CN206961192U - 一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置 - Google Patents

Abstract

一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置，包括若干台LoRa网关路由器、考勤管理主机、手机基站、考勤管理用户、若干个已部署的RFID读卡及LoRa通信装置、若干考勤人员手持的RFID卡。其中，部署在整个区域内的RFID读卡及LoRa通信装置，包括控制模块、RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块。本实用新型的技术效果是：既结构简单、又经济实用地实现了基于LoRa物联网传输技术的自动考勤的功能，能满足低成本大规模的部署，又能应用在长距离和低功耗的场景。本实用新型具有成本低廉、使用方便、自动考勤、多时间点式考勤、分布式考勤方式、考勤区域可扩展性强、考勤结果准确性强、计算效率高，系统实时性能强等特点和优点，有效地提高了考勤的效率和性能。

Description

一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置

技术领域

本实用新型涉及一种考勤装置，具体涉及一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置。

背景技术

早期的考勤方式通常是借助花名册的名单点到或者签名完成，既费时又费力，并且无法杜绝“代替点到”、“代替签名”等现象。现在的考勤方式通常使用RFID卡“射频识别”、或NFC标签“感应识别”、或指纹、人脸、虹膜、指静脉 “生物识别”等手段来完成考勤，但存在着数据传输方案或借助有线传输技术，或借助局域网的2.4GHz的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术，或广域网的2G、3G、4G、5G等无线技术来进行，导致解决方案必须在便捷部署、远距离和低功耗等方面进行平衡选择。

当前已经有为数众多的技术方案为用户提供考勤装置，但是它们仍然有改进之处。2006年国家知识产权局公布的由徐州新鹏矿山材料公司申报，中国专利号为200620126782.4《煤矿井下自动考勤装置》的专利，公开了一种煤矿井下自动考勤装置。该专利将红外线探头和摄像机与考勤机即RFID卡自动识别机集成在一起，并和管理中心的系统软件和数据库构成一个考勤系统。该专利属于借助光纤有线技术传输考勤信息，无法便捷部署、远距离埋设光纤不便。2010年国家知识产权局公布的由蓝天宏顺(北京)智能科技发展有限公司、四川蓝天宏顺控股有限公司申报，中国专利号为201020572333.9《一种基于RFID技术的半自动考勤系统》的专利，公开了一种基于RFID 技术的半自动考勤系统。该专利在考勤点除了安装读写器之外，再安装一个显示设备。当考勤人员经过读写器附近时，读写器若成功识别标签，则将信息送给后台系统，同时送给显示设备，在显示设备上显示当前被考勤对象的姓名、工号、照片等相关信息。该专利属于借助考勤点和考勤系统无法分离的模式，其作为半自动考勤系统，无法实现分布式考勤方式、多考勤区域扩展。2012年国家知识产权局公布的由皇甫静和浙江商业职业技术学院申报，中国专利号为201220061614.7《基于RFID技术的校园半自动考勤系统》的专利，公开了一种基于RFID技术的校园半自动考勤系统。然而，该专利也属于借助考勤点和考勤系统无法分离的模式，其作为半自动考勤系统，也无法实现分布式考勤方式、多考勤区域扩展。2015年国家知识产权局公布的由上海五零盛同信息科技有限公司申报，中国专利号为201510969147.6《基于智慧灯杆的环卫人员工作状态监测系统及方法》的专利，公开了一种基于智慧灯杆的环卫人员工作状态监测系统及方法。然而，该专利仅给出了控制器通过通信模块无线连接所述后台服务器，却没有给出“无线连接”的具体解决方案。

随着物联网技术的出现，我们可以将各种设备连接在一起实现设备间的连接和协同、全方位的信息交互功能，驱动智慧生活的架构向着连接和协同方向前进。其中，LoRa作为物联网中的一种低功耗广域网通信技术，是美国Semtech公司推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，为用户提供了免牌照频段、远距离、长电池寿命、大容量的无线通信系统。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术存在的，数据传输方案或借助有线传输技术，或借助局域网的2.4GHz的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术，或广域网的2G、3G、4G、5G等无线技术来进行，导致解决方案必须在便捷部署、远距离和低功耗等方面进行平衡选择等不足。

本实用新型提供了一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置，既能实现低成本大规模的便捷部署，又能应用在长距离和低功耗的场景，既结构简单、又经济实用。为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思如下。

