CN112002113A - 一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法 - Google Patents

一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于NB‑IoT网络的智能遥控系统及方法,该系统包括依次连接的智能遥控器、NB‑IoT网络、管理云平台和智能终端设备。终端用户可在管理云平台自由配置智能遥控器的遥控对象及对象响应;智能遥控器只有在按键按下时才会上电启动生成遥控指令,并通过NB‑IoT网络将遥控指令发送到管理云平台;管理云平台将信息转发到智能终端设备;智能终端设备执行完控制命令后将控制结果上报给管理云平台;管理云平台会再次将信息转发给智能遥控器;智能遥控器收到遥控结果后关闭系统电源;一次遥控过程中,智能遥控器通过状态指示灯指示状态。本发明克服现有基于射频的遥控方式功能单一、易受距离限制的问题和基于终端应用的控制方式学习成本高的问题,智能遥控器具有携带方便、操作简单、功能可扩展和超长待机等特点。

Description

一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域,具体涉及一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,在设备层实现用户到设备、设备到设备之间的数据交互和通信控制,在应用层实现设备间的协同控制和资源间的优化配置。
现有的物联网设备远程控制通常通过基于射频的遥控方式和基于终端应用的控制方式两种方式来完成,其中基于终端应用的控制方式又主要包括基于GUI的应用,基于Web的应用和基于智能手机APP的应用3中方式。这些方式有效解决了智能终端设备的远程控制问题,但依然存在以下缺点:
1. 基于射频的遥控方式功能单一难以扩展,且容易受到距离的限制;
2. 基于终端应用的控制方式学习成本较高,需要先后完成应用环境的部署、应用的安装和应用的学习使用。
在某些应用场景下,以上两种远程控制方式很难满足用户需求。近年来,随着LPWAN技术尤其是NB-IoT技术的成熟和商用,使得基于NB-IoT的智能遥控系统的设计和实现成为可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,克服现有基于射频的遥控方式功能单一、易受距离限制的问题和基于终端应用的控制方式学习成本高的问题。
本发明提供了如下的技术方案:
一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统包括依次连接的智能遥控器、NB-IoT网络、管理云平台和智能终端设备。智能遥控器、智能终端设备须已接入管理云平台。
遥控的方法为:
A. 终端用户在管理云平台配置好事件和响应的对应关系;
B. 智能遥控器按键按下,智能遥控器控制器启动,打开系统电源,生成遥控指令;
C. 智能遥控器连接NB-IoT网络,通过NB-IoT网络将遥控指令发送到管理云平台;
D. 管理云平台根据终端用户配置将遥控指令转换为智能终端设备可接受的控制指令,并将控制指令发送给智能终端设备;
E. 智能终端设备接收到控制指令后执行指令,执行结束后将控制结果发送给管理云平台;
F. 管理云平台将执行结果转换为智能遥控器可接受的遥控结果,并将遥控结果通过NB-IoT网络发送给智能遥控器;
G. 智能遥控器接收到控制结果后处理结果,关闭系统电源;
H. 智能遥控器通过状态指示灯指示工作状态。
优选的,所述设备接入管理云平台指管理云平台和设备之间已经建立正常通信,设备已在管理云平台注册、激活,且管理云平台可以管理设备。
优选的,所述智能遥控器通过NB-IoT网络接入互联网,与管理云平台通信。
优选的,所述管理云平台为每个智能遥控器和智能终端设备分配一个唯一的ID。
优选的,所述事件指智能遥控器的按键触发事件,可以是单击、双击、长按或多按键组合,智能遥控器将按键触发事件转换为遥控指令通过NB-IoT网络发送给管理云平台。
优选的,所述响应指智能终端设备的响应,可以是智能终端设备的单机单任务响应、单机多任务响应或多机协同任务响应,管理云平台将遥控指令转换为智能终端设备可接受的控制指令发送给智能终端设备。
优选的,所述智能遥控器由天线、状态指示灯、遥控器壳体、按键、按键标识、状态指示灯、USB接口和智能遥控器控制器构成。
优选的,所述智能遥控器控制器包括USB接口、调试模块、充电电路、锂电池、电源管理模块、按键模块、状态指示灯和超低功耗微处理器和NB-IoT模块。
