一种用于空气净化消毒设备的物联网系统的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种用于空气净化设备的物联网系统。

背景技术：

在医院、写字楼、商业公共场所等环境中，均会大量的安装和使用空气净化消毒设备，比如目前在医院的住院部病房内，几乎每间病房都会安装空气消毒净化设备，目前这些大量安装和使用的空气净化消毒设备，基本都是独立工作和独立控制。即现有技术中的空气净化消毒设备大多没有进行联网，没有联网的空气净化消毒设备，不能通过网络进行管理，即：不能联网统一管理各房间内的空气净化消毒设备的工作情况、不能及时提醒工作人员更换或清洗滤网、不能远程监控和查看各空气净化消毒设备的适时工作情况和室内空气指标，鉴于该情况，目前市面上也少量的出现了一些通过wifi连接的空气净化消毒设备，但其连接仅限于将单台空气净化消毒设备接入wifi网络，并没有将多台空气净化消毒设备进行互联而实现统一控制，且wifi连接需要在各病房内加装路由器，其网络信号很不稳定，尤其是在需要接入多台空气净化消毒设备时，更易出现断网及连接不稳定的问题，且也没有为每台空气净化消毒设备赋予唯一且互不相同的电子编号，无法实现远程精确管理和控制指定的空气净化消毒设备。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出一种用于空气净化消毒设备的物联网系统，该物联网系统中的空气净化消毒设备通过加装nb-iot模块，然后通过nb-iot网络信号并配以服务器和专门的通信通道来实现多台空气净化消毒设备的联网管理，从而实现任意多台空气消毒净化设备的稳定联网和远程智能管控。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于空气净化消毒设备的物联网系统，在物联网系统内以无线通讯的方式接入了一台或多台空气净化消毒设备，为每台空气净化消毒设备均加装了nb-iot模块，在每个nb-iot模块中均安装了物联网卡，所述物联网系统还包括一台或多台移动终端和网络服务器，所述空气净化消毒设备通过nb-iot无线网络与网络服务器双向通讯连接，各移动终端与网络服务器通过宽带互联网络双向通讯连接。

上述用于空气净化消毒设备的物联网系统，所述网络服务器包括第一网络服务器和第二网络服务器，第一网络服务器通过nb-iot无线网络与加装了nb-iot模块的空气净化消毒设备进行双向通讯连接；第二网络服务器通过宽带互联网络与移动终端双向通讯连接，第一网络服务器与第二网络服务器也通过宽带互联网络进行双向通讯连接，所述宽带互联网络包括有线宽带连接和无线wifi连接方式。

进一步的，安装在nb-iot模块内的物联网卡是sim用户身份识别卡，在每台空气净化消毒设备的nb-iot模块内安装的物联网卡均被赋予了唯一的且互不相同的电子编号或电子地址，同时将物联网卡的电子编号或电子地址视同所安装的空气净化消毒设备的电子编号或电子地址，移动终端及网络服务器通过该电子编号或电子地址搜寻及识别各空气净化消毒设备。

上述用于空气净化消毒设备的物联网系统，所述空气净化消毒设备包括等离子空气净化消毒设备、臭氧空气净化消毒设备和紫外线空气净化消毒设备；空气净化消毒设备的类型包括：移动式、壁挂式、柜式、嵌入式和吸顶式。

优选的，在空气净化消毒设备内设置了温度传感器、湿度传感器、紫外线强度传感器、空气污染物检测传感器和工作状态检测仪；在空气净化消毒设备的nb-iot模块内设置了数据采集模块，使nb-iot模块能收集温度传感器、湿度传感器、紫外线强度传感器、空气污染物检测传感器和工作状态检测仪所采集到的数据，每个采集时间点所采集收集的这些数据汇集成一个数据包，并将该数据包通过nb-iot模块内安装的物联网卡发送给第一网络服务器。

