一种基于LoRa技术的湖泊管理系统及方法

摘要

一种基于LoRa技术的湖泊管理系统，包括定位终端设备、网关设备和云平台软件、可移动监控终端。一种基于LoRa技术的湖泊管理方法，包括以下步骤：通过云平台软件对定位终端设备和网关设备进行参数配置；网关设备定时唤醒定位终端设备；定位终端设备被唤醒后采集数据并通过LoRa技术发送给网关设备；网关设备接收到数据后通过5G发送给云平台软件；云平台软件接收到数据后，在地图中显示湖泊区域位置及相关信息。本发明使用LoRa技术进行组网和通信，通信距离可达3‑5公里，可以使用一个网关覆盖大型湖泊。设备功耗低，定位终端设备在使用电池(3000mAh)供电的情况下，可以使用3‑5年。工作流程简单，定位终端设备只负责数据采集工作即可，由网关设备统一控制和管理。

说明书

技术领域

本发明涉及物联网技术应用领域，尤其涉及一种基于loRa技术的湖泊管理系统及方法。

背景技术

湖泊管理一般包括湖泊巡查、圈围监管以及清淤去障等，随着物联网技术的发展，湖泊管理方法也不断的自动化和智能化。湖泊电子围栏主要是湖泊圈围监管的一种先进管理方法，取代了常规人工监管方法。常规电子围栏多采用ZigBee或者3G/4G无线通信方式，由于通信距离较短、功耗较大和成本较高等缺点，已经无法满足现有需求。

发明内容

为了解决现有湖泊电子围栏通信距离较短、功耗较大和成本较高等问题，本发明提出了一种基于LoRa技术的湖泊管理系统及方法。

一种基于LoRa技术的湖泊管理系统，包括定位终端设备、网关设备和云平台软件、可移动监控终端；所述定位终端设备实现全球定位功能，通过LoRa与网关设备组网和通信；所述网关设备，具备LoRa通信和5G通信功能，通过LoRa通信接收定位终端设备的数据，并通过5G通信将数据发送至云平台软件；所述云平台软件负责与网关设备进行交互以及数据可视化展示；可移动监控终端实时获取云平台软件发送的报警数据，进而实时追踪定位终端设备位置及工作状态。

进一步，所述定位终端设备全球定位功能采用北斗导航或GPS系统。

进一步，所述定位终端设备是一种具有触发功能的静态定位设备。

进一步，所述定位终端设备被唤醒后，进行数据采集，采集数据包括位置、温度、湿度，并将采集的数据通过LoRa技术发送给网关设备。

进一步，所述网关设备负责整个系统的控制工作，包括定期唤醒定位终端设备、接收定位终端设备发送的数据、维护接收的历史数据、维护未发送数据和报警功能。

进一步，所述云平台软件对定位终端设备和网关设备进行参数配置和读取，对于定位终端设备，配置参数为触发阈值，对于网关设备，配置参数包括实时时钟、定时周期；将定位终端设备采集的数据展示在地图上，形成一个湖泊区域，并在地图中显示湖泊区域及管理信息。

进一步，所述管理信息包括湖泊温度、湿度、面积、湖泊管理负责人、历史管理记录、相关监测部门、湖泊隶属部门。

一种基于LoRa技术的湖泊管理方法，采用上述系统，其特征是包括以下步骤：

S1、系统初始化，通过云平台软件对定位终端设备和网关设备进行参数配置，对于定位终端设备，配置参数为触发阈值，对于网关设备，配置参数包括实时时钟、定时周期；

S2、当管理系统正常运行时，网关设备在定时周期触发后，唤醒定位终端设备；

S3、定位终端设备被唤醒后，进行数据采集，采集数据包括位置、温度、湿度，并将采集的数据通过LoRa技术发送给网关设备；

S4、网关设备接收到所有定位终端设备数据后，将数据通过5G发送给云平台软件；

S5、云平台软件接收到数据后，对数据进行处理，并在地图中显示湖泊区域位置以及管理信息；

S6、若云平台软件接收到的数据缺少某个定位终端设备数据，则判断该定位终端设备故障，云平台软件通过短信、微信、邮件方式将该定位终端设备所在位置信息推送给可移动监控终端，跳转步骤S9；

S7、当定位终端设备受到超过触发阈值的碰撞或者移动时，定位终端设备产生触发信号并将自身的位置信息作为报警数据通过LoRa发送给网关设备；

S8、网关设备接收到步骤S7的报警数据，将报警数据发送给云平台软件，云平台软件通过短信、微信、邮件方式推送给可移动监控终端；

S9、可移动监控终端实时获取云平台软件发送的报警数据，进而实时追踪定位终端设备位置及工作状态。

进一步，步骤S8及S9所述可移动监控终端包括手机、手表、运动手环。

本发明提供的一种基于LoRa技术的湖泊管理系统及方法，有以下几点好处：第一，通信距离远：使用LoRa技术进行组网和通信，通信距离可达3-5公里，可以使用一个网关覆盖大型湖泊。第二，设备功耗地：定位终端设备在使用电池(3000mAh)供电的情况下，可以使用3-5年。第三，工作流程简单：定位终端设备只负责数据采集工作即可，由网关设备统一控制和管理。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图；

