CN110958158A - 一种物联网平台通信测评方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物联网平台通信测评方法，包括以下步骤：S1、选择采集模块与云平台之间的通信模式，若通信模式为轮询模式则进入步骤S2，若通信模式为主动上报模式则进入步骤S3；S2、所述云平台向采集模块发送轮询请求并且记录轮询发送时刻，所述采集模块通过通信模块向云平台发送采集数据；S3、所述采集模块通过通信模块按照主动上报模式中预设的上报频率将采集数据发送至云平台；S4、所述云平台进行采集模块性能分析、通信性能分析和云平台性能分析。这种物联网平台通信测评方法在数据采集过程中，从长期数据采集稳定性、连续数据采集稳定性、通信时长等方面对云平台、网关和传感器的性能进行了细致的测评和数据统计展示，方便用户进行设备和平台选型。

Description

一种物联网平台通信测评方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网平台通信测评方法。

背景技术

在国家的扶持和科技快速发展的基础上，近几年来物联网得到的快速的发展，越来越多的关于物联网的应用走入了人们的生活，其中应用最为广泛的就是数据采集系统。现如今的数据采集系统一般包括云端、网关和采集端，但是由于市面上的云端的种类、网关种类和传感器的种类越来越多，人们往往无法正确的选用适合自己使用环境的云平台、网关和传感器，无法判断所选的云平台、网关和传感器在长期使用时的品质是否稳定，这就对人们的使用体验产生了影响，现有技术中也没有科学的测评方法能够帮助用户，因此发明一种物联网平台通信测评方法是有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决人们在选用云平台、网关和传感器时无法判断云平台、网关和传感器的性能的问题，本发明提供了一种物联网平台通信测评方法来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物联网平台通信测评方法，包括以下步骤：

S1、选择采集模块与云平台之间的通信模式，若通信模式为轮询模式则进入步骤S2，若通信模式为主动上报模式则进入步骤S3；

S2、所述云平台向采集模块发送轮询请求并记录且轮询发送时刻，所述采集模块通过通信模块向云平台发送采集数据，所述云平台接收采集数据并且记录轮询接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心，所述云平台根据数据中心的反馈记录轮询入库时刻；

S3、所述采集模块通过通信模块按照主动上报模式中预设的上报频率将采集数据发送至云平台，所述云平台根据通信模块反馈获取并且记录上报时刻，所述云平台接收采集数据并且记录上报接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心，所述云平台根据数据中心的反馈记录上报入库时刻；

S4、所述云平台进行采集模块性能分析、通信性能分析和云平台性能分析。

作为优选，所述步骤S2具体包括一下步骤：

S201、所述云平台向采集模块发送轮询请求并且将轮询请求发送时间记为轮询发送时刻，所述云平台将轮询超时次数的数值初始化为0；

S202、所述云平台在发送轮询请求后开始记录等待时间，若所述云平台在等待时间小于等待阈值时未收到采集数据则进入步骤S203，否则进入步骤S204；

S203、所述云平台判断轮询超时次数的数值是否大于轮询阈值；

若轮询超时次数的数值未大于轮询阈值则所述云平台将轮询超时次数的数值加一并且将等待时间清零，所述云平台重新向采集模块发送轮询请求并且重新记录轮询发送时刻，重新进入步骤S202；

若轮询超时次数的数值大于轮询阈值则所述云平台在数据中心内记录轮询超时次数的数值；

S204、所述云平台将接收到采集数据的时间记为轮询接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心并且根据数据中心的反馈记录轮询入库时刻，所述云平台在数据中心内记录轮询超时次数的数值。

作为优选，在步骤S4中，所述采集模块性能分析具体包括准确率分析和长期稳定性分析；

所述数据准确率分析通过数据准确率衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多个不同来源的同种类的采集模块并且获取多个采集数据，多个所述采集模块对应的云平台和通信模块均保持一致；

所述云平台从外部获取对比数据；

所述云平台分别计算多个采集模块的数据准确率，所述数据准确率为采集数据与对比数据的比值；

所述长期稳定性分析通过数据长期稳定率来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台接收并且存储单个采集模块的采集数据；

所述云平台从外部获取对比数据；

所述云平台遍历时间长度A内数据中心存储的采集数据并且根据稳定阈值计算长期数据稳定率，所述长期数据稳定率为时间长度A内采集数据与对比数据的差值的绝对值小于稳定阈值的采集数据的数量与时间长度A内采集数据的总数量的比值；