优选的,所述USB接口为复用接口,不仅可以作为锂电池的充电接口使用,而且可以作为调试接口使用。
优选的,所述超低功耗微处理器选用具有超低功耗设计的微处理器。
优选的,所述智能遥控器采用可充电锂电池供电。
优选的,所述按键模块与电源管理模块相连接。
优选的,所述电源管理模块是一个基于MOS管的开关电路,模块在按键按下时打开电源,系统启动并通过所述开关电路保持系统供电,遥控结束后关闭系统供电。
优选的,所述按键模块、电源管理模块、状态指示灯、NB-IoT模块、调试模块分别与所述超低功耗微处理器相连。
优选的,所述按键采用自复式按钮,按键为功能复用按键,不仅具有系统开关机功能,而且具有按键触发功能;
优选的,所述状态指示灯采用彩色LED,分布于按键周围且用环形导光板覆盖。
优选的,所述智能遥控器通过所述状态指示灯的开关、颜色、闪烁方式等来指示不同的工作状态。
本发明的有益效果是:
1、功能易扩展,用户可通过管理云平台配置智能遥控器的遥控对象和遥控对象的响应,且智能遥控器可以通过不同的按键触发组合生成不同的遥控指令;
2、便捷,智能遥控器且体积小、质量轻,便于携带,基于NB-IoT网络通信,只要在NB-IoT网络覆盖的地方的皆可使用;
3、简单易用,操作方式与普通遥控器完全一样,且按键更少,彩色灯光指示工作状态更清晰,更加简单易用;
4、超低功耗,智能遥控器采用超低功耗设计,在不工作的时候完全不消耗能量,极大提高了智能遥控器的续航时间。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明基于NB-IoT的智能遥控系统的系统架构图;
图2是本发明事件-响应映射关系示意图;
图3是本发明智能遥控器的外形示意图;
图4是本发明智能遥控器控制器的硬件原理框图;
图5是本发明智能遥控器控制器的电源管理模块的电路原理图;
图6是本发明智能遥控器的软件流程图。
具体实施方式
如图1所示本发明提供的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统和方法。如图1所示,在一可实施方式中,本发明的实施实例包括智能遥控器、NB-IoT网络、管理云平台和智能终端设备。
在一可实施方式中,智能遥控系统的智能遥控器和智能终端设备须接入管理云平台,管理云平台为每一个智能遥控器和智能终端设备分配一个为身份标识devId。管理云平台面向终端用户提供应用使得用户可以配置事件-响应的对应关系,并根据用户配置建立事件-响应的映射关系表后存入数据库。
在一可实施方式中,事件-响应的映射关系如图2所示,事件是智能遥控器的按键触发事件,可以是单击、双击、长按或多按键的组合,智能遥控器将按键触发事件转换为遥控指令,每个遥控指令对应唯一的一个指令编码,遥控指令包含了devId和指令编码等信息;响应是智能终端设备的响应,响应可以是单任务或多任务,管理云平台将响应转换为智能终端设备的单机单任务、单机多任务或多机协同任务,并以智能终端设备可接受的控制命令形式发送给智能终端设备。
在一可实施方式中,智能遥控器的组成如图3所示,包括1天线、2状态指示灯、3遥控器壳体、4按键标识、5按键、6USB接口和7智能遥控器控制器等要素。1天线是NB-IoT的外置天线,天线通过天线座与7智能遥控器控制器相连且角度可调;2 状态指示灯采用彩色LED,并由围绕按键的环形导光板覆盖,7智能遥控器控制器通过控制状态指示灯的开关、亮度、颜色和闪烁方式,来指示系统上电、命令发送成功、等待超时、控制成功等不同的工作状态;3 遥控器壳体为ABS塑料外壳;4 按键标识标识按键的含义,可以是数字、字母或负号等,通过丝印、印刷或激光雕刻的形式附加于按键表面;5 按键选用自复式按钮,系统开关机功能和按键触发功能复用;6 USB接口采用type-C或mini-USB接口,接口可作为锂电池充电接口或系统调试接口;7智能遥控器控制器为智能遥控器的主控系统。
在一可实施方式中,智能遥控器控制器的组成如图4所示,包括1 USB接口、2 调试模块、3 充电电路、4 锂电池、5 电源管理模块、6 按键模块、7 超低功耗微处理器、8 状态指示灯和和9 NB-IoT模块等要素。1 USB接口作为系统充电和调试的外置接口;2 调试模块负责系统与主机的通信,主要为系统调试预留;5 电源管理模块是一个如图5所示的基于MOS管的开关电路,模块在按键按下时打开电源,系统启动并通过所述开关电路保持系统供电,遥控结束后关闭系统供电;6 按键模块由多个自复式按钮组成,具有开机功能和按键触发检测功能;7 超低功耗微处理器可选用STM32L系列微处理器等具有低功耗设计的微处理器;8 状态指示灯选用彩色LED,通过7 超低功耗微处理器控制指示工作状态;9 NB-IoT模块为智能遥控器构建无线通信能力。
