一种基于物联网的终端设备的组网系统的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，特别是一种基于物联网的终端设备的组网系统。

背景技术：

物联网(internetofthings，iot)是一种基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。通过物联网可以用中心计算机对数量众多的终端设备进行远程的集中管理、控制。因此，物联网在运输和物流、工业制造、健康医疗、智能环境等领域得到广泛应用。

近年来，随着物联网技术在智能环境领域(如户外照明监控领域)的应用逐渐深入，一般的物联网技术，如gprs(generalpacketradioservice，通用分组无线业务)、zigbee、电力载波等技术分别存在资费昂贵、基站带载少，组网复杂、网络不稳定、传输不稳定、传输距离较近等缺点，越来越不能满足智能环境精细化管理的需要。而新兴的物联网技术诸如lora(longrangeradio，远距离无线电)、sigfox等存在架设困难、组网繁琐、难以接入互联网等问题，限制了其在智能环境领域的应用。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于物联网的终端设备的组网系统。

根据本实用新型实施例的一方面，提供了一种基于物联网的终端设备的组网系统，包括远程控制中心、通过互联网与所述远程控制中心连接的网关、以及待组网的终端设备；其中，所述系统还包括应用程序客户端，其搭载于移动终端上并与所述远程控制中心连接；

所述终端设备上设置有包含该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识的信息码；

所述应用程序客户端配置为在所述终端设备被安装好并上电后，扫描所述终端设备的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，并将所获取的该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识上传到所述远程控制中心；

所述远程控制中心配置为将所接收到的该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识下发给所述网关；

所述网关配置为根据接收到的该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，通过指定局域网通信标准与该终端设备建立组网连接。

可选地，所述网关的数量为多个；

所述远程控制中心还配置为根据所接收到的该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，按照预设匹配规则将该终端设备与所述多个网关进行匹配，并将该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识下发到所匹配出的网关中。

可选地，所述网关包括定位模块，用于获取所述网关的位置信息；

所述网关还配置为将所获取的自身的位置信息上传到所述远程控制中心；

所述应用程序客户端还配置为获取该终端设备的位置信息并将该终端设备的位置信息上传到所述远程控制中心；

所述远程控制中心还配置为根据接收到的该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和位置信息，将该终端设备与距离该终端设备最近的网关进行匹配。

可选地，所述指定局域网通信标准为lora；

所述网关和所述终端设备分别设置有lora通信模块。

可选地，所述网关的lora通信模块包括用于所述终端设备的入网管理的第一lora通信模块和用于与所述终端设备进行组网后通信的第二lora通信模块，其中，所述第一lora通信模块的通信配置参数被设置为与所述终端设备出厂未组网时的通信配置参数一致；

所述网关还配置为通过所述第一lora通信模块向所述终端设备发送携带有所述第二lora通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

所述终端设备还配置为在接收到该命令后，将自身的通信配置参数更改为与所述第二lora通信模块的通信配置参数一致以加入所述网关的第二lora通信模块所在的局域网。

可选地，所述应用程序客户端还配置为获取所述终端设备的出厂默认通信配置参数并将该终端设备的出厂默认通信配置参数上传到所述远程控制中心；

所述远程控制中心还配置为将所接收到的该终端设备的出厂默认通信配置参数下发给所述网关；

所述网关还配置为在接收到该终端设备的设备型号、设备唯一身份标识和出厂默认通信配置参数后，并在向该终端设备发送更改通信配置参数的命令之前，将所述第一lora通信模块的通信配置参数设置为与该终端设备的出厂默认通信配置参数一致；并且，在该终端设备加入所述第二lora通信模块所在的局域网后，恢复所述第一lora通信模块的通信配置参数。

可选地，所述终端设备还配置为：

当该终端设备为电池供电的终端设备时，采用第一通信模式与所述网关进行通信；

当该终端设备为市电供电的终端设备时，采用第二通信模式与所述网关进行通信；

其中，在所述第一通信模式中，只有在该终端设备向所述网关发送上行传输信号后，所述网关才响应于所述上行传输信号与该终端设备进行下行通信；

在所述第二通信模式中，该终端设备始终开放接收窗口以便所述网关与其进行下行通信。

可选地，所述网关还配置为：

根据所接收到的该终端设备的设备型号判断该终端设备的类型；

若该终端设备为市电供电的终端设备，则通过所述第一lora通信模块向该终端设备发送携带有所述第二lora通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令；

