一种基于LoRa的开门检测系统的制作方法

本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种基于lora的开门检测系统。

背景技术：

目前，随着物联网技术的发展，已有很多技术能进行开门检测。但是现有的开门检测虽然能够检测到门被打开，但是需要辅助人脸识别、摄像头等技术才能看到是否本人打开，其成本较高，从而很容易导致误报。

现有技术虽然也有远程监测功能，但其往往依靠家中的wifi、以太网进行数据上报，一旦家中被断电，家中路由器或网关被断电，则不能做到有效上报，造成安全隐患。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明公开了一种基于lora的开门检测系统，结构和方法简单，成本低，而且安全性高。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种基于lora的开门检测系统，其包括服务器、网关、开门检测器、lora个人标识卡和用户终端，所述网关包括中央处理器、lora通信模块、供电模块、有线或无线网络模块；

所述开门检测器包括电源模块、mcu、lora模块、加速度检测单元、存储模块、报警模块；lora模块、加速度检测单元、存储模块、报警模块分别与mcu连接；所述开门检测器包括测距算法程序；

所述lora个人标识卡包括具有唯一身份标识的lora终端节点和电池；

所述用户终端用于远程接收当前被监测的门的开门状况和用于设置开门检测器所能配对的lora个人标识卡的id；

开门检测器的加速度检测单元感应到门被打开后，通过lora模块检测当前范围内是否有能够与其配对的lora个人标识卡，如果开门检测器检测到与之配对的个人标识卡且测得双方的距离小于距离设定值时，所述开门检测器通过lora模块发送开门信息，由网关转发至服务器，并经服务器发送给用户终端。

采用此技术方案，利用加速度传感器、lora个人标识卡并结合测距检测是否为本人开门，这种方式相比于人脸识别等检测方式既可以节约大量成本，也可以提高识别率增加便捷性。而且lora的功耗低、距离远、成本低的特点，可在保证远程通信质量的情况下大大缩减成本。

进一步的，对于网关，所述有线或无线网络模块为以太网模块、gsm/gprs模块、3g/4g/5g模块或wifi模块。

进一步的，所述网关包括外围设备接口。外围设备接口可以是isp、spi、uart、i2c、gpio、usb、hdmi、vga、typec接口等。

进一步的，中央处理器可以采用8位、16位、32位mcu、dsp、fpga或arm架构的单、多核处理器。

进一步的，供电模块可以是交直流转化电路也可以是由各类锂电池、蓄电池并结合升降压电路组成。

对于开门检测器，电源模块可以是各类电池或是交直流转换电路；mcu可以是8位、16位、32位单片机；加速度检测单元可以使用陀螺仪、亦是其他可以检测加速度的传感器；存储模块可以是eeprom、flash闪存等存储设备；报警模块可以是扬声器、蜂鸣器或其他可以发出声音的设备。

进一步的，lora个人标识卡既可以为卡片形状，也可以做成手环等其他形状。

进一步的，所述lora个人标识卡的id包括lora个人标识卡的deveui（deviceextendeduniqueidentifier，设备扩展唯一标识)信息和秘钥。

进一步的，用户终端的管理程序即用户app主要有两大功能，一是用于远程接收当前被监测的门的开门状况，如果出现异常则会以震动、发出声音等方式对房主提出警报；二是用于设置开门检测器所能配对的lora个人标识卡的id，一个开门检测器可以绑定多个个人标识卡，只有在列表内的个人标识卡才能被开门检测器所识别到。

其中，lora个人标识卡的id的其实为lora节点的deveui和aes秘钥，不同节点的deveui和aes秘钥在出厂时是不同的。

作为本发明的进一步改进，如果开门检测器没有检测到与之配对的个人标识卡，或者虽然检测到了个人标识卡但测得双方距离较远时，则会判断本次开门并非房主人所为；开门检测器通过报警模块进行报警，并将异常信息通过lora模块发送给lora网关，并由网关转发至服务器，最后再通过服务器将警报信息发送至用户终端。

