CN110648437A - 一种基于LoRa物联网的门禁管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，包括云端服务器、用户服务器、LoRa网关、LoRa模块、门机系统、门禁系统管理中心、云服务器管理中心和个人用户终端，云端服务器、用户服务器与LoRa网关双向通讯，LoRa网关与LoRa模块通讯，LoRa模块与门机系统通讯，云端服务器与云服务器管理中心、个人用户终端无线连接，用户服务器与门禁系统管理中心无线连接，LoRa网关、LoRa模块、门机系统为星形拓扑结构网络，每一个LoRa模块设有一个ID，每一个门机系统对应一个门禁设备，用户服务器对门机系统采集的数据包通过LoRa模块、LoRa网关传输后进行判别。与现有技术相比，本发明具有实现用户信息的透明化，可视化等优点。

Description

一种基于LoRa物联网的门禁管理系统

技术领域

本发明涉及一种门禁管理系统，尤其是涉及一种基于LoRa物联网的门禁管理系统。

背景技术

近年来，随着楼房智能化的提高，智能门禁系统也得到了快速发展，已运用在例如社区，学校，公司等人口流动频繁的场所。然而市面上大部分门禁系统都有一定的缺陷，传统的智能门禁系统基本没有互联，即使互联也采用有线工作方式，施工难度较大，成本较高，不利于系统的网络实现和异地控制，且安全性也无法得到保证。专利CN108932782A公开了一种基于LoRa的校园门禁管理系统，目的在于实现无需钥匙即可进入房间的安全识别系统，虽然该系统实现了互联，但该系统无法实现用户信息的透明化，可视化，且无线互联能力较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于LoRa物联网的门禁管理系统。目的在于实现一种智能规划大范围的管理门禁系统，通过云端服务器和用户服务器实现数字可视化的门禁信息交流，通过LoRa物联网通讯系统，实现对各个门机精准，安全，远距离，低功耗的控制，并具有一键锁门、一键开门、时段管理、人物信息采集、人员信息管理、信息云储存等功能，实现门禁系统管理功能技术上的提升。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，包括云端服务器、用户服务器、LoRa网关、LoRa模块、门机系统、门禁系统管理中心、云服务器管理中心以及个人用户终端，所述的云端服务器、所述的用户服务器通过互联网与LoRa网关双向通讯，所述的云端服务器与所述的用户服务器通过互联网双向通讯，所述的LoRa网关通过RF433与LoRa模块通讯，所述的LoRa模块通过RS232与门机系统通讯，所述的云端服务器与云服务器管理中心、个人用户终端通过互联网通讯，LoRa网关、LoRa模块、门机系统为星形拓扑结构网络，每一个LoRa模块设有一个ID，每一个门机系统对应一个门禁设备，LoRa模块、LoRa网关对门机系统采集的数据包通过上传至用户服务器进行判别，所述的个人用户终端通过ID登录云端服务器，并接收云端服务器发送的实时信息。

优选地，所述的LoRa模块采用LoRa终端Mote。

所述的用户服务器通过互联网收集LoRa网关上传的数据，并采用DCTT数据监测控制软件对收发数据进行判断。

所述的门机系统的门禁设备发送的数据包具有唯一辨识代码。

所述的用户服务器、所述的云端服务器将数据通过LoRa网关发送到不同ID的LoRa模块，所述的用户服务器接收来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行判别，用户服务器通过DCTT数据监测控制软件将数据上传到云端服务器，所述的云端服务器接收到来自不同ID的LoRa模块数据后进行实时信息处理和传输。

所述的用户服务器接收来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行判别，每个LoRa模块上唯一的用户识别码用于识别不同用户并为之后的用户个性化推送和设置提供保障，所述的云端服务器接收对来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行实时信息传输，所述的LoRa模块进行实时信息传输的具体内容为：

数据上行时，门机系统通过RS232将数据发送到LoRa模块，LoRa模块通过LoRa无线扩频技术将数据发送到LoRa网关，LoRa网关将来自不同ID的LoRa模块的数据收集并上传到用户服务器，用户服务器通过DCTT数据监测控制软件判别发送数据的门禁设备辨识代码，并将判别结果发送至云端服务器；云端服务器通过对接收的数据进行处理，获取个人门禁信息、开关门情况、访客信息等，并将处理结果发送至云服务器管理中心和个人用户终端，云服务器管理中心对门机系统进行远程监控、远程操作、远程应答。