若该终端设备为电池供电的终端设备，则在通过所述第一lora通信模块接收到该终端设备上报的信息后，通过所述第一lora通信模块向该终端设备发送携带有所述第二lora通信模块的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。

可选地，所述通信配置参数包括局域网名称和信道。

可选地，所述网关的lora通信模块还包括第三lora通信模块；

所述终端设备还配置为：

在与所述网关建立组网连接后，若该终端设备向所述网关上报信息后未接收到所述网关的第二lora通信模块的响应信息的次数超过指定未响应次数，或该终端设备与所述网关的第二lora通信模块的通信成功率小于第一预设阈值，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三lora通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三lora通信模块与所述网关进行通信。

可选地，所述终端设备还配置为：

在与所述网关建立组网连接后，并在进行信息上报之前，判断待上报的信息的数据量是否超过第二预设阈值；

若是，则自动将自身的通信配置参数更改为与所述网关的第三lora通信模块的通信配置参数一致，并通过所述第三lora通信模块与所述网关进行通信。

可选地，所述网关还设置有广域网通信模块，用于所述网关与所述远程控制中心进行通信；

所述广域网通信包括下列之一：通用分组无线业务gprs、第三代移动通信技术3g、第四代移动通信技术4g、网口通信。

可选地，所述终端设备为户外照明终端设备。

可选地，所述终端设备包括下列至少之一：

路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器。

本实用新型实施例提出的基于物联网的终端设备的组网系统，通过搭载于移动终端上的应用程序客户端扫描待组网的终端设备上的信息码来获取终端设备的设备型号和设备唯一身份标识等信息，并将所获取的终端设备的信息上传到远程控制中心，远程控制中心再将终端设备的信息下发到对应的网关以完成该终端设备加入网关所在的局域网的操作。通过扫码入网的方式，解决了现有的物联网通信技术，特别是lora通信技术中存在的终端设备组网操作复杂、繁琐的问题。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型一实施例的基于物联网的终端设备的组网系统的架构示意图；

图2示出了根据本实用新型另一实施例的基于物联网的终端设备的组网系统的架构示意图；以及

图3示出了根据本实用新型一具体实施例的终端设备组网时的通信场景示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

组网繁琐是限制物联网技术在智能环境领域的应用的重要因素。当终端设备加入局域网(如lora网络)时，除了一些常规的配置参数之外，还需要以下三个重要参数：局域网名称(可称为appeui)、信道和设备唯一身份标识(可称为deveui)。其中，挂载在同一个网关下面的所有终端设备的appeui必须与该网关一致，该终端设备才能够与网关通信。并且，通常一个网络下具有多个信道，以便进行跳频通信，例如，同一个lora网络一般具有8个信道，而同一网络(局域网)下的所有终端设备的多个信道必须一致。另外，网关还必须知道终端设备的deveui才能够与该终端设备通信。现有技术中终端设备加入局域网时对上述配置参数的获取和更改操作复杂、繁琐，限制了其应用。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提出一种基于物联网的终端设备的组网系统。图1示出了根据本实用新型一实施例的基于物联网的终端设备的组网系统的架构示意图。参见图1，该系统可以包括：终端设备110、网关120、远程控制中心130以及应用程序客户端140。网关120通过互联网与远程控制中心130连接。应用程序客户端140可搭载于移动终端(例如手机、平板电脑等)上，并通过无线方式与远程控制中心130连接。终端设备110上设置有包含该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识(deveui)的信息码。该信息码可以是条形码或二维码。

需要说明的是，图1中根据一般实际应用的场景示出了多个终端设备110，其中，以实线双向箭头连接终端设备110与网关120时，表示该终端设备110已经与网关120成功建立组网连接；以虚线双向箭头连接终端设备110与网关120时，表示该终端设备110有待与网关120建立组网连接，即，该终端设备110为待组网的终端设备。

在终端设备110被安装好并上电后，准备与网关120建立组网连接时，应用程序客户端140扫描待组网的终端设备110的信息码以获取该终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识，并将所获取的该终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识上传到远程控制中心130。