进一步的，在空气净化消毒设备内设置的nb-iot模块还包括微处理器，所述nb-iot模块能接收第一网络服务器传送的控制指令，并能依据所接收到的控制指令通过微处理器而操控空气净化消毒设备的启停、调节空气净化消毒设备的工作强度、适时采集和传送数据。

上述用于空气净化消毒设备的物联网系统，各空气净化消毒设备通过nb-iot模块及nb-iot模块内所设置的物联网卡，将nb-iot模块所采集到的数据包通过nb-iot无线网络发送给第一服务器，第一服务器将所接收的电子编号为设定号段或电子地址为设定地址范围内的所有物联网卡所对应安装的空气净化消毒设备的数据包通过宽带互联网络发送给第二服务器，第二服务器对所接收的第一服务器发来的设定号段或设定地址范围内的空气净化消毒设备的数据包，按其电子编号或电子地址进行存储。

更进一步的，各移动终端通过电子编号或电子地址从第二服务器中提取和读取对应空气净化消毒设备的数据，并通过电子编号或电子地址向指定的空气净化消毒设备发送控制指令，移动终端向指定的空气净化消毒设备发送控制指令的传送路径是：由移动终端将指令通过宽带互联网络传送给第二服务器、第二服务器通过宽带互联网络将指令传送给第一服务器、再由第一服务器通过nb-iot无线网络发送给对应的空气净化消毒设备。

上述用于空气净化消毒设备的物联网系统，移动终端包括安卓系统或ios系统、windows系统的手机、平板电脑或pc电脑，在每台移动终端内均安装了空气净化消毒设备的管理系统，移动终端通过所安装的空气净化消毒设备的管理系统对nb-iot无线网络内的空气净化消毒设备进行管理和控制，移动终端的管理和控制包括对各空气净化消毒设备运行数据和运行状态的查看、数据统计分析、故障报警、故障诊断和向指定的空气净化消毒设备发送控制指令。

优选的，在空气净化消毒设备内或空气净化消毒设备中安装的nb-iot模块内，设置了模拟信号处理芯片，所述模拟信号处理芯片能将温度传感器、湿度传感器、紫外线强度传感器和空气污染物检测传感器所采集到的模拟信号转换为数字信号，并以数字信号的方式发送和存储数据包。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在每台空气净化消毒设备均加装了nb-iot模块，在每个nb-iot模块中均安装了物联网卡，并设置了两个服务器，通过nb-iot窄带无线网络实现空气净化消毒设备与第一网络服务器之间的双向通讯连接，通过普通宽带互联网络实现移动终端与第二网络服务器，以及第一网络服务器和第二网络服务器的双向通讯连接，利用第一网络服务器实现nb-iot窄带无线网络和普通宽带互联网络两种网络信号的汇集、转换、对接和传输，利用第二网络服务器实现在普通宽带互联网络环境下与移动终端进行可靠连接，且在第二网络服务器上储存数据。其通讯的连接和信息的传输稳定可靠，能监控和管理各种空气指标参数，能实现任意多台空气消毒净化设备的稳定联网和远程智能管控，且数据保存安全可靠。同时，本申请为每台空气净化消毒设备均赋予了唯一的且互不相同的电子编号或电子地址，能实现远程精确管理和控制指定的空气净化消毒设备。当应用到对医院的各住院病房内安装的空气净化消毒设备进行物联网管理时，能对医院各住院病房内的空气净化消毒设备进行联网管理和远程监控，切实提升空气净化消毒设备的运行效率和净化效果，有效降低管理成本，为病人蕴造更加放心和可控的室内空气环境。

