一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于NB‑IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法，包括：传感器模块、报警模块、近距离无线模块、网关模块、LPWAN模块以及应用端，所述应用端与主节点进行通信，主节点与多个节点进行通信，所述主节点包括LPWAN模块、网关模块以及近距离无线模块，节点包括近距离无线模块、传感器模块以及报警模块。本发明专利技术通过采用最新的NB‑IoT物联网技术，提出Zigbee与NB混合网络，使得两种技术优势互补，并预留了大量接口，可在今后的研究中进行功能的扩展，技术的升级，以及网站的融合，实现更加全面、系统的工地管理体系，解决现有技术中LPWAN技术在工地危险点预警中造价高的问题，实现NB‑IOT网络与Zigbee网络相结合，降低成本。

An Internet of Things Control System and Design Method Based on NB-IOT and Zigbee

The invention provides an Internet of Things control system and design method based on NB_IOT and Zigbee, including sensor module, alarm module, short-range wireless module, gateway module, LPWAN module and application end. The application end communicates with the main node, and the main node communicates with multiple nodes. The main node includes LPWAN module, gateway module and close-range none. Line module, node includes short range wireless module, sensor module and alarm module. By adopting the latest technology of NB_IoT Internet of Things, the invention proposes a hybrid network of Zigbee and NB, which makes the advantages of the two technologies complement each other and reserves a large number of interfaces. It can expand functions, upgrade technology and integrate websites in future research, realize a more comprehensive and systematic site management system, and solve the problem of LPWAN technology in the existing technology in the early warning of site danger points. To solve the problem of high cost, the combination of NB_IOT network and Zigbee network is realized to reduce cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法
本专利技术涉及物联网
，特别是一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法。
技术介绍
LPWAN(Low-PowerWide-AreaNetwork，低功耗广域物联网)是为物联网应用中的M2M通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占空比的，以星型网络覆盖的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无线网络通讯技术。在物联网的应用中，存在大量需要通过无线方式进行传输的需求，传统的通讯网络难以满足此类需求，而低功耗广域物联网以覆盖距离远、低速率、低功耗的工作方式能够很好的满足物联网的需求，得到了长足发展。在物联网应用中会出现大量的基于LPWAN技术进行传输的应用基站和终端等产品，这些产品由于数量庞大，分布比较广，其维护的难度和成本也越来越大，成为物联网应用中必须要面对和解的问题。目前LPWAN技术还刚开始，服务费较高，而一个工地需要大量的节点，全部使用LPWAN模块将会花费大量运营商服务费；另一方面，在某些屏蔽较好的室内，LPWAN网络无法覆盖。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法，旨在解决现有技术中LPWAN技术在工地危险点预警中造价高的问题，实现NB-IOT网络与Zigbee网络相结合，降低成本。为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，所述系统包括：传感器模块、报警模块、近距离无线模块、网关模块、LPWAN模块以及应用端；所述传感器模块用于采集现场环境信息，触发报警模块；所述报警模块用于对现场进行声光警示；所述近距离无线模块用于实现各传感器节点的数据传输，采用ZigBee网络；所述网关模块用于实现在不同传输协议的网络下完成数据传输；所述LPWAN模块用于实现远距离的数据传输，采用NB-IOT网络；所述应用端用于实现现场环境信息的展示，同时可对现场的报警模块进行控制。优选地，所述应用端与主节点进行通信，主节点与多个节点进行通信，所述主节点包括LPWAN模块、网关模块以及近距离无线模块，节点包括近距离无线模块、传感器模块以及报警模块。优选地，所述传感器模块为微波雷达传感器、超声波传感器、红外传感器、温湿度传感器中的任意一种。优选地，所述报警模块采用LED灯与可录音的语音报警模块相结合。本专利技术还提供了一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网设计方法，所述方法包括以下步骤：S1、通过特定传感器采集现场信息，以及接收远程控制信息，同时控制报警模块开关；S2、通过ZigBee网络对各个传感器进行数据采集及远程控制；S3、通过NB-IOT网络将传感器节点数据进行远距离传输至远程应用，并下传应用端的控制信息；S4、通过网关模块，实现Zigbee网络和NB-IoT网络的通信；S5、通过在远程应用中对传感器状态进行显示，并通过远程应用对传感器开关、功能以及报警模块的开关进行控制。优选地，所述ZigBee网络采用对等拓扑网络组网，通过多跳方式，增加ZigBee网络覆盖范围。优选地，所述NB-IOT网络通过第三方IOT平台提供的平台数据库以及API服务，创建应用端。优选地，所述网关模块采用单片机及片上系统，实现Zigebee网络与NB-IoT网络的协议转换。优选地，所述应用端调用谷歌地图，将主节点的GPS信息，定位于地图上，可在界面上显示传感器节点的工作情况，可对节点中的传感器进行控制。