远程控制中心130接收该终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识，并将所接收到的该终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识下发到网关120中。进而，网关120根据接收到的终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，通过指定局域网通信标准与该终端设备110建立组网连接，完成终端设备110的入网操作。

在本实用新型实施例的一种可选实施方案中，如图2所示，网关120的数量可以为多个。这种情况下，每个网关120下可以挂载(或称连接)多个终端设备110，且每一个网关120与连接至其上的多个终端设备110形成一局域网，从而使得整个系统形成多个局域网，以最大限度地保证网关与终端设备之间的通信效率。此时，远程控制中心130还可以根据所接收到的终端设备的设备型号和设备唯一身份标识，按照预设匹配规则将该终端设备110与该多个网关120进行匹配，并将该终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识下发到所匹配出的网关120中。进而，该匹配的网关120根据接收到的终端设备的设备型号和设备唯一身份标识与该终端设备110建立组网连接，完成终端设备110的入网操作。此处提及的预设匹配规则可以包括将终端设备与挂载终端数量较少的网关匹配、用户指定与终端设备连接的网关等。需要注意的是，当存在多个网关时，与终端设备110进行交互的网关120均指与该终端设备110匹配的网关。

在本实用新型实施例的一个优选实施方案中，如图2所示，每个网关120可以包括定位模块121。定位模块121可以通过例如gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)等获取网关的位置信息。所获取的网关的位置信息可由网关120上传到远程控制中心130，可作为终端设备与网关匹配的分析依据之一，还可以为资产管理、故障定位提供依据。应用程序客户端140还可以获取待组网的终端设备110的位置信息并将该终端设备的位置信息上传到远程控制中心130。在这种情况下，在终端设备的入网过程中将终端设备与网关匹配时，远程控制中心130可以根据接收到的该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和位置信息，将该终端设备110与距离该终端设备最近的网关120进行匹配。此处提及的位置信息可以用经纬度表示。优选地，在进行终端设备与网关的匹配时，还同时考虑网关的挂载终端数量，以达到区域和载荷分配的平衡。

在本实用新型实施例的一个可选实施方案中，网关120与终端设备110之间交互的指定局域网通信标准可以为lora标准。相应地，如图2所示，每个终端设备110均设置有lora通信模块111，相应地，网关120设置有lora通信模块122，通过lora通信模块111和lora通信模块122实现终端设备110与网关120之间的交互。lora(longrangeradio，远距离无线电)是一种低功耗局域网无线标准，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离可扩大3-5倍，从而能够显著增加终端设备与网关之间的有效通信传输距离。

进一步地，为了提高终端设备入网的成功率和效率，在一个优选的实施方案中，仍然参照图2所示，网关120的lora通信模块122包括用于终端设备的入网管理的第一lora通信模块1221和用于与终端设备进行组网后通信的第二lora通信模块1222。第一lora通信模块1221的通信配置参数可以被设置为出厂默认的参数，这些参数与待组网的终端设备110出厂未组网时的通信配置参数一致，从而第一lora通信模块1221可用于接收未组网的终端设备110发来的信息。第二lora通信模块1222的通信配置参数可以被设置为其所在的局域网的参数。

网关120在接收到远程控制中心130下发的终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识后，通过第一lora通信模块1221向该终端设备110发送携带有第二lora通信模块1222的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。该终端设备110在接收到更改通信配置参数的命令后，将自身的通信配置参数更改为与第二lora通信模块1222的通信配置参数一致以加入网关120的第二lora通信模块1222所在的局域网。本文提及的通信配置参数可以包括局域网名称和/或信道。

更进一步地，应用程序客户端140还可以获取待组网的终端设备110的出厂默认通信配置参数并将该终端设备的出厂默认通信配置参数上传到远程控制中心130。远程控制中心130继而将所接收到的该终端设备110的出厂默认通信配置参数下发给网关120。在实际操作中，应用程序客户端140可以将所获取的待组网的终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和出厂默认通信配置参数一起上传到远程控制中心130。进而，再由远程控制中心130将所接收到的该终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和出厂默认通信配置参数一同下发至网关120。在这种情况下，网关120在接收到终端设备110的设备型号、设备唯一身份标识和出厂默认通信配置参数后，并在向该终端设备110发送更改通信配置参数的命令之前，将第一lora通信模块1221的通信配置参数设置为与该终端设备110的出厂默认通信配置参数一致，从而使得网关120可以通过第一lora通信模块1221与该终端设备110进行交互。在该终端设备110加入第二lora通信模块1222所在的局域网后，网关120恢复第一lora通信模块1221的通信配置参数。