同时，本申请还具有如下有益效果：

1.广覆盖、大容量、低功耗、低成本和高安全性；可实现空气净化消毒设备的远程数据采集、状态监控和维修派单服务。

2.高性价比

①一体化解决方案：智能采传终端、智能物联云、应用软件(如pc\app\web\微信)；

②快速联接，无需额外投入传感器/plc/变频器成本和开发成本。

3.可靠性

①异地容灾备份：确保7*24无间断服务；

②非关系型数据库：相比传统关系型数据库，大数据处理效率更高。

4.安全性

①数据存储安全性：通过智能物联云平台，将设备运行数据与商业数据分离；

②数据传输安全性：采用非对称加密技术，确保整个方案数据安全性。

5.灵活性

①数据字典:可对数据灵活展现，通常复杂的、个性的需求都能直接配置而非开发实现；

②多种类设备接入：支持多种类工业设备同时接入平台。

附图说明

图1为本发明提出的用于空气净化消毒设备的物联网系统的结构框图；

图2为本发明的空气净化消毒设备的结构框图。

图中：10-移动终端、20-第一服务器、30-第二服务器、40-空气净化消毒设备、410-nb-iot模块、420-温度传感器、430-湿度传感器、440-紫外线强度传感器、450-空气污染物检测传感器、460-工作状态检测仪、501-物联网卡、610-nb-iot无线网络、720-宽带互联网络

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种用于空气净化消毒设备的物联网系统，在物联网系统内以无线通讯的方式接入了多台空气净化消毒设备40，并为每台空气净化消毒设备40均加装了nb-iot模块410，在nb-iot模块410中安装了物联网卡501，所述物联网系统还包括移动终端10和网络服务器，所述网络服务器包括第一网络服务器20和第二网络服务器30，所述第一网络服务器20是通讯营运商的服务器，比如中国移动、或中国联通，或中国电信营运商提供的网络服务器，第一网络服务器20能通过nb-iot无线网络610与加装了nb-iot模块410的多台空气净化消毒设备40进行双向通讯连接；第二网络服务器30是空气净化消毒设备管理商或者是空气净化消毒设备生产商的网络服务器，第二网络服务器30通过宽带互联网络720与移动终端10双向通讯连接，这种通讯连接方式通常包括有线宽带连接和无线wifi连接方式；第一网络服务器20与第二网络服务器30也通过宽带互联网络720进行双向通讯连接，其通讯连接方式主要采用有线宽带连接。

nb－iot是基于蜂窝的窄带物联网(narrowband－internetofthings)技术。nb－iot聚焦于低功耗广覆盖(lpwa)物联网(iot)市场，nb－iot使用license频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，能与现有通讯网络共存。nb-iot构建于蜂窝网络，只消耗大约180khz的带宽，可直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络，以降低部署成本、实现平滑升级。nb-iot模块是基于蜂窝的窄带物联网，实现低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，nb-iot旨在实现广泛的新型物联网的设备和服务，具有显著改善用户设备的功耗，系统容量和深度覆盖，且低成本和低功耗的特点。

窄带物联网是指带宽低于155kbps的网络，以室内覆盖、低成本、低功耗和广连接；主要针对成本低，涉及数据少的时候用，能提供全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

nb-iot网络信号是一种用于无线网络连接的窄带物联网通讯信号。

上述空气净化消毒设备40是指安装在医院病房内、商务写字楼的写字间内或商业公共场所相关房间内的等离子空气净化消毒设备、臭氧空气净化消毒设备和紫外线空气净化消毒设备；空气净化消毒设备的类型包括：移动式、壁挂式、柜式、嵌入式和吸顶式。当然应用最多的环境是针对医院的各住院病房内安装的空气净化消毒设备，对医院各住院病房内的空气净化消毒设备进行联网管理和远程监控，具有更为显著的社会意义和经济意义，能切实提升空气净化消毒设备的运行效率和净化效果，且能有效降低管理成本，为病人蕴造更加放心和可控的室内空气环境。

安装在nb-iot模块410内的物联网卡501是由通讯运营商提供的sim用户身份识别卡，目前中国移动、中国联通、中国电信营运商均能提供应用于nb-iot模块内的sim用户身份识别卡，在每台空气净化消毒设备40的nb-iot模块410内安装的该物联网卡501均被通讯运营商赋予了互不相同且唯一的电子编号或电子地址，该电子编号通常为12位阿拉伯数字构成，如：150510015342、159851071349，每张sim用户身份识别卡的电子编号均是唯一的，且互不重复。同时将物联网卡501的电子编号或电子地址视同所安装的空气净化消毒设备40的电子编号或电子地址，移动终端10及网络服务器通过该电子编号或电子地址搜寻及识别各空气净化消毒设备40。

