CN110149369B - 基于物联网的终端设备的轮转上报方法和远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于物联网的终端设备的轮转上报方法和远程控制系统。对于与一网关连接形成局域网的多个终端设备中的每个终端设备，该方法通过根据该终端设备的当前次上报开始时间、该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所有终端设备的定时上报周期T来设置该终端设备的下次定时上报的计时时间，使得多个终端设备能够顺序轮转着在各自的时间窗口内进行数据上报，形成“时间转轮法”上报机制。通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据，减少了不同终端设备间的数据碰撞，保障终端设备与网关间的通信成功率，使得单个网关下可带载的终端设备数量增加。

Description

基于物联网的终端设备的轮转上报方法和远程控制系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是一种基于物联网的终端设备的轮转上报方法以及基于物联网的终端设备的远程控制系统。

背景技术

物联网(Internet of Things，IoT)是一种基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。通过物联网可以用中心计算机对数量众多的终端设备进行远程的集中管理、控制。在一种典型的基于物联网的控制系统中，多个终端设备通过中间转换设备与远程控制中心(如控制平台)进行通信。由于单个中间转换设备下通常挂载的终端设备的数量较多，在这些终端设备与该中间转换设备进行通讯(如进行数据上报)时，易发生不同终端设备间的数据碰撞，导致通讯成功率低。若通过减少单个中间转换设备带载的终端设备数量来提高通讯成功率，则会导致需要配备更多数量的中间转换设备，增加了设备成本。

因此，亟需一种能够增加单个中间转换设备带载的终端设备数量，同时减少不同终端设备间的数据碰撞，保障通讯成功率的技术。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于物联网的终端设备的轮转上报方法以及基于物联网的终端设备的远程控制系统。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种基于物联网的终端设备的轮转上报方法，应用于多个终端设备中的每一所述终端设备，所述多个终端设备与一网关连接形成局域网，所述方法包括：

当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向所述网关上报数据；

接收所述网关在接收到所述上报的数据后返回的下次定时上报的计时时间，其中所述下次定时上报的计时时间根据该终端设备的上报开始时间、该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所述多个终端设备的定时上报周期T进行设置，所述定时上报周期T包括顺次相连的与所述多个终端设备一一对应的多个时间窗口；

等待并计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向所述网关上报数据。

可选地，所述下次定时上报的计时时间通过以下方式进行设置：

若该终端设备的上报开始时间在与其对应的时间窗口的起点时刻，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻提前了Y时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X+Y；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻滞后了Z时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X-Z。

可选地，在该终端设备刚上电或刚与所述网关连接并加入所述局域网时，以指定基本时间与随机时间的和作为所述预设的定时上报时间。

可选地，所述多个时间窗口的长度设置为相同；

或者，

每一个时间窗口的长度根据与其对应的终端设备的类型设置。

可选地，所述方法还包括：

若上报数据失败，则等待预设时间后再次向所述网关上报数据。

可选地，所述预设时间等于所述预设的定时上报时间或所述定时上报周期T。

可选地，所述方法还包括：

在向所述网关上报数据之后且在接收所述网关返回的下次定时上报的计时时间之前，接收所述网关下发的数据；

该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X为该终端设备上报数据所花费的时间与接收下发数据所花费的时间的总和。

