CN209823788U - 基于物联网的户外照明的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于物联网的户外照明的控制系统，包括多个终端设备、用于对每一所述终端设备进行控制的远程控制中心以及网关，其中，所述网关分别与该多个终端设备组网连接形成局域网，用于通过指定局域网通信标准接收每一所述终端设备上报的信息以及向每一所述终端设备下发来自所述远程控制中心的数据；所述网关还通过互联网与所述远程控制中心连接，用于通过广域网通信向所述远程控制中心发送每一所述终端设备上报的信息以及接收所述远程控制中心下发的数据。本实用新型提供了一种户外区域照明的物联网拓扑结构，解决了户外照明设备组网困难、难以接入互联网的问题。

Description

基于物联网的户外照明的控制系统

技术领域

本实用新型涉及物联网技术领域，特别是一种基于物联网的户外照明的控制系统。

背景技术

随着现代照明体系的发展，传统的粗放式区域户外照明管理弊端逐渐显示。仅靠人工巡查及定时或手动开关不能及时、精准地对照明设备进行有效的管理以及状态监测或故障定位，更无法进行先期故障预判、减少电能损耗、减少城市光污染。

随着物联网技术在户外照明监控领域的应用逐渐深入，一般的物联网技术，如GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)、ZigBee、电力载波等技术分别存在资费昂贵、基站带载少，组网复杂、网络不稳定、传输不稳定、传输距离较近等缺点，越来越不能满足智慧城市精细化管理的需要。而新兴的物联网技术诸如LoRa(Long RangeRadio，远距离无线电)、SigFox等存在架设困难、组网繁琐、难以接入互联网等问题，限制了其在户外照明领域的应用。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于物联网的户外照明的控制系统。

根据本实用新型实施例的一方面，提供了一种基于物联网的户外照明的控制系统，包括多个终端设备以及用于对每一所述终端设备进行控制的远程控制中心，其中，所述控制系统还包括网关；

所述网关分别与该多个终端设备组网连接形成局域网，用于通过指定局域网通信标准接收每一所述终端设备上报的信息以及向每一所述终端设备下发来自所述远程控制中心的数据；

所述网关还通过互联网与所述远程控制中心连接，用于通过广域网通信向所述远程控制中心发送每一所述终端设备上报的信息以及接收所述远程控制中心下发的数据。

可选地，所述指定局域网通信标准为LoRa；

所述网关以及每一所述终端设备均设置有LoRa通信模块。

可选地，所述网关还设置有广域网通信模块，用于所述网关与所述远程控制中心进行通信；

所述广域网通信包括下列之一：通用分组无线业务GPRS、第三代移动通信技术3G、第四代移动通信技术4G、网口通信。

可选地，所述网关的数量为多个，每一个网关与连接至其上的多个终端设备形成一局域网。

可选地，该多个终端设备包括下列至少之一：

路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器。

可选地，每一所述终端设备配置为：

当该终端设备为电池供电的终端设备时，采用第一通信模式与所述网关进行通信；

当该终端设备为市电供电的终端设备时，采用第二通信模式与所述网关进行通信；

其中，在所述第一通信模式中，只有在该终端设备向所述网关发送上行传输信号后，所述网关才响应于所述上行传输信号与该终端设备进行下行通信；

在所述第二通信模式中，该终端设备始终开放接收窗口以便所述网关与其进行下行通信。

可选地，每一所述终端设备还配置为当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向与其位于同一局域网内的网关上报自身的信息；

所述网关还配置为在接收到该终端设备上报的信息后，查询自身的消息队列中是否存在需要下发给该终端设备的数据，并根据查询结果与该终端设备进行通信，其中，所述消息队列中的数据是由所述远程控制中心下发给所述网关后存储到所述消息队列中的。

可选地，所述网关还配置为在将所述远程控制中心下发的数据存储到所述消息队列中后，判断该数据是否实时响应数据，其中，所述实时响应数据只应用于采用所述第二通信模式的终端设备；

若是，则立即将该数据发送给与该数据对应的终端设备；

若否，则等到与该数据对应的终端设备向所述网关上报信息后，再将该数据下发给该终端设备。

可选地，所述网关还配置为若查询到自身的消息队列中不存在需要下发给该终端设备的数据，则向该终端设备发送第一应答信息，所述第一应答信息中包含该终端设备下次定时上报的计时时间；

该终端设备还配置为在接收到所述第一应答信息后，若该终端设备为电池供电的终端设备，则进入休眠并进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达；若该终端设备为市电供电的终端设备，则以保持监听的方式等待下一次定时上报时间计时到达；或

所述网关还配置为若查询到自身的消息队列中存在需要下发给该终端设备的数据，则向该终端设备下发所述数据，并在所述数据下发完成后，向该终端设备发送第一应答信息，所述第一应答信息中包含该终端设备下次定时上报的计时时间；

该终端设备还配置为接收所述网关下发的数据，并在数据接收成功后向所述网关发送第二应答信息；

该终端设备还配置为在接收到所述第一应答信息后，若该终端设备为电池供电的终端设备，则进入休眠并进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达；若该终端设备为市电供电的终端设备，则以保持监听的方式等待下一次定时上报时间计时到达。

可选地，所述需要下发给该终端设备的数据为多条；

所述网关还配置为向该终端设备依次下发该多条数据，其中，所述网关在接收到与当前下发的数据对应的第二应答信息后，再下发下一条数据；

该终端设备还配置为每成功接收所述网关下发的一条数据后，向所述网关发送与该数据对应的第二应答信息。

可选地，所述网关还配置为：

设定其所在的局域网内的多个终端设备的定时上报周期T，其中，所述定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备一一对应的多个时间窗口；

在接收到该多个终端设备中的每一个终端设备上报的信息后，根据该终端设备的上报开始时间、该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X和所述定时上报周期T，设置该终端设备的下次定时上报的计时时间。