一、数据传输采用LoRa物联网传输技术。LoRa技术相比现有局域网的2.4GHz的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术，广域网的2G、3G、4G、5G等无线技术，具有远距离，低功耗、多节点、低成本的特点，无需在远距离和低功耗两者之间进行平衡选择，做到了两者皆可兼顾，最大程度地实现了更长距离通信和更低功耗。尽管LoRa技术的数据速率较低，但却延长了电池的寿命、增加了网络的容量、增强了建筑物的穿透力。LoRa的上述技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。

二、在自动考勤装置部署区域的中心点架设一台LoRa网关路由器，即可覆盖半径为15公里的区域范围；若部署区域半径超过15公里，则通过分布式架设多台LoRa网关路由器协同工作。

三、在考勤管理主机的考勤管理数据库中，存储所有已部署的RFID读卡及LoRa通信装置的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的考勤管理用户）、所有已领取RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名）。

根据上述的实用新型构思，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置，其特征是它包括若干台LoRa网关路由器、考勤管理主机、手机基站、考勤管理用户、若干个已部署的RFID读卡及LoRa通信装置、若干考勤人员手持的RFID卡。

所述的LoRa网关路由器，是覆盖整个部署区域的，单台LoRa网关路由器或者分布式协同工作的多台LoRa网关路由器。

所述的考勤管理主机，是设有考勤管理数据库的考勤管理主机；其中，考勤管理数据库存储所有已部署的RFID读卡及LoRa通信装置的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的考勤管理用户）、所有已领取RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名）；RFID读卡及LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接考勤管理主机，上传RFID读卡装置读取的考勤人员的RFID芯片ID、考勤时间点信息；考勤管理主机以LoRa芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID读卡及LoRa通信装置的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的管理用户），读取三元组信息中的RFID读卡及LoRa通信装置的考勤管理用户信息、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置信息作为考勤位置信息；考勤管理主机以考勤人员的RFID芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名），读取二元组信息中的考勤人员的姓名信息；考勤管理主机形成考勤记录四元组信息（考勤时间点、考勤人员的姓名、考勤位置信息、考勤管理用户），记录在考勤管理数据库；考勤管理主机依据“考勤人员是否在规定考勤时间所处规定考勤位置”规则进行考勤，并在考勤时间结束后通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，向考勤管理用户发送考勤人员和缺勤人员信息。

所述的手机基站，是提供手机通信相关服务的手机通信运营商设立的手机基站。

所述的考勤管理用户，是通过手机接收以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种信息传输方式发送的考勤人员和缺勤人员信息。

所述的考勤人员手持的RFID卡，是考勤人员在指定时间到达指定地点，在指定地点部署的RFID读卡及LoRa通信装置刷取自己的RFID卡。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置，是指整个部署区域内的若干个RFID读卡及LoRa通信装置，包括控制模块、RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置的控制模块，是连接RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置的RFID读卡模块连接着控制模块，将读取的考勤人员RFID芯片ID信息送往控制模块。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa通信模块连接着控制模块，通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接考勤管理主机，上传读取的考勤人员RFID芯片ID、考勤时间点信息。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块、直接给控制模块、通过控制模块间接给RFID读卡模块、LoRa通信模块、语音提示模块提供相应的工作电压。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置的语音提示模块连接着控制模块，当控制模块收到考勤人员RFID芯片ID信息后，控制语音提示模块播报“考勤成功”语音信息。

所述的一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置的具体的工作流程步骤如下。

步骤1：初始化内部模块。

步骤2：考勤人员在考勤时间到达考勤地点，在考勤地点部署的RFID读卡及LoRa通信装置刷取自己的RFID卡，RFID读卡及LoRa通信装置的RFID读卡模块将读取的考勤人员RFID芯片ID信息送往控制模块。

步骤3：控制模块收到考勤人员RFID芯片ID信息，控制语音提示模块播报“考勤成功”语音信息。

步骤4：LoRa通信模块通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接考勤管理主机，上传RFID读卡装置读取的考勤人员的RFID芯片ID、考勤时间点信息。

步骤5：考勤管理主机以LoRa芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID读卡及LoRa通信装置的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的管理用户），读取三元组信息中的RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的考勤管理用户信息。

步骤6：考勤管理主机以考勤人员的RFID芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名），读取二元组信息中的考勤人员的姓名信息。