可选地，所述方法还包括：

接收所述网关下发的实时时钟信息，从而统一所述多个终端设备的时间基准。

可选地，每一所述终端设备与所述网关之间通过LoRa标准进行通信。

可选地，所述多个终端设备为户外照明终端设备。

可选地，所述多个终端设备包括下列至少之一：

路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于物联网的终端设备的远程控制系统，包括：

多个终端设备；

网关，分别与该多个终端设备连接形成局域网；以及

远程控制中心，通过互联网与所述网关连接，用于对每一所述终端设备进行控制；

其中，每一所述终端设备采用根据上文中任一项所述的轮转上报方法向所述网关上报数据，并接收所述网关下发的来自所述远程控制中心的控制数据；

所述网关还向所述远程控制中心发送每一所述终端设备上报的数据以及接收所述远程控制中心下发的控制数据。

本发明实施例提出的基于物联网的终端设备的轮转上报方法，对于与一网关连接形成局域网的多个终端设备中的每一个终端设备，当该终端设备在预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向网关上报数据并成功后，接收网关返回的下次定时上报的计时时间，然后等待并进行计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向网关上报数据。由于每个终端设备的下次定时上报的计时时间是根据该终端设备的当前次上报开始时间、该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所有终端设备的定时上报周期T进行设置的，并且定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备一一对应的多个时间窗口，使得每个终端设备在首次成功上报数据后，就可以根据网关授予的下次定时上报的计时时间，在下一个定时上报周期T内与自身对应的时间窗口内进行数据上报。如此，该多个终端设备能够顺序轮转着在各自的时间窗口内进行数据上报，这些时间窗口形成一时间转轮，因此，可称之为“时间转轮法”上报机制。通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据，减少了不同终端设备间的数据碰撞，保障终端设备与网关间的通信成功率，使得单个网关下可带载的终端设备数量增加。

进一步地，通过在下次定时上报的计时时间中加上或减去终端设备定时上报的提前时间或滞后时间，消除了提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响，使终端设备的后续上报变得更加有序。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的基于物联网的终端设备的远程控制系统的架构示意图；

图2示出了根据本发明一实施例的采用“时间转轮法”设置终端设备的下次定时上报的计时时间的示意图；

图3示出了根据本发明一实施例的网关的消息队列中没有需要下发的数据的情况下终端设备与网关的通信场景示意图；

图4示出了根据本发明另一实施例的网关的消息队列中存在需要下发的数据的情况下终端设备与网关的通信场景示意图；以及

图5示出了根据本发明一实施例的基于物联网的终端设备的轮转上报方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种基于物联网的终端设备的远程控制系统。图1示出了根据本发明一实施例的基于物联网的终端设备的远程控制系统的架构示意图。参见图1，该系统可以包括：多个终端设备110、网关120、以及远程控制中心130。网关120分别与该多个终端设备110组网连接形成局域网。远程控制中心130通过互联网与网关120连接，用于对每一个终端设备110进行控制。其中，每一个终端设备110采用轮转上报方法向网关120上报自身的数据，并接收网关120下发的来自远程控制中心130的控制数据。网关120还向远程控制中心130发送每一个终端设备110上报的数据以及接收远程控制中心130下发的控制数据。此处提及的控制数据例如可以是控制指令、配置参数等。

下面对终端设备110的轮转上报方法进行说明。

当预设的定时上报时间计时到达或终端设备110的状态发生改变时，终端设备110向网关120上报自身的数据。网关120在接收到终端设备110上报的数据后，向该终端设备110返回所设置的该终端设备110下次定时上报的计时时间。终端设备110接收到下次定时上报的计时时间后，等待并进行计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向网关120上报自身的数据，从而使得网关120下挂载的多个终端设备110的后续上报变得规范、有序。本发明中将这种上报机制称为“时间转轮法”。

下面结合图2对每个终端设备110的下次定时上报的计时时间的设置过程进行说明。图2中示出了根据本发明一实施例的采用“时间转轮法”设置终端设备110的下次定时上报的计时时间的示意图。如图2所示，设定同一局域网内的多个终端设备110的定时上报周期(也可以称为时间转轮周期)T，其中，定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备110一一对应的多个时间窗口。网关120在接收到该多个终端设备110中的每一个终端设备上报的数据后，根据该终端设备110的上报开始时间、该终端设备110与网关120的数据交互所花费的时间X和定时上报周期T，设置该终端设备110的下次定时上报的计时时间。在本发明的实施例中，可以将定时上报周期T均分为多个时间窗口，即，每个时间窗口的长度一样。也可以依据终端设备的类型开设不同的时间窗口，即，每个时间窗口的长度可以不一样。为了保证一个定时上报周期能够进行完全数据信息的收发，每个时间窗口的长度优选在2秒以上。

