CN210721137U - 一种基于物联网的分布式控制设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的分布式控制设备及系统，包括LoRa无线传输模块、主控板、无线天线及供电模块，LoRa无线传输模块与主控板连接，无线天线与LoRa无线传输模块连接，供电模块向LoRa无线传输模块、主控板和无线天线供电，主控板分别设置有远程操作开关按钮和本地操作开关按钮。本实用新型通过采用LoRa无线通信技术，实现了远距离、低功耗的无线通信，使得分布式控制设备不再受制于距离的限制，且便于远程程序进行更新维护；以往的集中式控制柜走线复杂、元件繁多，不利于检修，而分布式控制设备相对于以往的集中式控制柜，结构简单，利于排查故障。

Description

一种基于物联网的分布式控制设备及系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网的分布式控制设备及系统，属于农业大棚领域。

背景技术

现有的大棚非常现代，不是仅仅在作物上方假设一个塑料薄膜棚。随着对农作物产量、质量要求的提高，大棚所需要具备的功能越来越多，如：为了调节透光量而进行大棚上方卷膜的伸长或收缩、大棚内各个不同区间的区别撒水喷雾、透风窗的开启等，这些精细化操作大大提升了大棚内种植农作物的效率。而上述几个功能的实现，是由大棚内的控制器进行控制的。

现有的大棚控制器大多是集中式控制柜，在每个大棚中均设置有一个独立的集中式控制控制柜，即，每个集中式控制柜仅仅控制一个大棚。而随着大规模种植的普及，在一片种植园中存在着几个甚至十几个的大棚，如过一一进行操作，无疑会大大影响工作效率，且浪费大量人力，增加种植成本，因此，分布式控制器成为了一种选择。但现有的控制器存在以下几个问题：(1)无线传输距离过近；(2)电池寿命较短和网络的容量较低；(3)布线都在一处，控制器维修故障点难以查找；(4)现有分布式控制器中的普通模组只能进行数据传输，形成产品还需外加1片MCU(即单片机)，双MCU使用UART(通用异步收发传输器)通信，难以支持像CLASS-C这种通信协议，做不到远程程序的更新维护。

发明内容

本实用新型提出了一种基于物联网的分布式控制设备及系统，可以本地操作，也可远程操作，解决了现有的分布式控制器传输距离小、能耗大、故障排查不方便的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种基于物联网的分布式控制设备，包括LoRa无线传输模块、主控板、无线天线及供电模块，所述LoRa无线传输模块与主控板连接，所述无线天线与LoRa无线传输模块连接，所述供电模块向所述LoRa无线传输模块、主控板和无线天线供电，所述主控板分别设置有远程操作开关按钮和本地操作开关按钮，

当本地操作开关按钮按下且所述远程操作开关按钮断开时，所述主控板仅接受本地操作指令；

当所述远程操作开关按钮和本地操作开关按钮同时按下时，所述主控板同时接受本地操作指令和远程操作指令，本地操作指令优先执行；

当本地操作开关按钮断开时，所述主控板仅接受远程操作指令。

进一步的，所述分布式控制器还包括无线联网状态指示灯和当前操作状态指示灯，所述无线联网状态指示灯和当前操作状态指示灯均安装在主控板上。

一种基于物联网的分布式控制系统，

所述LoRa无线传输模块，用于接收并传输Lora服务器的命令至所述主控板，并向Lora服务器上传所述主控板的当前状态信息；

所述主控板，用于向所述LoRa无线传输模块上传当前状态信息，并根据所述LoRa无线传输模块向被控制设备发送控制指令；

所述无线天线，用于将所述LoRa无线传输模块与Lora服务器无线连接；

供电模块，用于向所述所述LoRa无线传输模块、主控板和无线天线供电。

进一步的，所述LoRa无线传输模块，还用于定期向Lora服务器发送心跳包，若收不到服务器反馈信息，则重新复位所述LoRa无线传输模块。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的一种基于物联网的分布式控制设备，通过采用LoRa无线通信技术，实现了远距离、低功耗的无线通信，使得分布式控制器不再受制于距离的限制，且便于远程程序进行更新维护；以往的集中式控制柜走线复杂、元件繁多，不利于检修，而分布式控制器相对于以往的集中式控制柜，结构简单，利于排查故障。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于物联网的分布式控制设备及系统的结构示意图；

图2为本实用新型的一种基于物联网的分布式控制设备及系统应用在交流380V卷帘电机控制上的控制原理图；

图3为多个分布式控制设备的控制网络拓扑图。

其中，1为主控板，1-1-1为无线联网状态指示灯，1-1-2为当前操作状态指示灯，1-2-1为远程操作开关按钮，1-2-2为本地操作开关按钮，2为LoRa无线传输模块，3为无线天线，4为供电模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-图2所示，本实用新型提出了一种基于物联网的分布式控制设备，包括LoRa无线传输模块2、主控板1、无线天线3及供电模块4，所述LoRa无线传输模块2与主控板1连接，所述无线天线3与LoRa无线传输模块2连接，所述供电模块4向所述LoRa无线传输模块2、主控板1和无线天线3供电，所述主控板1分别设置有远程操作开关按钮1-2-1和本地操作开关按钮1-2-2，

