CN210244541U - 一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，包括EAS现场控制模块、数据汇聚模块、云平台、客户端。EAS现场控制模块包括中央控制器、声光报警器、显示器模块、LoRa模块和信号发送和接收模块；EAS现场控制模块采集现场报警数据参数，并与数据汇聚模块进行通信传输数据；数据汇聚模块具有LoRa通信与GPRS通信功能；云平台鉴别指令数据；客户端包含上位机和APP。本方案采用无线通信方式实现EAS声磁系统数据的采集与管理，硬件采用模块化设计，容易增容，便于维修和更换，节点模块可以放在NB_IOT、WiFi等信号较弱的结构复杂的室内或大型地下商城等环境，解决了传统EAS系统覆盖范围小、传输距离短的问题。

Description

一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统

技术领域

本实用新型涉及一种防盗报警系统，特别是一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统。

背景技术

随着社会经济的不断发展，商品零售业也日益繁盛，呈现一片欣欣向荣的景象。然而，随之而来的除了经济效益的增长之外，商品失窃率的提高也成为了商品零售业一个严峻的问题，如何有效防止商品失窃成为商家迫切要解决的问题。电子商品防窃系统EAS（Electronic Article Surveillance）是一种能够有效降低商品零售业在开架售货过程中的商品失窃率，提高销售利润的防盗产品。EAS系统主要由检测器（Sensor）、解码器（Deactivator）和电子标签（Electronic Label and Tag）三部分组成。EAS系统主要技术有无线电射频、电磁、声磁、射频识别四种。其中，声磁技术是现如今被广泛应用的一种技术，由于其采用了独特的共振远离，并配合智能技术，系统由微机控制、应用驱动，对周围环境噪声自动检测，因而能够很好适应环境，有较好的抗环境干扰能力。EAS的工作原理为：当带有防盗标签的商品经过安检门的时候，就会产生报警信号。只有经过收银台把商品上的防盗标签给拆除后，才能不触发报警信号。

LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，LoRa的名字即远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

现有技术中，出现了基于NB_IOT的物联网网关，NB_IOT技术基于现有的基站设备，而LoRa可以自主布控基站设备。NB_IOT是运营商铺设基站,LoRa是用户自己铺设基站如果终端设备比较多,自建LoRa网关会比走NB_IOT网络更便宜一些。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型针对现有技术中传统的EAS报警系统覆盖小，传输距离短的问题，提供了一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，包括EAS现场控制模块、数据汇聚模块、云平台和客户端；所述EAS现场控制模块包括控制器、声光报警器、显示器模块、存储模块和信号发射模块和接收模块，每个模块带三个通道，实现三个通道信号的采集、处理、报警存储等功能，通过LoRa与数据汇聚模块进行数据交互；所述数据汇聚模块包括控制器、LoRa模块、GPRS模块、存储模块，实现云平台和EAS现场控制模块的信息交互；所述云平台采用新浪云，用于与客户端和EAS现场控制模块的信息交互，以及数据的解析与存储。所述客户端包含上位机和APP，用于接收并显示传送到云平台上的数据和下发指令数据到云平台。

所述现场控制模块控制器采用型号为TMS320LF2407A的DSP实现，LoRa通信采用SX1276芯片实现，SX1276芯片的SPI口（引脚15，16）与TMS320LF2407A芯片的SPI口（引脚45，48）连接。

所述数据汇聚模块控制器采用STM32F103RBT6单片机实现；LoRa通信采用SX1276芯片实现，SX1276的SPI口（引脚15，16）与STM32F103RBT6的SPI复用口（PB14，PB15）连接；GPRS通信采用MC20芯片实现，MC20的串口（引脚33、34）与STM32F103RBT6引脚串口2（PA2，PA3）连接。

为了提高检测精度和抗干扰能力，所述工作时序与50Hz的电源频率同步；为了提高检测灵敏度，在前一个周期检测到疑似标签信号时，在工作时序中时间等份插补发送两次58KHz载波信号。

所述客户端采用上位机和APP两种方式实现，其功能模块包含报警数据显示模块、报警数据统计分析模块、参数设置及命令发送模块，报警数据显示模块对采集的所有节点的数据通过表格或图形的形式呈现；报警数据统计模块对所采集的所有节点数据进行统计并分析；参数设置及命令发送模块主要完成对EAS现场控制模块的一些运行参数的设置，以及主动采集数据命令、设备远程控制命令的下传等功能。

所述数据汇聚模块的LoRa通信和GPRS通信的信息配置格式都为：起始符、节点号、信息类型、传输数据、校验数据、结束符，起始符为1个字节，节点号为1个字节，从1-255，表示255个节点，信息类型为1个字节：01H表示上传报警数据；02H表示下传命令，传输数据为8个字节，主要信息类型为02H时配置的命令信息，校验数据为1个字节，采用CRC校验算法对传输数据按字节处理生成。结束符为1个字节。

