CN216361920U - 一种物联网控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种物联网控制系统，包括云端服务器、控制终端和采集终端；所述控制终端具有无线通信模块和第一LoRa通信模块，所述控制终端通过所述无线通信模块与所述云端服务器连接，用于将所述控制终端采集的信息上送至所述云端服务器以及接收所述云端服务器发送的控制指令；所述采集终端包括第二LoRa通信模块和采集器，所述采集器用于采集至少一个现场设备的设备信息，所述采集终端通过所述第二LoRa通信模块与所述第一LoRa通信模块连接，用于将采集的设备信息发送至所述控制终端以及接收所述控制终端发出的控制指令。本实用新型的方案中解决了现有技术中通信距离和数据传输质量不能兼顾的问题。

Description

一种物联网控制系统

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种物联网控制系统。

背景技术

近年来，物联网大数据服务正得到广泛应用，底层物联网大数据采集系统也不断的发展，针对不同场景下的硬件方案也各有不同。在物联网时代万物互联的环境下，无线通讯技术快速发展。

当前物联网无线应用技术分为主要以蓝牙/Wifi/ZigBee等为代表的近距离无线通讯技术，和以2G/3G/4G/5G为代表的广域网通讯技术组成。前者是在每个设备中设置相应的通信模块，实现设备之间的近距离通信。而后者则是需要设备直接有线连接网关，利用网关搭载NB-IOT、WIFI、 2G/3G/4G/5G等模块连接云端服务器，利用网关采集设备信息，并在处理后发送至云端服务器，实现与云端服务器的远距离通信。但是在这种情景下，每个网关只能连接一个或少数几个设备，导致成本增加，而且大量的设备同时独立接入云端服务器，造成云端服务器管理逻辑复杂的问题。

上述两种无线通讯技术的优缺点比较明显，对于远距离和低功耗这两者只能取其一，而无法实现两者兼顾的效果。

因此，如何得到一种能够实现远距离数据传输且能够以较低功耗和较小的数据损失的物联网控制系统，对于创建智慧城市、智慧农业和智能家居等应用环境至关重要。

实用新型内容

本实用新型通过在采集终端中设置LoRa通信模块，通过各设备中的 LoRa通信模块实现组网，控制终端可以用过LoRa无线通信技术获取各设备的信息，从而通过相应的联网模块实现与云端服务器的通信过程。通过这种方式有效解决了现有技术中存在的无线传输状态不稳定、通信距离端、数据传输可靠性差的问题。

为至少解决上述一个或多个技术问题，本实用新型提供了一种物联网控制系统，包括云端服务器、控制终端和采集终端；所述控制终端具有无线通信模块和第一LoRa通信模块，所述控制终端通过所述无线通信模块与所述云端服务器连接，用于将所述控制终端采集的信息上送至所述云端服务器以及接收所述云端服务器发送的控制指令；所述采集终端包括第二 LoRa通信模块和采集器，所述采集器用于采集至少一个现场设备的设备信息，所述采集终端通过所述第二LoRa通信模块与所述第一LoRa通信模块连接，用于将采集的设备信息发送至所述控制终端以及接收所述控制终端发出的控制指令。

在一个实施例中，所述现场设备包括圈舍内的智能开关、智能插座、温度传感器、湿度传感器、照明灯和风扇中的一种或多种。设备参数传感器图像传感器设备参数传感器图像传感器

在一个实施例中，所述采集器包括设备参数传感器，用于采集现场设备的运行参数和运行状态信息。设备参数传感器

在一个实施例中，所述设备参数传感器包括温度传感器、振动传感器和噪声传感器中的一种或多种。

在一个实施例中，所述采集器还包括图像传感器，所述图像传感器用于采集设备及圈舍内的图像信息。

在一个实施例中，所述图像传感器包括摄像头和/或照相机，以便于采集设备及圈舍内的图像信息。

在一个实施例中，所述采集终端还包括第一存储器，用于存储所述采集器采集的设备信息。

在一个实施例中，所述采集终端还包括定位装置，用于对采集终端进行定位。

在一个实施例中，还包括LoRa网关，所述控制终端通过所述LoRa 网关与所述云端服务器连接，用于将所述采集终端采集的信息上送至所述云端服务器以及接收所述云端服务器下发的控制指令。

在一个实施例中，所述云端服务器还具有处理器和第二存储器，处理器用于对接收的所述设备信息进行分析处理，所述第二存储器用于存储设备信息。

本实用新型的技术方案中，通过在采集终端、控制终端中设置LoRa 通信模块，从而实现多个采集终端和控制终端的联网，控制终端通过无线通信模块实现与云端服务器的连接，从而将多个采集终端采集的设备信息进行处理后上送至云端服务器，以便于云端服务器可以对上送的数据进行存储分析。本方案中基于LoRa组网的智能数据采集及控制系统，利用LoRa 模块实现组网的技术有效提升了数据传输过程的稳定性和实时性，并且能够实现远距离通信，有效提升了采集控制系统的安全性和稳定性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示意性示出根据本实用新型实施例的一种物联网控制系统的示意图；

