一种基于LoRa组网的物品管理方法及系统与流程

一种基于lora组网的物品管理方法及系统
技术领域
1.本发明涉及物品管理技术领域，具体涉及一种基于lora组网的物品管理方法及系统。


背景技术：

2.目前对于物品管理例如对于仓库内物品管理主要是采用在物品上嵌入rfid标签，且在仓库出入口设立rfid读写器，物品进出仓库时通过rfid计数统计数据，最终实现仓库中物品管理。或者是，管理人员手持二维码或rfid阅读器，依次对进出仓库的物品进行检查计数。但是，这种方法只针对室内封闭环境，如果在一个开放环境内，物品可能在随时借入借出，对于物品管理非常不易；而且防盗水平较低，管理人员很难在物品失窃后的短时间内察觉到。


技术实现要素：

3.鉴于以上问题，本发明提出一种基于lora组网的物品管理方法及系统，用以解决现有开放环境内物品管理的弊端。
4.根据本发明一方面，提出一种基于lora组网的物品管理方法，局域网内设置通过lora低功耗广域网通信协议进行无线通信的仓库路由器和多个标签模块，所述标签模块携带物品表征信息；利用下述步骤实现对局域网内物品的管理：
5.步骤一、物品计数统计管理；
6.仓库路由器发送通信广播，所发送的数据包携带所有不同类型物品的多个表征信息；每个物品的标签模块接收到广播的数据包时，转发并解析该数据包，并返回一个确定数据包，该确定数据包包含该物品自身的表征信息；
7.仓库路由器对接收到的所有确定数据包进行解析，根据返回的表征信息建立物品计数表，并在后续数据通信中随时进行物品计数表的保持和维护；
8.步骤二、物品计数查询管理
9.仓库路由器发送包含待查询物品表征信息的数据包，每个物品的标签模块接收到数据包后，将数据包中携带的表征信息与自己的表征信息进行比较，如果相同则返回一个确定数据包，该确定数据包包含该物品自身的表征信息；如果不同则直接广播；仓库路由器通过解析接收到的确定数据包携带的表征信息，并排除重复信息，获得所查询物品的数量；
10.步骤三、物品计数预警管理
11.仓库路由器在与某个标签模块的数据通信失败后，会进行多次通信连接尝试，若多次尝试通信连接仍然失败会对该标签模块重新进行入网请求和入网认证，若依然无法与该标签模块建立正常的数据通信，判断该标签模块己经失效或者已经退出网络，仓库路由器发出报警信息，该报警信息携带该标签模块所对应的物品类型的表征信息。
12.进一步地，步骤一和步骤二中仓库路由器发送的数据包中包含预设时间阈值，当每个物品的标签模块中计算器计算时间超过所述预设时间阈值时，该标签模块将携带的表
征信息发送至仓库路由器，同时将被查询标志位归零。
13.进一步地，所述表征信息为物品id号。
14.进一步地，还包括步骤四、物品定位管理；所述物品定位管理采用到达时间差定位算法完成对物品的定位。
15.根据本发明另一方面，提出一种基于lora组网的物品管理系统，该系统包括一个或多个仓库路由器、多个物品上设置的标签模块，所述仓库路由器和多个标签模块组成无线局域网，且它们之间通过lora进行无线通信；所述仓库路由器包括第一微处理器和第一lora无线通信单元，所述标签模块包括第二微处理器和第二lora无线通信单元；其中，
16.所述第一微处理器用于对标签模块返回的确定数据包进行解析处理；所述确定数据包包含物品自身的表征信息；
17.所述第一lora无线通信单元用于发送携带物品表征信息的数据包，并接收返回的确定数据包；
18.所述第二微处理器用于对仓库路由器发送的数据包进行解析处理；
19.所述第二lora无线通信单元用于接收、转发仓库路由器发送的数据包，并返回发送确定数据包。
20.进一步地，还包括主路由器和管理平台，所述主路由器用于通过有线或无线方式与管理平台进行通信；所述管理平台用于物品计数统计管理、物品计数查询管理和物品计数预警管理。
21.进一步地，所述第一lora无线通信单元中所述数据包包含预设时间阈值，当每个物品的标签模块中计算器计算时间超过该预设时间阈值时，该标签模块将携带的表征信息发送至仓库路由器，同时将被查询标志位归零。
22.进一步地，所述表征信息为物品id号。
23.本发明的有益技术效果是：
24.本发明通过基于lorawan协议的lora无线通信模块进行组网，通过基于信号量计数方式对一定范围内的物品进行计数。本发明能同时满足室内和室外物品管理需求，特别适用于室外开放式、较大范围内的物品管理，更适用于现代仓储管理，进一步为提高仓储管理效率提供了新的解决思路。
附图说明
