一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置的制作方法

本实用新型涉及一种门状态报警装置，具体涉及一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置。

背景技术：

门作为安装在出入口、能开关的装置，具有防盗、防火、绝热、隔声等功能，与我们的日常生活息息相关。随着防火、防盗等安防系统的发展，门状态的监测与报警成为了一个很重要的用户需求。

当前已经有为数众多的技术方案为用户提供门状态监测与报警装置，但是它们仍然有改进之处。2012年国家知识产权局公布的由佛山市新东方电子技术工程有限公司申报，中国专利号为201220020104.5《门状态监测控制系统》的专利，公开了一种门状态监测控制系统。该专利不仅把应用场景局限于监所区域门禁系统的场合，并且通信模块采用有线进行传输。2013年国家知识产权局公布的由黎宁茹申报，中国专利号为201310170385.1《门状态检测方法》的专利，公开了一种基于光电感应器和Zigbee通信协议的门状态检测装置和方法。该专利不仅门状态监测方法采用光电感应器导致高功耗，而且数据传输采用Zigbee近距离无线通信技术导致依赖局域网传输数据。2015年国家知识产权局公布的由誉兴世纪(北京)科技有限公司申报，中国专利号为201510906205.0《一种防盗门状态智能检测和无线传输装置》的专利，公开了一种基于红外感应器和无线传输装置的防盗门状态智能检测装置和方法。然而，该专利给出的无线传输技术仍采用Zigbee、蓝牙或WIFI中的一种方式进行信息传输，导致依赖局域网传输数据。2016年国家知识产权局公布的由深圳市欧瑞博电子有限公司申报，中国专利号为201611023936.1《进出门状态检测方法和装置》的专利，公开了一种进出门状态检测方法和装置。该专利需要改进现有的门禁系统，通过对现有门禁系统的对开锁验证流程和开门动作进行监测以获得进出门状态。该专利不仅把应用场景局限于安装了门禁系统的场合，并且还需要对门禁系统进行二次改造和开发。

随着物联网技术的出现，我们可以将各种设备连接在一起实现设备间的连接和协同、全方位的信息交互功能，驱动智慧生活的架构向着连接和协同方向前进。其中，LoRa作为物联网中的一种低功耗广域网通信技术，是美国Semtech公司推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，为用户提供了免牌照频段、远距离、长电池寿命、大容量的无线通信系统。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是现有技术存在的，或因通信模块采用有线进行传输无法满足便捷部署的需求，或因数据传输采用Zigbee等近距离无线通信技术导致依赖局域网传输数据，或因应用场景局限于安装了门禁系统的场合，导致需要对门禁系统进行二次改造和开发等不足。

本实用新型提供了一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置，既能实现低成本大规模的部署，又能应用在长距离和低功耗的场景，既结构简单、又经济实用。为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思如下。

一、数据传输采用LoRa物联网传输技术。LoRa技术相比现有局域网的2.4GHz的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线技术，广域网的2G、3G、4G、5G等无线技术，具有远距离，低功耗、多节点、低成本的特点，无需在远距离和低功耗两者之间进行平衡选择，做到了两者皆可兼顾，最大程度地实现了更长距离通信和更低功耗。尽管LoRa技术的数据速率较低，但却延长了电池的寿命、增加了网络的容量、增强了建筑物的穿透力。LoRa的上述技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。

二、在门状态监测与报警装置部署区域的中心点架设一台LoRa网关路由器，即可覆盖半径为15公里的区域范围；若部署区域半径超过15公里，则通过分布式架设多台LoRa网关路由器协同工作。

三、状态监测与报警装置在可供市电的应用场景下，门状态监测感应器可采用光电感应器、电磁感应模块等各式感应器；在仅有电池供电的情况下，门状态监测感应器可采用电磁感应模块等低功耗感应器。

