CN107682175B - 一种基于lpwan技术的远程管理控制方法及系统 - Google Patents

一种基于lpwan技术的远程管理控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于LPWAN技术的远程管理控制方法，该方法包括：配置LPWAN传输模块初始化通讯功能，设置LPWAN传输模块的透传功能，通过远端对于LPWAN模块进行通讯和管理控制；通过远端经LPWAN模块对于设备的其他功能单元进行通讯和管理控制。采用本发明能够减去设备中核心的控制器单元，大大降低设备整体成本，通过远端控制管理，提高设备的维护难度。特别适用于在物联网应用中，对于大量采集设备的维护管理问题。

Description

一种基于LPWAN技术的远程管理控制方法及系统
技术领域
本发明创造属于物联网技术领域，尤其是涉及一种基于LPWAN技术的远程管理控制方法及系统。
背景技术
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，而传统的通讯网络难以满足此类需求，而低功耗广域物联网(LPWAN：Low Power Wide Area Network)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。
通常，传统的基站和终端产品，其内部都有一个核心的处理器(CPU：CoreProcessing Unit)来负责对于基站/终端的其他功能单元进行调度、协调和管理(典型的基站/终端内部结构实例如图1)，该核心处理器相当于基站/终端的指挥中心，在整个产品中处于非常重要的地位，其性能直接影响到整个产品的性能，同时，其成本也占据整个设备成本的较大比重。
在设备维护方面，可分为近端维护和远程维护，近端维护往往是通过有线方式连接到设备，如通过RS232、USB、RS485和以太网等方式，通过管理软件进行版本下载、参数设置等操作，其特点是可靠性比较高、但维护难度比较大，有些甚至需要打开设备外壳进行；远程维护则是通过无线网络，可远程对于设备进行版本下载、参数设置等工作，具有维护简单、难度小的特点，得到了越来越多的应用。但是，对于设备维护中如果涉及到核心处理器CPU的维护，如进行版本固件升级等，往往很难通过远程来实现，需要近端维护。
总之在物联网应用中，需要对大量的基站/终端进行维护，特别是对于涉及的CPU的维护，需要近端进行，维护难度和成本都很大，同时，CPU的成本较高，导致物联网的基站/终端的成本较高，影响了物联网的扩展应用。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种基于LPWAN技术的远程管理控制方法及系统，省掉基站/终端设备中的CPU，实现对于设备远程管理控制，解决大规模设备的管理维护问题。同时，设备去掉了CPU部分，可以大大降低设备的整体成本，有利于物联网产品的普及和应用。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种基于LPWAN技术的远程管理控制方法，包括如下内容：
基于LPWAN技术的远程管理控制方法，包括如下步骤：
基站/终端通过内置的LPWAN传输模块接入LPWAN网络；
远程控制管理单元查看到此基站/终端已上线后，通过LPWAN网络配置所述LPWAN传输模块，下发指令到LPWAN传输模块；
LPWAN传输模块根据指令配置其射频口与指定端口进行透传，建立虚拟连接；
远程控制管理单元对连接到LPWAN传输模块的其他功能单元进行远程的控制管理。
优选的，所述LPWAN传输模块为LoRa传输模块、NB-IOT传输模块、Sigfox传输模块中的一种，所述LPWAN网络为与LPWAN传输模块对应的LoRa网络、NB-IOT网络、Sigfox网络中的一种。
优选的，所述射频口还包括LPWAN传输模块通过特定接口，再转接外部通讯模块转化成射频信号后的接口，这种转化其本质上还是将指定端口与射频口进行透传。
优选的，基站/终端加电启动后，根据初始设置的网络参数和运营参数，内置的LPWAN传输模块自动接入LPWAN网络。
优选的，远程控制管理单元通过指令配置LPWAN传输模块进入透传工作模式，实现指定端口与射频口进行透传；同时，根据需要，也可以通过指令中断这种透传工作模式，重新配置，更换透传指定端口或者对于LPWAN传输模块自身进行配置。
一种基于LPWAN技术的远程管理控制系统，包括：
基站/终端，内置LPWAN传输模块，加电启动后，可根据初始配置的网络参数自动接入LPWAN网络；
远程控制管理单元，配置LPWAN传输模块在透传工作模式下，使其射频口与指定端口进行透传，通过指定端口对于与LPWAN传输模块连接的其他功能单元进行管理控制。
优选的，所述LPWAN传输模块为LoRa传输模块、NB-IOT传输模块、Sigfox传输模块中的一种。
相对于现有技术，本发明创造所述方法及系统具有以下优势：
(1)通过配置LPWAN传输模块的透传模式实现通过远程对于传输模块自身以及装置的其他功能单元进行控制管理，相当于将传统设备实现方式中的CPU移到了远程，通过远程控制管理单元来实现。这样装置自身省掉了CPU的成本，实现了所有需维护项的远程维护功能，降低了维护成本。