在一可实施方式中,智能遥控器的一次完整的遥控操作的软件流程图如图6所示,在没有任何按键按下时智能遥控器处于断电状态,不消耗任何电量;当按键按下时,电源导通,超低功耗微处理器启动;微处理器启动后依次执行以下操作:通过电源管理模块使能系统供电,检测按键触发事件直到检测到一组完整的按键触发事件,点亮状态指示灯,生成遥控指令,然后等待NB-IoT网络环境准备就绪,登陆管理云平台,将遥控指令发送给管理云平台;微处理器接收到命令发送成功的反馈后切换状态指示灯,等待遥控指令执行结果,收到遥控结果后处理结果,并根据结果切换状态指示灯。为降低系统功耗,在一次遥控操作的每一个等待环节,智能遥控器的软件都会设置一个超时时间,任何一个等待环节等待超时,系统就会提前终止该次遥控操作。智能遥控器接收到遥控结果或遥控操作因等待超时提前终止都意味着该次遥控操作的结束,遥控操作结束后智能遥控器通过电源管理模块关闭系统供电。
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技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于:系统包括依次连接的智能遥控器、NB-IoT网络、管理云平台和智能终端设备,一个完整的遥控过程包括以下步骤:
步骤1:终端用户在管理云平台配置事件和响应的对应关系;
步骤2:智能遥控器按键按下,系统上电启动生成遥控指令,并通过NB-IoT网络将遥控指令发送到管理云平台;
步骤3:管理云平台收到遥控指令后将其转换为智能终端设备可接受的控制指令,并下发到智能终端设备;
步骤4:智能终端设备接收到控制指令后执行指令,并将控制结果上报给管理云平台;
步骤5:管理云平台收到控制结果上报后将其转换为按键可接收的遥控结果并通过NB-IoT网络发送给智能遥控器,
步骤6:智能遥控器接收到遥控结果后关闭系统电源。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控系统的事件-响应可以在管理云平台进行配置,并且以事件-响应映射关系表保存在数据库。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控器和智能终端设备通过管理云平台进行信息交换,智能遥控器和智能终端设备处于互相独立子网络,采用互相独立的指令编码格式。
4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控器可以通过单个按键单击、双击、长按或多按键触发的组合表示不同的遥控指令。
5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控器的通过NB-IoT接入互联网与管理云平台通信,所述智能终端设备接入互联网与管理云平台通信不受通信协议的限制。
6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控器可以通过单个按键单击、双击、长按或多按键触发的组合表示不同的遥控指令。
7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT网络的智能遥控系统及方法,其特征在于,所述智能遥控器由天线、状态指示灯、遥控器壳体、按键、按键标识、状态指示灯、USB接口和智能遥控器控制器构成。
8.根据权利要求4所述智能遥控器控制器其特征在于,所述智能遥控器控制器包括USB接口、调试模块、充电电路、锂电池、电源管理模块、按键模块、状态指示灯和超低功耗微处理器和NB-IoT模块;所述按键模块与电源管理模块相连接;所述按键模块、电源管理模块、状态指示灯、NB-IoT模块、调试模块分别与所述超低功耗微处理器相连。
9.根据权利要求4所述智能遥控器控制器其特征在于,所述锂电池采用可充电锂电池;所述USB接口为充电接口和调试接口复用接口;所述按键采用自复式按钮,按键为系统开关机功能和遥控命令触发功能复用按键;所述电源管理模块在按键按下时打开电源,系统启动后通过基于MOS管的开关电路保持系统供电,遥控结束后关闭系统供电;所述状态指示灯采用彩色LED,通过不同的颜色和闪烁方式指示工作状态。
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