可选地，所述网关还配置为：

在接收到该多个终端设备中的每一个终端设备上报的信息后，若该终端设备在与其对应的时间窗口的起点时刻开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X；

若该终端设备相对于与其对应的时间窗口的起点时刻提前了Y时间开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X+Y；

若该终端设备相对于与其对应的时间窗口的起点时刻滞后了Z时间开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X-Z。

可选地，每一所述终端设备还配置为：

在该终端设备刚上电或刚与所述网关连接并加入所述网关所在的局域网时，以指定基本时间与随机时间的和作为所述预设的定时上报时间。

可选地，所述网关包括实时时钟RTC模块，用于为所述网关以及与所述网关处于同一局域网内的终端设备提供时间基准。

可选地，每一所述终端设备上设置有包含该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识的信息码；

所述控制系统还包括搭载于移动终端上的应用程序客户端；

所述应用程序客户端与所述远程控制中心连接，用于在每一所述终端设备被安装好并上电后，扫描该终端设备的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，进一步获取该终端设备的相关信息，并将所获取的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息上传到所述远程控制中心；

所述远程控制中心还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，按照预设匹配规则将该终端设备与所述网关进行匹配，并将该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息下发到所匹配的网关中；

所述网关还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，与该终端设备建立组网连接。

可选地，所述网关的LoRa通信模块包括用于终端设备的入网管理的第一LoRa通信模块和用于与终端设备进行组网后通信的第二LoRa通信模块，其中，所述第一LoRa通信模块的通信配置参数被设置为与该终端设备出厂未组网时的通信配置参数一致；

所述网关还配置为在接收到该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，判断该终端设备的类型；

若该终端设备为市电供电的终端设备，则通过所述第一LoRa通信模块向该终端设备发送携带有所述第二LoRa通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

若该终端设备为电池供电的终端设备，则在通过所述第一LoRa通信模块接收到该终端设备定时上报的信息后，通过所述第一LoRa通信模块向该终端设备发送携带有所述第二LoRa通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

该终端设备还配置为在接收到该命令后，将自身的通信配置参数更改为与所述第二LoRa通信模块的通信配置参数一致以加入所述网关的第二LoRa通信模块所在的局域网。

可选地，所述应用程序客户端所获取的该终端设备的相关信息包括该终端设备的出厂默认通信配置参数；

所述网关还配置为在接收到该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，并在根据该终端设备的类型向该终端设备发送更改通信配置参数的命令之前，将所述第一LoRa通信模块的通信配置参数设置为与该终端设备的出厂默认通信配置参数一致；并在该终端设备加入所述第二LoRa通信模块所在的局域网后，恢复所述第一LoRa通信模块的通信配置参数。

可选地，所述网关的LoRa通信模块还包括第三LoRa通信模块；

每一所述终端设备还配置为：

在与对应的所述网关建立组网连接后，若该终端设备向所述网关定时上报信息后未接收到所述网关的第二LoRa通信模块的响应信息的次数超过指定未响应次数，或该终端设备与所述网关的第二LoRa通信模块的通信成功率小于第一预设阈值，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三LoRa通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三LoRa通信模块与所述网关进行通信。

可选地，每一所述终端设备还配置为：

在与对应的所述网关建立组网连接后，并在进行定时上报之前，判断待上报的信息的数据量是否超过第二预设阈值；

若是，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三LoRa通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三LoRa通信模块与所述网关进行通信。

可选地，所述网关还包括定位模块，用于获取所述网关的位置信息，所获取的网关的位置信息由所述网关上传到所述远程控制中心；

所述应用程序客户端还配置为获取该终端设备的位置信息作为该终端设备的相关信息；

所述远程控制中心还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，将该终端设备与距离该终端设备最近的网关进行匹配。

可选地，所述网关还包括：

数据存储模块，用于进行数据和信息的存储；

开关电源模块，用于为所述网关的各个模块提供电源；以及

微控制单元模块，分别与所述网关的其他各个模块连接，用于进行数据运算和任务的调度和执行，并控制所述网关的其他各个模块。

可选地，所述网关还包括：

调试接口模块，与所述微控制单元模块连接，用于经调用后对所述网关和所述网关所在的局域网进行调试和故障查找。

本实用新型实施例提出的基于物联网的户外照明的控制系统，包括多个终端设备、用于对每一终端设备进行控制的远程控制中心以及网关，通过令网关分别与多个终端设备组网连接形成局域网并借由互联网与远程控制中心连接，使网关成为整个控制系统的局域网与广域网的连接节点，从而提供了一种户外区域照明的物联网拓扑结构，实现远程测控的目的。具体地，每一终端设备和网关内均设置LoRa通信模块，并采用LoRa通信方案以在终端设备和网关之间实现组网通信，网关则采用GPRS、3G、4G或网口通信等方式与远程控制中心进行上行通信，解决了户外照明设备组网困难、难以接入互联网的问题。

进一步地，终端设备在与网关的通信中，采用“时间转轮法”的定时上报机制，通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据并获取远程控制中心下发的数据，解决了LoRa通信技术因固有的带宽窄、速率慢而造成的网关带载从机数量较少、通信信息易于发生碰撞而造成数据丢失、错误的问题。

更进一步地，终端设备采用“扫码”的方式加入局域网，具体地，通过搭载于移动终端上的应用程序客户端扫描终端设备上的信息码来获取终端设备的信息，并将终端设备的信息上传到远程控制中心，远程控制中心再将终端设备的信息下发到对应的网关以完成终端设备加入网关所在的局域网的操作。通过扫码入网的方式，解决了现有的LoRa通信技术中存在的设备加入网关操作复杂、繁琐的问题。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一实施例的基于物联网的户外照明的控制系统的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一实施例的网关的消息队列中没有需要下发的数据的情况下终端设备与网关的通信场景示意图；

