CN218772453U

CN218772453U - 基于Lora自组网的定时器控制系统

Info

Publication number: CN218772453U
Application number: CN202223289818.9U
Authority: CN
Inventors: 刘锦羽; 刘文鹏; 何阳阳; 曹鹏涛; 卓传生; 张闯
Original assignee: Luohe Red Yellow And Blue Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Luohe Red Yellow And Blue Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2032-12-08

Abstract

本申请公开了一种基于Lora自组网的定时器控制系统，以解决现有的无线定时器无法兼顾远程和近程通信，无法统一管理的技术问题。本申请包括定时器，定时器包括主控模块及与主控模块相连接的Lora模块、输出开关；Lora网关，包括定时器以及和定时器相连接的GPRS模组，GPRS模组用于和服务器通信；服务器，用于提供标准时间保证网络内定时器时间的准确性；其中，定时器配置为多个，连接有GPRS模组的定时器为Lora网关，未连接有GPRS模组的为一般定时器，一个或多个一般定时器和Lora网关通过Lora模块通信连接，一个或多个Lora网关通过GPRS模组和服务器通信连接。本申请的有益效果在于：通信距离远，抗干扰能力强，管理方便。

Description

基于Lora自组网的定时器控制系统

技术领域

本申请涉及物联网组网技术领域，具体涉及一种基于Lora自组网的定时器控制系统。

背景技术

现如今正处于万物互联的时代，得益于无线通信技术的发展，物联网技术也同样受到了高度的重视，在各种的无线通信技术中，不仅仅需要速率和稳定性更高的远程通信技术，同样的也需要功耗低、距离远、连接量大的近程通信技术，多样性的发展才能使我们能根据各自不同的情况也能选到适合的通信技术。

将无线通信技术和定时器结合可以实现远程操控定时器的效果，目前的定时器控制系统，主要有以下几种：

蓝牙定时器，可以无线控制，但是无法远程控制，仅能在有限的范围内控制，现有的蓝牙定时器，只能近距离的操作，没有后台管理系统，操作起来比较受限制。

GPRS定时器，解决了远程控制的问题，但是GPRS定时器成本较高，并且不易做到统一管理多个GPRS定时器。

发明内容

本申请提供一种基于Lora自组网的定时器控制系统，以解决现有的无线定时器无法兼顾远程和近程通信，无法统一管理的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

设计一种基于Lora自组网的定时器控制系统，包括：

定时器，所述定时器包括主控模块及与主控模块相连接的Lora模块、输出开关；

Lora网关，包括所述定时器以及和定时器相连接的GPRS模组，所述GPRS模组用于和服务器通信；

服务器，用于提供标准时间保证网络内定时器时间的准确性；其中，

所述定时器配置为多个，连接有GPRS模组的定时器为Lora网关，未连接有GPRS模组的为一般定时器，一个或多个一般定时器和Lora网关通过所述Lora模块通信连接，一个或多个Lora网关通过GPRS模组和所述服务器通信连接。

进一步的，所述定时器还包括蓝牙模块，用于和终端设备通过蓝牙方式通信连接，利用终端设备近距离配置定时器参数。

进一步的，所述定时器还包括电源模块，用于提供直流电源，电源模块包括顺次连接的降压单元、整流单元、滤波单元、驱动单元，降压单元包括限流电容，限流电容与市电火线电连接。

进一步的，所述定时器还包括显示模块，用于显示时间、开关状态、电压、电流、功率以及电能的数值；以及按键模块，用于通过按键来控制定时器，包括定时开或关、恢复定时、复位、解除绑定的按键。

进一步的，所述Lora网关，还用于接受所述一般定时器的入网信息并向每一个一般定时器返回不同的时间槽，所述一般定时器在自己的时间槽中和对应的Lora网关进行通信。

进一步的，所述定时器的主控模块配置有FLASH存储器，用于存储本地的定时信息，该定时信息和服务器提供的标准时间相等时，定时器执行定时信息对应的操作指令。

进一步的，所述定时器还包括备用时钟模块，该备用时钟模块包括时钟芯片DS1307Z以及备用电池BAT301，用于在定时器断电或无法接入Lora网关时为定时器提供时间基准。