作为优选，在步骤S4中，所述通信性能分析包括轮询模式下的通信性能分析和主动上报模式下的通信性能分析；

在轮询模式下，所述通信性能由轮询模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多种通信模块在轮询模式下工作时的多组轮询发送时刻和轮询接收时刻，多种所述通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；

所述云平台计算轮询模式通信时长，所述轮询模式通信时长为轮询接收时刻与轮询发送时刻、通信模块处理时长和采集模块处理时长之和的差值，所述通信模块处理时长为预先测量的通信模块与采集模块之间的计算和转发时长，所述采集模块处理时长为预先测量的采集模块获取采集数据的所需时长；

在主动上报模式下，所述通信性能由上报模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多种通信模块在主动上报模式下工作时的多组上报时刻和上报接收时刻，多种所述通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；

所述云平台计算上报模式通信时长，所述上报模式通信时长为上报接收时刻与上报时刻的差值。

作为优选，在步骤S4中，所述云平台性能由入库时长来衡量；

在轮询模式下，所述入库时长为轮询接收时刻与轮询入库时刻的差值；

在主动上报模式下，所述入库时长为上报接收时刻与上报入库时刻的差值。

作为优选，还包括上报时间均匀性分析，上报时间均匀性由上报时间均匀度衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台计算上报通信时长后根据上报通信时长和上报标准时长计算上报时间均匀度，上报时间均匀度为上报通信时长与上报标准时长的比值。

作为优选，所述通信模块和采集模块包括采集通讯一体的变送器和采集通讯分离的网关与传感器。

本发明的有益效果是，这种物联网平台通信测评方法在数据采集过程中，从长期数据采集稳定性、连续数据采集稳定性、轮询超时次数、丢包率、衰减趋势率和准确率等方面对云平台、网关和传感器的性能进行了细致的测评和数据统计展示，方便用户根据自己的场景需要和得到的测评数据，选用合适的传感器、网关、云平台和变送器，节约用户的成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种物联网平台通信测评方法的最优实施例的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供了一种物联网平台通信测评方法，包括以下步骤：

S1、用户根据自身的使用需要，选择需要测评的采集模块与云平台之间的通信模式，在本实施例中，通信模式包括轮询模式和主动上报模式；若通信模式为轮询模式则进入步骤S2，若通信模式为主动上报模式则进入步骤S3；

S2、云平台向采集模块发送轮询请求，采集模块按照轮询模式向云平台发送采集数据，具体包括以下步骤：

S201、云平台向采集模块发送轮询请求并且将轮询请求发送时间记为轮询发送时刻，云平台将轮询超时次数的数值初始化为0；

S202、云平台在发送轮询请求后开始记录等待时间，若云平台在等待时间小于等待阈值时未收到采集数据则进入步骤S203，否则进入步骤S204；

S203、云平台判断轮询超时次数的数值是否大于轮询阈值；

若轮询超时次数的数值未大于轮询阈值则云平台将轮询超时次数的数值加一并且将等待时间清零，云平台重新向采集模块发送轮询请求并且重新记录轮询发送时刻，重新进入步骤S202；

若轮询超时次数的数值大于轮询阈值则云平台在数据中心内记录轮询超时次数的数值；

S204、云平台将接收到采集数据的时间记为轮询接收时刻，云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心并且根据数据中心的反馈记录轮询入库时刻，云平台在数据中心内记录轮询超时次数的数值。

轮询超时次数用于衡量通信性能，轮询超时次数包括零次轮询超时、一次轮询超时、两次轮询超时和三次及以上轮询超时。零次轮询超时表示轮询正常，一次轮询超时、两次轮询超时和三次及以上轮询超时均表示存在故障，一次轮询超时、两次轮询超时和三次及以上轮询超时故障程度逐渐增加，对应的通信性能之间降低。三次及以上轮询超时表示本次轮询失败，没有能够获取采集数据，也就是丢包。

S3、采集模块通过通信模块按照主动上报模式中预设的上报频率将采集数据发送至云平台，云平台根据通信模块反馈获取并且记录上报时刻，云平台接收采集数据并且记录上报接收时刻，云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心，云平台根据数据中心的反馈记录上报入库时刻；