四、在状态监测与报警云端服务器的LoRa芯片ID数据库中，存储所有已部署的状态监测及通信装置的三元组信息（状态监测及通信装置的LoRa芯片ID、状态监测及通信装置的部署位置、状态监测及通信装置的管理用户）。当状态监测与报警云端服务器监测到感应状态异常的时候，通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，实时向用户手机发送感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

根据上述的实用新型构思，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置，其特征是它包括若干个已部署的状态监测及通信装置、若干台LoRa网关路由器、状态监测与报警云端服务器、手机基站、手机用户。

所述的LoRa网关路由器，是覆盖整个部署区域的，单台LoRa网关路由器或者分布式协同工作的多台LoRa网关路由器。

所述的状态监测与报警云端服务器，是设有LoRa芯片ID数据库的状态监测与报警云端服务器；其中，LoRa芯片ID数据库存储所有已部署的状态监测及通信装置的三元组信息；状态监测及通信装置通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路连接状态监测与报警云端服务器，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息；状态监测与报警云端服务器将感应状态异常种类、感应状态异常时间点、LoRa芯片ID信息记录在LoRa芯片ID数据库，并以LoRa芯片ID信息为关键字搜索LoRa芯片ID数据库，匹配得到相应的状态监测及通信装置的三元组信息，读取三元组信息中的状态监测及通信装置的管理用户信息，通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，实时向用户手机发送感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

所述的手机基站，是提供手机通信相关服务的手机通信运营商设立的手机基站。

所述的手机用户，是通过手机接收以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种信息传输方式发送的感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

所述的状态监测及通信装置，是指整个部署区域内的若干个状态监测及通信装置，包括控制模块、门闭合感应模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块、可选感应模块。

所述的状态监测及通信装置的控制模块，是连接门闭合感应模块、LoRa通信模块、电源模块、语音提示模块、可选感应模块。

所述的状态监测及通信装置的门闭合感应模块连接着控制模块，是通过光电感应、磁感应、接触感应中任意一种感应方式的门状态检测器，门感应状态异常导致的门状态检测器触发开关量信号被送往控制模块。

所述的状态监测及通信装置的LoRa通信模块连接着控制模块，通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接状态监测与报警云端服务器，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息。

所述的状态监测及通信装置的电源模块连接着控制模块、直接给控制模块、通过控制模块间接给门闭合感应模块、LoRa通信模块、语音提示模块、可选感应模块提供相应的工作电压。

所述的状态监测及通信装置的语音提示模块连接着控制模块，当控制模块收到状态检测器触发开关量信号，控制语音提示模块播报语音报警信息。

所述的状态监测及通信装置的可选感应模块连接着控制模块，是包含窗闭合感应模块、非接触射频卡感应模块、主动红外接收感应模块、煤气感应模块、红外线感应模块、烟雾感应模块、重力感应模块、加速度感应模块、温度感应模块、光电感应模块、电磁感应模块、GPS感应模块中任意一种或多种组合感应方式的状态检测器，感应状态异常导致的状态检测器触发开关量信号被送往控制模块。

所述的一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置的具体的工作流程步骤如下。

步骤1：初始化内部模块。

步骤2：感应状态异常导致的状态检测器触发开关量信号被送往控制模块。

步骤3：控制模块收到状态检测器触发开关量信号，控制语音提示模块播报语音报警信息。

步骤4：LoRa通信模块通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接状态监测与报警云端服务器，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息。

步骤5：状态监测与报警云端服务器将感应状态异常种类、感应状态异常时间点、LoRa芯片ID信息记录在LoRa芯片ID数据库。

步骤6：状态监测与报警云端服务器以LoRa芯片ID信息为关键字搜索LoRa芯片ID数据库，匹配得到相应的状态监测及通信装置的三元组信息，读取三元组信息中的状态监测及通信装置的管理用户信息。

步骤7：状态监测与报警云端服务器通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，实时向管理用户的手机发送感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

本实用新型具体的技术效果是：既结构简单、又经济实用地实现了基于LoRa物联网传输技术的感应状态异常监测与报警的功能，能满足低成本大规模的部署，又能应用在长距离和低功耗的场景。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的部署示意图。