另外，为了加强联网的安全性及私密性，以防止非授权侵入，通讯营运商还为安装在nb-iot模块410中的每个物联网卡501，均指定了验证码，在必要的时候，移动终端10及网络服务器需要接入安装有物联网卡501的空气净化消毒设备40时，在录入了sim用户身份识别卡的电子编号或电子地址时，还需要匹配其准确的验证码后，才能接入该台空气净化消毒设备40。即：移动终端10及网络服务器通过所述电子编号或电子地址，并匹配验证码来添加管理队列中的空气净化消毒设备40。

如图2所示，本实施方式中，在空气净化消毒设备40内还设置了温度传感器420、湿度传感器430、紫外线强度传感器440、空气污染物检测传感器450和工作状态检测仪460；当然，这些设置在空气净化消毒设备40内的各传感器，可以根据其需要而增加或减少其传感器的品类及数量。本实施方式中，空气污染物检测传感器450是用于检测室内空气环境中的pm2.5、pm10、co、no2、so2、o3等空气中的悬浮物、可吸入微粒及有害污染物的含量；紫外线强度传感器440是用于检测空气净化消毒设备40内的紫外线灯管所发出的用于消毒灭菌的紫外线光的强度，其强度通常分为强、中、弱三级，其紫外线光的强、中、弱三级是通过调整紫外线灯管的光照度来调节的，比如在紫外线灯管内设有三组灯丝，三组灯丝全开启即为强，开启两组灯丝即为中，开启一组灯丝即为弱；工作状态检测仪460是用于检测空气净化消毒设备40是处于开机的工作状态、还是关机的非工作状态，以及检测各传感器和用于净化消毒的各电气单元是否处于正常的工作状态。温度传感器420和湿度传感器430是用于检测空气净化消毒设备40所安装的室内空气环境的当前温度和湿度。

在空气净化消毒设备40的nb-iot模块410内设置了数据采集模块，使nb-iot模块410能收集温度传感器420、湿度传感器430、紫外线强度传感器440、空气污染物检测传感器450和工作状态检测仪460所采集到的数据，每个采集时间点所采集收集的这些数据汇集成一个数据包，并将该数据包通过nb-iot模块410内安装的物联网卡501，通过窄带网络用nb-iot无线网络610发送给第一网络服务器20。

上述数据包，包括nb-iot模块410收集的空气净化消毒设备内的温度传感器420、湿度传感器430、紫外线强度传感器440、空气污染物检测传感器450和工作状态检测仪460所采集到的数据；且数据的采集方式包括每隔一段时间进行定时采集和传送(即固定时间间隔进行数据采集和传送)，以及按照移动终端10发送的控制指令适时采集和传送数据。

上述移动终端10包括安卓系统或ios系统、windows系统的手机、平板电脑或pc电脑，移动终端10的数量可以是一台或多台，供一名或多名人员管理和控制接入nb-iot网络内的空气净化消毒设备40，在本实施方式中，移动终端10共设置了多台，其移动终端10的管理和控制包括对各空气净化消毒设备40运行数据和运行状态的查看、数据统计分析、故障报警、故障诊断和向指定的空气净化消毒设备40发送控制指令，从而实现远程操控空气净化消毒设备40。在需要的时候，还可以通过移动终端10实现对空气净化消毒设备40的程序进行远程升级更新。

在每台移动终端10内均安装了空气净化消毒设备的管理系统，比如在手机上安装空气净化消毒设备的app软件，管理人员通过注册授权认可的用户名和密码登陆空气净化消毒设备的管理系统，并通过空气净化消毒设备的管理系统对nb-iot网络内的空气净化消毒设备40进行管理和控制。