图3示出了根据本实用新型另一实施例的网关的消息队列中存在需要下发的数据的情况下终端设备与网关的通信场景示意图；

图4示出了根据本实用新型一实施例的采用“时间转轮法”设置终端设备的下次定时上报的计时时间的示意图；

图5示出了根据本实用新型一实施例的网关的结构示意图；以及

图6示出了根据本实用新型一实施例的终端设备入网时的通信场景示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提出一种基于物联网的户外照明的控制系统。图1示出了根据本实用新型一实施例的基于物联网的户外照明的控制系统100的结构示意图。

参见图1所示，本实用新型实施例提供的基于物联网的户外照明的控制系统100可以包括多个终端设备110、用于对每个终端设备110进行控制的远程控制中心130以及网关120。其中，网关120分别与该多个终端设备110组网连接形成局域网，用于通过指定局域网通信标准接收每一终端设备110上报的信息以及向每一终端设备110下发来自远程控制中心130的数据。网关120还通过互联网与远程控制中心130连接，用于通过广域网通信向远程控制中心130发送每一终端设备110上报的信息以及接收远程控制中心130下发的数据。

本实用新型实施例提出的基于物联网的户外照明的控制系统，通过令网关分别与多个终端设备组网连接形成局域网并借由互联网与远程控制中心连接，使网关成为整个控制系统的局域网与广域网的连接节点，从而提供了一种户外区域照明的物联网拓扑结构，实现远程测控的目的。

在一个可选的实施例中，仍然参照图1所示，网关120的数量可以为多个，多个终端设备110根据地域、网关挂载终端数量等与合适的网关120连接，每一个网关120与连接至其上的多个终端设备110形成一局域网，从而使得整个系统形成多个局域网，以最大限度地保证网关与终端设备之间的通信效率。

优选地，上文提及的指定局域网通信标准可以为LoRa标准。LoRa(Long RangeRadio，远距离无线电)是一种低功耗局域网无线标准，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离可扩大3-5倍，从而能够显著增加终端设备与网关之间的有效通信传输距离。

参照图1所示，每个终端设备110均设置有LoRa通信模块111，相应地，网关120设置有LoRa通信模块121，通过LoRa通信模块111和LoRa通信模块121实现终端设备110与网关120之间的LoRa通信方案。

继续参照图1，网关120还可以设置有广域网通信模块122，用于通过广域网通信技术借由互联网与远程控制中心130进行通信。也就是说，广域网通信模块122作为网关120的上行通信接口，起到将局域网与远程控制中心130连接的功能。此处提及的广域网通信技术可以包括通用分组无线业务GPRS、第三代移动通信技术3G、第四代移动通信技术4G、网口通信等中的一种。网口通信通过利用网络接口(例如以太网接口等)接入互联网。

可选的，多个终端设备110可以包括路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器等中的至少之一。此处提及的环境传感器可以是指具备测量环境中的温度、湿度、气压、光照、噪音、VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)、PM2.5等环境信息的传感功能和无线通信功能的复合型传感元器件。

在实际应用中，终端设备110的供电方式通常有以下两种：第一种，市电供电，对于采用市电供电的终端设备，电量供应较稳定，可承受的功耗相对较高；第二种，电池供电，例如通过太阳能发电的照明灯具等，对于采用电池供电的终端设备，电量供应取决于电池中所存储的电量，可承受的功耗相对较低。

在一个可选的实施例中，每个终端设备110可以配置为：

当终端设备110为电池供电的终端设备时，采用第一通信模式(不妨称为LoRa的Class A通信模式)与网关120进行通信；当终端设备110为市电供电的终端设备时，采用第二通信模式(不妨称为LoRa的Class C通信模式)与网关120进行通信。其中，在第一通信模式中，只有在终端设备110向网关120发送上行传输信号后，网关120才响应于该上行传输信号与终端设备110进行下行通信，也就是说，任何时候，网关的下行通信都只能在终端设备的上行通信之后。在第二通信模式中，终端设备110始终开放接收窗口以便网关120与该终端设备110进行下行通信，也就是说，网关可以实时向终端设备下发数据。通过使电池供电的终端设备采用第一通信模式进行工作，可以使电池供电的终端设备在应用时功耗最低，同时网关能够迅速响应与其进行下行通信。

在一个可选的实施例中，终端设备110与网关120之间的通信可采用如下方式：

对于每个终端设备110，当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向与其位于同一局域网内的网关120上报自身的信息。此处提及的终端设备110的自身信息可以包括终端设备110的状态信息、所采集的环境信息(仅针对环境传感器)等。预设的定时上报时间可以根据实际控制需求进行设定，例如设定为1-120分钟范围内，本实用新型对此不作限制。网关120在接收到终端设备110上报的信息后，查询自身的消息队列中是否存在需要下发给该终端设备110的数据，并根据查询结果与该终端设备110进行通信，其中，所提及的消息队列中的数据是由远程控制中心130下发给该网关120后存储到消息队列中的。

由于远程数据中心130与终端设备110所处的网络环境不同，远程数据中心130不能直接向终端设备110下发数据信息，因此，远程数据中心130下发的指令或配置参数等数据信息需先存储到网关120的消息队列中。进一步地，网关120在将远程控制中心130下发的数据存储到消息队列中后，还可以判断该数据是否实时响应数据，其中，实时响应数据只应用于采用第二通信模式的终端设备。若该数据是实时响应数据，则网关120立即将该数据发送给与该数据对应的终端设备110。若该数据不是实时响应数据，则网关120等到与该数据对应的终端设备110向网关120上报信息后，再将该数据下发给该终端设备110。此处提及的实时响应数据指需要终端设备实时响应的数据信息，例如立即开关灯命令等，其仅限于工作在第二通信模式(即持续开放接收窗口)的终端设备。