与现有技术相比，本申请的主要有益技术效果在于：

1.本申请多个定时器之间通过Lora技术进行组网，LORA技术通讯距离远、抗干扰性强、功耗低，使得本申请便于统一管理和控制定时器，可以通过后台实时监控定时器的状态，如开关、电压、电流、功率、电能等。

2.本申请拥有较好的一致性，设置定时器组后，同一网络内定时器的时间基准一致，时间基准是由Lora网关进行统一的，能够保证统一网络内的定时器同时动作。

3.本申请中定时器开关及时性、准确性，定时组到达定时时间后，主控模块能以微秒的速度去执行定时组的状态，保证了定时开关的及时性。还设置时钟芯片和备用电池，当定时器断电或者因为网络原因无法接入Lora网关所建立的网络，可以依靠后备电池和时钟芯片去保证定时器时间的准确。

4.本申请定时器主要采用蓝牙BLE的方式去配置网络ID等外部参数，解决了依靠Lora网关自身配置编号使用不灵活，难以组件大型网络等问题。

附图说明

图1为本申请一实施例中的系统架构图。

图2为本申请一实施例中的Lora网关结构示意图。

图3为本申请一实施例中的定时器结构示意图。

图4为本申请一实施例中Lora网关组网示意图。

图5为本申请一实施例中定时器的时间槽示意图。

图6为本申请一实施例中备用时钟模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本申请的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本申请，并不以任何方式限制本申请的范围。

实施例1：一种基于Lora自组网的定时器控制系统，参见图1，由服务管理中心、lora网关、定时器组成。定时器以lora信号接入Lora网关，Lora网关通过GPRS方式接入无线公用通信网络，与服务管理中心联网通信，服务管理中心为接入互联网的服务器设备。

定时器配置为多个，其中定时器1、定时器2、…、定时器N为一般定时器，使用另外的一个一般定时器和GPRS模块连接构成Lora网关，每个一般定时器中均包括Lora通信模块，多个一般定时器和一个Lora网关构成一个Lora网络，本实用新型可以包含多个Lora网络，即一个服务管理中心可以和多个Lora网关相连，一个Lora网关连接多个定时器。

定时器和Lora网关的结构参见图2和图3， Lora网关和定时器由电源、主控芯片、蓝牙BLE、LORA模组、GPRS模组、LCD显示屏以及按键等构成。

其中，GPRS模组是用来区分lora网关和定时器的重要标志。拥有GPRS模组的设备是Lora网关，没有GPRS模组的设备是定时器，GPRS模组的主要功能是和服务管理中心通讯。GPRS模组为通用的标准模组。

主控芯片采用微控制单元MCU作为数据处理的核心，输入端连接按键、Lora模组，输出端连接控制开关、蓝牙BLE、LCD显示器，在Lora网关中主控芯片还连接GPRS模组。

电源模块用于提供直流电源，电源模块包括顺次连接的降压单元、整流单元、滤波单元、驱动单元，降压单元包括限流电容，限流电容与市电火线电连接。该电源模块采用常用的220V转低压直流电路结构。

蓝牙模块BLE用于和终端设备通过蓝牙方式通信连接，利用终端设备近距离配置定时器参数、控制定时器开关、设置定时组、升级定时器应用程序等功能。

显示模块为LCD显示器，用于显示时间、开关状态、电压、电流、功率以及电能的数值。按键模块可以是机械按键或者遥控按键，用于控制定时器，包括定时开或关、恢复定时、复位、解除绑定。

Lora模组用来定时器组网通信，此组网方式利用Lora通讯距离远、抗干扰性强、扩频的特点，由一个主机（Lora网关），多个从机（定时器）组成Lora网络，进而通过主机可以控制多个从机。

本实用新型使用Lora自组网络的结构参见图4和图5，Lora自组网定时器主要采用时分复用和Lora参数外部配置的原理，来实现Lora自组网，具体如下：

（1）入网

定时器1、定时器2、...、定时器N竞争入Lora网关所建立的网络中，Lora网关收到定时器发送的入网信息后，Lora网关返给入网者时间槽、网络ID等参数信息，入网者收到Lora网关返回的入网信息后，入网者停止竞争入Lora网关所建立的网络。入网完成后Lora网关和定时器按照时分复用的原理进行通讯。