在实际应用中，终端设备110的供电方式通常有以下两种：第一种，市电供电，对于采用市电供电的终端设备，电量供应较稳定，可承受的功耗相对较高；第二种，电池供电，例如通过太阳能发电、或由蓄电池供电的终端等，对于采用电池供电的终端设备，电量供应取决于电池中所存储的电量，可承受的功耗相对较低。

在本实用新型实施例的一个可选实施方案中，终端设备110可以配置为：

当终端设备110为电池供电的终端设备时，采用第一通信模式(不妨称为lora的classa通信模式)与网关120进行通信；当终端设备110为市电供电的终端设备时，采用第二通信模式(不妨称为lora的classc通信模式)与网关120进行通信。其中，在第一通信模式中，只有在终端设备110向网关120发送上行传输信号后，网关120才响应于该上行传输信号与终端设备110进行下行通信，也就是说，任何时候，网关的下行通信都只能在终端设备的上行通信之后。在第二通信模式中，终端设备110始终开放接收窗口以便网关120与该终端设备110进行下行通信，也就是说，网关可以实时向终端设备下发数据。通过使电池供电的终端设备采用第一通信模式进行工作，可以使电池供电的终端设备在应用时功耗最低，同时网关能够迅速响应与其进行下行通信。

基于终端设备110的上述通信模式配置，网关120在接收到远程控制中心130下发的终端设备110的设备型号和设备唯一身份标识后，还可以根据所接收到的该终端设备110的设备型号判断该终端设备110的类型。若该终端设备110为市电供电的终端设备，则网关120立即通过第一lora通信模块1221向该终端设备110发送携带有第二lora通信模块1222的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。若该终端设备110为电池供电的终端设备，则网关120在通过第一lora通信模块1221接收到该终端设备110上报的信息后，再通过第一lora通信模块1221向该终端设备110发送携带有第二lora通信模块1222的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。该终端设备110在接收到更改通信配置参数的命令后，将自身的通信配置参数更改为与第二lora通信模块1222的通信配置参数一致以加入网关120的第二lora通信模块1222所在的局域网。

在本实用新型实施例的一个优选实施方案中，为了提高终端设备与网关之间通信的成功率，参照图2所示，网关120的lora通信模块122还可以包括第三lora通信模块1223。第三lora通信模块1223可以作为第二lora通信模块1222的备用通信模块。终端设备110在与对应匹配的网关120建立组网连接后，若该终端设备110向网关120上报信息后未接收到网关120的第二lora通信模块1222的响应信息的次数超过指定未响应次数，或该终端设备110与网关120的第二lora通信模块1222的通信成功率小于第一预设阈值，则自动将自身的通信配置参数更改为与网关120的第三lora通信模块1223的通信配置参数一致，并通过第三lora通信模块1223与网关120进行通信。此处提及的指定未响应次数例如可以设定为5次、10次等，第一预设阈值例如可以设定为80％、85％等，本实用新型对此不作限制。

考虑到每个网关下都会挂载多个终端设备，为了避免终端设备向网关进行信息上报时不同终端设备间的数据碰撞，可以使同一网关120下的多个终端设备110以顺序轮转的方式进行上报。具体地，可以在一个轮转周期中为每个终端设备110分配各自的时间窗口，这些时间窗口顺次连接，每个终端设备110定时在各自对应的时间窗口内完成向网关120的信息上报以及接收网关120下发的数据的操作，从而大大增强终端设备与网关之间通信的有序性和成功率。

