CN108171816A - 基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法，系统包括若干安置于不同位置的地点信息钮、手持终端巡更机、无线网关和巡更巡检管理平台；所述手持终端巡更机通过LoRa无线扩频信号与所述无线网关相连，所述无线网关通过有线方式与所述巡更巡检管理平台相连。优点为：系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输巡更巡检信息，可以避免传统巡更巡检系统有线连接时敷设线路麻烦、无线连接时实时性差和准确性不足等问题。

Description

基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法

技术领域

本发明属于物联网应用技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法。

背景技术

目前，巡更巡检系统广泛应用于办公区、商贸区、工厂区、住宅区以及宾馆、仓储等场所，就信息采集传输方式而言，大致可以分为有线巡更巡检系统和无线巡更巡检系统两种。

有线巡更巡检系统是通过铺设线路，将巡更巡检管理中心与安置在各巡检点上的信息按钮联成网络。每当巡更人员来到一个巡检点时，只需将随身携带的电子巡更机上的探头抵压该巡检点上的信息按钮，就可将巡检的相关信息通过有线网络传输到巡更巡检管理中心，实现巡更巡检管理。

无线巡更巡检系统则是在各相关巡检点设置信息按钮，当巡更人员巡逻到每一个巡更点时，只需将随身携带的无线巡更机上的信息读取探头与巡更点上安置的信息按钮接触，即可完成相关巡更巡检信息数据的读取工作，并将相关信息存储在巡更机内的存储器中。当巡更人员返回巡更巡检管理中心后，管理人员定期将通讯专用数据线插入无线巡更机以便将其与计算机相连，然后通过计算机内的应用软件将无线巡更机的巡更巡检数据读入计算机中存档，供管理人员进行分析、处理、统计、制作报表等，给管理者提供一个科学、准确的考核依据。

传统的有线巡更巡检系统的优点是能实时、准确地传送回巡检信息，缺点是需要敷设相应的网络线路，工程量很大，需要投入大量资金。相反，传统的无线巡更巡检系统虽然避免了敷设线路的问题，但是只能定期将巡逻巡更信息导入到管理系统中，才能完成后续的巡逻巡更信息分析，缺乏实时性和准确性。传统的巡检巡更制度的落实主要依靠巡逻人员的自觉性，管理者对巡逻人员的工作质量只能做定性评估，容易使巡逻流于形式，不能满足智能化巡逻巡更的需求。此外，如何有效保障安保人员在巡逻巡更过程中的人身安全和实时监控相关人员信息，也属于巡逻巡更系统迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，包括若干安置于不同位置的地点信息钮、手持终端巡更机、无线网关和巡更巡检管理平台；所述手持终端巡更机通过LoRa无线扩频信号与所述无线网关相连，所述无线网关通过有线方式与所述巡更巡检管理平台相连。

优选的，所述地点信息钮为采用EM TK4100芯片的只读RFID低频电子标签，存储有对应的地理位置的信息编码，安装在关键检查点处。

优选的，所述手持终端巡更机包括TK4100标签识别模块、微控制单元MCU和LoRa通讯模块；所述微控制单元MCU分别与所述TK4100标签识别模块和所述LoRa通讯模块连接。

优选的，所述无线网关为LoRa/LoRaWAN网关和集中器。

本发明还提供一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统的巡更巡检方法，包括以下步骤：

步骤1，手持终端巡更机的探头抵压被巡检的巡检点上的地点信息钮，手持终端巡更机的微控制单元MCU驱动TK4100标签识别模块识别并读取地点信息钮所存储的地理位置信息；然后，微控制单元MCU将读取到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息封装为巡更巡检报文；然后，微控制单元MCU控制LoRa通讯模块将巡更巡检报文实时发送给无线网关；

步骤2，所述无线网关接收LoRa通讯模块发回的封装后的巡更巡检报文；然后，将接收到的所述巡更巡检报文通过RJ45以太网络发送给巡更巡检管理平台；

步骤3，所述巡更巡检管理平台包括巡更巡检信息解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、巡更巡检信息可视化显示模块和巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检管理平台接收到所述无线网关实时发送的所述巡更巡检报文时，所述巡更巡检信息解析模块将接收到的所述巡更巡检报文解析为巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息；