所述的用户服务器、所述的云端服务器将数据通过网关发送到不同ID的LoRa模块的具体内容为：

在数据下行时，服务器通过互联网发送数据包至LoRa网关，LoRa网关与LoRa模块通过RF433通讯，通过ID识别不同的LoRa模块，LoRa模块将收到的数据通过串口发送至门机系统，门机系统接收信息作出应答，实现智能门禁管理。

所述的LoRa网关采用TCP/IP方式与用户服务器、云端服务器通讯，所述的LoRa网关包括无线网络模块和Lora收发模块，所述的无线网络模块为4G路由器、有线网络或WIFI。

所述的个人用户终端采用智能手机、PC或平板电脑。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用云端服务器和用户服务器实现了数字可视化的门禁信息交流，通过将LoRa物联网通讯技术应用于门禁系统，实现对各个门机精准、安全、远距离、低功耗的无线控制；

2、本发明系统结合DCTT数据监测软件实时监测并接收来自LoRa网关数据，能够对不同节点端的数据进行监测，同时也能实现向各个节点传输信息的目的；

3、本发明系统能实时传输用户ID，卡号，身份证明，时间等信息，并通过DCTT数据监测软件显示，实现数据的透明化，可视化；

4、本发明基于LoRa物联网进行门禁管理，通过智能化门禁系统，减少了管理人员的成本，实现了门禁管理的智能便携化；

5、本发明的LoRa模块使用特殊的扩频技术，大大改善了信息接收的灵敏度，LoRa模块采用高度集成低功耗的无线控制模块Mote，其性能远远大于同类无线控制模块，功耗低，唤醒时间短，有利于提高本发明系统的无线互联能力；

6、本系统所有采集的数据都经由模块通过互联网发送到服务器端，数据存储和管理的安全性和可靠性都大大提高，且有利于数据的批量集中式处理，大大提升了数据处理的效率。

附图说明

图1为本发明的系统结构框架示意图；

图2为LoRa终端Mote的节点原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明涉及一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，该系统包括云端服务器、用户服务器、LoRa网关、LoRa模块、门机系统、个人用户终端、云服务器管理中心。云端服务器与云服务器管理中心无线连接，并通过互联网与LoRa网关双向通讯。用户服务器通过互联网与LoRa网关双向通讯。云端服务器与个人用户终端通过互联网无线连接。LoRa网关与多个LoRa模块无线通讯，每一个LoRa模块与一个门机系统通过RS232连接，每一个门机系统对应一个门禁设备。

LoRa网关使用TCP/IP方式与用户服务器、云端服务器通讯，且具备RJ45、GSM多种方式，可以与局域网或外网中的用户服务器、云端服务器通讯。用户服务器与云端服务器之间通过互联网双向通讯，用户服务器通过DCTT数据监测控制软件将当前从门机系统收集到的数据发送给云端服务器，云端服务器对接收的数据进行处理后，将命令发送给用户服务器，通过LoRa网关和LoRa模块下传到门机系统，对门机系统进行控制。

LoRa网关包括两大模块，即4G路由器(或有线网络、WIFI等)+LoRa收发模块。用户服务器安装DCTT数据监测控制软件以达到实时监测接收来自LoRa网关的数据，同时也能实现向各个节点传输信息的目的。

如图1所示，LoRa网关通过RF433(装于LoRa网关及LoRa模块上，采用射频技术的无线收发模组，可高速传输数据信号的微型收发信机，对无线传输的数据进行打包、检错、纠错处理)与LoRa模块实现通讯。LoRa模块通过RS232接口和门机系统通讯。本发明系统采用简单的星形网络，实现无损失、无延时的无线传输技术，使数据交互，易于扩展。LoRa模块通过串口与不同场所下的门机系统通讯，LoRa模块收集用户数据后通过LoRa无线通讯技术将信息上传至LoRa网关。