步骤7：考勤管理主机形成考勤记录四元组信息（考勤时间点、考勤人员的姓名、考勤位置信息、考勤管理用户），记录在考勤管理数据库。

步骤8：考勤管理主机依据“考勤人员是否在规定考勤时间所处规定考勤位置”规则进行考勤，并在考勤时间结束后通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，向考勤管理用户发送考勤人员和缺勤人员信息。

本实用新型具体的技术效果是：既结构简单、又经济实用地实现了基于LoRa物联网传输技术的自动考勤的功能，能满足低成本大规模的部署，又能应用在长距离和低功耗的场景。本实用新型具有成本低廉、使用方便、自动考勤、多时间点式考勤、分布式考勤方式、考勤区域可扩展性强、考勤结果准确性强、计算效率高，系统实时性能强等特点和优点，有效地提高了考勤的效率和性能。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

通过以下对本实用新型一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置的实例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型的目的、具体结构特征和优点。

图1为本实用新型的部署示意图。

图2为本实用新型的原理方框图。

图3为本实用新型的具体工作流程图。

图4为本实用新型的控制模块电路图。

图5为本实用新型的电源模块电路图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置的技术内容，特举以下实例详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型是这样实现的，它包括若干台LoRa网关路由器103、考勤管理主机104、手机基站106、考勤管理用户107、若干个已部署的RFID读卡及LoRa通信装置102、若干考勤人员手持的RFID卡101。

所述的LoRa网关路由器103，是覆盖整个部署区域的，单台LoRa网关路由器或者分布式协同工作的多台LoRa网关路由器。

所述的考勤管理主机104，是设有考勤管理数据库105的考勤管理主机；其中，考勤管理数据库105存储所有已部署的RFID读卡及LoRa通信装置102的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置102的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置102的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置102的考勤管理用户）、所有已领取RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名）；RFID读卡及LoRa通信装置102通过LoRa网关路由器103提供的无线数据链路连接考勤管理主机104，上传RFID读卡装置102读取的考勤人员的RFID芯片ID、考勤时间点信息；考勤管理主机104以LoRa芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库105，匹配得到相应的RFID读卡及LoRa通信装置102的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置102的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置102的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置102的管理用户），读取三元组信息中的RFID读卡及LoRa通信装置102的考勤管理用户信息、RFID读卡及LoRa通信装置102的部署位置信息作为考勤位置信息；考勤管理主机104以考勤人员的RFID芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库105，匹配得到相应的RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名），读取二元组信息中的考勤人员的姓名信息；考勤管理主机104形成考勤记录四元组信息（考勤时间点、考勤人员的姓名、考勤位置信息、考勤管理用户），记录在考勤管理数据库105；考勤管理主机104依据“考勤人员是否在规定考勤时间所处规定考勤位置”规则进行考勤，并在考勤时间结束后通过手机基站106，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，向考勤管理用户107发送考勤人员和缺勤人员信息。

所述的手机基站106，是提供手机通信相关服务的手机通信运营商设立的手机基站。

所述的考勤管理用户107，是通过手机接收以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种信息传输方式发送的考勤人员和缺勤人员信息。

所述的考勤人员手持的RFID卡101，是考勤人员在指定时间到达指定地点，在指定地点部署的RFID读卡及LoRa通信装置刷取自己的RFID卡。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置图1中101或者图2中201，是指整个部署区域内的若干个RFID读卡及LoRa通信装置，包括控制模块202、RFID读卡模块203、LoRa通信模块204、电源模块205、语音提示模块206。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置201的控制模块，是连接RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置201的RFID读卡模块203连接着控制模块202，将读取的考勤人员RFID芯片ID信息送往控制模块202。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置201的LoRa通信模块204连接着控制模块202，通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块202连接考勤管理主机208，上传读取的考勤人员RFID芯片ID、考勤时间点信息。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置201的电源模块205连接着控制模块202、直接给控制模块202、通过控制模块202间接给RFID读卡模块203、LoRa通信模块204、语音提示模块206提供相应的工作电压。

所述的RFID读卡及LoRa通信装置201的语音提示模块206连接着控制模块202，当控制模块202收到考勤人员RFID芯片ID信息后，控制语音提示模块206播报“考勤成功”语音信息。