(2)该方法通过建立远端单元与装置内部功能单元的虚拟通道，将传统装置设备的核心控制CPU通过软件远程实现，降低了装置设备的成本和维护的成本，有利于物联网基站/终端的大规模扩展应用；设备自身不需要配置核心处理器CPU，其CPU的调度、管理、控制等功能由用户通过远程来实现。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1是典型带CPU的设备实现的组成框图；
图2是根据典型的设备情况，本实例实现的系统架构图，结合图1用以对比说明本发明的创新点；
图3是根据本发明方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
所提到的“透传功能”指的是数据的透传，即从指定端口接收的数据，LPWAN传输模块原样的传输到远端；从远端获取的数据，原样的传送到指定端口。
图2是根据典型的设备情况，结合图1用以对比说明本发明的创新点。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
本发明基于LPWAN技术的远程管理控制方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤S102、基站/终端装置加电启动后，根据出厂时配置好的设备参数和网络参数，装置内置的LPWAN传输模块能够自动连接到LPWAN的网关，接入LPWAN网络。用户远程控制管理单元在装置登陆系统后能够查询到此装置，并根据装置ID号与装置进行通讯；
步骤S104、远程控制管理单元根据需要对于装置内置的LPWAN传输模块下发指令，实现配置指定端口与射频口透传，LPWAN传输模块根据指令进行相关的操作，包括对LPWAN传输模块操作的指令，如调整LPWAN网络参数等。
步骤S106、装置内置的LPWAN传输模块接收到透传指令时，根据指令里面的端口，配置指定端口与射频口透传。建立起一条从远程控制管理单元到LPWAN传输模块指定端口的虚拟通道，后续远程控制管理单元下发的数据，完全一致的经过LPWAN网络和LPWAM传输模块，传递到指定端口；同样的，LPWAN传输模块指定端口接收到数据，完全一致的经过LPWAN传输模块和LPWAN网络传送给远程管控控制单元。
步骤S108、在透传工作模块下，远程控制管理单元，可以对装置的与LPWAM传输模块连接的其他功能单元进行操作，包括功能指令和维护管理指令，其他功能单元根据相关指令进行相应的操作。
LPWAN传输模块在透传模式下，可以通过远程经LPWAN传输模块对于设备的其他功能单元进行控制管理，如对于其他单元模块进行参数配置查询、版本下载和查询、控制其他单元实现其特定功能等，同时，也包括通过远程对于LPWAN传输模块本身完成相关的控制管理。
LPWAN网络指的是LPWAN基站/网关，以及运营平台等，其使用的技术包括LoRa、NB-IOT、Sigfox等，本发明所提到的设备内部的LPWAN传输模块通过LPWAN基站/网关接入LPWAN运营平台，远程用户可以从LPWAN运营平台向设备接收和发送数据。因此，实施时，LPWAN实现的技术方式比较多，较优的，如LoRa网络、NB-IOT网络、Sigfox网络等。
实施时，远程控制管理单元可以根据需要切换LPWAN传输模块的工作模式，同时，可以通过指令切换LPWAN传输模块的射频口与不同的指定端口进行透传，但同一时刻，只能有一个端口与射频口保持透传。
在射频口传输过程中，为保证数据传输安全和可靠可以根据需要对于传输内容进行调制解调、协议封装、加密和容错等处理，以保证远端接收到数据与指定端口发送的数据完全一致；以及远端发送的数据与指定端口接收到的数据完全一致。
实施例一，
基于LoRa网络的温湿度采集系统，采集方法实现步骤如下：
步骤1，温湿度采集仪内置LoRa传输模块，温湿度采集仪将设备的DeviceID和远程控制管理单元的APPEUI在LoRa运营平台登记，将DeviceID以及设备内部的温度测试单元与湿度测试单元对应的端口号录入远程控制管理单元；同时，远程控制管理单元将其APPEUI在LoRa运营平台上进行登记；温湿度采集仪加电工作后，根据预设的网络参数，其内置的LoRa传输模块自动接入LoRa网络。
步骤2，LoRa运营平台根据设备DeviceID以及APPEUI，将温湿度采集仪上网信息发送远程控制管理单元，远程控制管理单元显示温湿度采集仪的状态，根据DeviceID与温湿度采集仪进行通讯。
步骤3，远程控制管理单元根据需要可以对于采集仪内置的LoRa传输模块进行设置。需要采集数据时，设置LoRa传输模块的射频口与内部对应的温度传感器接口做透传，然后经LoRa传输单元向温度传感器接口下发采集指令，完成对应温度数据的采集；然后再设置LoRa传输模块的射频口与内部对应的湿度传感器接口做透传，经过oRa传输单元向湿度传感器接口下发采集指令，完成对应湿度数据的采集；
步骤4，远程控制管理单元，根据采集到的温度和湿度数据，在界面进行显示，从而完成一次数据采集工作，后续，可以通过温度端口与湿度端口与射频口透传，循环的采集数据。
实施例一能够达到如下效果：通过在设备内置的LoRa传输模块增加透传功能后，省去了传统温湿度采集仪内部的CPU，对于温湿度的采集控制完全由远端控制管理单元来实现，降低了温湿度采集仪的成本，同时，其设备维护都可以远程进行，提升了系统的可维护性。随着人们对于环境感知的需求增加，本发明，能够极大的降低采集仪的部署成本和维护成本，有利于推广应用。
