CN109831816A - 一种有效降低nbiot智能门锁功耗的方法及系统 - Google Patents
一种有效降低nbiot智能门锁功耗的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，包括以下步骤：S1、通过检查机制检查识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，进入下一步；S2、在业务发送队列处于释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。本发明还公开了一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统。其可实现主动断开智能门锁和基站的连接，解决IOT平台自动应答消息导致的NBIOT通信模组进入IDLE态后被再次唤醒的问题，提高电池的使用寿命和产品的竞争力。
Description
技术领域
本发明属于NBIOT联网方式的智能锁应用技术领域，具体涉及一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法及系统。
背景技术
NBIOT(Narrow Band Internet of Things)即窄带物联网，是万物互联网络的一个重要分支。NBIoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
NBIOT是智能锁的一种联网方式，电池使用寿命是NBIOT智能锁一个重要的指标，功耗越小门锁的电池使用寿命越长。现有技术方案下NBIOT智能锁在每次开门上报和数据下发过程产生很大的功耗，不能很好满足智能门锁的功耗要求。主要问题有：
a、由于电信基站侧的“不活动计时器”，是全国规划，默认为20秒，从而造成每次开门数据上报完成后，NBIOT智能门锁和基站连接持续时间在20秒，如图3所示，NBIOT一直处于connect连接态，功耗平均59.2mA左右，按每天开门10次计算，浪费的电量为：
59.2mA*20s*10/3600＝3.28mAH
则一年浪费的电量为3.28mAH*365＝1197mAH，而电池的容量是有限的，目前一般在几千毫安·时，例如对于常用的2500mAH的电池，一年浪费近一半的电量，非常耗电，严重影响了使用寿命。
b、如果通过指令在数据上报完成后立即断开智能门锁和基站的连接，会造成智能门锁业务上的交互消息的丢失，从而影响整个智能门锁的正常业务流程。
c、现有电信IOT平台插件中，有上报消息的自动应答消息返回，从而导致立即释放智能门锁和基站的连接实现有问题，智能门锁会从连接态进入IDLE态再次进入连接态，NBIOT模组被再次唤醒。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法及系统。
本发明所采用的技术方案为：一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，包括以下步骤：
S1、通过检查机制检查识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，进入下一步；
S2、在业务发送队列处于释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
可选地，步骤S1具体包括以下过程：
S11、检查NBIOT通信模组是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
S12、检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
S13、检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
可选地，若没有收到后台服务器对上行业务消息的回复，每条上报消息会重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
可选地，还包括以下过程：设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
本方法中，为了解决智能门锁在没有数据上报之后，NBIOT智能门锁和通信基站一直处于connect态，连接持续时间在20秒、功耗平均59.2mA左右，导致电量消耗非常大的问题，需要在不影响业务消息交互的前提下，实现NBIOT智能门锁主动断开和通信基站的连接。具体实现方式是在NBIOT智能门锁实现业务发送队列有效检查机制，实现主动断开NBIOT智能门锁和通信基站的连接；解决IOT平台自动应答消息导致的NBIOT通信模组进入IDLE态后被再次唤醒的问题。
首先，需要实现NBIOT智能门锁业务交互的数据发送队列的检查机制，NBIOT智能门锁的业务发送队列在没有业务数据发送的时候默认状态是空闲IDLE态，门锁处于休眠状态，检查机制的流程如下：
当有开门事件触发，上报的消息被填充到业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，业务发送队列先检查是否处于上一次释放和基站的RRC连接的过程中，如果是在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再发送数据，如果不是在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY的状态，如果不处于BUSY则发送数据。
当发送队列为空(即没有业务数据要上报)，并且收到后台服务器对上报消息的回复(如果没有收到后台服务器对上行业务消息的回复，每条上报消息会重发一次，智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒)，发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
其次，实现主动断开NBIOT智能门锁和通信基站连接的功能。在业务发送队列处于释放RELEASING态的时候，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送(如AT+QLWULDATAEX＝1,EE,0x0001)，提示核心网立即释放RRC连接，NBIOT智能门锁的NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态，实现快速进入低功耗状态，减少不必要的电量消耗。
最后，解决IOT平台自动应答消息导致的模组进入IDLE态后被再次唤醒的问题。这种快速切换工作状态，进入低功耗状态的方案还存在一个问题，即在NBIOT通信模组断开与通信基站的连接，进入到IDLE态的时候，如果有下行消息，NBIOT通信模组会再次切换到连接态，再次被唤醒，功耗非常大。因此，这种方案还需要修改现有电信IOT平台插件消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能，通过智能门锁和业务服务器的业务交互完成消息的交互过程。