在实际应用中，每个终端设备110与对应的网关120之间的通信存在以下两种情况：

第一种情况，网关120接收到终端设备110上报的信息时，网关120的消息队列中没有需要下发给终端设备110的数据。

图2示出了根据本实用新型一实施例的网关的消息队列中没有需要下发的数据的情况下的终端设备110与网关120的通信场景示意图。如图2所示，当定时上报时间(可以是首次上报的预设的定时上报时间或者网关返回的下次定时上报的时间)计时到达或终端设备110的状态发生改变时，终端设备110向对应的网关120上报自身的信息。网关120在接收到终端设备110上报的信息后，查询到自身的消息队列中不存在需要下发给该终端设备110的数据，即，无数据需要下发。这时，网关120向该终端设备110发送第一应答信息，该第一应答信息中包含该终端设备110下次定时上报的计时时间。终端设备110在接收到第一应答信息后，若该终端设备110为电池供电的终端设备，则会进入休眠并开始进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行信息上报。若该终端设备110为市电供电的终端设备，则以保持监听(或称为无线电静默)的方式等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行信息上报。此处提及的无线电静默方式指终端设备110在等待过程中只接收信号而不发出信号。

第二种情况，网关120接收到终端设备110上报的信息时，网关120的消息队列中存在需要下发给终端设备110的数据。此处提及的需要下发的数据例如可以为读取终端设备的日志信息的指令、对终端设备的控制策略等。

图3示出了根据本实用新型一实施例的网关的消息队列中存在需要下发的数据的情况下的终端设备110与网关120的通信场景示意图。如图3所示，当定时上报时间(可以是首次上报的预设的定时上报时间或者网关返回的下次定时上报的时间)计时到达或终端设备110的状态发生改变时，终端设备110向对应的网关120上报自身的信息。网关120在接收到终端设备110上报的信息后，查询到自身的消息队列中存在需要下发给该终端设备110的数据，即，后续有数据需要下发。这时，网关120向该终端设备110下发数据，并在数据下发完成后，向该终端设备110发送第一应答信息，第一应答信息中包含该终端设备110下次定时上报的计时时间。终端设备110在接收到第一应答信息后，若该终端设备110为电池供电的终端设备，则会进入休眠并开始进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行信息上报。若该终端设备110为市电供电的终端设备，则以保持监听(或称为无线电静默)的方式等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行信息上报。

进一步地，继续参照图3所示，若网关120的消息队列中存在的需要下发给终端设备110的数据为多条，则网关120向该终端设备110依次下发该多条数据，相应地，终端设备110依次进行应答，以完成两者间的数据交互。以下通过图3的例子对多条数据的下发过程进行说明。假设消息队列中需要下发的数据有n条，则网关120在接收到终端设备110上报的信息后，先向终端设备110下发第1条数据。终端设备110在成功接收到网关120下发的第1条数据后，向网关120发送与第1条数据对应的第1条第二应答信息。网关120在接收到与下发的第1条数据对应的第1条第二应答信息后，再向终端设备下发第2条数据。以此类推，直到网关120接收到与下发的第n条数据对应的第n条第二应答信息(即，所有数据下发完成)后，向终端设备110发送包含该终端设备110下次定时上报的计时时间的第一应答信息。

在网关120下发多条数据的过程中，可能会出现某条数据应答超时而未能成功下发的情况。为了保证数据传输的成功率和效率，在一个可选的实施例中，网关120还可以在下发数据的过程中，根据数据下发成功与否进行相应的操作。若下发某条数据后在第一指定时间内接收到终端设备110的第二应答信息，则网关120判断下发成功，进行下一条数据的下发。此处提及的第一指定时间可以根据实际的实时应答需求进行设定，例如设定为0.5秒或1秒。若下发某条数据后在该第一指定时间内未接收到终端设备110的第二应答信息，则网关120判断下发失败，随机延时第二指定时间后，再次下发该条数据，直到该条数据下发成功，再进行下一条数据的下发。此处提及的第二指定时间可以根据实际需求进行设定，例如设定在0.5-3秒范围内。

进一步地，若某条数据连续下发失败的次数达到第一指定次数，则网关120跳过该条数据，进行下一条数据的下发，直到其他数据都下发完成后再进行该条数据的下发，从而进一步保证数据传输的成功率和效率。第一指定次数例如可以设置为3次、5次等，本实用新型对此不作限制。

更进一步地，若某条数据一直下发不成功，则网关120向远程控制中心130反馈该条数据下发失败的信息。具体地，判定数据一直下发不成功的依据条件可以为下列任意之一：(1)该条数据下发失败的总次数超过第二指定次数(例如10次)；(2)网关下发数据所花费的总时间超过预设通信时间。

上文介绍了终端设备110与网关120进行通信的多种实施方案，其中，终端设备110在首次定时上报信息后，网关120会向终端设备110发送该终端设备110下次定时上报的计时时间，从而使得网关120下挂载的多个终端设备110的后续上报变得规范、有序。下面将具体说明本实用新型实施例中网关120对其下挂载的每个终端设备110的下次定时上报的计时时间的设置过程(不妨称之为“时间转轮法”设置)。

图4示出了根据本实用新型一实施例的采用“时间转轮法”设置终端设备的下次定时上报的计时时间的示意图。如图4所示，网关120设定其所在的局域网内的多个终端设备110的定时上报周期(也可以称为时间转轮周期)T，其中，定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备110一一对应的多个时间窗口。网关120在接收到该多个终端设备110中的每一个终端设备上报的信息后，根据该终端设备110的上报开始时间、该终端设备110与所述网关120的数据交互所花费的时间X和定时上报周期T，设置该终端设备110的下次定时上报的计时时间。在本实用新型的实施例中，可以将定时上报周期T均分为多个时间窗口，即，每个时间窗口的长度一样。也可以依据终端设备的类型开设不同的时间窗口，即，每个时间窗口的长度可以不一样。为了保证一个定时上报周期能够进行完全数据信息的收发，每个时间窗口的长度优选在2秒以上。