所述EAS现场控制模块的LoRa通信信息配置格式为：起始符、节点号、通道1数据、通道2数据、通道3数据、校验数据、结束符，起始符为1个字节，节点号为1个字节，从1-255，表示255个节点，通道1-3数据表示每个节点下带的三个通道的报警数据，每个通道占1个字节，校验数据为1个字节，采用CRC校验算法对三个通道的传输数据按字节处理生成，结束符为1个字节。

所述EAS现场控制模块可以安放在NB_IOT、WiFi信号较弱且结构复杂的室内或大型地下商城等环境，而所述的数据汇聚模块则可以安置在距离较远的总控室，解决了传统EAS系统覆盖范围小、传输距离短的问题。

本实用新型的有益效果是，采用无线通信方式实现声磁EAS系统数据的采集与管理，硬件采用模块化设计，容易增容，便于维修和更换，节点模块可以放在NB_IOT、WiFi等信号较弱的结构复杂的室内或大型地下商城等环境。对检测到的回波信号进行预处理时采用滑动均值滤波与带通滤波相结合，滑动均值滤波的窗口数设置为12，带通滤波的频带宽度宽度设置为50KHz-65KHz。采用标签识别算法为深度置信网络进行学习识别，而现有技术只是简单的根据FFT变换后的幅频数据进行阈值比较实现，本实用新型采用的方法误报率大大降低。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图。

图2为EAS现场控制模块结构示意图。

图3为数据汇聚模块结构示意图。

图4为客户端管理模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

现有技术中，出现了基于NB_IOT等物联网网关，NB_IOT技术基于现有的基站设备，而LoRa可以自主布控基站设备。NB_IOT是运营商铺设基站，LoRa是用户自己铺设基站。如果终端设备比较多，自建LoRa网关会比走NB_IOT网络更便宜一些。58KHz的载波信号只跟电源同步信号同步发送，而本实用新型在前一个周期检测到疑似标签信号后，在两次同步信号间插补发送两次58KHz的载波信号，以提高检测灵敏度。

本实用新型公开了一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，系统包括EAS现场控制模块、数据汇聚模块、云平台、客户端。

所述EAS现场控制模块包括中央控制器、声光报警器、显示器模块、LoRa模块和信号发送和接收模块。所述数据汇聚模块与多个EAS现场控制模块连接。

所述数据汇聚模块具有LoRa通信与GPRS通信功能，用于与云平台和EAS现场控制模块的信息交互；

所述客户端包含上位机和APP，用于接收并显示传送到云平台上的数据和下发指令到云平台。

所述EAS现场控制模块采集现场报警数据参数，并与数据汇聚模块进行通信传输数据，安装于防盗门上。

所述云平台采用新浪云，用于与客户端和EAS现场控制模块的信息交互，以及数据的解析与存储。

所述EAS现场控制模块上还包括有声光报警器。通过在防盗门上增设声光报警器，当防盗门检测到标签信号时，防盗门发出声音和灯光。

所述EAS现场控制模块上还包括有信号发射与接收模块，检测标签信号并发送给处理器。

所述EAS现场控制模块上还包括有存储器，用于存储报警数据。

所述EAS现场控制模块上还包括有显示器模块，接收处理器发送来的数据并进行显示。

所述EAS现场控制模块上还包括有LoRa模块，用于与云平台和EAS现场控制模块的信息交互。

所述处理器用于接收EAS门磁检测器上的标签信号，将报警信号发送至声光报警器，将显示信号发送至显示器模块。

所述的基于LoRa的声磁EAS系统，其现场控制模块控制器采用型号为TMS320LF2407A的DSP实现，LoRa通信采用SX1276芯片实现，MS320LF2407A芯片与SX1276芯片的串口1（引脚RXD、TXD、AUX）连接。

所述数据汇聚模块控制器采用STM32F103RBT6单片机实现；LoRa通信采用SX1276芯片实现，并与STM32F103RBT6的串口1（PA9、PA10）连接；GPRS通信采用的型号是MC20，并与STM32F103RBT6引脚串口2（PA2、PA3）连接。

所述现场控制模块控制器工作的流程为：由软件编程产生EAS现场控制模块的工作时序，控制器TMS320LF2407A的引脚输出58KHz高频信号和对应使能信号到所述信号发射模块，所述信号接收模块接收返回的回波信号，控制器在控制工作时序控制下进行数据采样，对所采样的数据进行采用滑动均值滤波与带通滤波相结合的方式进行预处理，滑动均值滤波的窗口数设置为12，带通滤波的频带宽度宽度设置为50KHz-65KHz，滤波后的数据采用FFT变换得到幅频数据，根据幅频数据采用深度置信网络进行学习识别标签信号。