25.本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。
26.图1是本发明实施例中一种基于lora组网的物品管理系统的结构框图；
27.图2是本发明实施例中物品标签模块的结构示意图；
28.图3是本发明实施例中仓库路由器的结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，在下文中将结合附图对本发明的示范性实施方式或实施例进行描述。显然，所描述的实施方式或实施例只是本发明一部
分的实施方式或实施例，而不是全部的。基于本发明中的实施方式或实施例，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方式或实施例，都应当属于本发明保护的范围。
30.本发明提供一种基于lora组网的物品管理方法，局域网内设置通过lora低功耗广域网通信协议进行无线通信的仓库路由器和携带物品表征信息的多个标签模块，并利用下述步骤实现对局域网内物品的管理：
31.步骤一、物品计数统计管理；
32.仓库路由器发送通信广播，所发送的数据包携带所有不同类型物品的多个表征信息；每个物品的标签模块接收到广播的数据包时，转发并解析该数据包，并返回一个确定数据包，该确定数据包包含该物品自身的表征信息；
33.仓库路由器对接收到的所有确定数据包进行解析，根据返回的表征信息建立物品计数表，并在后续数据通信中随时进行物品计数表的保持和维护；
34.步骤二、物品计数查询管理
35.仓库路由器发送包含待查询物品表征信息的数据包，每个物品的标签模块接收到数据包后，将数据包中携带的表征信息与自己的表征信息进行比较，如果相同则返回一个确定数据包，该确定数据包包含该物品自身的表征信息；如果不同则直接广播；仓库路由器通过解析接收到的确定数据包携带的表征信息，并排除重复信息，获得所查询物品的数量；
36.步骤三、物品计数预警管理
37.仓库路由器在与某个标签模块的数据通信失败后，会进行多次通信连接尝试，若多次尝试通信连接仍然失败会对该标签模块重新进行入网请求和入网认证，若依然无法与该标签模块建立正常的数据通信，判断该标签模块己经失效或者已经退出网络，仓库路由器发出报警信息，该报警信息携带该标签模块所对应的物品类型的表征信息。
38.进一步地，仓库路由器发送的数据包包含预设时间阈值，当每个物品的标签模块中计算器计算时间超过该预设时间阈值时，该标签模块将携带的表征信息发送至仓库路由器，同时将被查询标志位归零。表征信息为物品id号。
39.进一步地，还包括步骤四、物品定位管理；物品定位管理采用到达时间差定位算法完成对物品的定位。
40.本发明还提供一种基于lora组网的物品管理系统，该系统包括一个或多个仓库路由器、多个物品上设置的标签模块，仓库路由器和多个标签模块组成无线局域网，且它们之间通过lora进行无线通信；仓库路由器包括第一微处理器和第一lora无线通信单元，标签模块包括第二微处理器和第二lora无线通信单元；其中，
41.第一微处理器用于对标签模块返回的确定数据包进行解析处理；确定数据包包含物品自身的表征信息；表征信息为物品id号；
42.第一lora无线通信单元用于发送携带物品表征信息的数据包，并接收返回的确定数据包；发送的携带物品表征信息的数据包包含预设时间阈值，当每个物品的标签模块中计算器计算时间超过该预设时间阈值时，该标签模块将携带的表征信息发送至仓库路由器，同时将被查询标志位归零；
43.第二微处理器用于对仓库路由器发送的数据包进行解析处理；
44.第二lora无线通信单元用于接收、转发仓库路由器发送的数据包，并返回发送确
定数据包。
45.进一步地，还包括主路由器和管理平台，主路由器用于通过有线或无线方式与管理平台进行通信；管理平台用于物品计数统计管理、物品计数查询管理和物品计数预警管理。
46.具体实施例一
47.本发明设计采用基于lora自组网的系统，可以随时对物品进行统计，而且面向于开放式，在较大范围内均使用的计数管理系统。本发明通过在所监控的物体内嵌入嵌入式系统，该嵌入式系统由mcu(微控制单元)、lora通信模块组成。mcu中有表示该物品类型的id号。在监控区域内设置一个lora网关即仓库路由器。
48.当若干个新的物体需要放置在本仓库时，首先在进入系统之前，通过依次开启电源开关，则这批物品则自动组成网络，当进入到系统时，该子系统的根节点尝试与系统中的lora网络进行组网通信，如果没有链接，则父节点的第一子节点尝试通信，根据最优先算法选择节点，直至该子系统的节点与系统节点进行通信，并融合为一个组成网络，此时，如该节点有父节点，则该父节点变为该点的子节点，并依次类推。兄弟节点仍是兄弟节点。