在以“时间转轮法”上报机制进行上报信息时，在理想条件下，每个终端设备都应该在属于自己的时间窗口的起点时刻开始进行信息的定时上报，但在很多情况下会有某些终端设备没有按照设想的在其时间窗口的起点进行信息上报，而是出现了提前或滞后。对这种情况，需要消除提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响。以下通过图4的例子对终端设备的下次定时上报的计时时间的设置进行具体说明。

参照图4所示，定时上报周期(时间转轮周期)T包括分别与第一终端设备110、第二终端设备110、第三终端设备110、第四终端设备110、…、第n终端设备110一一对应的顺次相连的时间窗口1、时间窗口2、时间窗口3、时间窗口4、…、时间窗口n。第一终端设备110上线，在时间窗口1的起点时刻开始进行信息上报，与网关120数据交互花费的时间为X1。则第一终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第一终端设备110再次上线的计时时间(即，下次定时上报的计时时间)为T-X1。待T-X1计时时间到达后，第一终端设备110将再次上线，进行信息的定时上传。第二终端设备110上线，在时间窗口2的起点时刻开始进行信息上报，与网关120数据交互花费的时间为X2。则第二终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第二终端设备110再次上线的计时时间为T-X2。待T-X2计时时间到达后，第二终端设备110将再次上线，进行信息的定时上传。第三终端设备110上线，并相对于时间窗口3的起点时刻提前了Y3时间开始进行信息上报，与网关120数据交互花费的时间为X3。则第三终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第三终端设备110再次上线的计时时间为T-X3+Y3。待T-X3+Y3计时时间到达后，第三终端设备110将再次上线，进行信息的定时上传。第四终端设备110上线，并相对于时间窗口4的起点时刻滞后了Z4时间开始进行信息上报，与网关120数据交互花费的时间为X4。则第四终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第四终端设备110再次上线的计时时间为T-X4-Z4。待T-X4-Z4计时时间到达后，第四终端设备110将再次上线，进行信息的定时上传。通过在计时时间中加上或减去终端设备定时上报的提前时间或滞后时间，消除了提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响，使终端设备的后续上报变得更加有序。

另外，在每个终端设备110刚上电或刚与对应的网关120连接并加入该网关所在的局域网时，或者整个区域内大多数终端设备110都重新上电时，终端设备110并不知道自身的定时上报时间。这时，每一终端设备110将以指定基本时间与随机时间的和作为自身的预设的定时上报时间。此处提及的指定基本时间可以根据实际收发需求来设定，例如设定为60秒。当终端设备110以指定基本时间与随机时间的和作为自身的预设的定时上报时间进行定时上报后，上报有可能成功，也有可能因数据碰撞或网关繁忙而失败。但只要上报成功后，终端设备110就可以获得网关120按照“时间转轮法”设置的下次定时上报的计时时间，则该终端设备110后续的上报就变得有序了。当前没有上报成功的终端设备在后面上报成功后也将变得有序。这样，整个局域网在经过几轮时间转轮周期T后，将由初始时的无序、混乱，变得越来越有序、规范，最后整个局域网网络变得有序运行。

通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据并获取远程控制中心下发的数据，解决了LoRa通信技术因固有的带宽窄、速率慢而造成的网关带载从机数量较少、通信信息易于发生碰撞而造成数据丢失、错误的问题。

如前所述，网关120作为本实用新型实施例提供的整个控制系统100的局域网与广域网的连接节点，是整个系统的硬件产品的核心。图5示出了根据本实用新型一实施例的基于物联网的户外照明的控制系统100中的网关120的结构示意图。

为了保证与时间相关的功能的精确执行，如图5所示，除了上述LoRa通信模块121和广域网通信模块122之外，网关120还可以包括RTC(Real-Time Clock，实时时钟)模块123。RTC模块123主要用于为网关120以及挂载在该网关120下(即，与该网关120处于同一局域网内)的终端设备110提供时间基准，从而为一些时基功能(如终端设备的“时间转轮法”定时上报机制、定时调光策略等)的执行提供时间依据，提高执行精准度。RTC模块123可以具有万年历功能，并具有后备电池，如此，即便在断电的情况下RTC模块123也能正常运行。并且，由于RTC模块123可为终端设备提供实时时钟信息，使得即便在网关上行断网后，网关所在的局域网覆盖的终端设备仍然能够按照设定的定时策略自动运行。

前文提及，组网繁琐是限制LoRa物联网技术在户外照明领域的应用的重要因素。采用LoRa通信标准的终端设备加入LoRa网络时，除了一些常规的配置参数之外，还需要以下三个重要参数：局域网名称(可称为APPEUI)、信道和设备唯一身份标识(可称为DEVEUI)。其中，挂载在同一个网关下面的所有终端设备的APPEUI必须与该网关一致，该终端设备才能够与网关通信。同一个LoRa网络一般具有8个信道，以便进行跳频通信，而同一网络(局域网)下的所有终端设备的这8个信道必须一致。另外，网关还必须知道终端设备的DEVEUI才能够与该终端设备通信。现有技术中终端设备加入LoRa网络时对上述配置参数的获取和更改操作复杂、繁琐，限制了其应用。本实用新型针对此问题，通过采用“扫码”的方式，改进了基于物联网的户外照明的控制系统中终端设备的入网操作。

在一个可选的实施例中，每个终端设备110上设置有包含该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识(DEVEUI)的信息码。该信息码可以是条形码或二维码。

相应地，参照图1，控制系统100还可以包括应用程序客户端140。应用程序客户端140可搭载于移动终端(例如手机、平板电脑等)上。应用程序客户端140与远程控制中心130连接，用于在每个终端设备110被安装好并上电后，扫描该终端设备110的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，进一步获取该终端设备110的相关信息，并将所获取的该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息上传到远程控制中心130。

远程控制中心130根据接收到的该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，按照预设匹配规则将该终端设备110与网关120进行匹配，并将该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息下发到所匹配的网关120中。进而，该网关120根据接收到的终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，与该终端设备110建立组网连接，完成终端设备110的入网操作。此处提及的预设匹配规则可以包括将终端设备与挂载终端数量较少的网关匹配、用户指定与终端设备连接的网关等。