然后，所述信息检查和存储模块对所述巡更巡检信息解析模块解析到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息进行一致性检查，检查通过后，将巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息的映射关系存储到所述巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检信息可视化显示模块接收到来自于管理人员的查询操作请求时，所述巡更巡检信息可视化显示模块生成相对应的请求类型，其中，所述请求类型包括按时间搜索统计请求、按巡检人员进行搜索统计请求、按时间和巡检人员进行综合搜索统计请求；然后，所述巡更巡检信息可视化显示模块将所述请求类型提交给所述信息查询模块；

按照数据库信息查询规范进行格式化，生成数据库查询请求

所述信息查询模块接收到所述请求类型后，按照数据库信息查询规范对所述请求类型进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述巡更巡检信息数据库；然后接收所述巡更巡检信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述巡更巡检信息可视化显示模块；

所述巡更巡检信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。

优选的，所述巡更巡检管理平台还具有巡检异常警示功能，具体通过以下方式实现：

所述巡更巡检管理平台对巡更巡检信息数据库存储的历史巡更巡检数据进行统计分析，统计地理信息钮的巡检次序和一次完整巡检内各个地理信息钮的时间间隔，依次序计算每个地理信息钮的理论巡检时间，并结合个体容差形成历史巡检轨迹标准；此后，每次开始新的巡更巡检活动时，均参考历史巡检轨迹标准，当超出历史巡检轨迹标准的容差范围后，向管理人员发出警示信息；每次巡更巡检数据可选择性计入历史巡检轨迹标准窗口期，以适应新的巡更巡检条件。

本发明提供的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法具有以下优点：

(1)系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输巡更巡检信息，可以避免传统巡更巡检系统有线连接时敷设线路麻烦、无线连接时实时性差和准确性不足等问题；

(2)LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行，通过LoRa通讯进行巡更巡检信息传输，可以避免其他长距离传输技术2G、3G、4G等需要产生流量费的问题，降低了使用成本；

(3)LoRa通信的网络覆盖能力较强，范围较广，在密集的城市环境内，具有较强的穿透能力，其数据传输距离可达到3KM以上，可完全满足普通办公区、商贸区、工厂区、住宅区以及宾馆、仓储等场所的巡更巡逻信息无线传输需要。

附图说明

图1为本发明提供的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统的结构示意图；

图2是本发明提供的手持终端巡更机的组成示意图；

图3是本发明提供的巡更巡检管理平台的工作原理图；

其中：1-地点信息钮；2-手持终端巡更机；3-无线网关；4-巡更巡检管理平台。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了克服上述现有技术中巡更巡检系统有线连接时敷设线路麻烦、无线连接时实时性差和准确性不足等缺陷，本发明提供一种基于LoRa技术的新型电子巡更巡检系统，结合LoRa无线传输技术，不需要敷设大量网络控制线路，同时还可以实时的将巡更巡检信息反馈回管理中心。

基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，参考图1，包括四个部分：若干安置于不同位置的地点信息钮、手持终端巡更机、无线网关和巡更巡检管理平台；所述手持终端巡更机通过LoRa无线扩频信号与所述无线网关相连，所述无线网关通过有线方式与所述巡更巡检管理平台相连。

其中，所述地点信息钮为采用EM TK4100芯片的只读RFID低频电子标签，存储有对应的地理位置的信息编码，安装在巡更巡逻的楼层、线路等关键检查点处。

参照图2，所述手持终端巡更机包括TK4100标签识别模块、微控制单元MCU和LoRa通讯模块三部分；所述微控制单元MCU分别与所述TK4100标签识别模块和所述LoRa通讯模块连接。

手持终端巡更机以微控制单元MCU为核心，其工作流程为：微控制单元MCU首先驱动TK4100标签识别模块识别并读取地点信息钮的地理位置信息编码；然后将读取的地理位置信息结合巡更巡逻人员编号、巡逻时间等信息封装为巡更巡检报文；最后控制LoRa通讯模块将巡更巡检报文以LoRa扩频通讯方式实时发送给无线网关。

所述无线网关为LoRa/LoRaWAN网关和集中器，具有两个功能：一个功能是负责接收LoRa通讯模块发回的封装后的巡更巡检信息；另一个功能是负责将收到的巡更巡检信息通过RJ45以太网络发送给巡更巡检管理平台。