本发明还公开了一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，包括NBIOT智能门锁和后台服务器，NBIOT智能门锁内设有NBIOT通信模组、门锁控制器和电池，NBIOT通信模组和电池均与门锁控制器相连，门锁控制器通过NBIOT通信模组、通信基站与后台服务器相连；门锁控制器内设有检查模块，通过检查模块识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
可选地，所述检查模块包括：
数据检查模块，用于检查门锁业务是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
连接检查模块，用于检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
队列检查模块，用于检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
可选地，该系统还包括重发模块，用于在没有收到后台服务器对上行业务消息的回复时，将每条上报消息重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
可选地，该系统还包括设置模块，用于设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
将本发明中电池的使用天数与现有技术中电池的使用天数计算进行对比，如下表：
上表中，59.2mA为现有技术方案中每次开门时的平均电流，43s为现有技术方案中每次开门时connect态的持续时长，50.84uA为待机时的平均电流，2500mAh为电池容量；58.4mA为本发明中每次开门时的平均电流，15s为本发明中每次开门时connect态的持续时长。以上数据均是实际测算所得，由上表可知，采用本发明技术方案，电池可多用410-180＝230天，使用寿命提升为原来的410/180＝2.3倍。
本发明的有益效果为：
(1)实现智能门锁业务交互的数据发送队列的检查机制，通过该检查机制有效的判断智能门锁消息交互的流程和状态，避免通过指令断开智能门锁和基站的连接，造成智能门锁业务上的交互消息的丢失，从而影响整个智能门锁的正常业务流程。
(2)实现主动断开智能门锁和基站连接的功能，比现有技术方案每天至少减少不必要的电量消耗8.29-3.65＝4.64mAh(按10次开门计算)。
(3)解决了现有IOT平台自动应答消息导致的NBIOT通信模组进入IDLE态后被再次唤醒、无法断开与通信基站的连接的问题。
(4)从测试数据情况来看，按2500mAH的电池可知，现有技术使用的情况下，智能门锁的电池使用寿命是180天；采用本发明的技术方案后，门锁的电池使用寿命是410天，电池使用寿命比原来明显提高，从而大大提高了智能门锁的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图；
图2是NBIOT智能门锁业务发送队列状态图；
图3是NBIOT智能门锁业务发送队列检查流程图；
图4是现有技术情况下NBIOT智能门锁每次发完数据后等待20s后才释放的情况；
图5是现有技术情况下NBIOT智能门锁每次发送数据需要时间和平均功耗情；
图6是采用本发明的技术方案NBIOT智能门锁每次发送数据需要时间和平均功耗情况；
图7是本发明系统的架构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：
如图1所示，一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，包括以下步骤：
S1、通过检查机制检查识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，进入下一步；
S2、在业务发送队列处于释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
可选地，步骤S1具体包括以下过程：
S11、检查门锁业务是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
S12、检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
S13、检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
可选地，若没有收到后台服务器对上行业务消息的回复，每条上报消息会重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
可选地，还包括以下过程：设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
本方法中，为了解决智能门锁在没有数据上报之后，NBIOT智能门锁和通信基站一直处于connect态，连接持续时间在20秒、功耗平均59.2mA左右，导致电量消耗非常大的问题，需要在不影响业务消息交互的前提下，实现NBIOT智能门锁主动断开和通信基站的连接。具体实现方式是在NBIOT智能门锁实现业务发送队列有效检查机制，实现主动断开NBIOT智能门锁和通信基站的连接；解决IOT平台自动应答消息导致的NBIOT通信模组进入IDLE态后被再次唤醒的问题。
首先，需要实现NBIOT智能门锁业务交互的数据发送队列的检查机制，NBIOT智能门锁的业务发送队列在没有业务数据发送的时候默认状态是空闲IDLE态，门锁处于休眠状态，检查机制的流程如下，如图2和图3所示：
当有开门事件触发，上报的消息被填充到业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，业务发送队列先检查是否处于上一次释放和基站的RRC连接的过程中，如果是在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再发送数据，如果不是在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY的状态，如果不处于BUSY则发送数据。
当发送队列为空(即没有业务数据要上报)，并且收到后台服务器对上报消息的回复(如果没有收到后台服务器对上行业务消息的回复，每条上报消息会重发一次，智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒)，发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
其次，实现主动断开NBIOT智能门锁和通信基站连接的功能。在业务发送队列处于释放RELEASING态的时候，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送(如AT+QLWULDATAEX＝1,EE,0x0001)，提示核心网立即释放RRC连接，NBIOT智能门锁的NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态，实现快速进入低功耗状态，减少不必要的电量消耗。