S4、云平台进行采集模块性能分析、通信性能分析和云平台性能分析，在本实施例中，采集模块为传感器，通信模块为网关。

采集模块的性能影响的是采集数据，采集模块性能分析包括准确率分析和长期稳定性分析。

数据准确率分析通过数据准确率衡量，具体包括以下步骤：

云平台获取多个不同生产厂家的同种类的采集模块并且获取多个采集数据，在进行数据准确率分析必须要确认多个采集模块对应的云平台和通信模块均保持一致；云平台从外部的测评机构获取用得到检测机构认证的校准设备在采集模块所在区域测得的测评数据作为对比数据；云平台分别计算多个采集模块的数据准确率，数据准确率为采集数据与对比数据的比值。

在本实施例中，设置了第一准确率阈值、第二准确率阈值和第三准确率阈值来帮助用户测评数据的准确率。第一准确率阈值、第二准确率阈值和第三准确率阈值被配置为处于0~100%之间并且依次增大的三个数值，用户能够根据使用场景自己定义第一准确率阈值、第二准确率阈值和第三准确率阈值的具体数值。低于第一准确率阈值的数据长期准确率对应评级为优秀，在第一准确率阈值和第二准确率阈值之间的数据长期准确率对应的评级为良好，在第二准确率阈值和第三准确率阈值之间的数据长期准确率对应的评级为合格，高于第三准确率阈值的数据长期准确率对应的评级为不合格。

长期稳定性分析通过数据长期稳定率来衡量，具体包括以下步骤：

云平台接收并且存储单个采集模块的采集数据；云平台从外部的测评机构获取用得到检测机构认证的校准设备在采集模块所在区域测得的测评数据作为对比数据；云平台遍历时间长度A内数据中心存储的采集数据并且根据稳定阈值计算长期数据稳定率。

长期数据稳定率为时间长度A内采集数据与对比数据的差值的绝对值小于稳定阈值的采集数据的次数与时间长度A内采集数据的总次数的比值。在本实施例中，时间长度A的取值范围为一天到一年，在这里不做具体限定。

在本实施例中，设置了第一稳定率阈值、第二稳定率阈值和第三稳定率阈值来帮助用户测评数据的稳定率。第一稳定率阈值、第二稳定率阈值和第三稳定率阈值被配置为处于0~100%之间并且依次增大的三个数值，用户能够根据使用场景自己定义第一稳定率阈值、第二稳定率阈值和第三稳定率阈值的具体数值。低于第一稳定率阈值的数据长期稳定率对应评级为优秀，在第一稳定率阈值和第二稳定率阈值之间的数据长期稳定率对应的评级为良好，在第二稳定率阈值和第三稳定率阈值之间的数据长期稳定率对应的评级为合格，高于第三稳定率阈值的数据长期稳定率对应的评级为不合格。

在本实施例中，用户还可以直观的观察长期数据的变化情况。用户需要查看采集数据时，云平台将时间长度A内的采集数据从时间维度上平均分成若干等份，例如100等份，再将每个时间段内的所有采集数据的平均值作为这个时间段的采集数据值显示出来。

在本实施例中，根据长期数据稳定率对采集数据进行测评时还需要结合丢包率一起分析。

在轮询模式下，丢包率为表示三次及以上超轮询超时的轮询超时次数与轮询总次数的比值。在上报模式下，云平台根据上报频率计算理论上报次数，云平台从数据中心获取实际上报次数，丢包次数为实际上报次数与理论上报次数的差值，丢包率为丢包次数与理论上报次数的比值。

在不同的使用场景下，用户对于长期数据稳定率和丢包率有着不同的需求，例如在农业使用场景下长期数据稳定率高于90%能够算是良好的情况，工业使用场景下长期数据稳定率低于97%就属于不合格的情况。但是同时，农业使用场景下对丢包率的要求比较低，例如丢包率低于15%都在可以接受范围之内，而工业使用场景下对丢包率的要求比较高，例如丢包率高于5%就属于不合格的情况。

通信性能由网关与云平台之间所采用的通信方式决定。

在本实施例中，网关和云平台之间的通信方式包括无线通信和有线通信，无线通信包括WIFI、4G、5G和LORA通信。通信性能影响的是采集数据上传过程中网关与云平台之间的通信过程所耗费的通信时长。通信性能分析包括轮询模式下的通信性能分析和主动上报模式下的通信性能分析。