进一步地，为了提高终端设备入网的成功率和效率，在一个优选的实施例中，参照图5所示，网关120的LoRa通信模块121包括用于终端设备的入网管理的第一LoRa通信模块1211和用于与终端设备进行组网后通信的第二LoRa通信模块1212。第一LoRa通信模块1211的通信配置参数可以被设置为出厂默认的参数，这些参数与终端设备110出厂未组网时的通信配置参数一致，从而第一LoRa通信模块1211可用于接收未组网的终端设备110发来的信息。第二LoRa通信模块1212的通信配置参数可以被设置为其所在的局域网的参数。

网关120在接收到远程控制中心130下发的终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，判断该终端设备110的类型。若该终端设备110为市电供电的终端设备，则网关120通过第一LoRa通信模块1211向该终端设备110发送携带有第二LoRa通信模块1212的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。若该终端设备110为电池供电的终端设备，则网关120在通过第一LoRa通信模块1211接收到该终端设备110定时上报的信息后，通过第一LoRa通信模块1211向该终端设备110发送携带有第二LoRa通信模块1212的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。该终端设备110在接收到更改通信配置参数的命令后，将自身的通信配置参数更改为与第二LoRa通信模块1212的通信配置参数一致以加入网关120的第二LoRa通信模块1212所在的局域网。本文提及的通信配置参数可以包括局域网名称和/或信道。

更进一步地，应用程序客户端140所获取的终端设备110的相关信息可以包括该终端设备110的出厂默认通信配置参数。在这种情况下，网关120在接收到终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，并在根据该终端设备110的类型向该终端设备110发送更改通信配置参数的命令之前，将第一LoRa通信模块1211的通信配置参数设置为与该终端设备110的出厂默认通信配置参数一致；并在该终端设备110加入第二LoRa通信模块1212所在的局域网后，恢复第一LoRa通信模块1211的通信配置参数。

更优选地，为了提高终端设备与网关之间通信的成功率并保证有序通信，参照图5所示，网关120的LoRa通信模块121还可以包括第三LoRa通信模块1213。第三LoRa通信模块1213可以作为第二LoRa通信模块1212的备用通信模块。每个终端设备110在与对应匹配的网关120建立组网连接后，若该终端设备110向网关120定时上报信息后未接收到网关120的第二LoRa通信模块1212的响应信息的次数超过指定未响应次数，或该终端设备110与网关120的第二LoRa通信模块1212的通信成功率小于第一预设阈值，则自动将自身的通信配置参数更改为与网关120的第三LoRa通信模块1213的通信配置参数一致，并通过第三LoRa通信模块1213与网关120进行通信。此处提及的指定未响应次数例如可以设定为5次、10次等，第一预设阈值例如可以设定为80％、85％等，本实用新型对此不作限制。

更优选地，每个终端设备110在与对应匹配的网关120建立组网连接后，并在进行定时上报之前，还可以判断待上报的信息的数据量是否超过第二预设阈值。若待上报的信息的数据量超过第二预设阈值，则终端设备110自动将自身的通信配置参数更改为与网关120的第三LoRa通信模块1213的通信配置参数一致，并通过该第三LoRa通信模块1213与网关120进行通信。通过使终端设备在进行大数据量通信前将网络切换到网关的第三LoRa通信模块所在网络，防止了长期通信会打乱网关的第二LoRa通信模块所在网络下的终端设备的“时间转轮”定时上报机制，保证通信的有序性和有效性。

在一个可选的实施例中，仍然参照图5，网关120还可以包括定位模块124。定位模块124可以通过例如GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等获取网关的位置信息。所获取的网关的位置信息可由网关上传到远程控制中心，可作为终端设备与网关匹配的分析依据之一，还可以为资产管理、故障定位提供依据。应用程序客户端140还可以获取待入网的终端设备110的位置信息作为该终端设备的相关信息。在这种情况下，在终端设备的入网过程中将终端设备与网关匹配时，远程控制中心130可以根据接收到的该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，将该终端设备110与距离该终端设备最近的网关120进行匹配。此处提及的位置信息可以经纬度表示。优选地，在进行终端设备与网关的匹配时，还同时考虑网关的挂载终端数量，以达到区域和载荷分配的平衡。

下面以图6所示的根据本实用新型一具体实施例的终端设备入网时的通信场景示意图为例，对本实用新型提供的终端设备的入网操作进行具体说明。

参照图6所示，在终端设备110被安装好并上电后，应用程序客户端140扫描终端设备110的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识(DEVEUI)，进一步获取终端设备110的位置信息，并将终端设备110的设备型号、DEVEUI和位置信息上传到远程控制中心130。远程控制中心130根据接收到的信息进行综合分析，依据终端设备与网关之间的距离较近、网关的挂载终端数量较少为优先的匹配规则，将终端设备110与合适的网关120进行匹配，并将终端设备110的设备型号、DEVEUI和位置信息下发到匹配的网关120。网关120在接收到上述信息后，判断终端设备110的类型。由于网关120的第一LoRa通信模块1211的通信配置参数(或称网络参数)已预先设置为与终端设备110的出厂未组网时的默认参数一致，因此，第一LoRa通信模块1211可用于网关120与未组网的终端设备110之间的通信。对于市电供电的终端设备110，网关120立即通过第一LoRa通信模块1211向该终端设备110发送携带有第二LoRa通信模块1212的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。对于电池供电的终端设备110，网关120等到在通过第一LoRa通信模块1211接收到该终端设备110定时上报的信息后，通过第一LoRa通信模块1211向该终端设备110发送携带有第二LoRa通信模块1212的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。该终端设备110在接收到更改通信配置参数的命令后，将自身的通信配置参数更改为与第二LoRa通信模块1212的通信配置参数一致以加入网关120的第二LoRa通信模块1212所在的局域网。