在以“时间转轮法”上报机制进行上报信息时，在理想条件下，每个终端设备都应该在属于自己的时间窗口的起点时刻开始进行数据的定时上报，但在很多情况下会有某些终端设备没有按照设想的在其时间窗口的起点进行数据上报，而是出现了提前或滞后。对这种情况，需要消除提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响。以下通过图2的例子对这种情况下的终端设备的下次定时上报的计时时间的设置进行具体说明。

参照图2所示，定时上报周期(也可以称为时间转轮周期)T包括分别与第一终端设备110、第二终端设备110、第三终端设备110、第四终端设备110、…、第n终端设备110一一对应的顺次相连的时间窗口1、时间窗口2、时间窗口3、时间窗口4、…、时间窗口n。第一终端设备110上线(即，设备被唤醒进行数据上报)，在时间窗口1的起点时刻开始进行数据上报，与网关120数据交互花费的时间为X1。则第一终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第一终端设备110再次上线的计时时间(即，下次定时上报的计时时间)为T-X1。待T-X1计时时间到达后，第一终端设备110将再次上线，进行数据的定时上传。第二终端设备110上线，在时间窗口2的起点时刻开始进行数据上报，与网关120数据交互花费的时间为X2。则第二终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第二终端设备110再次上线的计时时间为T-X2。待T-X2计时时间到达后，第二终端设备110将再次上线，进行数据的定时上传。第三终端设备110上线，并相对于时间窗口3的起点时刻提前了Y3时间开始进行数据上报，与网关120数据交互花费的时间为X3。则第三终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第三终端设备110再次上线的计时时间为T-X3+Y3。待T-X3+Y3计时时间到达后，第三终端设备110将再次上线，进行数据的定时上传。第四终端设备110上线，并相对于时间窗口4的起点时刻滞后了Z4时间开始进行数据上报，与网关120数据交互花费的时间为X4。则第四终端设备110与网关120通信完毕后，网关120设置第四终端设备110再次上线的计时时间为T-X4-Z4。待T-X4-Z4计时时间到达后，第四终端设备110将再次上线，进行数据的定时上传。通过在计时时间中加上或减去终端设备定时上报的提前时间或滞后时间，消除了提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响，使终端设备的后续上报变得更加有序。

另外，在每个终端设备110刚上电或刚与网关120连接并加入该网关所在的局域网时，或者整个局域网内大多数终端设备110都重新上电时，终端设备110并不知道自身的定时上报时间。这时，每一终端设备110将以指定基本时间与随机时间的和作为自身的预设的定时上报时间。此处提及的指定基本时间可以根据实际收发需求来设定，例如设定为60秒。通过基本时间和随机时间的限定，尽量减少新上电或新入网的终端设备的数据碰撞几率，提高上报成功率。

当终端设备110进行数据上报后，例如以指定基本时间与随机时间的和作为自身的预设的定时上报时间进行定时上报后，上报有可能成功，也有可能因数据碰撞或网关繁忙而失败。若终端设备110上报数据失败，则等待预设时间后再次向网关120上报数据，如此重复，直到上报数据成功。此处提及的预设时间可以设定为等于上述预设的定时上报时间，或者等于定时上报周期T，从而尽量避免与其他轮转上报的终端设备之间发生数据碰撞。只要上报成功后，终端设备110就可以获得网关120按照“时间转轮法”设置的下次定时上报的计时时间，则该终端设备110后续的上报就变得有序了。通过这种方式，当前没有上报成功的终端设备在后面上报成功后也将变得有序。这样，整个局域网在经过几轮时间转轮周期T后，将由初始时的无序、混乱，变得越来越有序、规范，最后整个局域网网络变得有序运行。

前文提及，网关120会接收远程数据中心130下发的控制数据，并将控制数据下发给相应的终端设备110。一般来说，由于远程数据中心130与终端设备110所处的网络环境不同，远程数据中心130不能直接向终端设备110下发数据信息，因此，远程数据中心130下发的控制数据可先存储到网关120的消息队列中。