在轮询模式下，通信性能由轮询模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

云平台获取多种通信模块在轮询模式下工作时的多组轮询发送时刻和轮询接收时刻，多种通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；云平台计算轮询模式通信时长，轮询模式通信时长为轮询接收时刻与轮询发送时刻、通信模块处理时长和采集模块处理时长之和的差值。

通信模块处理时长为预先测量的通信模块与采集模块之间的计算和转发时长，通信模块处理时用于衡量网关的处理速度。

采集模块处理时长为预先测量的采集模块获取采集数据的所需时长，采集模块处理时长用于衡量采集模块的处理速度。

在主动上报模式下，通信性能由上报模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

云平台获取多种通信模块在主动上报模式下工作时的多组上报时刻和上报接收时刻，多种通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；云平台计算上报模式通信时长，上报模式通信时长为上报接收时刻与上报时刻的差值。

主动上报模式下，通信模块一般按照主动上报模式预设的上报频率向云平台发送采集数据，因此上报模式通信时长一般与上报标准时长相等，上报标准时长由上报频率决定。为了测评通信方式对上报模式通信时长的影响，在本实施例中还包括上报时间均匀性分析。上报时间均匀性由上报时间均匀度衡量，具体包括以下步骤：

云平台计算上报通信时长后根据上报通信时长和上报标准时长计算上报时间均匀度，上报时间均匀度为上报通信时长与上报标准时长的比值。

云平台的性能影响云平台接收采集数据后存入数据中心的入库时长，在主动上报模式和轮询模式中云平台性能分析均由入库时长来衡量。在轮询模式下，入库时长为轮询接收时刻与轮询入库时刻的差值，在主动上报模式下，入库时长为上报接收时刻与上报入库时刻的差值。

行业内现存的测评方法一般是通过串口的方式进行通信，利用采样的方式间隔获取采样数据再根据采样数据进行测评，这样得到的测评结果往往带有一定的偶然性，并不能真正的反应出现实存在的问题。本发明提供的物联网平台通信测评方法，将测评与物联网平台结合在一起，能够长时间的对用户关注的方面进行测评，保证了测评数据的真实性和可靠性，避免了采样获取数据导致测评结果具有偶然性这一情况的发生，能够对真实的反应云平台、通信模块、通信方式和采集模块在长时间工作时的设备性能，能够帮助用户选择符合自身使用情况的设备。

根据另外的实施例，还包括根据长期数据稳定率、丢包率和响应时间计算稳定率，响应时间包括采集模块处理时长、通信模块处理时长和入库时长，将长期数据稳定率的权重设置为0.5，丢包率的权重设置为0.3，响应时间的权重设置为0.2，稳定率为长期数据稳定率与其权重的乘积、丢包率与其权重的乘积和响应时间与其权重的乘积之和。

根据另外的实施例，还包括衰减趋势率的计算，衰减趋势率为此次采集数据与对比数据的差值和上一次采集数据与对比数据的差值。

例如上一次的采集数据的值为31.25，校准参考设备获取的对比数据的值为31.24 ，二者的差值为0.01；这一次的采集数据的值为21.25，校准参考设备获取的对比数据的值为21.26，二者的差值为-0.01；则衰减趋势率为2%。衰减趋势率能够为正数，也能够为负数。长时间的衰减趋势率测评能够帮助用户直观的获取对应的采集模块的数据偏移情况，帮助用户判断采集模块是否需要经常校准。

根据另外的实施例，通信模块和采集模块还包括采集通讯一体的变送器，变送器既具备传感器具有的采集数据的功能，又具备网关的通讯功能。采用变送器能够减少获取采集数据的时间，提高采集数据上传至云平台的速度，同时计算轮询模式通信时长和上报模式通信时长所需要的通信模块处理时长也可以忽略不计，能够减少测评数据的误差。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种物联网平台通信测评方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选择采集模块与云平台之间的通信模式，若通信模式为轮询模式则进入步骤S2，若通信模式为主动上报模式则进入步骤S3；

S2、所述云平台向采集模块发送轮询请求并且记录轮询发送时刻，所述采集模块通过通信模块向云平台发送采集数据，所述云平台接收采集数据并且记录轮询接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心，所述云平台根据数据中心的反馈记录轮询入库时刻；