通过采用“扫码”的方式使终端设备加入局域网，解决了现有的LoRa通信技术中存在的设备加入网关操作复杂、繁琐的问题。

在一个可选的实施例中，继续参照图5，网关120还可以包括数据存储模块125、开关电源模块126以及MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)模块127。

数据存储模块125主要用于进行数据和信息(例如通信配置参数、终端设备上报的信息、日志数据、消息队列等)的存储，可以采用非易失性存储器，从而在断电的情况下也不会丢失数据。

开关电源模块126主要用于为网关120的各个模块提供电源。在一种可替换的实施方式中，开关电源模块126可以将市电电源转换为直流稳压电源，从而为网关120的各个模块进行供电。

MCU模块127作为网关120的核心，分别与网关120的其他各个模块相连接。MCU模块127可具有高性能处理器，用于进行数据运算和任务的调度和执行，并控制网关120的其他各个模块。

进一步地，仍然参照图5，网关120还可以包括调试接口模块128。调试接口模块128与MCU模块127连接，用于经用户调用后在本地对网关120和该网关120所在的局域网进行调试和故障查找。还可以通过调试接口模块128读取网络状态。在一种可替换的实施方式中，调试接口模块128可以是RJ45接口，其内置有网页和shell，用户可以通过PC(PersonalComputer，个人计算机)对调试接口模块128进行访问连接。

此外，基于上述的终端设备的定时上报机制、环境传感器所采集的环境信息以及网关的实时时钟模块所提供的实时时钟信息，本实用新型实施例提供的基于物联网的户外照明的控制系统还可以支持对终端照明设备的定时调光、光照+调光、实时调光的三种调光机制。

需要说明的是，实际应用中，上述所有可选实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。

根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本实用新型实施例能够达到如下有益效果：

本实用新型实施例提出的基于物联网的户外照明的控制系统，包括多个终端设备、用于对每一终端设备进行控制的远程控制中心以及网关，通过令网关分别与多个终端设备组网连接形成局域网并借由互联网与远程控制中心连接，使网关成为整个控制系统的局域网与广域网的连接节点，从而提供了一种户外区域照明的物联网拓扑结构，实现远程测控的目的。具体地，每一终端设备和网关内均设置LoRa通信模块，并采用LoRa通信方案以在终端设备和网关之间实现组网通信，网关则采用GPRS、3G、4G或网口通信等方式与远程控制中心进行上行通信，解决了户外照明设备组网困难、难以接入互联网的问题。

进一步地，终端设备在与网关的通信中，采用“时间转轮法”的定时上报机制，通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据并获取远程控制中心下发的数据，解决了LoRa通信技术因固有的带宽窄、速率慢而造成的网关带载从机数量较少、通信信息易于发生碰撞而造成数据丢失、错误的问题。

更进一步地，终端设备采用“扫码”的方式加入局域网，具体地，通过搭载于移动终端上的应用程序客户端扫描终端设备上的信息码来获取终端设备的信息，并将终端设备的信息上传到远程控制中心，远程控制中心再将终端设备的信息下发到对应的网关以完成终端设备加入网关所在的局域网的操作。通过扫码入网的方式，解决了现有的LoRa通信技术中存在的设备加入网关操作复杂、繁琐的问题。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。

Claims (22)

1.一种基于物联网的户外照明的控制系统，包括多个终端设备以及用于对每一所述终端设备进行控制的远程控制中心，其特征在于，所述控制系统还包括网关；

所述网关分别与该多个终端设备组网连接形成局域网，用于通过指定局域网通信标准接收每一所述终端设备上报的信息以及向每一所述终端设备下发来自所述远程控制中心的数据；

所述网关还通过互联网与所述远程控制中心连接，用于通过广域网通信向所述远程控制中心发送每一所述终端设备上报的信息以及接收所述远程控制中心下发的数据。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述指定局域网通信标准为LoRa；

所述网关以及每一所述终端设备均设置有LoRa通信模块。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述网关还设置有广域网通信模块，用于所述网关与所述远程控制中心进行通信；

所述广域网通信包括下列之一：通用分组无线业务GPRS、第三代移动通信技术3G、第四代移动通信技术4G、网口通信。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述网关的数量为多个，每一个网关与连接至其上的多个终端设备形成一局域网。

5.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，该多个终端设备包括下列至少之一：

路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器。

6.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，每一所述终端设备配置为：

当该终端设备为电池供电的终端设备时，采用第一通信模式与所述网关进行通信；

当该终端设备为市电供电的终端设备时，采用第二通信模式与所述网关进行通信；

其中，在所述第一通信模式中，只有在该终端设备向所述网关发送上行传输信号后，所述网关才响应于所述上行传输信号与该终端设备进行下行通信；

在所述第二通信模式中，该终端设备始终开放接收窗口以便所述网关与其进行下行通信。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，每一所述终端设备还配置为当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向与其位于同一局域网内的网关上报自身的信息；

所述网关还配置为在接收到该终端设备上报的信息后，查询自身的消息队列中是否存在需要下发给该终端设备的数据，并根据查询结果与该终端设备进行通信，其中，所述消息队列中的数据是由所述远程控制中心下发给所述网关后存储到所述消息队列中的。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述网关还配置为在将所述远程控制中心下发的数据存储到所述消息队列中后，判断该数据是否实时响应数据，其中，所述实时响应数据只应用于采用所述第二通信模式的终端设备；

若是，则立即将该数据发送给与该数据对应的终端设备；

若否，则等到与该数据对应的终端设备向所述网关上报信息后，再将该数据下发给该终端设备。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述网关还配置为若查询到自身的消息队列中不存在需要下发给该终端设备的数据，则向该终端设备发送第一应答信息，所述第一应答信息中包含该终端设备下次定时上报的计时时间；