巡更巡检管理平台，用于接收巡更巡检信息，进而实现巡更巡检实时可视化显示、分析、查询和保存，支持手持终端巡更机的巡更路线、到达地点的时间以及名称，还可将相关报告推送到管理人员的手机等。尤其是，当所述手持终端巡更机出现漏检情况时，巡更巡检管理平台可以分析漏检情况并向巡更人员手机发送漏检警报，漏检警报包括漏检时间、漏检地点及漏检负责人。

参照图3，巡更巡检管理平台包括巡更巡检信息解析程序、信息检查和存储程序、信息查询程序、巡更巡检信息可视化显示程序和巡更巡检信息数据库。巡更巡检管理平台的工作机制如下：巡检巡更信息解析程序负责将接收到的巡更巡检信息解析为地理位置信息编码、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息。信息检查和存储序，用于在接收到巡更巡检信息后负责将对相关信息进行一致性检查并存储到巡更巡检信息数据库。巡检巡更信息可视化显示程序，用于在收到管理人员的操作请求后，可生成相对应的按时间搜索统计、按巡检人员进行搜索统计、按时间和巡检人员进行综合搜索统计等不同请求类型并提交给信息查询程序，在收到信息查询程序返回的查询记录后，以图表等可视化的形式将相关信息展现给管理人员。信息查询程序，用于将来自巡检巡更信息可视化显示程序的信息查询请求按照数据库信息查询规范进行格式化，生成数据库查询请求并提交给巡更巡检信息数据库，待收到返回的相关查询记录后发送给巡更巡检信息可视化显示程序。巡更巡检信息数据库负责储存和维护巡更巡检历史信息记录。

本发明还提供一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统的巡更巡检方法，包括以下步骤：

步骤1，手持终端巡更机的探头抵压被巡检的巡检点上的地点信息钮，手持终端巡更机的微控制单元MCU驱动TK4100标签识别模块识别并读取地点信息钮所存储的地理位置信息；然后，微控制单元MCU将读取到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息封装为巡更巡检报文；然后，微控制单元MCU控制LoRa通讯模块将巡更巡检报文实时发送给无线网关；

步骤2，所述无线网关接收LoRa通讯模块发回的封装后的巡更巡检报文；然后，将接收到的所述巡更巡检报文通过RJ45以太网络发送给巡更巡检管理平台；

步骤3，所述巡更巡检管理平台包括巡更巡检信息解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、巡更巡检信息可视化显示模块和巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检管理平台接收到所述无线网关实时发送的所述巡更巡检报文时，所述巡更巡检信息解析模块将接收到的所述巡更巡检报文解析为巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息；

然后，所述信息检查和存储模块对所述巡更巡检信息解析模块解析到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息进行一致性检查，检查通过后，将巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息的映射关系存储到所述巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检信息可视化显示模块接收到来自于管理人员的查询操作请求时，所述巡更巡检信息可视化显示模块生成相对应的请求类型，其中，所述请求类型包括按时间搜索统计请求、按巡检人员进行搜索统计请求、按时间和巡检人员进行综合搜索统计请求；然后，所述巡更巡检信息可视化显示模块将所述请求类型提交给所述信息查询模块；

按照数据库信息查询规范进行格式化，生成数据库查询请求

所述信息查询模块接收到所述请求类型后，按照数据库信息查询规范对所述请求类型进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述巡更巡检信息数据库；然后接收所述巡更巡检信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述巡更巡检信息可视化显示模块；

所述巡更巡检信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。

所述巡更巡检管理平台还具有巡检异常警示功能，具体通过以下方式实现：

所述巡更巡检管理平台对巡更巡检信息数据库存储的历史巡更巡检数据进行统计分析，统计地理信息钮的巡检次序和一次完整巡检内各个地理信息钮的时间间隔，依次序计算每个地理信息钮的理论巡检时间，并结合个体容差形成历史巡检轨迹标准；此后，每次开始新的巡更巡检活动时，均参考历史巡检轨迹标准，当超出历史巡检轨迹标准的容差范围后，向管理人员发出警示信息；每次巡更巡检数据可选择性计入历史巡检轨迹标准窗口期，以适应新的巡更巡检条件。

