一种广域管理系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种广域管理系统。

背景技术：

现有的一些物联网技术致力于构建路灯物联网，如基于蓝牙、wi-fi和zigbee协议的物联网，虽然可以实现物联网功能，但是传输距离有限，需要信道非常稳定的场景才能实现稳定通信。如果在路灯物联网使用这些协议，需要在信道不佳的地点增加基站以保证信道足以支持终端对基站的稳定通信，设备投入和维护成本太高。另一种基于lora技术或者lorawan协议的物联网，无法基于路灯扩展单基站覆盖范围。并且对于附近有干扰源或者信号不好的终端，很难收听到基站发出的信号，使得单基站覆盖范围有限。另外，lora使用扩频技术，在有限的公有频段，扩频使得本身就紧张的频谱资源大量浪费，当信道不足时产生的混叠同样影响通信质量。此外，星型拓扑的lora也不能覆盖基站通信范围外的终端设备，所以基于lora的路灯物联网很难将路灯周围应用都接入系统。

另外，若路灯物联网基于传统的蜂窝网络如2g/3g/4g，功耗非常高需要外接电源，而且需要在每一个终端都安装sim卡及收发机，对于大范围覆盖的路灯物联网来说成本太高且需要运营商的持续开支。

以上技术都无法很好的实现一个以路灯为载体的物联网。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种广域管理系统，用于实现传输距离远、低功耗、低运维成本的路灯物联网。

为达到上述目的，本发明提供一种广域管理系统，包括至少一个数据终端和至少一个公共设施，数据终端和公共设施均设有通信装置；

数据终端与公共设施之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接，不同的公共设施之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接；

其中，数据终端接入公共设施的接入方式与公共设施接入数据终端的接入方式不同，并且数据终端接入公共设施与公共设施接入其他公共设施的接入方式不同。

如上的，其中，还包括至少一个基站；其中：

数据终端与基站之间基于低功耗低速率无线通信协议直接通信连接；数据终端接入基站和基站接入数据终端的接入方式不同；或者

数据终端与基站之间经由至少一个公共设施进行间接通信连接，公共设施与基站之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接；公共设施接入基站与基站接入公共设施的接入方式不同。

如上的，其中，数据终端接入公共设施与公共设施接入基站的接入方式不同，基站接入公共设施与公共设施接入数据终端的接入方式不同。

如上的，其中，还包括综合管理平台，基站与综合管理平台基于高速率无线或有线网络通信协议进行通信连接；

基站、公共设施和数据终端形成树状拓扑结构的无线网络，综合管理平台中存储了树状拓扑结构的拓扑信息。

如上的，其中，数据终端与公共设施之间直接通信连接；或者

数据终端与公共设施之间经由至少一个其他的公共设施进行间接通信连接，数据终端与直接连接的公共设施之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。

如上的，其中，数据终端位于公共设施的通信装置的信号范围之外；

广域管理系统还包括低功耗的转发装置，数据终端通过转发装置与公共设施通信连接，数据终端与转发装置之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接，转发装置与公共设施之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。