技术实现思路
中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是专利技术所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过采用最新的NB-IoT物联网技术，提出Zigbee与NB混合网络，使得两种技术优势互补，并预留了大量接口，可在今后的研究中进行功能的扩展，技术的升级，以及网站的融合，实现更加全面、系统的工地管理体系。并通过智能终端工地危险点预警系统的使用，极大的提高了工地安全措施的可靠性，同时，相关管理人员可更好的了解全站的安全情况，对有会发生违章作业的人员及时发现并阻止，解决现有技术中LPWAN技术在工地危险点预警中造价高的问题，实现NB-IOT网络与Zigbee网络相结合，降低成本。附图说明图1为本专利技术实施例中所提供的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统结构框图；图2为本专利技术实施例中所提供的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网设计方法流程图。具体实施方式为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。下面结合附图对本专利技术实施例所提供的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统及设计方法进行详细说明。如图1所示，本专利技术实施例公开了一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，包括：传感器模块、报警模块、近距离无线模块、网关模块、LPWAN模块以及应用端；所述传感器模块用于采集现场环境信息，触发报警模块；所述报警模块用于对现场进行声光警示；所述近距离无线模块用于实现各传感器节点的数据传输，采用ZigBee网络；所述网关模块用于实现在不同传输协议的网络下完成数据传输；所述LPWAN模块用于实现远距离的数据传输，采用NB-IOT网络；所述应用端用于实现现场环境信息的展示，同时可对现场的报警模块进行控制。所述传感器模块为微波雷达传感器、超声波传感器、红外传感器、温湿度传感器中的任意一种。以微波雷达传感器为例，其采用微波雷达传感器，基于多普勒技术原理的微波雷达传感器通过微波发出到反射时，遇到移动的物体产生多普勒频移，可以检测物体的接近或者远离，该种传感器可以适用于任何环境，且定位精度高、检测灵敏度高、穿透能力强且工作可靠性稳定。所述报警模块采用LED灯与语音报警相结合，通过可定制语音的语音芯片，经功放电路和喇叭输出定制提示音，配合LED灯光，实现带语音提示的声光报警。所述近距离无线模块使用短距离通信技术，将传感器的数据信息传递到网关，并将网关传递的控制信息发送到相应传感器。所述近距离无线模块为ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth中的任意一种，三者皆为低功耗模块，一般工作频段为2.4GHz。优选地，所述近距离无线模块为ZigBee网络，ZigBee基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一个开放的无线网络状网络技术。ZigBee采用动态、自主的路由协议，基于AODV的路由技术，这种独特的架构使ZigBee拥有近距离、低复杂度、自组织、低功耗的特点。采用网状型对等拓扑网络，通过多跳方式，增加ZigBee网络覆盖范围。另外，网络传输的数据量非常少，仅为一个变量信号和控制信号，ZigBee的传输速率完全满足要求。所述LPWAN模块实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IOT以及Zigbee的物联网控制系统，其特征在于，所述系统包括：传感器模块、报警模块、近距离无线模块、网关模块、LPWAN模块以及应用端；所述传感器模块用于采集现场环境信息，触发报警模块；所述报警模块用于对现场进行声光警示；所述近距离无线模块用于实现各传感器节点的数据传输，采用ZigBee网络；所述网关模块用于实现在不同传输协议的网络下完成数据传输；所述LPWAN模块用于实现远距离的数据传输，采用NB‑IOT网络；所述应用端用于实现现场环境信息的展示，同时可对现场的报警模块进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，其特征在于，所述系统包括：传感器模块、报警模块、近距离无线模块、网关模块、LPWAN模块以及应用端；所述传感器模块用于采集现场环境信息，触发报警模块；所述报警模块用于对现场进行声光警示；所述近距离无线模块用于实现各传感器节点的数据传输，采用ZigBee网络；所述网关模块用于实现在不同传输协议的网络下完成数据传输；所述LPWAN模块用于实现远距离的数据传输，采用NB-IOT网络；所述应用端用于实现现场环境信息的展示，同时可对现场的报警模块进行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，其特征在于，所述应用端与主节点进行通信，主节点与多个节点进行通信，所述主节点包括LPWAN模块、网关模块以及近距离无线模块，节点包括近距离无线模块、传感器模块以及报警模块。3.根据权利要求1或2所述的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，其特征在于，所述传感器模块为微波雷达传感器、超声波传感器、红外传感器、温湿度传感器中的任意一种。4.根据权利要求1或2所述的一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网控制系统，其特征在于，所述报警模块采用LED灯与可录音的语音报警模块相结合。5.一种基于NB-IOT以及Zigbee的物联网设计方法，其特征在于，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨孟达，魏军，敬涛，吕峰，吴遨，郝克，王鸿志，刁颖馨，宋帅，夏栩，郑艳彬，贺景俞，田菲菲，李雪，郇蕊梦，王德利，
申请(专利权)人：山东送变电工程有限公司，国网山东省电力公司邹城市供电公司，
类型：发明
国别省市：山东,37