一种基于LoRa网络的无线声光警报器系统低功耗运行及动态分组联动方法与流程

本发明属于消防设施领域，涉及一种基于物联网的消防设备，具体涉及一种基于lora网络的无线声光警报器系统低功耗运行及动态分组联动方法。

背景技术：

传统无线声光警报器功耗过高，安装过程中需要市电供电，市电布线安装成本高昂，且在安装初期就要确定分组，分组调整复杂，不能灵活进行广播和单播分组调整且为了实现实时控制，需要频繁和服务端进行通信，以保持控制链路的畅通，造成额外的功耗消耗，联动响应度不够灵敏等问题，特别是对于电池供电的无线声光警报器，受制于电池和能耗过高限制无法大范围推广应用。

专利cn201711037613.2只是阐述了声光警报器的通信，并未说明声光警报器分组实现和参数控制以及低功耗实现。

技术实现要素：

本发明的目的解决传统无线声光警报器功耗过高，安装过程中需要市电供电，市电布线安装成本高昂，且在安装初期就要确定分组，分组调整复杂，不能实时的通过无线广播控制分组，联动响应度不够灵敏等问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于lora网络的无线声光警报器系统低功耗运行方法，该系统包括服务器和若干无线声光警报器，所述无线声光警报器与服务器之间采用lora网络通讯相连，其特征在于，该系统运行主要包括以下步骤：

步骤1、上电预分组阶段，无线声光警报器与服务器进行通讯，获得系统联动信息的分组地址d1和信道参数f1；

步骤2、当无线声光警报器接收到d1和f1，进入监听运行状态；

步骤3、当无线声光警报器在运行监听阶段收到控制调整信息，立即进入控制调整模式，无线声光警报器处理完控制调整信息，立即进入运行态延迟时间t2后，发送状态数据帧s3，s3携带被控制或调整的内容，以上行应答帧模式上报，收到服务器应答后无线声光警报器按照控制调整信息进行参数和设备状态调整，如没有收到应答，则保持原来的参数和设备状态，进入监听运行态。

作为改进，步骤1中，无线声光警报器获得系统联动信息的分组地址d1和信道参数f1的方法如下：

(1)无线声光警报器初始上电，运行数据和参数以上行应答帧的状态上传到服务器，服务器根据设备参数和预先的分组信息，将联动信息的分组地址d1和信道参数f1下发，无线声光警报器终端收到应答后存储d1和f1的信息；

(2)当无线声光警报器没有收到含有d1和f1的应答信息时，无线声光警报器间隔上报状态帧s1，s1始终携带设备未分组标识，直至收到服务器端携带d1和f1的应答信息，清除无线声光警报器未被分组标识，以固定间隔t1上报携带无线声光警报器已分组标识的状态信息s2，无线声光警报器进入运行监听阶段。

作为改进，步骤2中，无线声光警报器监听模式运行方法为：

步骤(1)、当无线声光警报器接收到d1和f1，进入监听运行状态，上报无线声光警报器运行状态帧s2，接着进入周期的监听状态，监听信道使用f1，监听地址使用d1

步骤(2)、无线声光警报器使用信道检测模式周期监听信道f1的数据，如未检测到前导码，无线声光警报器进入休眠模式，周期间隔后唤醒继续进行f1信道占用检测，当检测到信号时，进入接收状态，等待接收到数据帧，接收成功后进入正常工作状态模式，检测是否到无线声光警报器发送数据时间间隔t1，间隔到，发送状态数据，未到间隔t1，处理完成后继续进入休眠状态，等待下一次监听；

作为改进，当无线声光警报器没有收到含有d1和f1的应答信息时，无线声光警报器上报状态帧s1的间隔逐渐加长，最长间隔不大于12小时。

作为改进，在无线声光警报器监听模式运行方法中，设置合理的睡眠周期和被检测信道前导码的长度，重复步骤(2)达到实时控制并低功耗运行无线声光警报器目的。

作为改进，所述合理的睡眠周期长度为5-30秒，被检测信道前导码的长度为两个睡眠周期长度。

作为改进，所述间隔t1范围为0.5-12小时。(30分到12小时可调整，以30分钟为步进值调整)

作为改进，所述控制调整信息的内容包括开启声光器、关闭声光器以及新的分组联动信息。

一种基于lora网络的无线声光警报器系统动态分组联动方法，该系统包括服务器和若干无线声光警报器，所述无线声光警报器与服务器之间采用lora网络通讯相连，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、无线声光警报器初始上电，运行数据和参数以上行应答帧的状态上传到服务器，服务器根据设备参数和预先的分组信息，将联动信息的分组地址d1和信道参数f1下发，无线声光警报器终端收到应答后存储d1和f1的信息；

步骤(2)、当无线声光警报器没有收到含有d1和f1的应答信息时，无线声光警报器间隔上报状态帧s1，s1始终携带设备未分组标识，直至收到服务器端携带d1和f1的应答信息，清除无线声光警报器未被分组标识，以固定间隔t1上报携带无线声光警报器已分组标识的状态信息s2，无线声光警报器进入运行监听阶段；

步骤(3)、当无线声光警报器在运行监听阶段收到包含新分组信息的控制调整信息，立即进入控制调整模式，无线声光警报器处理完控制调整信息，立即进入运行态延迟时间t2后，发送状态数据帧s3，s3携带被控制或调整的内容，以上行应答帧模式上报，收到服务器应答后无线声光警报器按照控制调整信息进行分组信息调整，如没有收到应答，则保持原来的分组信息，重新进入监听运行态。