（2）时分复用

入网时，Lora网关给每个定时器返回不同的时间槽，时间槽的主要作用是：定时器在自己的时间槽中和自己对应的Lora网关进行通讯。图5的时间线从左往右递增，同一网络中所有定时器的时间槽如图5所示，Lora网关为定时器1分配的时间槽为node1 slot，为定时器2分配的时间槽为node2 slot，以此类推，free slot时间槽则用于网关发送同一的时间基准。

（3）外部参数配置

入网时，Lora网关给每个定时器返回该网关所建立的网络ID编号，拥有相同网络ID编号的设备可以进行通讯。此时定时器的网络ID编号完全是由Lora网关所决定的，考虑到这种方式实际使用起来不够灵活、难以组建大型网络等问题，故而引入外部参数配置的方法来解决上述问题。外部参数配置主要是采用蓝牙BLE的方式去配置网络ID等参数，每个定时器和Lora网关均具有蓝牙BLE的功能。另外，蓝牙BLE还兼具升级应用程序的功能，方便解决实际使用中所发现的软件问题。

组网完成以后，同一个Lora网络下的定时器可在网关的控制下完成动作，在本实用新型中每一个定时器一共可设置30组定时，每组定时与本地时间进行对比，当本地时间与其中的一组定时相等时，便会执行这个定时组所设定的状态。定时组存储在本地FLASH中，具有掉电数据也不会丢失的特点。另外由于采用Lora自组网的控制系统，这30组定时同时还拥有开关一致性、及时性、准确性的特点。

Lora自组网定时器拥有较好的一致性，主要体现在设置同样的定时组后，同一网络内的定时器能近乎同时的去开关设备。同一网络内定时器的时间基准一致，时间基准是由Lora网关进行统一的，定时组到达定时时间后，MCU能以微秒的速度去执行定时组的状态，保证了定时开关的及时性。Lora网关随机向中科院国家授时中心请求时间，请求完时间后，Lora网关会在图5free slot中发送标准时间，保证了整个网络内定时器时间的准确。另外，每个定时器上还有时钟芯片DS1307Z和后备电池BAT301，参见图6，当定时器断电或者因为网络原因无法接入Lora网关所建立的网络，此时依然可以依靠后备电池和时钟芯片去保证定时器时间的准确。

上面结合附图和实施例对本申请作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本申请的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，包括定时器，该定时器包括主控模块及与主控模块相连接的Lora模块、输出开关；

服务器，用于提供标准时间保证网络内定时器时间的准确性；

其中，所述定时器配置为多个，连接有GPRS模组的定时器为Lora网关，未连接有GPRS模组的为一般定时器，一个或多个一般定时器和Lora网关通过所述Lora模块通信连接，一个或多个Lora网关通过GPRS模组和所述服务器通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述定时器还包括蓝牙模块，用于和终端设备通过蓝牙方式通信连接，利用终端设备近距离配置定时器参数。

3.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述定时器还包括电源模块，用于提供直流电源，电源模块包括顺次连接的降压单元、整流单元、滤波单元、驱动单元，降压单元包括限流电容，限流电容与市电火线电连接。

4.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述定时器还包括显示模块，用于显示时间、开关状态、电压、电流、功率以及电能的数值；以及按键模块，用于通过按键来控制定时器，包括定时开或关、恢复定时、复位、解除绑定的按键。

5.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述Lora网关，还用于接受所述一般定时器的入网信息并向每一个一般定时器返回不同的时间槽，所述一般定时器在自己的时间槽中和对应的Lora网关进行通信。

6.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述定时器的主控模块配置有FLASH存储器，用于存储本地的定时信息，该定时信息和服务器提供的标准时间相等时，定时器执行定时信息对应的操作指令。

7.根据权利要求1所述的基于Lora自组网的定时器控制系统，其特征在于，所述定时器还包括备用时钟模块，该备用时钟模块包括时钟芯片DS1307Z以及备用电池BAT301，用于在定时器断电或无法接入Lora网关时为定时器提供时间基准。