所述工作时序与50Hz的电源频率同步，为了提高检测灵敏度，在前一个周期检测到疑似标签信号时，在工作时序中时间等份插补发送两次58KHz。

所述客户端采用上位机和APP两种方式实现，其功能模块包含报警数据显示模块、报警数据统计分析模块、参数设置及命令发送模块。报警数据显示模块对采集的所有节点的数据通过表格或图形的形式呈现；报警数据统计模块对所采集的所有节点数据进行统计并分析；参数设置及命令发送模块主要完成对EAS现场控制模块的一些运行参数的设置，以及主动采集数据命令、设备远程控制命令的下传等功能。

所述数据汇聚模块的LoRa通信和GPRS通信的信息配置格式都为：起始符、节点号、信息类型、传输数据、校验数据、结束符，起始符为1个字节，用字符‘B’表示，节点号为1个字节，从1-255，表示255个节点。信息类型为1个字节：01H表示上传报警数据；02H表示下传命令。传输数据为8个字节，主要信息类型为02H时配置的命令信息。校验数据为1个字节，采用CRC校验算法对传输数据按字节处理生成。结束符为1个字节，用字符‘E’表示。

所述EAS现场控制模块的LoRa通信信息配置格式为：起始符、节点号、通道1数据、通道2数据、通道3数据、校验数据、结束符，起始符为1个字节，用字符‘B’表示，节点号为1个字节，从1-255，表示255个节点。通道1-3数据表示每个节点下带的三个通道的报警数据，每个通道占1个字节。校验数据为1个字节，采用CRC校验算法对三个通道的传输数据按字节处理生成。结束符为1个字节，用字符‘E’表示。

所述EAS现场控制模块通过LoRa报警的步骤为：

步骤1：当所述某一EAS现场控制模块检测到标签信号时，控制器把报警信号发送至声光报警器进行报警，同时将报警信息存储在存储器里，显示器模块接收处理器发送来的数据并进行显示。LoRa模块上传报警数据至数据汇聚模块。

步骤2：所述数据汇聚模块，可连接覆盖多个EAS现场控制模块，数据汇聚模块接收EAS现场控制模块的报警数据，并通过单片机对数据进行分析，将其存储在存储模块中，同时并将报警信息通过GPRS上传至云平台；

步骤3：所述云平台接收并记录所述LoRa网关发送来的信息并进行存储；

步骤4：云平台所述报警信息发送至客户端，商家可通过所述客户端包含的上位机和APP获取实时报警信息。所述客户端采用上位机和APP两种方式实现，其功能模块包含报警数据显示模块、报警数据统计分析模块、参数设置及命令发送模块。报警数据显示模块对采集的所有节点的数据通过表格或图形的形式呈现；报警数据统计模块对所采集的所有节点数据进行统计并分析；参数设置及命令发送模块主要完成对EAS现场控制模块的一些运行参数的设置，以及主动采集数据命令、设备远程控制命令的下传等功能。

每个现场设备通过LoRa成功连接至云端后，将在云端保存设备的注册信息，能一直保持与注册设备的稳定有效连接。利用LoRa技术覆盖广、连接多的特点，本实用新型的基于LoRa的声磁EAS系统适用于具有多个出入口和需要自助结账的大型商场。节点模块可以放在NB_IOT、WiFi等信号较弱的结构复杂的室内或大型地下商城等环境。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，其特征在于，包括EAS现场控制模块、数据汇聚模块、云平台和客户端；

所述EAS现场控制模块包括控制器、声光报警器、显示器模块、存储模块和信号发射模块和接收模块，每个模块带三个通道，实现三个通道信号的采集、处理、报警存储等功能，通过LoRa与数据汇聚模块进行数据交互；

所述数据汇聚模块包括控制器、LoRa模块、GPRS模块、存储模块，实现云平台和EAS现场控制模块的信息交互；

所述云平台采用新浪云，用于与客户端和EAS现场控制模块的信息交互，以及数据的解析与存储；

所述客户端包含上位机和APP，用于接收并显示传送到云平台上的数据和下发指令数据到云平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，其特征在于，所述现场控制模块控制器采用型号为TMS320LF2407A的DSP实现，LoRa通信采用SX1276芯片实现，SX1276芯片的SPI口（引脚15，16）与TMS320LF2407A芯片的SPI口（引脚45，48）连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，其特征在于，所述数据汇聚模块控制器采用STM32F103RBT6单片机实现；LoRa通信采用SX1276芯片实现，SX1276的SPI口（引脚15，16）与STM32F103RBT6的SPI复用口（PB14，PB15）连接；GPRS通信采用MC20芯片实现，MC20的串口（引脚33、34）与STM32F103RBT6引脚串口2（PA2，PA3）连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的EAS声磁防盗系统，其特征在于，为了提高检测精度和抗干扰能力，设有与50Hz的电源频率同步的工作时序；为了提高检测灵敏度，在前一个周期检测到疑似标签信号时，在所述工作时序中时间等份插补发送两次58KHz载波信号。

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