在实际应用中，每个终端设备110与对应的网关120之间的通信存在以下两种情况：

第一种情况，网关120接收到终端设备110上报的数据时，网关120的消息队列中没有需要下发给终端设备110的数据。

图3示出了根据本发明一实施例的网关的消息队列中没有需要下发的数据的情况下的终端设备110与网关120的通信场景示意图。如图3所示，当定时上报时间(可以是首次上报的预设的定时上报时间或者网关返回的下次定时上报的时间)计时到达或终端设备110的状态发生改变时，终端设备110向网关120上报自身的数据。网关120在接收到终端设备110上报的数据后，查询到自身的消息队列中不存在需要下发给该终端设备110的数据，即，无数据需要下发。这时，网关120向该终端设备110发送第一应答信息，该第一应答信息中包含该终端设备110下次定时上报的计时时间。终端设备110在接收到第一应答信息后，开始进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行数据上报。

第二种情况，网关120接收到终端设备110上报的数据时，网关120的消息队列中存在需要下发给终端设备110的数据。此处提及的需要下发的数据例如可以为读取终端设备的日志信息的指令、对终端设备的控制策略等。这种情况下，每一个终端设备110在向网关120上报数据之后且在接收网关120返回的下次定时上报的计时时间之前，还可以接收网关120下发的数据。此处的下发数据可以是指远程控制中心130下发至网关120的需要下发给该终端设备110的控制数据。此时，终端设备110与网关120的数据交互所花费的时间X为终端设备110向网关120上报数据所花费的时间与终端设备110接收网关120下发的数据所花费的时间的总和。

图4示出了根据本发明一实施例的网关的消息队列中存在需要下发的数据的情况下的终端设备110与网关120的通信场景示意图。如图4所示，当定时上报时间(可以是首次上报的预设的定时上报时间或者网关返回的下次定时上报的时间)计时到达或终端设备110的状态发生改变时，终端设备110向网关120上报自身的数据。网关120在接收到终端设备110上报的数据后，查询到自身的消息队列中存在需要下发给该终端设备110的数据，即，后续有数据需要下发。这时，网关120向该终端设备110下发数据，并在数据下发完成后，向该终端设备110发送第一应答信息，第一应答信息中包含该终端设备110下次定时上报的计时时间。终端设备110在接收到第一应答信息后，开始进行计时，等待下一次定时上报时间计时到达后被唤醒，再次进行数据上报。

进一步地，继续参照图4所示，若网关120的消息队列中存在的需要下发给终端设备110的数据为多条，则网关120向该终端设备110依次下发该多条数据，相应地，终端设备110依次进行应答，以完成两者间的数据交互。以下通过图4的例子对多条数据的下发过程进行说明。假设消息队列中需要下发的数据有n条，则网关120在接收到终端设备110上报的数据后，先向终端设备110下发第1条数据。终端设备110在成功接收到网关120下发的第1条数据后，向网关120发送与第1条数据对应的第1条第二应答信息。网关120在接收到与下发的第1条数据对应的第1条第二应答信息后，再向终端设备下发第2条数据。以此类推，直到网关120接收到与下发的第n条数据对应的第n条第二应答信息(即，所有数据下发完成)后，向终端设备110发送包含该终端设备110下次定时上报的计时时间的第一应答信息。

在网关120下发多条数据的过程中，可能会出现某条数据应答超时而未能成功下发的情况。为了保证数据传输的成功率和效率，在一个可选的实施例中，网关120还可以在下发数据的过程中，根据数据下发成功与否进行相应的操作。若下发某条数据后在第一指定时间内接收到终端设备110的第二应答信息，则网关120判断下发成功，进行下一条数据的下发。此处提及的第一指定时间可以根据实际的实时应答需求进行设定，例如设定为0.5秒或1秒。若下发某条数据后在该第一指定时间内未接收到终端设备110的第二应答信息，则网关120判断下发失败，随机延时第二指定时间后，再次下发该条数据，直到该条数据下发成功，再进行下一条数据的下发。此处提及的第二指定时间可以根据实际需求进行设定，例如设定在0.5-3秒范围内。

进一步地，若某条数据连续下发失败的次数达到第一指定次数，则网关120跳过该条数据，进行下一条数据的下发，直到其他数据都下发完成后再进行该条数据的下发，从而进一步保证数据传输的成功率和效率。第一指定次数例如可以设置为3次、5次等，本发明对此不作限制。

