上述的S3步骤，继电器3根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载4的工作或停止工作的步骤，包括以下具体步骤：

S31、判断驱动信号是否为打开负载4；

S32、若是，则驱动继电器3导通，打开负载4；

S33、若否，则驱动继电器3截断，关闭负载4。

通过红外传感器5感应，当检测到有人活动时，将信号发送给LoRa控制器1的第一控制芯片11处理，第一控制芯片11获取红外传感器5的信号，进行判断，当时间不处在用户设置开灯的时间段时，第一控制芯片11忽略此信号，当时间处在用户设置开灯时间段时，第一控制芯片11处理红外传感器5信号，通过第一LoRa模块12将信号发送给第二LoRa模块22，LoRa节点2的第二LoRa模块22接收信息，LoRa节点2的第二控制芯片21处理传感器5信息，通过控制继电器3的动作实现对灯光状态的控制，即打开灯。

当传感器5检测到无人活动的信息时，也可以发送给LoRa控制器1，由LoRa控制器1根据时间和该信号进行判断，符合当前时间允许关灯的情况，则关灯，否则，保持灯光打开的状态。

该系统采用了LoRa技术进行通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户大面积管理。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷。基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，LoRa控制器1与负载4终端有效通信距离空旷可达5km。基于超低功耗设计，负载4终端休眠功耗低至1.4uA，对控制窗帘电机的LORA节点2来说，可以通过电池供电。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，确保按下按键时不至于因为通信延迟而造成按键与窗帘电机运行的不同步，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗。对LoRa控制器1与LoRa节点2简单配置后，上电即可工作，减少了对整个系统的维护成本，降低了用户的使用复杂度。内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。

上述的基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，通过利用传感器5检测是否有物体移动的检测信号，并利用LoRa技术、LoRa控制器1进行判断是否满足开灯条件，在满足的情况下，利用LoRa技术传输驱动信号，以继电器3通断形式切换负载4的状态，即便是在光线较暗的情况下，也可以进行操作，实现便于用户操作，且适用范围广，更能满足客户的需求。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.基于LoRa的负载非接触控制系统，其特征在于，包括传感器、LoRa控制器以及与负载连接的继电器，所述传感器与所述LoRa控制器连接，其中，所述传感器，用于获取检测信号；所述LoRa控制器，用于接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器；所述继电器，用于根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa的负载非接触控制系统，其特征在于，所述系统还包括LoRa节点，所述继电器通过LoRa节点与所述LoRa控制器连接。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa的负载非接触控制系统，其特征在于，所述LoRa控制器包括第一控制芯片以及第一LoRa模块；所述第一控制芯片与所述第一LoRa模块连接，所述第一LoRa模块与LoRa节点连接，所述传感器与所述第一控制芯片连接。

4.根据权利要求2或3所述的基于LoRa的负载非接触控制系统，其特征在于，所述LoRa节点包括第二控制芯片以及第二LoRa模块；其中，所述第二LoRa模块与第二控制芯片连接，所述第二LoRa模块与所述第一LoRa模块连接，所述第二控制芯片与所述继电器连接。

5.根据权利要求4所述的基于LoRa的负载非接触控制系统，其特征在于，所述传感器为红外传感器。

6.基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

传感器获取检测信号；

LoRa控制器接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器；

继电器根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作。

7.根据权利要求6所述的基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，其特征在于，LoRa控制器接收检测信号，并结合内设的条件，输出驱动信号至继电器的步骤，包括以下具体步骤：

接收检测信号，获取检测信号的类型以及当前时间；

判断所述类型在当前时间是否允许执行；

若否，则LoRa控制器清除该检测信号；

若是，则输出驱动信号至LoRa节点，由LoRa节点根据驱动信号驱动继电器。

8.根据权利要求6或7所述的基于LoRa的负载非接触控制系统的控制方法，其特征在于，继电器根据驱动信号进行导通或截断，以控制负载的工作或停止工作的步骤，包括以下具体步骤：

判断驱动信号是否为打开负载；

若是，则驱动继电器导通，打开负载；

若否，则驱动继电器截断，关闭负载。