49.当系统需要查询某一物体的件数时，lora网关将查询指令发送给自己的子节点，信息包括该物体id信息。当lora网关的子节点接收到该id信号时，首先对与自己的id号进行比较，如果相同时，则将自己被查询的标志位至1，然后将该物体id信息发送给自己的叶节点，如果不同时，直接广播。这样通过lora网关的信号通过子节点的多跳，就可以在较短时间内查询信号覆盖整个监控区域。系统按照区域大小设立一个时间阈值，该时间阈值大小由信号由lora发送至该网关的最远时间决定，并且该时间阈值也由lora网关发送信号时一并发送。当lora节点中的计算器计算时间超过该时间阈值时，则将自己的设备id号向自己的父节点发送，同时将自己的被查询标志为归零。最终lora网关通过统计一共接收到多少条返回信息，并排除重复的信息，最终计算出所查询物品的数量。
50.如图1-3所示，系统主要由三部分组成：应用层、传输层和感知层。其中，感知层主要由若干个仓库路由器和若干个货物标签组成，它们均采用lora低功耗广域网技术作为通信协议，其中路由与标签组成无线局域网，相互之间可以进行通信。标签中的微处理器可以是单片机、fpga、arm等，通信模块是支持lora协议的无线通信模块；微处理器主要是数据的处理和命令数据的逻辑判断，lora通信模块主要用于数据的发送和接收；电源采用电池等体积小的移动电源。货物标签在货物进库时贴附到货物表面，表明货物在仓库中的身份信息。
51.仓库路由器与标签结构基本相同，但是其电源采用固定电源，可以长期稳定工作。整个仓库中路由器分为主路由器和若干个从路由器组成，只有主路由器可以通过有线或者无线的方式与internet进行连接。
52.传输层可以由有线网线或者无线通信协议组成，其中无线通信协议可以是2g、3g、4g、5g等移动通信技术或者nb窄带物联网、cat1—4等物联网通信协议组成。如果采用有线网线连接方，则只使用tcp/ip协议；采用无线通信作为连接方式时，则使用相对应的无线通信协议tcp/ip协议。传输层主要作用是使仓库路由器连接internet网络，从而通过网络使其可以与应用层的管理平台进行通信，进行数据和控制命令的上传和下发。
53.应用层主要由管理平台组成，管理平台具有物品管理、物品计数和物品防盗等功
能。整个应用软件采用b/s架构设计。当系统需要对目前仓库内的所有物品进行统计时，通过tcp/ip协议向仓库主路由器发送命令，待仓库系统统计完毕后，将物品数量通过tcp协议发送至管理系统数据库，然后系统通过读取数据库中的数据得到目前仓库中物品的数量。
54.系统进行物品管理的工作流程为：
55.1)物品计数统计：
56.当仓库中的主路由器接收到来自上层的统计命令时，将命令发送给仓库路由器，然后所有的仓库路由器同时发送通信广播。其中数据包中主要包含待统计物品的id号。当货物标签接收到该统计广播数据包时，首先转发该数据包，同时解析该数据中的待统计的id号，如果相同的话，等待若干时刻，然后发送一个确定数据包，其中包含物品类别的id号和自身在该种类内的id号。
57.当仓库路由器发送统计命令数据广播后，立刻准备接收。当等待较长时间后，开始对接收到的所有反馈数据包进行解析，提取得到目前仓库中查询物品编号列表，最终将其汇总到主路由器中，待下一步处理。
58.2)物品计数查询：
59.当管理员需要对某一个物品数量进行查询时，首先通过远程管理平台通过互联网使用tcp/ip协议向仓库中的主路由器发送命令，主路由器接收到命令后，按照第一条得到查询物品列表后，通过网络将列表存储到远程管理平台的数据库，然后管理平台通过向数据库中提取数据，最终得到待查询的物品列表，同时也可以与历史列表进行比较，最终得到物品的进库和出库情况。
60.3)特定物品查询：
61.当管理人员需要查询某一件物品是否在仓库时，其下发的查询命令中既包含物品的id号，也包含其在其种类内的id号。若该物品在通信广播中，则反馈一个广播，最终主路由器向上反馈确定找到数据包。若该物品已经出库，则路由多次进行广播尝试，若多次尝试均无法接收到反馈广播后，则判定该物品已经不在仓库范围内，则主路由器向上反馈未找到数据包，最终管理平台接收到主路由器反馈的信息，进而进行报警或其他处理。
62.尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。