更进一步地，若某条数据一直下发不成功，则网关120向远程控制中心130反馈该条数据下发失败的信息。具体地，判定数据一直下发不成功的依据条件可以为下列任意之一：(1)该条数据下发失败的总次数超过第二指定次数(例如10次)；(2)网关下发数据所花费的总时间超过预设通信时间。

以上介绍了终端设备110向网关120上报数据的轮转机制和网关120向终端设备110下发数据的通信机制。为使上述轮转机制的运行更精确，统一的时间基准尤为必要。在本发明实施例的一个可选实施方案中，还可以由网关120向终端设备110下发实时时钟信息，从而该多个终端设备110接收到实时时钟信息后，将其作为时间基准，实现时间基准的统一。网关120可以定期地主动下发实时时钟信息，也可以响应终端设备110的请求再下发实时时钟信息。在一种具体实施方案中，可以通过在网关120中设置RTC(Real-Time Clock，实时时钟)模块来产生实时时钟信息。RTC模块还可以具有万年历功能，并具有后备电池，如此，即便在断电的情况下RTC模块也能正常运行。

在本发明实施例的一个可选实施方案中，终端设备110与网关120之间通过LoRa标准进行通信。具体地，可以在每个终端设备110和网关120中分别设置相应的LoRa通信模块来进行相互之间的通信。LoRa(Long Range Radio，远距离无线电)是一种低功耗局域网无线标准，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离可扩大3-5倍，从而能够显著增加终端设备与网关之间的有效通信传输距离。

在本发明实施例的一个可选实施方案中，本发明实施例提供的基于物联网的终端设备的远程控制系统还可以应用于户外照明的控制，从而提供一种户外区域(如小区、庭院、园区、乡村、校园、公园等)照明的物联网拓扑结构，实现对户外照明灯具的远程测控的目的。此时，多个终端设备110可以为户外照明终端设备，包括但不限于路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器等。此处提及的环境传感器可以是指具备测量环境中的温度、湿度、气压、光照、噪音、VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物)、PM2.5等环境信息的传感功能和无线通信功能的复合型传感元器件。

在本发明实施例的一个可选实施方案中，网关120可以通过广域网通信技术借由互联网与远程控制中心130进行通信。此处提及的广域网通信技术可以包括通用分组无线业务GPRS、第三代移动通信技术3G、第四代移动通信技术4G、网口通信等中的一种。网口通信通过利用网络接口(例如以太网接口等)接入互联网。

需要说明的是，图1中仅示出了包括一个网关的情形。在其他实施方案中，网关120的数量也可以为多个，多个终端设备110根据地域、网关挂载终端数量等与合适的网关120连接，每一个网关120与连接至其上的多个终端设备110形成一局域网，从而使得整个系统形成多个局域网，以最大限度地保证网关与终端设备之间的通信效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种基于物联网的终端设备的轮转上报方法，该方法应用于多个终端设备中的每一个终端设备，其中该多个终端设备与一网关连接形成一局域网。图5示出了根据本发明一实施例的基于物联网的终端设备的轮转上报方法的流程图。参见图5，该方法至少包括步骤S502至步骤S506。

步骤S502，当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向网关上报数据。

步骤S504，接收网关在接收到上报的数据后返回的下次定时上报的计时时间，其中下次定时上报的计时时间根据该终端设备的上报开始时间、该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的多个终端设备的定时上报周期T进行设置，定时上报周期T包括顺次相连的与多个终端设备一一对应的多个时间窗口。

步骤S506，等待并计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向网关上报数据。

本发明实施例中，对于与一网关连接形成局域网的多个终端设备中的每一个终端设备，当该终端设备在预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向网关上报数据并成功后，接收网关返回的下次定时上报的计时时间，然后等待并进行计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向网关上报数据。由于每个终端设备的下次定时上报的计时时间是根据该终端设备的当前次上报开始时间、该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所有终端设备的定时上报周期T进行设置的，并且定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备一一对应的多个时间窗口，使得每个终端设备在首次成功上报数据后，就可以根据网关授予的下次定时上报的计时时间，在下一个定时上报周期T内与自身对应的时间窗口内进行数据上报。如此，该多个终端设备能够顺序轮转着在各自的时间窗口内进行数据上报，这些时间窗口形成一时间转轮，因此，可称之为“时间转轮法”上报机制。通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据，减少了不同终端设备间的数据碰撞，保障终端设备与网关间的通信成功率，使得单个网关下可带载的终端设备数量增加。