S3、所述采集模块通过通信模块按照主动上报模式中预设的上报频率将采集数据发送至云平台，所述云平台根据通信模块反馈获取并且记录上报时刻，所述云平台接收采集数据并且记录上报接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心，所述云平台根据数据中心的反馈记录上报入库时刻；

S4、所述云平台进行采集模块性能分析、通信性能分析和云平台性能分析。

2.如权利要求1所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

所述步骤S2具体包括一下步骤：

S201、所述云平台向采集模块发送轮询请求并且将轮询请求发送时间记为轮询发送时刻，所述云平台将轮询超时次数的数值初始化为0；

S202、所述云平台在发送轮询请求后开始记录等待时间，若所述云平台在等待时间小于等待阈值时未收到采集数据则进入步骤S203，否则进入步骤S204；

S203、所述云平台判断轮询超时次数的数值是否大于轮询阈值；

若轮询超时次数的数值未大于轮询阈值则所述云平台将轮询超时次数的数值加一并且将等待时间清零，所述云平台重新向采集模块发送轮询请求并且重新记录轮询发送时刻，重新进入步骤S202；

若轮询超时次数的数值大于轮询阈值则所述云平台在数据中心内记录轮询超时次数的数值；

S204、所述云平台将接收到采集数据的时间记为轮询接收时刻，所述云平台将采集数据和获取采集数据的采集时刻存储至数据中心并且根据数据中心的反馈记录轮询入库时刻，所述云平台在数据中心记录轮询超时次数的数值。

3.如权利要求2所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

在步骤S4中，所述采集模块性能分析具体包括准确率分析和长期稳定性分析；

所述数据准确率分析通过数据准确率衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多个不同来源的同种类的采集模块并且获取多个采集数据，多个所述采集模块对应的云平台和通信模块均保持一致；

所述云平台从外部获取对比数据，对比数据为从外部获取的与采集模块所处区域相同并且数据类型一致的数据；

所述云平台分别计算多个采集模块的数据准确率，所述数据准确率为采集数据与对比数据的比值；

所述长期稳定性分析通过数据长期稳定率来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台接收并且存储单个采集模块的采集数据；

所述云平台从外部获取对比数据，对比数据为从外部获取的与采集模块所处区域相同并且数据类型一致的数据；

所述云平台遍历时间长度A内数据中心存储的采集数据并且根据稳定阈值计算长期数据稳定率，所述长期数据稳定率为时间长度A内采集数据与对比数据的差值的绝对值小于稳定阈值的采集数据的数量与时间长度A内采集数据的总数量的比值。

4.如权利要求3所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

在步骤S4中，所述通信性能分析包括轮询模式下的通信性能分析和主动上报模式下的通信性能分析；

在轮询模式下，所述通信性能由轮询模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多种通信模块在轮询模式下工作时的多组轮询发送时刻和轮询接收时刻，多种所述通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；

所述云平台计算轮询模式通信时长，所述轮询模式通信时长为轮询接收时刻与轮询发送时刻、通信模块处理时长和采集模块处理时长之和的差值，所述通信模块处理时长为预先测量的通信模块与采集模块之间的计算和转发时长，所述采集模块处理时长为预先测量的采集模块获取采集数据的所需时长；

在主动上报模式下，所述通信性能由上报模式通信时长来衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台获取多种通信模块在主动上报模式下工作时的多组上报时刻和上报接收时刻，多种所述通信模块对应的云平台和采集模块均保持一致；

所述云平台计算上报模式通信时长，所述上报模式通信时长为上报接收时刻与上报时刻的差值。

5.如权利要求4所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

在步骤S4中，所述云平台性能由入库时长来衡量；

在轮询模式下，所述入库时长为轮询接收时刻与轮询入库时刻的差值；

在主动上报模式下，所述入库时长为上报接收时刻与上报入库时刻的差值。

6.如权利要求5所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

还包括上报时间均匀性分析，上报时间均匀性由上报时间均匀度衡量，具体包括以下步骤：

所述云平台计算上报通信时长后根据上报通信时长和上报标准时长计算上报时间均匀度，上报时间均匀度为上报通信时长与上报标准时长的比值。

7.如权利要求6所述的一种物联网平台通信测评方法，其特征在于：

所述通信模块和采集模块包括采集通讯一体的变送器和采集通讯分离的网关与传感器。

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