实施例二，
基于LoRa网络的电动车管理系统，以LoRa网络为基础，在每辆电动车上安装一个RFID标签，RFID标签与电动车和车主信息建立关连；在电动车出入口安装采集基站，读取途经的电动车的RFID标签信息，将读取的电动车RFID标签信息以及采集基站信息通过采集基站内置的LoRa传输模块，发送到电动车应用管理平台，电动车应用管理平台据此可以实现电动车的轨迹跟踪等应用。采集基站内置LoRa传输模块，将采集基站的控制功能转移到电动车应用管理平台(包含远程控制管理单元)。具体工作步骤如下：
步骤1，采集基站将基站的DeviceID和电动车应用管理平台的APPEUI在LoRa运营平台登记，将DeviceID以及设备内部的RFID标签采集模块端口号录入电动车应用管理平台的远程控制管理单元；同时电动车应用管理平台将自己的APPEUI在LoRa运营平台上进行登记。
步骤2，采集基站加电工作，根据预设的网络参数，采集基站内置的LoRa传输模块自动接入LoRa网络，LoRa运营平台根据设备DeviceID以及APPEUI，将采集基站上网信息发送电动车应用管理平台；电动车应用管理平台显示采集基站状态，可以根据DeviceID与采集基站进行通讯。
步骤3，电动车应用管理平台的远程控制管理单元根据需要可以对采集基站内置的LoRa传输模块进行设置。设置LoRa传输模块的射频口与内部对应的RFID标签采集模块做透传，然后经LoRa传输模块向RFID标签采集模块下发采集指令，RFID标签采集模块进行信息采集状态；当读取到电动车RFID标签后，将RFID标签信息通过LoRa传输模块传输到电动车应用管理平台。
步骤4，电动车应用管理平台根据接收到的RFID标签信息以及采集基站的DeviceID和地理位置，显示出电动车的位置，从而实现电动车的轨迹跟踪等功能。
实施例二能够达到如下效果：通过在采集基站内置的LoRa传输模块增加透传功能后，省去了采集基站内部的CPU，后续对于基站的管理和维护可以在远程实现。这个对于电动车管理中，布放的覆盖全城的基站来说，也会极大的降低系统建设成本和后期维护的工作量和成本。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：
通过对LPWAN传输模块增加透传功能后，相当于将设备的控制单元转移到远端通过软件来实现，这个转移在降低整体设备成本的同时，极大的增加了系统管理控制的灵活性以及系统的可维护性。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于LPWAN技术的远程管理控制方法，其特征在于包括如下步骤：
基站或终端通过内置的LPWAN传输模块接入LPWAN网络；
远程控制管理单元查看到此基站或终端已上线后，配置所述LPWAN传输模块，下发指令到LPWAN传输模块；
LPWAN传输模块根据指令配置射频口与指定端口进行透传，建立虚拟连接；
远程控制管理单元对连接到LPWAN传输模块的其他功能单元进行远程的控制管理。
2.根据权利要求1所述的基于LPWAN技术的远程管理控制方法，其特征在于：所述LPWAN传输模块为LoRa传输模块、NB-IOT传输模块、Sigfox传输模块中的一种，所述LPWAN网络为与LPWAN传输模块对应的LoRa网络、NB-IOT网络、Sigfox网络中的一种。
3.根据权利要求1所述的基于LPWAN技术的远程管理控制方法，其特征在于：所述射频口还包括LPWAN传输模块通过特定接口，再转接外部通讯模块转化成射频信号后的接口，这种转化其本质上还是将指定端口与射频口进行透传。
4.根据权利要求1所述的基于LPWAN技术的远程管理控制方法，其特征在于：基站或终端加电启动后，根据初始设置的网络参数和运营参数，内置的LPWAN传输模块自动接入LPWAN网络。
5.根据权利要求1所述的基于LPWAN技术的远程管理控制方法，其特征在于：远程控制管理单元通过指令配置LPWAN传输模块进入透传工作模式，实现指定端口与射频口进行透传；或者，通过指令中断这种透传工作模式，重新配置，更换透传指定端口或者对于LPWAN传输模块自身进行配置。
6.一种基于LPWAN技术的远程管理控制系统，其特征在于包括：
基站或终端，内置LPWAN传输模块，加电启动后，可根据初始配置的网络参数自动接入LPWAN网络；
远程控制管理单元，配置LPWAN传输模块在透传工作模式下，使射频口与指定端口进行透传，通过指定端口对于与LPWAN传输模块连接的其他功能单元进行管理控制。
7.根据权利要求6所述的基于LPWAN技术的远程管理控制系统，其特征在于：所述LPWAN传输模块为LoRa传输模块、NB-IOT传输模块、Sigfox传输模块中的一种。
8.根据权利要求6所述的基于LPWAN技术的远程管理控制系统，其特征在于：远程控制管理单元，通过指令配置LPWAN传输模块进入透传工作模式，实现指定端口与射频口进行透传；或者，通过指令中断这种透传工作模式，重新配置，更换透传指定端口或者对于LPWAN传输模块自身进行配置。
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