本发明提供的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统及方法具有以下优点：

(1)系统采用基于LoRa技术的扩频信号无线通讯传输巡更巡检信息，可以避免传统巡更巡检系统有线连接时敷设线路麻烦、无线连接时实时性差和准确性不足等问题；

(2)LoRa是一种低功耗长距离的无线通信技术，主要在全球免费频段运行，通过LoRa通讯进行巡更巡检信息传输，可以避免其他长距离传输技术2G、3G、4G等需要产生流量费的问题，降低了使用成本；

(3)LoRa通信的网络覆盖能力较强，范围较广，在密集的城市环境内，具有较强的穿透能力，其数据传输距离可达到3KM以上，可完全满足普通办公区、商贸区、工厂区、住宅区以及宾馆、仓储等场所的巡更巡逻信息无线传输需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，其特征在于，包括若干安置于不同位置的地点信息钮、手持终端巡更机、无线网关和巡更巡检管理平台；所述手持终端巡更机通过LoRa无线扩频信号与所述无线网关相连，所述无线网关通过有线方式与所述巡更巡检管理平台相连。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，其特征在于，所述地点信息钮为采用EM TK4100芯片的只读RFID低频电子标签，存储有对应的地理位置的信息编码，安装在关键检查点处。

3.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，其特征在于，所述手持终端巡更机包括TK4100标签识别模块、微控制单元MCU和LoRa通讯模块；所述微控制单元MCU分别与所述TK4100标签识别模块和所述LoRa通讯模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统，其特征在于，所述无线网关为LoRa/LoRaWAN网关和集中器。

5.一种基于权利要求1所述的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统的巡更巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，手持终端巡更机的探头抵压被巡检的巡检点上的地点信息钮，手持终端巡更机的微控制单元MCU驱动TK4100标签识别模块识别并读取地点信息钮所存储的地理位置信息；然后，微控制单元MCU将读取到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息封装为巡更巡检报文；然后，微控制单元MCU控制LoRa通讯模块将巡更巡检报文实时发送给无线网关；

步骤2，所述无线网关接收LoRa通讯模块发回的封装后的巡更巡检报文；然后，将接收到的所述巡更巡检报文通过RJ45以太网络发送给巡更巡检管理平台；

步骤3，所述巡更巡检管理平台包括巡更巡检信息解析模块、信息检查和存储模块、信息查询模块、巡更巡检信息可视化显示模块和巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检管理平台接收到所述无线网关实时发送的所述巡更巡检报文时，所述巡更巡检信息解析模块将接收到的所述巡更巡检报文解析为巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息；

然后，所述信息检查和存储模块对所述巡更巡检信息解析模块解析到的巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息进行一致性检查，检查通过后，将巡检点的地理位置信息、巡更巡逻人员编号和巡逻时间信息的映射关系存储到所述巡更巡检信息数据库；

当所述巡更巡检信息可视化显示模块接收到来自于管理人员的查询操作请求时，所述巡更巡检信息可视化显示模块生成相对应的请求类型，其中，所述请求类型包括按时间搜索统计请求、按巡检人员进行搜索统计请求、按时间和巡检人员进行综合搜索统计请求；然后，所述巡更巡检信息可视化显示模块将所述请求类型提交给所述信息查询模块；

按照数据库信息查询规范进行格式化，生成数据库查询请求

所述信息查询模块接收到所述请求类型后，按照数据库信息查询规范对所述请求类型进行格式化，生成数据库查询请求，并提交给所述巡更巡检信息数据库；然后接收所述巡更巡检信息数据库返回的查询结果，并将所述查询结果返回给所述巡更巡检信息可视化显示模块；

所述巡更巡检信息可视化显示模块在接收到所述查询结果后，将查询结果以可视化的形式展现给管理人员。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa技术的电子巡更巡检系统的巡更巡检方法，其特征在于，所述巡更巡检管理平台还具有巡检异常警示功能，具体通过以下方式实现：

所述巡更巡检管理平台对巡更巡检信息数据库存储的历史巡更巡检数据进行统计分析，统计地理信息钮的巡检次序和一次完整巡检内各个地理信息钮的时间间隔，依次序计算每个地理信息钮的理论巡检时间，并结合个体容差形成历史巡检轨迹标准；此后，每次开始新的巡更巡检活动时，均参考历史巡检轨迹标准，当超出历史巡检轨迹标准的容差范围后，向管理人员发出警示信息；每次巡更巡检数据可选择性计入历史巡检轨迹标准窗口期，以适应新的巡更巡检条件。