上文步骤S504中，每个终端设备的下次定时上报的计时时间的设置方式如前文所述，在此不再赘述。

在本发明实施例的一个优选实施方式中，每个终端设备的下次定时上报的计时时间可以通过以下方式进行设置：

若该终端设备的上报开始时间在与其对应的时间窗口的起点时刻，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻提前了Y时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X+Y；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻滞后了Z时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X-Z。

具体的下次定时上报的计时时间的设置实例可参照图2所示，此处不另赘述。通过在计时时间中加上或减去终端设备定时上报的提前时间或滞后时间，消除了提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响，使终端设备的后续上报变得更加有序。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，在该终端设备刚上电或刚与网关连接并加入局域网时，可以指定基本时间与随机时间的和作为预设的定时上报时间。此处提及的指定基本时间可以根据实际收发需求来设定，例如设定为60秒。通过基本时间和随机时间的限定，尽量减少新上电或新入网的终端设备的数据碰撞几率，提高上报成功率。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，定时上报周期T中的多个时间窗口的长度设置为相同。例如，可以将定时上报周期T均分为多个时间窗口，从而简化时间转轮的操作。在另一个可替换的实施方式中，每一个时间窗口的长度可根据与其对应的终端设备的类型设置，即，依据终端设备的类型开设不同的时间窗口，从而既保证上报的轮转速度，又保证每个终端设备都有足够的与网关通信的时间。为了保证一个定时上报周期能够进行完全数据信息的收发，每个时间窗口的长度优选在2秒以上。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：

若上报数据失败，则等待预设时间后再次向网关上报数据。

重复进行此步骤，直到上报数据成功。此处提及的预设时间可以设定为等于该预设的定时上报时间，或者等于定时上报周期T，从而尽量避免与其他轮转上报的终端设备之间发生数据碰撞。只要上报成功后，终端设备就可以获得网关按照“时间转轮法”设置的下次定时上报的计时时间，则该终端设备后续的上报就变得有序了。通过这种方式，当前没有上报成功的终端设备在后面上报成功后也将变得有序。这样，整个局域网在经过几轮时间转轮周期T后，将由初始时的无序、混乱，变得越来越有序、规范，最后整个局域网网络变得有序运行。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：

在向网关上报数据之后且在接收网关返回的下次定时上报的计时时间之前，接收网关下发的数据。

在这种情况下，该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X为该终端设备上报数据所花费的时间与接收下发数据所花费的时间的总和。

终端设备向网关上报数据后从网关接收下发数据的通信过程具体如图4所示以及前文所述，在此不再赘述。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：

接收网关下发的实时时钟信息，从而统一多个终端设备的时间基准。

实时时钟信息可以是由网关定期地主动下发的，也可以是由网关响应终端设备的请求再下发的。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，每一个终端设备与网关之间通过LoRa标准进行通信。

在本发明实施例的一个可选实施方式中，该多个终端设备可以是户外照明终端设备，包括但不限于路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器等。此处提及的环境传感器可以是指具备测量环境中的温度、湿度、气压、光照、噪音、VOC、PM2.5等环境信息的传感功能和无线通信功能的复合型传感元器件。

根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下有益效果：

本发明实施例提出的基于物联网的终端设备的轮转上报方法，对于与一网关连接形成局域网的多个终端设备中的每一个终端设备，当该终端设备在预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向网关上报数据并成功后，接收网关返回的下次定时上报的计时时间，然后等待并进行计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向网关上报数据。由于每个终端设备的下次定时上报的计时时间是根据该终端设备的当前次上报开始时间、该终端设备与网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所有终端设备的定时上报周期T进行设置的，并且定时上报周期T包括顺次相连的与该多个终端设备一一对应的多个时间窗口，使得每个终端设备在首次成功上报数据后，就可以根据网关授予的下次定时上报的计时时间，在下一个定时上报周期T内与自身对应的时间窗口内进行数据上报。如此，该多个终端设备能够顺序轮转着在各自的时间窗口内进行数据上报，这些时间窗口形成一时间转轮，因此，可称之为“时间转轮法”上报机制。通过“时间转轮法”均匀地将终端设备的定时上报时间分散开，使每个终端设备在规定的上报周期内都能够有效上报数据，减少了不同终端设备间的数据碰撞，保障终端设备与网关间的通信成功率，使得单个网关下可带载的终端设备数量增加。