本发明的LoRa模块采用LoRa终端Mote(以下称LWM)，LWM是高度集成低功耗无线控制模块，主要采用LoRa专利远程调制解调技术，内置STM32L051C8T6 CPU，用于超长距离扩频通讯，其在最大限度地降低电流消耗的同时，又大幅提高了抗干扰性和灵敏度。LWM支持LoRaWAN Class A、B、C三种协议模式，提供开源的SDK开发包，通过I2C/SPI/GPIO/ADC/DAC等连接传感器及控制器即可快速开发具备物联网通讯能力的产品。此外，其高灵敏度与功率放大器的集成使这些器件的链路预算达到了行业领先水平，成为远距离传输和对可靠性要求极高的应用的最佳选择。LWM内嵌的STM32L051C8T6具有超低功耗的特性，运行模式(32MHz)下，STM32L051C8T6的功耗是139μA/MHz；优化运行模式(4MHz)下，其功耗为87μA/MHz；停止模式下，待机电流为400nA，而且RAM内容能全部保留，唤醒时间仅3.5μs。此外，LWM支持WM-Bus和IEEE802.15.4g等系统的高性能(G)FSK模式。与同类器件相比，本模块在大幅降低电流消耗的基础上，还显著优化了发射功率、接收灵敏度、相位噪声、选择性等各项性能。

如图2所示为LoRa终端Mote的节点的原理图，芯片内部可以分为4个主要模块——电源管理单元(Power Management Unit，PMU)、主数据管理(Master Data Management，MDM)芯片、射频电路模块RF433(RF Circuit)、主控芯片(MCP)，PMU负责所有模块的供电并对外引出电源、LED以及power等接口，LED灯用于显示设备的工作状态；VBAT接口用于接驳外界电源来给整个模块供电；USIM接口设定为用户SIM卡接口；RESET用于系统复位功能，在主控芯片上分别由控制总线、地址总线以及数据总线与MDM芯片相连用于数据存储和读取，同样地，MDM芯片也由另外的三根发送总线，接收总线以及控制总线与发射电路相连将想要发送的数据以LoRa扩频通讯的方式通过射频电路模块外部天线送出，为了便于数据的访问和管理，在MDM芯片上还引出了GPIO，UART串口，JTAG等接口，用于用户线下的调试和开发。

本发明的个人用户终端采用智能手机、PC或平板电脑。个人用户终端通过互联网与云端服务器对接，个人用户终端能通过个人用户ID直接登录到云端服务器，接收云端服务器发送的实时信息。

本发明的具体工作原理为：

每一个门禁设备发送的数据包具有唯一辨识代码，因此用户服务器的程序DCTT数据监测控制软件即可判断是哪个门禁设备发送的数据。门机系统收集各类用户信息，例如用户ID，位置信息，开关门时间，用户授权下的个人信息等，门机系统采集的数据通过RS232发送到LoRa模块，LoRa模块通过LoRa无线扩频技术将数据发送到LoRa网关，LoRa网关将来自不同ID的LoRa模块的数据收集并上传到用户服务器和云端服务器。用户服务器利用DCTT数据监测控制软件判断是哪个门禁设备发送的数据，并将数据传输至门禁系统管理中心的服务器，解决了传统门禁系统无法无线互联的缺点。云端服务器通过对接收的用户数据进行处理，并将处理结果发送至云服务器管理中心，云服务器管理中心能通过互联网下传数据对门机系统做出远程监控、远程操作、远程应答。云端服务器通过互联网与个人用户终端无线连接，可将门禁信息、开关门情况，访客情况等实时传输给个人用户终端，实现用户个人与门禁系统与云端服务器之间的实时通讯，实现门禁系统的多样性管理和高度智能化。

DCTT数据监测控制软件是一款装载在用户服务器上的实时控制、监测软件，其数据发送(Send)区通过用户服务器向终端节点(Terminal Node，TN)发送下行数据，具体操作为：

(1)在数据发送(Send)区选择TN对应的ID；

(2)在发送消息(Send Message)框中输入要发送的数据，点击发送(Send)按钮发送。

(3)在发送消息返回信息(Send Message Return Status)框中显示发送数据的反馈状态。

备注：

1、频率(Interval)选项为定时发送装置，选中后，输入间隔时间(例如：1s＝1000ms，每5s发送一次数据)。

2、有序发送，在每次发送的数据前加上5位数的序号。

3、按十六进制发送。

云端服务器将数据通过网关发送到不同ID的LoRa模块的具体内容为：

服务器通过网络发送数据包给LoRa网关，LoRa网关与LoRa模块通过RF433通讯，不同的LoRa模块具有不同的识别ID，因此能通过ID识别不同的LoRa模块，LoRa模块将收到的数据通过串口发送给门机系统，门机系统对接收的数据作出应答，实现智能门禁系统管理的功能。