图2是示意性示出根据本实用新型实施例的采集终端中的各类传感器的示意图；

图3是示意性示出根据本实用新型实施例的采集终端其他组成结构的示意图；

图4是示意性示出根据本实用新型实施例的网关结构的示意图。

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。

LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种，是Semtech公司专有的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术。LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。它是一种媒体访问控制(MAC) 层协议。LoRa无线通信技术以其通讯距离远，高灵敏度，低带宽，低功耗广域网络等特点在物联网无线通讯技术时代广泛应用。

Lora以其诸多特性与互联网碎片化、低成本、大连接、部署方便快捷的条件，在智慧城市、智慧农业、智能家居等环境下得到广泛应用。因此，本实用新型通过设计一种基于Lora组网的物联网控制系统，以实现数据传输过程中数据安全性、实时性、稳定性的有效提升，同时也期望能够获取一种具有良好扩展性的控制系统。

下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。

图1是示意性示出根据本实用新型实施例的一种物联网控制系统的示意图。

如图1所示，本方案中提出了一种物联网控制系统，前述物联网控制系统主要包括云端服务器、控制终端和采集终端。基于LoRa组网技术实现三者之间的通信连接。具体地，前述控制终端可以包括无线通信模块和第一LoRa通信模块。无线通信模块可以通过NB-IOT、WIFI、2G/3G/4G/5G 等技术实现与云端服务器或后台处理系统等的通信。前述第一LoRa通信模块可以实现与各采集终端(从机设备)的组网过程。前述控制终端通过前述无线通信模块与前述云端服务器连接，以实现控制终端与云端服务器的信息交互，从而可以将前述控制终端采集的设备信息上送至前述云端服务器，以及接收前述云端服务器发送的控制指令。进一步地，前述控制终端中还可以设置单片机，将该单片机作为数据处理中心，可以对获取的各采集终端采集的数据进行处理，例如将无效数据剔除，将有效数据保留。还可以根据现有算法对接收到的数据进行计算，以输出相应的控制指令。

前述采集终端可以包括第二LoRa通信模块和采集器。利用前述第二 LoRa通信模块和第一LoRa通信模块建立连接，可以实现多个采集终端和控制终端的自动组网过程。前述采集器用于采集至少一个现场设备的设备信息。例如饲养场中的照明、温、湿度传感器等的运行信息。进一步地，前述采集设备中配置有控制器，该控制器可以与前述采集器连接，从而接收前述采集器采集的设备信息，并且控制器可以将采集的数据进行过滤、分析及处理，例如可以滤除采集的设备信息的干扰项，保留正确的信息。前述采集终端通过前述第二LoRa通信模块与前述第一LoRa通信模块连接，从而可以实现采集终端和控制终端的通信，以便于将采集的设备信息发送至前述控制终端以及接收前述控制终端发出的控制指令。

上述采集终端、控制终端和服务器可以基于LoRa无线通信技术实现自组网过程，能够实现采集的设备信息的上送过程，以及云端服务器发出的控制命令的下发执行过程。在一个应用场景中，以规模化养殖设备的组网过程为例。通过本方案中的物联网控制系统，可以实现对饲养场的场区内各设备的自组网过程，以便于提升场区各设备数据传输过程的实时性、稳定性和可靠性。具体地，在场区内运行的设备中主要包括圈舍内的智能开关、智能插座、温度传感器、湿度传感器、照明灯和风扇中的一种或多种。将前述采集终端设置在场区内可以获取前述设备的各种信息。例如可以将采集终端中的温度传感器、湿度传感器布置于现场，从而采集终端可以获取前述温度传感器采集的温度信息以及湿度传感器采集的现场的湿度信息。前述采集终端还可以采集现场的图像信息，从而将获取的图像信息发送至服务器。云端服务器或控制终端可以根据前述温度信息、湿度信息等可以输出相应的控制指令，并将控制指令通过LoRa无线传输技术下发给采集终端，采集终端将控制指令下发给对应的设备实现控制功能。例如可以根据温度信息下发控制指令给现场的风扇，从而控制风扇改善现场的温度。

以上结合图1对本实用新型的物联网控制系统进行了简要说明，接下来将结合各部分的具体组成对本实用新型的方案进行详细阐述。可以理解的是前述对物联网控制系统在饲养场区内的应用仅是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要将本实用新型的系统应用于其他实际场景中，例如智能家居的控制、智能交通的控制等。

图2是示意性示出根据本实用新型实施例的采集终端中的各类传感器的示意图。可以理解的是图2中所示出的传感器的设置可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图2。

如图2所示，前述采集器可以实现多种采集功能。在一个应用场景中，前述采集器可以包括设备参数传感器和图像传感器。前述设备参数传感器主要用于采集设备的运行参数和运行状态信息。例如前述温度传感器采集的温度信息、湿度传感器采集的湿度信息，风扇的转速信息等。前述图像传感器用于采集设备的图像信息。例如前述场区内的环境图像信息，圈舍单元中饲养动物的视频、图像信息等。