如上的，其中，公共设施为路灯和/或公共场所内的室内照明灯具，路灯和室内照明灯具设有灯控装置，灯控装置与公共设施的通信装置集成在一起。

如上的，其中，公共设施的通信装置包括：

第一无线收发器，接收和/或发送基于低功耗低速率无线通信协议的无线信息；

第一控制器，控制第一无线收发器的开启/关闭。

如上的，其中，数据终端的通信装置包括：

传感器，采集数据终端的监测数据；

第二无线收发器，接收和/或发送基于低功耗低速率无线通信协议的无线信息；

第二控制器，控制第二无线收发器的开启/关闭。

如上的，其中，不同的数据终端采用不同的无线通信协议接入公共设施，数据终端接入公共设施采用与公共设施接入其他的公共设施不同的无线通信协议。

如上的，其中，基站与多个公共设施之间的点对多点通信采用时分或受控的集中调度形式。

本发明的技术方案带来的有益效果如下：

(1)本发明的数据终端和公共设施采用低功耗低速率无线通信协议，功耗小，仅用电池即可提供超长时间(例如3-5年)的持续通信，降低了成本；相对于蓝牙、wi-fi和zigbee协议，大大提升了从数据终端到基站网关的通信距离，扩大了覆盖范围，通过基站和公共设施可以组建一张覆盖所有盲区的广域物联网，并且无需增加很多基站，大大降低了设备成本和维护成本；相对于lora技术或者lorawan协议的物联网，该广域管理系统的低功耗低速率无线通信协议支持多技术接入，可以将附近所有的物联网应用通过公共设施连接到系统中，大大扩大了单基站覆盖范围。

(2)公共设施采用常见的路灯和大型空间的室内照明灯具，二者的结合大大提高了数据传输的便捷性，降低了广域管理系统的成本，路灯和大型空间的室内照明灯具成为基于4.5glpwa(低功耗广域技术)和5g技术的广域物联网的支撑平台。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的广域管理系统的结构图；

图2为本发明提供的广域管理系统的一个实施例的结构图；

图3为本发明提供的广域管理系统中公共设施的通信装置的结构图；

图4为本发明提供的广域管理系统中数据终端的通信装置的结构图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

图1为本发明提供的广域管理系统的结构图。如图1所示，广域管理系统包括多个数据终端1、多个公共设施2、多个基站3以及综合管理平台4。

数据终端1和公共设施2均设有通信装置。

如图3所示，公共设施2的通信装置包括第一无线收发器21和第一控制器22，第一无线收发器21接收和/或发送基于低功耗低速率无线通信协议的无线信息，第一控制器22控制第一无线收发器的开启/关闭。第一无线收发器21的发射机和接收机的功耗都为20ma，待机电流为3ua。

公共设施2监听基站3的广播，收到广播后可以完成注册，注册后可以对其他公共设施2或者数据终端1进行广播、组播、单播等功能。mesh节点到基站的通信同样使用在公有频段的低功耗通信协议。

如图4所示，数据终端1的通信装置包括传感器11、第二无线收发器12以及第二控制器13。数据终端1定期激活以接收信号，或者在传感器11采集到信息时被激活以发送信息。

传感器11采集所述数据终端的监测数据。作为一个实施例，传感器11可以是各种低功耗传感器，例如磁力传感器、光照传感器、或者土壤信息采集器等。

第二无线收发器12接收和/或发送基于低功耗低速率无线通信协议的无线信息。作为一个实施例，第二无线收发器12的发射机的工作电流为60ma，接收机的工作电流为20ma，待机时电流为3ua。

第二控制器13控制第二无线收发器的开启/关闭。

基站3与综合管理平台4基于高速率无线或有线网络通信协议进行通信连接。高速率无线网络通信协议如移动蜂窝网络通信协议。

数据终端1与基站3之间可以直接通信连接。数据终端可以选择其中一个基站进行通信连接，基站3与多个数据终端1之间采用点对多点通信。

数据终端1也可以经由至少一个公共设施2与基站3进行间接通信连接，这样，基站3、公共设施2和管理终端数据终端1形成树状拓扑结构的无线网络，综合管理平台4中存储了树状拓扑结构的拓扑信息，如图1所示。公共设施2可以选择其中一个基站3进行通信连接，基站3与多个公共设施2之间采用点对多点通信。作为一个实施例，数据终端1与公共设施2之间可以直接通信连接，也可以经由至少一个的公共设施2与其中一个公共设施2进行间接通信连接，不同的公共设施2之间进行通信连接。