本发明系统通过物联网、云计算实现信息收集、分析，智能化的处理，能实时传输用户ID，卡号，身份证明，时间等信息，并通过DCTT数据监测软件显示，实现数据的透明化，可视化。通过门机系统收集各类用户信息，例如用户ID，位置信息，开关门时间，用户授权下的个人信息等，上传至云端服务器，云端服务器通过对这些信息的处理，云服务器管理中心能对门机系统做出远程监控，远程操作，远程应答，并通过智能化的门禁管理系统服务器，向用户发送实时信息，例如当日天气，温度，湿度，紫外线强度，是否按时上下班等情况。通过互联网使个人用户终端与服务器的对接，将个人门禁信息，开关门情况，访客信息等实时传送给个人用户终端，甚至能通过对个人用户信息的安全分析，对异常开关门用户做出及时处理，实现个人与门禁系统与服务器之间的实时通讯，实现门禁系统的多样性管理和高度智能化。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，包括云端服务器、用户服务器、LoRa网关、LoRa模块、门机系统、门禁系统管理中心、云服务器管理中心以及个人用户终端，所述的云端服务器、所述的用户服务器通过互联网与LoRa网关双向通讯，所述的云端服务器与所述的用户服务器通过互联网双向通讯，所述的LoRa网关通过RF433与LoRa模块通讯，所述的LoRa模块通过RS232与门机系统通讯，所述的云端服务器与云服务器管理中心、个人用户终端通过互联网通讯，LoRa网关、LoRa模块、门机系统为星形拓扑结构网络，每一个LoRa模块设有一个ID，每一个门机系统对应一个门禁设备，LoRa模块、LoRa网关对门机系统采集的数据包通过上传至用户服务器进行判别，所述的个人用户终端通过ID登录云端服务器，并接收云端服务器发送的实时信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的LoRa模块采用LoRa终端Mote。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的用户服务器通过互联网收集LoRa网关上传的数据，并采用DCTT数据监测控制软件对收发数据进行判断。

4.根据权利要求3所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的门机系统的门禁设备发送的数据包具有唯一辨识代码。

5.根据权利要求4所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的用户服务器、所述的云端服务器将数据通过LoRa网关发送到不同ID的LoRa模块，所述的用户服务器接收来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行判别，用户服务器通过DCTT数据监测控制软件将数据上传到云端服务器，所述的云端服务器接收到来自不同ID的LoRa模块数据后进行实时信息处理和传输。

6.根据权利要求5所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的用户服务器接收来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行判别，每个LoRa模块上唯一的用户识别码用于识别不同用户并为之后的用户个性化推送和设置提供保障，所述的云端服务器接收对来自不同ID的LoRa模块的传输数据后进行实时信息传输，所述的LoRa模块进行实时信息传输的具体内容为：

数据上行时，门机系统通过RS232将数据发送到LoRa模块，LoRa模块通过LoRa无线扩频技术将数据发送到LoRa网关，LoRa网关将来自不同ID的LoRa模块的数据收集并上传到用户服务器，用户服务器通过DCTT数据监测控制软件判别发送数据的门禁设备辨识代码，并将判别结果发送至云端服务器；云端服务器通过对接收的数据进行处理，获取包括个人门禁信息、开关门情况、访客信息在内的信息，并将处理结果发送至云服务器管理中心和个人用户终端，云服务器管理中心对门机系统进行远程监控、远程操作、远程应答。

7.根据权利要求5所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的用户服务器、所述的云端服务器将数据通过网关发送到不同ID的LoRa模块的具体内容为：

在数据下行时，服务器通过互联网发送数据包至LoRa网关，LoRa网关与LoRa模块通过RF433通讯，通过ID识别不同的LoRa模块，LoRa模块将收到的数据通过串口发送至门机系统，门机系统接收信息作出应答，实现智能门禁管理。

8.根据权利要求1所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的LoRa网关采用TCP/IP方式与用户服务器、云端服务器通讯，所述的LoRa网关包括无线网络模块和Lora收发模块，所述的无线网络模块为4G路由器、有线网络或WIFI。

9.根据权利要求1所述的一种基于LoRa物联网的门禁管理系统，其特征在于，所述的个人用户终端采用智能手机、PC或平板电脑。

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