图2为本实用新型的原理方框图。

图3为本实用新型的具体工作流程图。

图4为本实用新型的控制模块电路图。

图5为本实用新型的电源模块电路图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型是这样实现的，它包括若干个已部署的状态监测及通信装置101、若干台LoRa网关路由器102、状态监测与报警云端服务器103、手机基站105、手机用户106。

所述的LoRa网关路由器102，是覆盖整个部署区域的，单台LoRa网关路由器102或者分布式协同工作的多台LoRa网关路由器102。

所述的状态监测与报警云端服务器103，是设有LoRa芯片ID数据库104的状态监测与报警云端服务器103；所述的LoRa芯片ID数据库104存储所有已部署的状态监测及通信装置101的三元组信息（状态监测及通信装置101的LoRa芯片ID、状态监测及通信装置101的部署位置、状态监测及通信装置101的管理用户）；状态监测及通信装置101通过LoRa网关路由器102提供的无线数据链路连接状态监测与报警云端服务器103，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息；状态监测与报警云端服务器103将感应状态异常种类、感应状态异常时间点、LoRa芯片ID信息记录在LoRa芯片ID数据库104，并以LoRa芯片ID信息为关键字搜索LoRa芯片ID数据库104，匹配得到相应的状态监测及通信装置101的三元组信息，读取三元组信息中的状态监测及通信装置101的管理用户信息，通过手机基站105，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，实时向用户手机106发送感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

所述的手机基站105，是提供手机通信相关服务的手机通信运营商设立的手机基站105。

所述的手机用户106，是通过手机接收以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种信息传输方式发送的感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

所述的状态监测及通信装置图1中101或者图2中201，是指整个部署区域内的若干个状态监测及通信装置，包括控制模块202、门闭合感应模块203、LoRa通信模块204、电源模块205、语音提示模块206、可选感应模块207。

所述的状态监测及通信装置201的控制模块202，是连接门闭合感应模块203、LoRa通信模块204、电源模块205、语音提示模块206、可选感应模块207。

所述的状态监测及通信装置201的门闭合感应模块203连接着控制模块202，是通过光电感应、磁感应、接触感应中任意一种感应方式的门状态检测器，门感应状态异常导致的门状态检测器触发开关量信号被送往控制模块202。

所述的状态监测及通信装置201的LoRa通信模块204连接着控制模块202，通过LoRa网关路由器208提供的无线数据链路将控制模块202连接状态监测与报警云端服务器209，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息。

所述的状态监测及通信装置201的电源模块205连接着控制模块202、直接给控制模块202、通过控制模块202间接给门闭合感应模块203、LoRa通信模块204、语音提示模块206、可选感应模块207提供相应的工作电压。

所述的状态监测及通信装置201的语音提示模块206连接着控制模块202，当控制模块202收到状态检测器触发开关量信号，控制语音提示模块206播报语音报警信息。

所述的状态监测及通信装置201的可选感应模块207连接着控制模块202，是包含窗闭合感应模块、非接触射频卡感应模块、主动红外接收感应模块、煤气感应模块、红外线感应模块、烟雾感应模块、重力感应模块、加速度感应模块、温度感应模块、光电感应模块、电磁感应模块、GPS感应模块中任意一种或多种组合感应方式的状态检测器，感应状态异常导致的状态检测器触发开关量信号被送往控制模块202。

本实施例的具体工作流程步骤如图3显示，步骤如下。

步骤301：初始化内部模块。

步骤302：感应状态异常导致的状态检测器触发开关量信号被送往控制模块。

步骤303：控制模块收到状态检测器触发开关量信号，控制语音提示模块播报语音报警信息。

步骤304：LoRa通信模块通过LoRa网关路由器提供的无线数据链路将控制模块连接状态监测与报警云端服务器，上传监测的感应状态异常种类、感应状态异常时间点信息。

步骤305：状态监测与报警云端服务器将感应状态异常种类、感应状态异常时间点、LoRa芯片ID信息记录在LoRa芯片ID数据库。

步骤306：状态监测与报警云端服务器以LoRa芯片ID信息为关键字搜索LoRa芯片ID数据库，匹配得到相应的状态监测及通信装置的三元组信息，读取三元组信息中的状态监测及通信装置的管理用户信息。

