LoRa智慧温泉物联网管控系统

1 项目背景

　　健康自古以来是人类孜孜以求的目标，温泉度假已经成为世界范围内健康养生的重要方式之一。越来越多的迹象表明，休闲度假旅游将成为旅游需求的主体。温泉旅游度假区是度假旅游目的重要类型之一。

　　国内外温泉旅游度假区的发展演化规律表明，温泉旅游度假区在旅游设施和项目上，从简易化、单一化向高层次、多样化发展;在环境营造上，从忽视环境的营造到追求高质量的环境，从室内封闭的沐浴环境转向建设露天温泉;在旅游功能上，从单纯的温泉治疗，到温泉治疗与休闲娱乐并重，再到多种旅游功能综合发展的演变。

　　因此可以预测，营造高质量的度假环境，提供高档次的康体旅游产品，具备舒适周到的旅游服务，以及塑造鲜明的文化特色将成为温泉旅游度假区发展的新趋向。

　　结合现代高科技、高智能的信息系统，打造智慧型温泉养生产品及旅游服务运营系统，实现智慧旅游体验及运营管理是温泉发展趋势。为此北京创羿兴晟科技发展有限公司为此研发了多款LoRa产品，例LoRa控制终端CY-LRB-102、LoRa控制终端CY-LRW-102等产品，还有多款产品正在研发中，通过LoRa窄带物联网技术实现对温泉池内水温及水位的实时监测及调节控制，打造基于LoRa的智慧温泉物联网管控系统。

　　一台LoRa控制终端可连接多个水温传感器及水位传感器、水阀、开关等。LoRa远距离通信，大大减少了中继的成本。

　　2 系统组成

　　基于LoRa的智慧温泉物联网管控系统由水温传感器CY-WSD-103、水位传感器CY-YW-101、LoRa控制终端CY-LRB-102或LoRa控制终端CY-LRW-102、数据采集器及云数据管理平台等几个部分组成。

　　系统总体架构如图1所示，主要包括中心机房服务器即云数据管理平台、LoRa控制终端CY-LRB-102或LoRa控制终端CY-LRW-102、数据采集器设备。其中LoRa控制终端设备连接水温传感器CY-WSD-103、水位传感器CY-YW-101、水阀、水泵开关等终端设备，用于检测温泉池内实时水温、水位情况及水池开关情况，同时接收控制信号用于控制水阀开关从而调节温泉池内水温及水位;数据采集器在本系统中起到数据转换的作用，数据采集器通过RS485线与LoRa控制终端设备连接，通讯协议为modbus-RTU，数据采集器通过网线服务器相连，通讯协议为TCP/IP，数据采集器将两种协议的信号进行转换;中心机房服务器用于存储及管理数据。

　　平板设备安装于每个浴池房间内，可实时显示浴池内水温及水位数据。用户通过平板的触摸点击，控制房间中浴池的水温及水位。平板通过wifi与服务器相连，服务器由此接收平板发出的指令信息;与LoRa设备进行通讯，对LoRa设备发出控制信号。

　　用户手机及管理人员手机通过wifi 与服务器通讯，可随时了解特定浴池的实时情况;手机发出控制信号到服务器端，可实时、定时控制浴池中水温及水位情况。

　　服务器端通过对采集的水温传感器CY-WSD-103、水位传感器CY-YW-101及水泵开关的数据的分析处理，智能分析每个接入传感器及开关的状态，并转换成有价值的信息，供授权用户访问使用。由此可见，该系统可实现上电即用、网络简单、数据上传、数据下发、抗干扰等功能，实现温泉池数据的采集、管理与控制。

　　系统总体架构图

图1 系统总体架构图

　　系统硬件架构图

图2 系统硬件架构图

　　系统软件架构图

图3 系统软件架构图

　　3 系统主要功能

　　3.1 数据采集

　　水温传感器、水位传感器、水泵开关等的数据通过有线方式传递给云中心进行智能分析和处理;

　　3.2 就地显示

　　本地设置控制及显示面板，包括启动开关、恒温设置、高温开关、低温开关、排水开关、水位设置、实时水温显示、房间号显示、使用时间显示等;

　　3.2 数据存储

　　系统可对历史数据进行存储，形成知识库，以备随时进行处理和查询;