作为本发明的进一步改进，用户终端收到信息后，用户选择是否本人操作，如果是本人操作，用户终端发送信息给服务器，服务器再通过网关下发信息给开门检测器，停止报警；如果不是本人操作，直至用户处理后再选择是否停止报警。

此技术方案采用两层aes加密的配对消息传输方式，大大提高了安全性。

作为本发明的进一步改进，lora个人标识卡与开门检测器的配对包括以下步骤：

步骤s101，lora个人标识卡将自己的deveui信息通过自己的秘钥进行加密后，通过lora终端节点发出；

步骤s102，开门检测器收到信息后，采用存储在存储模块的秘钥进行解密；解密后的消息如果与存储在存储模块的deveui信息对应，配对成功，否则配对失败。

作为本发明的进一步改进，加密采用aes加解密算法进行加密。

作为本发明的进一步改进，在进行开门检测前，先将lora个人标识卡添加至开门检测器识别列表中，其包括以下步骤：

步骤s201，在用户终端的用户管理程序中添加开门检测器的秘钥，并添加lora个人标识卡的秘钥和id；

步骤s202，用户管理程序将lora个人标识卡的秘钥和deveui信息通过开门检测器的秘钥进行加密，然后发送至服务器，服务器将该加密信息发送到网关；

步骤s203，网关将该加密信息通过lora通信模块发送给开门检测器；

步骤s204，开门检测器利用自己的秘钥解出lora个人标识卡的秘钥和deveui信息，并存储在存储模块中。

作为本发明的进一步改进，所述测距算法程序为rssi测距算法程序。rssi测距算法为一种根据无线信号强度测算距离的算法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，本发明的技术方案，采用加密的配对消息传输方式，即可保证安全性，又可以有效检测到房门是否是在本人的允许下打开的。针对租房的群体来说，房东和管理人员也有钥匙或门禁卡，加入此系统可以检测房东或管理人员是否在自己不知情的情况下进入房间。

第二，采用特有的利用lora节点的deveui和aes秘钥并通过lora模块发送与开门检测器配对消息的核对方法，在房门打开后利用加速度传感器、lora个人标识卡并结合rssi测距算法检测是否为本人开门的方式相比于人脸识别等检测方式既可以节约大量成本，也可以提高识别率增加便捷性。

第三，由于lora具有功耗低、距离远、成本低的特点，可在保证远程通信质量的情况下大大缩减成本。

附图说明

图1是本发明一种基于lora的开门检测系统的结构示意图。

图2是本发明一种基于lora的开门检测系统的开门检测器的结构框图。

图3是本发明一种基于lora的开门检测系统的lora个人标识卡的结构框图。

图4是本发明一种基于lora的开门检测系统的系统工作流程图。

图5是本发明一种基于lora的开门检测系统将lora个人标识卡添加至开门检测器识别列表的流程图。

图6是本发明一种基于lora的开门检测系统添加lora个人标识卡过程中的消息传输示意图。

图7是本发明一种基于lora的开门检测系统的开门检测器与lora个人标识卡的配对流程图。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1~图3所示，一种基于lora的开门检测系统，其包括服务器、网关、开门检测器、lora个人标识卡和用户终端，所述网关包括中央处理器、lora通信模块、供电模块、有线或无线网络模块和外围设备接口，所述有线或无线网络模块为以太网模块或gsm/gprs模块或3g/4g/5g模块或wifi模块。中央处理器可以采用8位、16位、32位mcu、dsp、fpga或arm架构的单、多核处理器，供电模块可以是交直流转化电路也可以是由各类锂电池、蓄电池并结合升降压电路组成。外围设备接口可以是isp、spi、uart、i2c、gpio、usb、hdmi、vga、typec接口等。

所述开门检测器包括电源模块、mcu、lora模块、加速度检测单元、存储模块、报警模块；lora模块、加速度检测单元、存储模块、报警模块分别与mcu连接；所述开门检测器包括测距算法程序。电源模块可以是各类电池或是交直流转换电路，mcu可以是8位、16位、32位单片机，加速度检测单元可以使用陀螺仪、亦是其他可以检测加速度的传感器，存储模块可以是eeprom、flash闪存等存储设备，报警模块可以是扬声器、蜂鸣器或其他可以发出声音的设备。