步骤307：状态监测与报警云端服务器通过手机基站，以短信方式、微信方式、手机APP方式中的任意一种方式进行信息传输，实时向管理用户的手机发送感应状态异常种类、感应状态异常时间点、感应状态异常位置信息。

本实施例的控制模块可选择STC、Atmel、TI、MicroChip、ARM等公司提供的STC12、MSP430、TMS、STM32、PIC、AVR等不同型号芯片来实现。进而，控制模块与其他模块的具体电路连接关系，完全取决于具体型号芯片所配备的用户手册之规定。本实施例采用的技术方案为：控制模块选用的是专为高性能、低成本、低功耗工程要求设计的、基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列的处理器，用于构建状态监测及通信装置中功能控制的基本电路；LoRa通信模块选用Semtech公司的SX1272、SX1276、SX1301等芯片。本实施例的具体的电路连接关系分别如图4～5所示。其中，图4为本实用新型的控制模块电路图；图5为本实用新型的电源模块电路图。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到野生动物园的实施例，将“门状态”扩展到“汽车门”，可有效预防和避免“八达岭野生动物园内，自驾车游玩三名游客打开车门下车后，遭老虎袭击造成一死一伤”等现象。本技术方案仅需在野生动物园中心点架设一台LoRa网关路由器，可覆盖半径为15公里的区域范围。在进入野生动物园自驾车的每个车门吸附加装GPS感应模块和语音提示模块的门状态监测与报警装置，可实现若在猛兽区检测到游客打开车门，则自动进行语音警告播放，并且将“门被打开异常状态报警”信息和“自驾车GPS位置”信息通过LoRa无线通信技术实时发往野生动物园管理方。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到红外对射电子围墙的实施例，将“门状态”扩展到“主动红外接收状态”，实现安防人员对设防围墙的入侵监测与报警等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到防盗保险箱、防盗井盖等实施例，将“门状态”扩展到“加速度感应或重力感应”，实现对设防的保险箱、井盖防盗监测与报警等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到温室、冰箱等温度监控实施例，将“门状态”扩展到“温度感应”，实现对温室、冰箱等温度是否在阈值范围内监测与报警等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到监控安防场所的实施例，不仅可以将“门状态”扩展到“窗闭合感应、煤气感应、红外线感应、烟雾感应、光电感应、电磁感应、加速度感应、重力感应”等各种各样的感应，例如，甚至可以将“门区域”扩展到“关键区域”，例如过道、楼梯间、阳台、卫生间、厨房等区域，从而实现在监控安防场所的门闭合状态的监测与报警、窗户闭合状态的监测与报警、安防区域异常入侵的监测与报警、厨房煤气异常泄漏的检测与报警、禁烟场所是否吸烟的检测与报警等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到监控安防场所的实施例，将“门区域”扩展到设防的“关键区域”，将“门闭合感应”扩展到“门状态、窗状态”，实现安防人员对设防区域定时巡查过程中是否检查门窗的闭合状态等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到监控安防场所的实施例，将“门区域”扩展到设防的“关键区域”，将“门闭合感应”扩展到“非接触射频卡感应”，实现安防人员对设防区域的定时巡逻考勤等实施例。

本实用新型“一种基于LoRa物联网传输技术的门状态监测与报警装置”的技术方案扩展到监控安防场所的实施例，将“门区域”扩展到办公室、生产车间、会议室等考勤区域，将“门闭合感应”扩展到“非接触射频卡感应”，实现员工的上下班考勤、与会人员的会议考勤等实施例。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种扩展、改进和修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的扩展、改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。