如图2所示，数据终端1可以是道路停车感应、平安社区感应或者井盖监控感应等。如图1所示，由数据终端1的传感器采集数据，直接或经由公共设施2将数据发送给安装在基站3的网关，再由网关将数据发送给综合管理平台4。经过综合管理平台4处理的数据可以通过pc或者手机在云平台上查看，例如查看公共设施或基站是否在线，控制公共设施上的芯片，控制绿化带的智能喷灌终端给绿化带浇水等。该广域管理系统支持可靠的指令广播或指令组播，公共设施2收到基站3的网关广播或组播报文携带的指令后会向基站3发送反馈，网关根据指令反馈信号的接收统计情况确定是否进行单播重发等差错控制机制。

不同的数据终端1接入公共设施2、公共设施2接入其他的公共设施2、数据终端1接入基站3、公共设施2接入基站3可以采用相同或不同的无线通信协议。无线通信的频谱均在公有频段。

作为一个实施例，数据终端1与基站3之间基于低功耗低速率无线通信协议直接通信连接。

其中，优选地，数据终端1接入基站3和基站3接入数据终端1的接入方式不同。

其中，优选地，基站3与多个数据终端1之间的点对多点通信采用时分或受控的集中调度形式。

作为另一个实施例，数据终端1与直接连接的所述公共设施2之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。公共设施2与基站3之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。

在该实施例中，优选地，公共设施2做通信转发的时候采用竞争性随机接入的方式接入基站3。

在该实施例中，优选地，不同的公共设施2之间也基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。当然，不同的公共设施2之间也可以采用蓝牙、wi-fi、lora技术或者基于zigbee协议或lorawan协议进行通信连接。

优选地，基站3与多个公共设施2之间的点对多点通信采用时分或受控的集中调度形式。

优选地，数据终端1接入公共设施2的接入方式与公共设施2接入数据终端1的接入方式不同。

优选地，公共设施2接入基站3与基站3接入公共设施2的接入方式不同。

优选地，数据终端1接入公共设施2与公共设施2接入其他公共设施2的接入方式不同。

优选地，数据终端1接入公共设施2与公共设施2接入基站3的接入方式不同，基站3接入公共设施2与公共设施2接入数据终端1的接入方式不同。

优选地，广域管理系统还包括低功耗的转发装置。在数据终端1位于公共设施2的通信装置的信号范围之外的情况下，数据终端1通过转发装置与公共设施2通信连接。

优选地，数据终端1与转发装置之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接，并且转发装置与公共设施2之间基于低功耗低速率无线通信协议进行通信连接。

作为一个具体实施例，公共设施为路灯(如图2所示)和/或诸如公共场所的大型空间内的室内照明灯具，路灯和室内照明灯具设有灯控装置，灯控装置与公共设施的通信装置集成在一起。数据终端1的数据可以经由路灯和/或室内照明灯具传输给基站3。

低功耗低速率无线通信协议包括lpwan(低功耗广域物联网)通信技术。lpwan具有远距离、低功耗、低运维成本等特点，与wifi蓝牙、zigbee等现有技术相比，lpwan真正实现了大区域物联网低成本全覆盖。

本发明的技术方案带来的有益效果如下：

(1)数据终端和公共设施采用低功耗低速率无线通信协议，功耗小，仅用电池即可提供超长时间(例如3-5年)的持续通信，降低了成本；相对于蓝牙、wi-fi和zigbee协议，大大提升了从数据终端到基站网关的通信距离，扩大了覆盖范围，通过基站和公共设施可以组建一张覆盖所有盲区的广域物联网，并且无需增加很多基站，大大降低了设备成本和维护成本；相对于lora技术或者lorawan协议的物联网，该广域管理系统的低功耗低速率无线通信协议支持多技术接入，可以将附近所有的物联网应用通过公共设施连接到系统中，大大扩大了单基站覆盖范围。

(2)公共设施采用常见的路灯和大型空间的室内照明灯具，二者的结合大大提高了数据传输的便捷性，降低了广域管理系统的成本，路灯和大型空间的室内照明灯具成为基于4.5glpwa(低功耗广域技术)和5g技术的广域物联网的支撑平台。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。