所述lora个人标识卡包括具有唯一身份标识的lora终端节点和电池；其中电池为mini锂电池，此标识卡既可以做成卡片形状也可以做成手环等其他形状。

用户终端可以采用用户手机。用户终端包含的管理程序即用户app主要有两大功能，一是用于远程接收当前被监测的门的开门状况，如果出现异常则会以震动、发出声音等方式对房主提出警报；二是用于设置开门检测器所能配对的lora个人标识卡的id，一个开门检测器可以绑定多个个人标识卡，只有在列表内的个人标识卡才能被开门检测器所识别到。lora个人标识卡的id的其实为lora节点的deveui和aes秘钥，不同节点的deveui和aes秘钥在出厂时是不同的。

如图4所示，所述基于lora的开门检测系统的工作过程如下：

开门检测器的加速度检测单元感应到门被打开后，通过lora模块检测当前范围内是否有能够与其配对的lora个人标识卡，如果开门检测器检测到与之配对的个人标识卡且测得双方的距离小于距离设定值时，所述开门检测器通过lora模块发送开门信息，由网关转发至服务器，并经服务器发送给用户终端的app上，手机app显示正常开门信息。

如果开门检测器没有检测到与之配对的个人标识卡，或者虽然检测到了个人标识卡但测得双方距离较远时，则会判断本次开门并非房主人所为；开门检测器通过报警模块进行报警，并将报警信息通过lora模块发送给lora网关，并由网关转发至服务器，最后再通过服务器将警报信息发送至用户终端的app上。

用户终端收到信息后，用户选择是否本人操作，如果是本人操作，用户终端app发送停止指令给服务器，服务器再通过网关下发停止指令给开门检测器，开门检测器停止报警。

如果不是本人操作，用户不处理，则继续报警直至用户处理，如果用户选择停止报警，用户终端app发送停止指令给服务器，服务器再通过网关下发停止指令给开门检测器，开门检测器停止报警；如果用户选择不停止报警或用户不操作，开门检测器继续报警。

当用户在手机上收到警报信息后，如果确定非本人所为则可以联系警务人员或安保人员或其他管理人员进行核实并及时做出进一步处理，如果确定为本人所为，则可以通过手机app手动关闭报警器报警，这种方式具有更多的便利性。

其中的测距采用rssi测距算法程序进行。

如图5和图6所示，在进行开门检测前，先将lora个人标识卡添加至开门检测器识别列表中，其包括以下步骤：

步骤s201，在用户终端的用户管理程序即用户app中添加开门检测器的秘钥，并添加lora个人标识卡的秘钥和id；

步骤s202，用户管理程序将lora个人标识卡的秘钥和deveui信息通过开门检测器的秘钥进行加密，然后发送至服务器，服务器将该加密信息发送到网关；

步骤s203，网关将该加密信息通过lora通信模块发送给开门检测器；

步骤s204，开门检测器利用自己的秘钥解出lora个人标识卡的秘钥和deveui信息，并存储在存储模块中。

其中加密采用aes加解密算法进行加密。

如图7所示，lora个人标识卡与开门检测器的配对包括以下步骤：

步骤s101，lora个人标识卡将自己的deveui信息通过自己的aes秘钥进行加密后，通过lora终端节点发出；

步骤s102，开门检测器收到信息后，采用存储在存储模块的aes秘钥进行解密；解密后的消息如果与存储在存储模块的deveui信息对应，配对成功，否则配对失败。

采用本实施例的技术方案，利用加速度传感器、lora个人标识卡并结合测距检测是否为本人开门，这种方式相比于人脸识别等检测方式既可以节约大量成本，也可以提高识别率增加便捷性；而且采用两层aes加密的配对消息传输方式，大大提高了安全性。另外，lora具有功耗低、距离远、成本低的特点，可在保证远程通信质量的情况下大大缩减成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。