　　3.3 数据分析

　　系统将采集到的数据通过直观的形式向用户进行实时展示，当温泉池水温、水位数值超过事先设置值时系统自动报警，系统提供日报等历史报表;

　　3.4 实时控制

　　用户通过本地触摸屏优先查看与设置温泉池内的水温和水位，可进行即时或预约控制;

　　水温自动控制：包括水温温度设定控制和水温体感控制两种模式;

　　水温温度设定控制：低于设定温度，自动加热;高于设定温度，补低温水;使水温保持在设定温度;

　　水温体感控制，根据客人在泡池中体感温度，需要提高温度，自动加热;设定加热档次，每档加热按照确定的范围设定(如1~2度);反之，补低温水降低温度;

　　水位自动控制：使水位保持在设定位置，低于设定水位时补水，高于设定水位时泄水;

图4 触摸屏界面示意图

　　3.5 手机监控

　　用户通过手机进行登录认证后，在温泉酒店的同一wifi 网络范围内的任何时间、任何地点均可实现对温泉池水温、水位等数据的远程查看与控制，可进行预约控制;

　　3.6 服务器端集中管理和控制

　　中心机房的服务器可在后台对温泉酒店的所有浴池进行集中统一控制、管理所有泡池，包括就地控制显示的所有功能;

图5 温泉池状态显示界面

图6 客户信息管理界面

图7 温泉池管理界面

　　4 系统设计

　　4.1 手机连入控制设计原理与思路

　　在园区内(包括洗浴区、餐厅等)有一个局域网，手机、平板触摸屏设备都可以通过wifi连接到这个网络。手机通过访问服务器中某一温泉池的ip，发送信号到服务器，进而达到查询或控制温泉池水温、水位的目的。手机端的控制为预约控制，即在特定时刻开始调节温泉池内的水温和水位。

　　4.2 服务器的基本功能设计

　　服务器主要功能为：

　　保存客户信息;

　　保存配置信息;

　　查看温泉池、客户的历史数据及操作记录;

　　信息实时显示，可显示所有温泉池的即时状态;

　　远程控制，可远程控制任一或所有温泉池的水温、水位。

　　4.3 控制部分设计原理与思路

　　主控部分为系统自动控制核心所在。除硬件部分的特殊控制如安全控制，其他自动化部分都在这部分控制：

　　参数都是配置的，并可以保存，保存以文件形式为主;

　　参数改动后保存到文件中;

　　规则属于参数的一部分，保存形式如上;

　　高层接口到吗实现初步设计为java代码;

　　显示部分通过访问高层接口函数来实现。

　　4.4 硬件部分设计原理与思路

　　通过压力传感器测量泡池中水位的多少，并将信号传递到泡池水系统LoRa控制终端设备，通过下方的排水管上的电磁阀的开闭来调节泡池中水位的高低;

　　通过泡池回水管上的温度传感器测量泡池内水温，并将信号传递到泡池水系统LoRa控制终端设备，当水温低于设定值，则开启回水泵进行热交换，当水温达到设定温度的时候，则关闭泡池水泵(若控制此管道上的阀门关闭，水泵会堵转烧损坏，故只能控制水泵启停);

　　水位、水温、水泵开关信号均可在泡池水系统的各种终端设备(平板、手机、电脑等)中查询及控制，在弱电机房设置服务器可以调取三个信号的数值，并可以通过服务器给泡池水系统LoRa控制终端设备以控制信号。

　　5 系统特点

　　系统网络简单，施工方便，维护成本低;

　　绿色、环保、无辐射传感网具有全网同步的超低功耗特性;

　　网络自动负载均衡，网络内所有无线节点功耗可评估，且功耗相仿自动组网、自维护、网络连接可视;

　　全天候稳定运行无需人工干涉，系统控制方式多样：服务器软件集中控制、本地触摸屏实时控制、远程预约定时控制等;

　　可通过直接访问服务器对所有的监控进行管理;

　　管理软件界面良好，功能强大，保证数据的记录、分析及时准确。

　　6 产品介绍

　　6.1 LoRa控制终端CY-LRB-102

　　产品图片

图8 CY-LRB-102

　　产品规格