在空气净化消毒设备40内设置的nb-iot模块410还包括微处理器，所述nb-iot模块410能接收第一网络服务器20传送的控制指令，并能依据所接收到的控制指令通过微处理器而操控空气净化消毒设备40的启停、调节空气净化消毒设备40的工作强度、适时采集和传送数据。

各空气净化消毒设备40通过nb-iot模块410及nb-iot模块内所设置的物联网卡501，将nb-iot模块410所采集到的数据包通过nb-iot无线网络610发送给第一服务器20，第一服务器20将所接收的其电子编号为设定号段或电子地址为设定地址范围内的所有物联网卡501所对应安装的空气净化消毒设备40的数据包通过宽带互联网络720发送给第二服务器30，第二服务器30对所接收的第一服务器20发来的设定号段或设定地址范围内的空气净化消毒设备40的数据包，按其电子编号或电子地址进行存储。

各移动终端10通过电子编号或电子地址从第二服务器30中提取和读取对应空气净化消毒设备40的数据，并通过电子编号或电子地址向指定的空气净化消毒设备40发送控制指令，移动终端10与第二服务器30通过宽带互联网络720保持双向通讯连接。移动终端10向指定的空气净化消毒设备40发送控制指令的传送路径是：由移动终端10将指令通过宽带互联网络720传送给第二服务器30、由第二服务器30通过宽带互联网络720将指令传送给第一服务器20、再由第一服务器20通过nb-iot无线网络610发送给对应的空气净化消毒设备40。

本实施方式中，在空气净化消毒设备40内或空气净化消毒设备中安装的nb-iot模块410内，设置了模拟信号处理芯片，所述模拟信号处理芯片能将温度传感器420、湿度传感器430、紫外线强度传感器440和空气污染物检测传感器450所采集到的模拟信号转换为数字信号，并以数字信号的方式发送和存储数据包。

在本实施方式中，对nb-iot模块410及nb-iot网络信号的功能要求及通讯方案的要求如下：

(1)nb-iot网络信号的功能要求

①自动拨号连接电信网络，断线自动重新连接；

②自动通过nb-iot网络信号上报uart1接收到的数据；

③自动向uart1发送从网络接收到的数据；

④云平台地址以及设备平台标识码可配置；

⑤支持跨平台的连接；

⑥5v-12vdc供电；

⑦上行速率：160-250kpbs；下行速率：160-250kpbs。

(2)方案实现

以中国电信nb-iot为实施例，在终端profile文件及编解码插件中增加对网络质量参数的定义和解析。终端在上报业务数据之前，调用nb模组at命令获取网络质量参数，将网络质量参数数据与业务数据合并上报。iot网关将网络质量数据进行解析并在通讯营运商的物联网开放平台企业门户上呈现。

设备profile开发：用户可以根据提供的profile模板对参数进行修改，模板中定义的设备为一个公共类型设备，提供connectivity服务和transmission服务。connectivity服务可用于命令下发，接收命令响应以及数据上报。命令名为set_connectivity_state，下发的属性为string类型，以json结构体的形式下发给设备，通过编解码插件将json结构体转为byte数组最终转为16进制码流下发给设备，设备返回给平台的响应数据也是string类型，实际上设备返回的是一串16进制码流，但是编解码插件并不对其进行解析，实现透传。数据上报一共上报signalpower，totalpower，cellid，signalecl，signalsnr，signalpci，linkquality，signalindicator，batteryvoltage，length，rawdata共11个属性，前10个属性编解码插件会对其进行解析形成属性所对应的真实数据，但是并不会对rawdata进行解析，实现半透传。用户可以根据实际需要对插件参数进行修改。

本实施方式所述的物联网系统，也可以用于其他医疗设备的联网管理。如医用清洗消毒机、软式内镜清洗消毒机、高温高压灭菌器、低温过氧化氢等离子灭菌器、环氧乙烷灭菌器、床单位消毒机、内镜存储柜、器械干燥柜、真空负压清洗机、过氧化氢物表空气消毒器等产品。对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。