本发明有益效果是：

1、本发明实现了无线声光警报器的低功耗运行下的实时控制，在实时控制的情况下独立供电，免去市电供电布线的繁琐，降低安装成本。

2.本发明实现了无线声光警报器动态分组调整，使得组网联动和单播更加灵活可靠。

附图说明

图1为本发明无线声光警报器系统结构示意图；

图2为本发明无线声光警报器上行帧和服务器下行帧示意图；

图3是本发明无线声光警报器系统低功耗运行方法流程图。

1-前导码，2-负载数据，3-信道检测，4-休眠，5-单接收，6-状态上报，7-无线声光警报器，8-lora无线网关，9-服务器，10-下行帧，11-上行帧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行举例说明。

如图1所示，本发明利用常规基于lora网络的无线声光警报器，设计了一种低功耗运行，动态联动分组，实时控制的无线声光警报器，以解决传统无线警报器供电布线，联动分组固定，响应灵敏度不高等问题，以适应安装后的联动信息更改和分组广播调整的需求。

本发明无线声光警报器系统包括服务器、lora无线网关和若干无线声光警报器，所述无线声光警报器与服务器之间采用lora网络通讯相连，无线声光警报器系统低功耗运行方法分为三个阶段，上电预分组阶段、低功耗运行监听、控制调整。

上电预分组阶段：

上电预分组阶段，无线声光警报器获得系统联动地址值，步骤如下：

(1)无线声光警报器初始上电，运行数据和参数以上行应答帧的状态上传到服务器，服务器根据设备参数和预先的分组信息，将联动信息的分组地址d1和信道参数f1下发，无线声光警报器终端收到应答后存储d1和f1的信息。

(2)当无线声光警报器没有收到含有d1和f1的应答信息时，无线声光警报器以间隔逐渐加长的方式上报状态帧s1，s1始终携带设备未分组标识，直至收到服务器端携带d1和f1的应答信息，清除无线声光警报器未被分组标识，以固定间隔t1上报状态信息s2(携带信息包含无线声光警报器已分组标识)。设备进入运行监听阶段。上述逐渐加长的间隔最大不超过12小时，具体可以为：首次以1小时间隔发送，如不成功间隔3个小时后再次发送，不成功12小时以后发送，如不成功以后每间隔12小时发送一次，直至成功。

运行监听阶段：

(1)当无线声光警报器接收到d1和f1，进入监听运行状态，上报无线声光警报器运行状态帧s2，接着进入周期的监听状态，监听信道使用f1，监听地址使用d1.

(2)无线声光警报器使用信道检测模式周期监听信道f1的数据，如未检测到前导码，无线声光警报器进入休眠模式，周期间隔后唤醒继续进行f1信道占用检测，当检测到信号时，进入接收状态，等待接收到数据帧，接收成功后进入正常工作状态模式，检测是否到无线声光警报器发送数据时间间隔t1，间隔到，发送状态数据，未到间隔t1，处理完成后继续进入休眠状态，等待下一次监听(在处理接收数据帧过程中射频芯片处于休眠态)。

(3)合理的设置睡眠周期(依据联动无线声光警报器数量和分组数结合消防规定10分钟内联动生效的标准)和被检测信道前导码的长度，重复步骤(2)，达到实时控制并低功耗运行无线声光警报器目的。

控制调整：

(1)当无线声光警报器在运行监听阶段收到控制调整信息，立即进入控制调整模式，包括开启声光器和关闭声光器，新的分组联动信息等。

(2)无线声光警报器处理完控制调整信息，立即进入运行态延迟时间t2(t2为小于规定t2(t2为服务器下行控制时带的参数，默认值为60s，也就是声光警报器收到控制命令以后，延迟一个0-60s的随机值后在发送s3帧)的随机正整数后，发送状态数据帧s3，s3携带被控制或调整的内容，以上行应答帧模式上报，收到服务器应答后无线声光警报器进行分组信息调整和声光发生器控制，如没有收到应答，则保持原来的参数和设备状态，进入监听运行态。

(3)控制调整参数可以是t1(30分-12小时)，d1(4字节的正整数)、f1(信道参数，包含频点(433mhz-510mhz)，扩频因子等(7-12))、t2(0-60s)等值，根据实际的联动无线声光警报器数量由服务器进行自动调整。

上述间隔t1为30分钟到12小时可调(以30分钟为步进调整)，默认为12小时。所述合理的睡眠周期长度为5-30秒，被检测信道前导码的长度为两个睡眠周期长度。

如图2所示，无线低功耗无线声光警报器监听运行阶段，网关不定时发送前导码，并携带负载数据，无线声光警报器周期开启信道检测，没有检测到信道数据直接进入休眠，休眠过后再次监听，监听到数据，进行接收，并进行状态数据上报，之后再次进入监听运行态。

如图3所示，无线声光警报器运行流程，首先上电预分组，如收到分组信息，直接进入到监听运行态，没有收到分组的信息，周期发送携带无线声光警报器未分组标识的状态帧。直到进入监听运行态，监听运行态每间隔t1发送一次状态信息，或是收到控制调整信息发送一包状态帧，收到应答后完成控制调整，并再次进入监听运行态，否则直接进入监听运行态，完成无线声光警报器的功能。本发明主要用于基于lora网路的无线声光警报器(包括但不限于)实时控制和动态分组实现。