进一步地，通过在下次定时上报的计时时间中加上或减去终端设备定时上报的提前时间或滞后时间，消除了提前或滞后时间对时间转轮机制下的终端设备的定时上报的计时时间的影响，使终端设备的后续上报变得更加有序。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为简洁起见，在此不另赘述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以物理上相互独立，也可以两个或两个以上功能单元集成在一起，还可以全部功能单元都集成在一个处理单元中。上述集成的功能单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件或者固件的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：所述集成的功能单元如果以软件的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，其包括若干指令，用以使得一台计算设备(例如个人计算机，服务器，或者网络设备等)在运行所述指令时执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)，磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，实现前述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件(诸如个人计算机，服务器，或者网络设备等的计算设备)来完成，所述程序指令可以存储于一计算机可读取存储介质中，当所述程序指令被计算设备的处理器执行时，所述计算设备执行本发明各实施例所述方法的全部或部分步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的精神和原则之内，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于物联网的终端设备的轮转上报方法，应用于多个终端设备中的每一所述终端设备，所述多个终端设备与一网关连接形成局域网，其特征在于，所述方法包括：

当预设的定时上报时间计时到达或该终端设备的状态发生改变时，向所述网关上报数据；

接收所述网关在接收到所述上报的数据后返回的下次定时上报的计时时间，其中所述下次定时上报的计时时间根据该终端设备的上报开始时间、该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X和该局域网内的所述多个终端设备的定时上报周期T进行设置，所述定时上报周期T包括顺次相连的与所述多个终端设备一一对应的多个时间窗口；

等待并计时，直到下次定时上报的计时时间到达再向所述网关上报数据；

其中，所述下次定时上报的计时时间通过以下方式进行设置：

若该终端设备的上报开始时间在与其对应的时间窗口的起点时刻，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻提前了Y时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X+Y；

若该终端设备的上报开始时间相对于与其对应的时间窗口的起点时刻滞后了Z时间，则设置该终端设备的下次定时上报的计时时间为T-X-Z。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在该终端设备刚上电或刚与所述网关连接并加入所述局域网时，以指定基本时间与随机时间的和作为所述预设的定时上报时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个时间窗口的长度设置为相同；

或者，

每一个时间窗口的长度根据与其对应的终端设备的类型设置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若上报数据失败，则等待预设时间后再次向所述网关上报数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设时间等于所述预设的定时上报时间或所述定时上报周期T。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在向所述网关上报数据之后且在接收所述网关返回的下次定时上报的计时时间之前，接收所述网关下发的数据；

该终端设备与所述网关的数据交互所花费的时间X为该终端设备上报数据所花费的时间与接收下发数据所花费的时间的总和。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述网关下发的实时时钟信息，从而统一所述多个终端设备的时间基准。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，每一所述终端设备与所述网关之间通过LoRa标准进行通信。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个终端设备为户外照明终端设备。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个终端设备包括下列至少之一：

路灯、庭院灯、草坪灯、景观灯、环境传感器。

11.一种基于物联网的终端设备的远程控制系统，包括：

多个终端设备；

网关，分别与该多个终端设备连接形成局域网；以及

远程控制中心，通过互联网与所述网关连接，用于对每一所述终端设备进行控制；

其特征在于，

每一所述终端设备采用根据权利要求1-10中任一项所述的方法向所述网关上报数据，并接收所述网关下发的来自所述远程控制中心的控制数据；

所述网关还向所述远程控制中心发送每一所述终端设备上报的数据以及接收所述远程控制中心下发的控制数据。

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