本实施例的具体工作流程步骤如图3显示，步骤如下。

步骤301：初始化内部模块。

步骤302：考勤人员在考勤时间到达考勤地点，在考勤地点部署的RFID读卡及LoRa通信装置刷取自己的RFID卡，RFID读卡及LoRa通信装置的RFID读卡模块将读取的考勤人员RFID芯片ID信息送往控制模块。

步骤303：控制模块收到考勤人员RFID芯片ID信息，控制语音提示模块播报“考勤成功”语音信息。

步骤304：LoRa通信模块通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接考勤管理主机，上传RFID读卡装置读取的考勤人员的RFID芯片ID、考勤时间点信息。

步骤305：考勤管理主机以LoRa芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID读卡及LoRa通信装置的三元组信息（RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa芯片ID、RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的管理用户），读取三元组信息中的RFID读卡及LoRa通信装置的部署位置、RFID读卡及LoRa通信装置的考勤管理用户信息。

步骤306：考勤管理主机以考勤人员的RFID芯片ID信息为关键字搜索考勤管理数据库，匹配得到相应的RFID卡的考勤人员的二元组信息（考勤人员的RFID芯片ID、考勤人员的姓名），读取二元组信息中的考勤人员的姓名信息。

步骤307：考勤管理主机形成考勤记录四元组信息（考勤时间点、考勤人员的姓名、考勤位置信息、考勤管理用户），记录在考勤管理数据库。

步骤308：考勤管理主机依据“考勤人员是否在规定考勤时间所处规定考勤位置”规则进行考勤，并在考勤时间结束后通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，向考勤管理用户发送考勤人员和缺勤人员信息。

本实施例的控制模块可选择STC、Atmel、TI、MicroChip、ARM等公司提供的STC12、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR等不同型号芯片来实现。进而，控制模块与其他模块的具体电路连接关系，完全取决于具体型号芯片所配备的用户手册之规定。本实施例采用的技术方案为：控制模块选用的是专为高性能、低成本、低功耗工程要求设计的、基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列的处理器，用于构建状态监测及通信装置中功能控制的基本电路；LoRa通信模块选用Semtech公司的SX1272、SX1276、SX1301等芯片。本实施例的具体的电路连接关系分别如图4～5所示。其中，图4为本实用新型的控制模块电路图；图5为本实用新型的电源模块电路图。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种扩展、改进和修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的扩展、改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于LoRa物联网传输技术的自动考勤装置，其特征是它包括若干台LoRa网关路由器、考勤管理主机、手机基站、考勤管理用户、若干个已部署的RFID读卡及LoRa通信装置、若干考勤人员手持的RFID卡；

所述的LoRa网关路由器，是覆盖整个部署区域的，单台LoRa网关路由器或者分布式协同工作的多台LoRa网关路由器；

所述的考勤管理主机，是设有考勤管理数据库的考勤管理主机；其中，RFID读卡及LoRa通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接考勤管理主机，上传考勤人员的RFID芯片ID及考勤时间点，进而考勤管理主机依据“考勤人员是否在规定考勤时间所处规定考勤位置”规则进行考勤，并通过手机基站向考勤管理用户发送考勤人员和缺勤人员信息；

所述的手机基站，是提供手机通信相关服务的手机通信运营商设立的手机基站；

所述的考勤管理用户，是通过手机接收手机基站发送的考勤人员和缺勤人员信息；

所述的考勤人员手持的RFID卡，是考勤人员在指定时间到达指定地点，在指定地点部署的RFID读卡及LoRa通信装置刷取自己的RFID卡；

所述的RFID读卡及LoRa通信装置是指整个部署区域内的若干个RFID读卡及LoRa通信装置，包括控制模块、RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块；其中，RFID读卡及LoRa通信装置的控制模块，是连接RFID读卡模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块； RFID读卡及LoRa通信装置的RFID读卡模块连接着控制模块，将读取的考勤人员RFID芯片ID信息送往控制模块； RFID读卡及LoRa通信装置的LoRa通信模块连接着控制模块，通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接考勤管理主机，上传读取的考勤人员RFID芯片ID、考勤时间点信息； RFID读卡及LoRa通信装置的电源模块连接着控制模块、直接给控制模块、通过控制模块间接给RFID读卡模块、LoRa通信模块、语音提示模块提供相应的工作电压； RFID读卡及LoRa通信装置的语音提示模块连接着控制模块，当控制模块收到考勤人员RFID芯片ID信息后，控制语音提示模块播报“考勤成功”语音信息。