图2为本发明方法流程框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步描述。

一种基于LoRa技术的湖泊管理系统，如图1所示，包括定位终端设备10、网关设备20、云平台软件30和可移动监控终端；所述定位终端设备实现全球定位功能，通过LoRa与网关设备组网和通信；所述网关设备具备LoRa通信和5G通信功能，通过LoRa通信接收定位终端设备的数据，并通过5G通信将数据发送至云平台软件；所述云平台软件，负责与网关设备进行交互以及数据可视化展示；可移动监控终端实时获取云平台软件发送的报警数据，进而实时追踪定位终端设备位置及工作状态。

所述定位终端设备10安装湖泊边界位置，距湖边最远不超过500米，定位终端设备10之间有遮挡最远不超过1公里，无遮挡最远不超过5公里。网关设备20采用市电、太阳能电池或者其它电池。云平台软件30包括Web软件和微信小程序。

所述定位终端设备全球定位功能采用北斗或GPS系统。是一种具有触发功能的静态定位设备。所述定位终端设备被唤醒后，进行数据采集，采集数据包括位置、温度、湿度，并将采集的数据通过LoRa技术发送给网关设备。

所述网关设备负责整个系统的控制工作，包括定期唤醒定位终端设备、接收定位终端设备发送的数据、维护接收的历史数据、维护未发送数据和报警功能。所述未发送数据是指当信号不好或者附近基站受到破坏，数据发送不成功的数据，需要等到信号恢复的时候重发送。

所述云平台软件对定位终端设备和网关设备进行参数配置和读取，对于定位终端设备，配置参数为触发阈值，对于网关设备，配置参数包括实时时钟、定时周期；将定位终端设备采集的数据展示在地图上，形成一个湖泊区域，并在地图中显示湖泊区域及管理信息。所述管理信息包括湖泊温度、湿度、面积、湖泊管理负责人、历史管理记录、相关监测部门、湖泊隶属部门。

一种基于LoRa技术的湖泊管理方法，如图2所示，采用上述系统，其特征是包括以下步骤：

S1、系统初始化，通过云平台软件对定位终端设备和网关设备进行参数配置，对于定位终端设备，配置参数为触发阈值，对于网关设备，配置参数包括实时时钟、定时周期；本实施例中，触发阈值设定为174mg(加速度)，网关设备定时周期设置为2小时；

S2、当管理系统正常运行时，网关设备每2小时唤醒定位终端设备；

S3、定位终端设备被唤醒后，进行数据采集，采集数据包括位置、温度、湿度，并将采集的数据通过LoRa技术发送给网关设备；

S4、网关设备接收到所有定位终端设备数据后，将数据通过5G发送给云平台软件；

S5、云平台软件接收到数据后，对数据进行处理，并在地图中显示湖泊区域位置以及管理信息；

S6、若云平台软件接收到的数据缺少某个定位终端设备数据，则判断该定位终端设备故障，云平台软件通过短信、微信、邮件方式将该定位终端设备所在位置信息推送给可移动监控终端，跳转步骤S9；

S7、当定位终端设备受到超过触发阈值的碰撞或者移动时，定位终端设备产生触发信号并将自身的位置信息做为报警数据通过LoRa发送给网关设备；

S8、网关设备接收到步骤S7的报警数据，将报警数据发送给云平台软件，云平台软件通过短信、微信、邮件方式推送给可移动监控终端；

S9、可移动监控终端实时获取云平台软件发送的报警数据，进而实时追踪定位终端设备位置及工作状态。

步骤S8及S9所述可移动监控终端包括手机、手表、运动手环。

本发明定位终端设备触发阈值为加速度参数或者角度参数，定位终端设备被碰撞或者被移动都会产生加速度或者角度变化，该变化值超过设定的触发阈值，定位终端面设备即被唤醒，采集数据并发送的给网关设备。只要定位终端设备内部电路板不坏，就可以工作；即便完全损坏，也有一个时间，本发明的定位终端设备在损坏前的几秒内就可以把报警数据发送到网关设备，确保及时报警。

网关设备定时周期的长短与网关设备用电方式有关系，如果网关设备采用市电，则定时周期设定的短些，若使用电池，则定时周期设定的长些，范围在30分钟～3小时之间。