最后，解决IOT平台自动应答消息导致的模组进入IDLE态后被再次唤醒的问题。这种快速切换工作状态，进入低功耗状态的方案还存在一个问题，即在NBIOT通信模组断开与通信基站的连接，进入到IDLE态的时候，如果有下行消息，NBIOT通信模组会再次切换到连接态，再次被唤醒，功耗非常大。因此，这种方案还需要修改现有电信IOT平台插件消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能，通过智能门锁和业务服务器的业务交互完成消息的交互过程。
本发明还公开了一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，包括NBIOT智能门锁和后台服务器，NBIOT智能门锁内设有NBIOT通信模组、门锁控制器和电池，NBIOT通信模组和电池均与门锁控制器相连，门锁控制器通过NBIOT通信模组、通信基站与后台服务器相连；门锁控制器内设有检查模块，通过检查模块识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
可选地，所述检查模块包括：
数据检查模块，用于检查门锁业务是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
连接检查模块，用于检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
队列检查模块，用于检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
可选地，该系统还包括重发模块，用于在没有收到后台服务器对上行业务消息的回复时，将每条上报消息重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
可选地，该系统还包括设置模块，用于设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
将本发明中电池的使用天数与现有技术中电池的使用天数计算进行对比，如下表：
上表中，59.2mA为现有技术方案中每次开门时的平均电流，43s为现有技术方案中每次开门时connect态的持续时长，50.84uA为待机时的平均电流，2500mAh为电池容量；58.4mA为本发明中每次开门时的平均电流，15s为本发明中每次开门时connect态的持续时长，以上数据均是实际测算所得，如图4、图5和图6所示；由上表可知，采用本发明技术方案，电池可多用410-180＝230天，使用寿命提升为原来的410/180＝2.3倍。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过检查机制检查识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，进入下一步；
S2、在业务发送队列处于释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
2.根据权利要求1所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下过程：
S11、检查门锁业务是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
S12、检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
S13、检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
3.根据权利要求2所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，其特征在于，步骤S13中：若没有收到后台服务器对上行业务消息的回复，每条上报消息会重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
4.根据权利要求1所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的方法，其特征在于，还包括以下过程：设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
5.一种有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，其特征在于：包括NBIOT智能门锁和后台服务器，NBIOT智能门锁内设有NBIOT通信模组、门锁控制器和电池，NBIOT通信模组和电池均与门锁控制器相连，门锁控制器通过NBIOT通信模组、通信基站与后台服务器相连；
门锁控制器内设有检查模块，通过检查模块识别NBIOT智能门锁的业务发送队列处于空闲IDLE态、工作WORKING态和释放RELEASING态中的哪种状态，当为释放RELEASING态时，最后一包上行数据采用带有RAI功能的命令发送，请求断开与通信基站的连接，NBIOT通信模组快速进入到IDLE状态，待IDLE定时器超时后自动进入PSM态。
6.根据权利要求5所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，其特征在于，所述检查模块包括：
数据检查模块，用于检查门锁业务是否需要上传数据至后台服务器，若是，则将需要上传的数据填充至业务发送队列，业务发送队列从空闲IDLE态变成工作WORKING态，等待上传数据；
连接检查模块，用于检查业务发送队列是否处于上一次释放和通信基站的RRC连接的过程中，若是，在释放连接的过程中等待上一次释放动作完成再上传数据，如果不是，在释放连接的过程中再判断NBIOT通信模组是否处于BUSY状态，若不是BUSY状态则上传数据；
队列检查模块，用于检查业务发送队列是否为空，且是否收到后台服务器对上传消息的回复，若是，则业务发送队列从工作WORKING态变成释放RELEASING态。
7.根据权利要求6所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，其特征在于，还包括重发模块，用于在没有收到后台服务器对上行业务消息的回复时，将每条上报消息重发一次，NBIOT智能门锁会在重发消息完成后，队列为空的前提下等待超时6秒。
8.根据权利要求5所述的有效降低NBIOT智能门锁功耗的系统，其特征在于，还包括设置模块，用于设置电信IOT平台插件的消息回复机制，禁止上报消息的自动应答功能。
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| CN110401693A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-11-01 | 西安广和通无线通信有限公司 | 医疗数据传输方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN110362351A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-22 | 宁波麦度智联科技股份有限公司 | 一种低功耗的nbiot应用进程系统的执行方法 |
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