该终端设备还配置为在接收到所述第一应答信息后，若该终端设备为电池供电的终端设备，则进入休眠并进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达；若该终端设备为市电供电的终端设备，则以保持监听的方式等待下一次定时上报时间计时到达；或

所述网关还配置为若查询到自身的消息队列中存在需要下发给该终端设备的数据，则向该终端设备下发所述数据，并在所述数据下发完成后，向该终端设备发送第一应答信息，所述第一应答信息中包含该终端设备下次定时上报的计时时间；

该终端设备还配置为接收所述网关下发的数据，并在数据接收成功后向所述网关发送第二应答信息；

该终端设备还配置为在接收到所述第一应答信息后，若该终端设备为电池供电的终端设备，则进入休眠并进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达；若该终端设备为市电供电的终端设备，则以保持监听的方式等待下一次定时上报时间计时到达。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述需要下发给该终端设备的数据为多条；

所述网关还配置为向该终端设备依次下发该多条数据，其中，所述网关在接收到与当前下发的数据对应的第二应答信息后，再下发下一条数据；

该终端设备还配置为每成功接收所述网关下发的一条数据后，向所述网关发送与该数据对应的第二应答信息。

11.根据权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述网关还配置为：

设定其所在的局域网内的多个终端设备的定时上报周期T，其中，所述定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备一一对应的多个时间窗口；

在接收到该多个终端设备中的每一个终端设备上报的信息后，根据该终端设备的上报开始时间、该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X和所述定时上报周期T，设置该终端设备的下次定时上报的计时时间。

12.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述网关还配置为：

在接收到该多个终端设备中的每一个终端设备上报的信息后，若该终端设备在与其对应的时间窗口的起点时刻开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X；

若该终端设备相对于与其对应的时间窗口的起点时刻提前了Y时间开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X+Y；

若该终端设备相对于与其对应的时间窗口的起点时刻滞后了Z时间开始进行信息上报，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X-Z。

13.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，每一所述终端设备还配置为：

在该终端设备刚上电或刚与所述网关连接并加入所述网关所在的局域网时，以指定基本时间与随机时间的和作为所述预设的定时上报时间。

14.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述网关包括实时时钟RTC模块，用于为所述网关以及与所述网关处于同一局域网内的终端设备提供时间基准。

15.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，每一所述终端设备上设置有包含该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识的信息码；

所述控制系统还包括搭载于移动终端上的应用程序客户端；

所述应用程序客户端与所述远程控制中心连接，用于在每一所述终端设备被安装好并上电后，扫描该终端设备的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，进一步获取该终端设备的相关信息，并将所获取的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息上传到所述远程控制中心；

所述远程控制中心还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，按照预设匹配规则将该终端设备与所述网关进行匹配，并将该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息下发到所匹配的网关中；

所述网关还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，与该终端设备建立组网连接。

16.根据权利要求15所述的控制系统，其特征在于，所述网关的LoRa通信模块包括用于终端设备的入网管理的第一LoRa通信模块和用于与终端设备进行组网后通信的第二LoRa通信模块，其中，所述第一LoRa通信模块的通信配置参数被设置为与该终端设备出厂未组网时的通信配置参数一致；

所述网关还配置为在接收到该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，判断该终端设备的类型；

若该终端设备为市电供电的终端设备，则通过所述第一LoRa通信模块向该终端设备发送携带有所述第二LoRa通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

若该终端设备为电池供电的终端设备，则在通过所述第一LoRa通信模块接收到该终端设备定时上报的信息后，通过所述第一LoRa通信模块向该终端设备发送携带有所述第二LoRa通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

该终端设备还配置为在接收到该命令后，将自身的通信配置参数更改为与所述第二LoRa通信模块的通信配置参数一致以加入所述网关的第二LoRa通信模块所在的局域网。

17.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于，所述应用程序客户端所获取的该终端设备的相关信息包括该终端设备的出厂默认通信配置参数；

所述网关还配置为在接收到该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息后，并在根据该终端设备的类型向该终端设备发送更改通信配置参数的命令之前，将所述第一LoRa通信模块的通信配置参数设置为与该终端设备的出厂默认通信配置参数一致；并在该终端设备加入所述第二LoRa通信模块所在的局域网后，恢复所述第一LoRa通信模块的通信配置参数。

18.根据权利要求16所述的控制系统，其特征在于，所述网关的LoRa通信模块还包括第三LoRa通信模块；

每一所述终端设备还配置为：

在与对应的所述网关建立组网连接后，若该终端设备向所述网关定时上报信息后未接收到所述网关的第二LoRa通信模块的响应信息的次数超过指定未响应次数，或该终端设备与所述网关的第二LoRa通信模块的通信成功率小于第一预设阈值，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三LoRa通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三LoRa通信模块与所述网关进行通信。

19.根据权利要求18所述的控制系统，其特征在于，每一所述终端设备还配置为：

在与对应的所述网关建立组网连接后，并在进行定时上报之前，判断待上报的信息的数据量是否超过第二预设阈值；

若是，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三LoRa通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三LoRa通信模块与所述网关进行通信。

20.根据权利要求15所述的控制系统，其特征在于，所述网关还包括定位模块，用于获取所述网关的位置信息，所获取的网关的位置信息由所述网关上传到所述远程控制中心；

所述应用程序客户端还配置为获取该终端设备的位置信息作为该终端设备的相关信息；

所述远程控制中心还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和相关信息，将该终端设备与距离该终端设备最近的网关进行匹配。

21.根据权利要求2-20中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述网关还包括：

数据存储模块，用于进行数据和信息的存储；

开关电源模块，用于为所述网关的各个模块提供电源；以及

微控制单元模块，分别与所述网关的其他各个模块连接，用于进行数据运算和任务的调度和执行，并控制所述网关的其他各个模块。

22.根据权利要求21所述的控制系统，其特征在于，所述网关还包括：

调试接口模块，与所述微控制单元模块连接，用于经调用后对所述网关和所述网关所在的局域网进行调试和故障查找。