在一个应用场景中，前述设备参数传感器包括用于采集设备运行参数和运行状态信息的传感器。例如前述设备参数传感器可以是温度传感器、湿度传感器、气体传感器和噪声传感器等，可以采集现场设备或现场环境中的信息。进一步地，前述图像传感器可以包括摄像头和/或照相机，以便于采集设备的图像信息。例如可以在圈舍单元的内部栏位处设置摄像头拍摄栏位内动物的视频信息，也可以设置照相机拍摄栏位内的图片信息，从而将采集的图像或图片信息上送至云端服务器，以便于工作人员对现场情况进行监测。

图3是示意性示出根据本实用新型实施例的采集终端其他结构的示意图。可以理解的是图3中所示出的第一存储器和报警器等的设置可以在图 1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图3。

如图3所示，前述采集终端还可以包括第一存储器，用于存储前述采集器采集的设备信息。通过设置前述第一存储器，可以有效保证数据的完整性，避免因为掉电等异常情况造成的数据丢失。

进一步地，前述采集终端还可以包括报警器，用于根据前述控制器的输出进行告警。当采集终端出现数据拥堵、联网异常等异常情况时，可以进行相应的告警操作，以便于工作人员及时检修或更换相关设备。例如可以设置相应的指示灯显示设备运行状态，当出现异常情况时，指示灯闪烁以进行告警。

更进一步地，前述采集终端还可以包括定位装置，用于将定位装置获取的定位信息发送至前述控制器。通过设置前述定位装置可以对设置于不同场景中的采集终端进行定位，从而实现对设备的有序监控。例如在养猪场中的不同圈舍中，可以通过在每个采集终端中设置的定位装置确定设备的具体位置，从而便于工作人员进行定位，也方便进行数据管理。

图4是示意性示出根据本实用新型实施例的网关结构的示意图。可以理解的是图4中所示出的LoRa网关等的设置可以在图1中所示出的结构中实施，因此关于图1所描述内容也同样适用于图4。

如图4所示，前述物联网控制系统还可以包括LoRa网关，前述控制终端通过前述LoRa网关与前述云端服务器连接，用于将前述采集终端采集的信息上送至前述云端服务器以及接收前述云端服务器下发的控制指令。在一个应用场景中，前述云端服务器可以设置数据接收模块，前述 LoRa网关与前述无线通信模块和前述数据接收模块连接，用于将前述采集终端采集的信息上送至前述云端服务器。利用LoRa网关可以实现多个控制终端和云端服务器的组网，即实现一主多从的星型网络拓扑结构，从而实现物联网控制系统的扩展。例如在饲养场的管理系统中，可以实现多个场区内设备的自组网控制，从而有效提升养殖产业管理的便捷性。

进一步地，前述云端服务器还包括处理器和第二存储器，处理器与前述数据接收模块连接，用于对接收的前述设备信息进行分析处理，前述第二存储器与前述处理器连接，用于存储设备信息。场区管理人员可以通过智能手机、平板电脑等从云端服务器处获取相应的设备信息，从而提升场区管理的便捷性。

通过前述本方案中云端服务器、控制终端和采集终端之间的设备联网模块设置，使得由其所组成的物联网控制系统中从机设备(采集终端等) 能够主动上送设备信息，且数据传输过程具有实时性，有效提升了数据处理速度。同时通过LoRa组网过程，有效增强了从机设备之间抗干扰能力，增加了控制系统中设备的稳定性。并且本方案中可以增加组网模块的数量，系统可扩展性强。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种物联网控制系统，其特征在于，包括云端服务器、控制终端和采集终端；

所述控制终端具有无线通信模块和第一LoRa通信模块，所述控制终端通过所述无线通信模块与所述云端服务器连接，用于将所述控制终端采集的信息上送至所述云端服务器以及接收所述云端服务器发送的控制指令；

所述采集终端包括第二LoRa通信模块和采集器，所述采集器用于采集至少一个现场设备的设备信息，所述采集终端通过所述第二LoRa通信模块与所述第一LoRa通信模块连接，用于将采集的设备信息发送至所述控制终端以及接收所述控制终端发出的控制指令。

2.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述现场设备包括圈舍内的智能开关、智能插座、温度传感器、湿度传感器、照明灯和风扇中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述采集器包括设备参数传感器，用于采集现场设备的运行参数和运行状态信息。

4.根据权利要求3所述的物联网控制系统，其特征在于，所述设备参数传感器包括温度传感器、振动传感器和噪声传感器中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述采集器还包括图像传感器，所述图像传感器用于采集设备及圈舍内的图像信息。

6.根据权利要求5所述的物联网控制系统，其特征在于，所述图像传感器包括摄像头和/或照相机，以便于采集设备及圈舍内的图像信息。

7.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述采集终端还包括第一存储器，用于存储所述采集器采集的设备信息。

8.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述采集终端还包括定位装置，用于对采集终端进行定位。

9.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，还包括LoRa网关，所述控制终端通过所述LoRa网关与所述云端服务器连接，用于将所述采集终端采集的信息上送至所述云端服务器以及接收所述云端服务器下发的控制指令。

10.根据权利要求1所述的物联网控制系统，其特征在于，所述云端服务器还具有处理器和第二存储器，处理器用于对接收的所述设备信息进行分析处理，所述第二存储器用于存储设备信息。

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