当本地操作开关按钮1-2-2按下且所述远程操作开关按钮1-2-1断开时，所述主控板1仅接受本地操作指令；

当所述远程操作开关按钮1-2-1和本地操作开关按钮1-2-2同时按下时，所述主控板1同时接受本地操作指令和远程操作指令，本地操作指令优先执行；

当本地操作开关按钮1-2-2断开时，所述主控板1仅接受远程操作指令。

具体的，本实用新型重点在于，采用了LoRa无线传输模块2，增大了数据传输距离，进而大大增加了分布式控制设备的分布范围，在本实施例中，LoRa无线传输模块2具体采用了LoRaXC20型号，LoRa XC20可以工作在433MHz、470MHz和866MHz等免授权频率使用，默认470MHz。采用目前流行的OPEN-MCU方案，MCU选用STM32L431CBT6(cortex-m4内核)，除了具有LoRa无线通信功能外，还兼备变通MCU功能，通信距离：视距≥5KM，城市街道≥3KM。此外，LoRa作为一种无线技术，基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗远距离通信，可以使用电池供电或者其他能量收集的方式进行供电。由于采用了分布式控制设备，元件的连接走线一目了然，维护检修更加方便。

参照图3所示，本实用新型的分布式控制设备在使用多个进行组网时，其可以通过网关与LoRa服务器进行双向通信，而LoRa服务器可以与各种控制终端连接，各种控制终端如：手机、平板、亦或是固定/非固定的工作站等。而如果在手机上进行控制，仅仅通过手机上的应用程序即可操作，并通过4G网络与LoRa服务器通信即可，操作方便快捷，大大提升了工作效率。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，所述分布式控制设备还包括无线联网状态指示灯1-1-1和当前操作状态指示灯1-1-2，所述无线联网状态指示灯1-1-1和当前操作状态指示灯1-1-2均安装在主控板1上。

具体的，在本实施例中，当当前操作状态处于本地控制时，无线联网状态指示灯1-1-1不亮；当当前操作状态处于远程控制时，无线联网状态指示灯1-1-1亮；当设备在无线状态并且断网时，无线联网状态指示灯1-1-1亮并闪烁。

参照图1所示，在本部分优选实施例中，所述主控板1分别设置有远程操作开关按钮1-2-1和本地操作开关按钮1-2-2。

在本部分优选实施例中，当本地操作开关按钮1-2-2按下且所述远程操作开关按钮1-2-1断开时，所述主控板1仅接受本地操作指令；

在本部分优选实施例中，所述LoRa无线传输模块2，用于接收并传输Lora服务器的命令至所述主控板1，并向Lora服务器上传所述主控板1的当前状态信息；

所述主控板1，用于向所述LoRa无线传输模块2上传当前状态信息，并根据所述LoRa无线传输模块2向被控制设备发送控制指令；

所述无线天线3，用于将所述LoRa无线传输模块2与Lora服务器无线连接；

供电模块4，用于向所述所述LoRa无线传输模块2、主控板1和无线天线3供电。

在本部分优选实施例中，所述LoRa无线传输模块2，还用于定期向Lora服务器发送心跳包，若收不到服务器反馈信息，则重新复位所述LoRa无线传输模块2。

具体的，本实用新型的分布式控制设备具有断网重连功能，通过定期接收服务器反馈信息验证是否处在正常的无线通信状态下，若收不到服务器的反馈信息，则会重新复位LoRa无线传输模块2进行断网重连。如果超过了预先设置好的断网预警时间，则会通过LoRa服务器向操作端如手机报警，管理人员可立刻得知故障的分布式控制设备并赶往维修。

Claims (4)

1.一种基于物联网的分布式控制设备，包括LoRa无线传输模块(2)、主控板(1)、无线天线(3)及供电模块(4)，其特征在于，所述LoRa无线传输模块(2)与主控板(1)连接，所述无线天线(3)与LoRa无线传输模块(2)连接，所述供电模块(4)向所述LoRa无线传输模块(2)、主控板(1)和无线天线(3)供电，所述主控板(1)分别设置有远程操作开关按钮(1-2-1)和本地操作开关按钮(1-2-2)，

当本地操作开关按钮(1-2-2)按下且所述远程操作开关按钮(1-2-1)断开时，所述主控板(1)仅接受本地操作指令；

当所述远程操作开关按钮(1-2-1)和本地操作开关按钮(1-2-2)同时按下时，所述主控板(1)同时接受本地操作指令和远程操作指令，本地操作指令优先执行；

当本地操作开关按钮(1-2-2)断开时，所述主控板(1)仅接受远程操作指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的分布式控制设备，其特征在于，所述分布式控制器还包括无线联网状态指示灯(1-1-1)和当前操作状态指示灯(1-1-2)，所述无线联网状态指示灯(1-1-1)和当前操作状态指示灯(1-1-2)均安装在主控板(1)上。

3.一种基于物联网的分布式控制系统，包括LoRa无线传输模块(2)、主控板(1)、无线天线(3)及供电模块(4)，其特征在于，

所述LoRa无线传输模块(2)，用于接收并传输Lora服务器的命令至所述主控板(1)，并向Lora服务器上传所述主控板(1)的当前状态信息；

所述主控板(1)，用于向所述LoRa无线传输模块(2)上传当前状态信息，并根据所述LoRa无线传输模块(2)向被控制设备发送控制指令；

所述无线天线(3)，用于将所述LoRa无线传输模块(2)与Lora服务器无线连接；

供电模块(4)，用于向所述LoRa无线传输模块(2)、主控板(1)和无线天线(3)供电。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的分布式控制系统，其特征在于，所述LoRa无线传输模块(2)，还用于定期向Lora服务器发送心跳包，若收不到服务器反馈信息，则重新复位所述LoRa无线传输模块(2)。

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