更优选地，终端设备110在与对应匹配的网关120建立组网连接后，并在进行信息上报之前，还可以先判断待上报的信息的数据量是否超过第二预设阈值。若待上报的信息的数据量超过第二预设阈值，则终端设备110自动将自身的通信配置参数更改为与网关120的第三lora通信模块1223的通信配置参数一致，并通过该第三lora通信模块1223与网关120进行通信。通过使终端设备在进行大数据量通信前将网络切换到网关的第三lora通信模块所在网络，可以减少第二lora通信模块的压力。特别是对于上述的终端设备采用轮转上报的情形，本实施方案防止了长期通信会打乱网关的第二lora通信模块所在网络下的终端设备的轮转上报机制，保证通信的有序性和有效性。

在本实用新型实施例的一个可选实施方案中，本实用新型实施例提供的基于物联网的终端设备的组网系统还可以应用于户外照明终端设备的组网场合，从而使户外区域(如小区、庭院、园区、乡村、校园、公园等)的照明终端设备能够方便地与相应的网关和远程控制中心连接形成物联网拓扑结构，进而实现对户外照明灯具的远程测控的目的。此时，多个终端设备110可以为户外照明终端设备，包括但不限于路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器等。此处提及的环境传感器可以是指具备测量环境中的温度、湿度、气压、光照、噪音、voc(volatileorganiccompounds，挥发性有机化合物)、pm2.5等环境信息的传感功能和无线通信功能的复合型传感元器件。

在本实用新型实施例的一个可选实施方案中，网关120还可以设置有广域网通信模块123，用于通过广域网通信技术借由互联网与远程控制中心130进行通信。也就是说，广域网通信模块123作为网关120的上行通信接口，起到将局域网与远程控制中心130连接的功能。此处提及的广域网通信技术可以包括通用分组无线业务gprs、第三代移动通信技术3g、第四代移动通信技术4g、网口通信等中的一种。网口通信通过利用网络接口(例如以太网接口等)接入互联网。

下面以图3所示的根据本实用新型一具体实施例的终端设备组网时的通信场景示意图为例，对本实用新型提供的终端设备的组网操作进行具体说明。

参照图3所示，在终端设备110被安装好并上电后，应用程序客户端140扫描终端设备110的信息码以获取该终端设备的设备型号和设备唯一身份标识(deveui)，进一步获取终端设备110的位置信息，并将终端设备110的设备型号、deveui和位置信息上传到远程控制中心130。远程控制中心130根据接收到的信息进行综合分析，依据终端设备与网关之间的距离较近、网关的挂载终端数量较少为优先的匹配规则，将终端设备110与合适的网关120进行匹配，并将终端设备110的设备型号、deveui和位置信息下发到匹配的网关120。网关120在接收到上述信息后，判断终端设备110的类型。由于网关120的第一lora通信模块1221的通信配置参数(或称网络参数)已预先设置为与终端设备110的出厂未组网时的默认参数一致，因此，第一lora通信模块1221可用于网关120与未组网的终端设备110之间的通信。对于市电供电的终端设备110，网关120通过第一lora通信模块1221立即向该终端设备110发送携带有第二lora通信模块1222的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。对于电池供电的终端设备110，网关120在通过第一lora通信模块1221接收到该终端设备110定时上报的信息后，通过第一lora通信模块1221向该终端设备110发送携带有第二lora通信模块1222的通信配置参数的更改通信配置参数的命令。该终端设备110在接收到更改通信配置参数的命令后，将自身的通信配置参数更改为与第二lora通信模块1222的通信配置参数一致以加入网关120的第二lora通信模块1222所在的局域网。

通过采用“扫码”的方式使终端设备加入局域网，解决了现有的lora通信技术中存在的设备加入网关操作复杂、繁琐的问题。

需要说明的是，实际应用中，上述所有可选实施方式可以采用结合的方式任意组合，形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本实用新型实施例能够达到如下有益效果：

本实用新型实施例提出的基于物联网的终端设备的组网系统，通过搭载于移动终端上的应用程序客户端扫描待组网的终端设备上的信息码来获取终端设备的设备型号和设备唯一身份标识等信息，并将所获取的终端设备的信息上传到远程控制中心，远程控制中心再将终端设备的信息下发到对应的网关以完成该终端设备加入网关所在的局域网的操作。通过扫码入网的方式，解决了现有的物联网通信技术，特别是lora通信技术中存在的终端设备组网操作复杂、繁琐的问题。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本实用新型的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本实用新型的保护范围。