CN111462461A - 多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，该方法能够在多发一收物联网结构中，简单地设置现场监测报警器实时发送报警数据和定时发送心跳数据，远程同步报警器即能够可靠地同步报警与同步复位。即使接收端会出现少量数据碰撞干扰，且在网设备数量较大心跳频繁造成远程同步报警器程序执行频繁因接收新数据中断，本方法依然保证高实时性的报警状态可靠同步。应用该方法，监测报警类物联网的组网结构和数据收发逻辑得到简化，远程设备和现场设备的发送接收逻辑易于开发；在单一网络内带定时心跳的发送设备数量翻倍时，该方法对汇集接收无线数据的设备内微处理器的资源消耗并不线性增加。

Description

多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法

技术领域

本发明涉及物联网领域，特别涉及一种多发一收星型物联网结构下，使远程同步报警器与多个现场监测报警器同步报警及自动快速复位的方法。

背景技术

在监测温度、烟雾、气体浓度并实时报警的物联网应用中，常见的一种技术方案为，现场安装的多个传感器设备可以自带声光报警等提示信号，向附近人员提示警情，且能够通过无线通讯方式，将其自身传感器监测到现场的异常而即时产生的报警信息，传送至设置在值班室、监控室等处的远程同步报警器。远程同步报警器根据收到的报警信息，启动该设备的声光报警装置，从而提示附近的值班人员现场发生了警情，甚至值班室报警器还可能将汇集的数据上传到云端并推送到相关人员的移动终端。在这种物联网应用中，多发一收的星型组网结构是最简单的组网逻辑。

对于此类报警类传感器网络中的远程同步报警器，除了作为数据汇集的网关外，其自身的声光报警单元，也应该要随着现场设备的报警而迅速启动报警，并且在所有现场设备状态恢复正常后，能够及时复位，实现远程报警与现场报警的高度同步。

监测报警系统为了保证系统持续可靠工作，要求能在设备故障时自动发现和提示。前端监测设备一般设计为能够主动定时上传自身完好的状态信息，通常称之为“心跳”数据。在一个前端报警器数量高达数百个的传感器网络中，值班室报警器和现场监测报警器在不报警状态下，大量的“心跳”数据依然持续在局域网内传送和接收，尤其对于多发一收星型网络的接收端设备，将频繁接收处理不同设备的心跳数据。

由于现场监测报警器与远程同步报警器之间通常使用无线射频或者微波通信技术，多个发射端同时发送数据时，对于接收端而已，一个设备发生的数据会成为另一个设备的干扰，造成数据传递中的丢失。网络中的设备越多，设备发送数据的频率越高，数据包丢失的数量越多，这使得多发一收、带定时心跳数据的无线局域网内，远程同步报警器接收数据变得不可靠。

远程同步报警器在接收关键数据时可能受其他心跳的干扰而丢失数据，+将导致远程同步报警器与大量现场监测报警器的同步逻辑难以实现。这体现在，远程同步报警器既难以保证任意现场监测报警器发出报警状态后也同步发出报警提示，也难以随现场报警复位后及时自动复位。尽管减少局域网设备数量和降低设备发送心跳周期，提升无线网络发送空速，能够减少数据碰撞，使得数据丢失减少，但是整个物联网系统依然存在错失关键信息造成的远程报警同步动作不可靠问题。

因此当前在一些物联网工程应用中，如发送和接收设备均带声光报警等提示装置，且发送设备不报警时依然定期发送心跳数据，简单易开发的多发一收星型组网结构的无线局域网会难以得到实施应用。当需要使用的现场设备较多时，系统开发者往往采取了更加复杂的主机设备(远程同步报警器)轮询从机设备(现场监测报警器)的组网方式，或者在从机设备收到主机广播信号后，分时间片延时上报错开干扰的方式。尤其地，局域网设备数量较高，而采用空速较低的扩频通信技术如Lora时，多发一收网络采用轮询或分时间片的组网方式，延时更为突出，使得现场与远程设备出现明显的不同步。上述同步问题，造成组网和数据上报逻辑复杂，开发难度较高，而且远程报警和复位的时间延迟可能较大，报警和复位的实时性很难保证，这将阻碍低成本高可靠性的多发一收简单物联网报警系统的工程应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种使多发一收星型组网无线系统中，远程同步报警器与大量现场监测报警器实现报警同步和复位同步的方法。应用该方法，能够实现在较简单的组网逻辑下，任意现场设备报警则远程设备即时报警，全部现场设备均复位后远程设备在设定的延时上限时间内自动复位。现场任一设备依然可以高频率发送心跳信号，实现对设备工作状态完好的监测。在部分数据接收丢失的情况下，该方法依然保证报警系统的报警和复位同步效果，从而降低了物联网系统的开发难度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种远程同步报警器与现场监测报警器报警及复位的方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)每一只现场监测报警器在识别到警情时，除自身启动报警单元，还通过无线模块连续重复发送报警数据，直至现场警报完全解除为止；

2)每一只现场监测报警器在未检出警情时，间隔固定时间上传一次自身状态完好的心跳数据；心跳及报警数据均带自身身份标码；

3)网络中汇集现场监测报警器信息并执行同步报警的远程同步报警器，默认工作在初始状态IDLE下。该状态下，接收到任意设备报警状态，即启动自身报警装置，并进入报警状态1，并标记报警的传感器身份编码，未接收任何数据或仅接收到心跳数据则维持IDLE状态不变；

4)报警状态1下，开始计时1s时间，期间若未收到任何新的现场监测报警器数据，或仅收到非标记报警传感器的心跳数据，则计时达到1s后自动进入报警状态2，维持报警装置启动；

5)报警状态2下，开始计时1s时间，期间若未收到任何新的现场监测报警器数据，或仅收到非标记报警传感器的心跳数据，则计时达到1s后自动进入报警状态3，维持报警装置启动；

6)重复上述计时1s进入新报警状态的过程若干次，直至累计计时时间达到希望远程同步报警器自动复位的最大延时时间，例如最大接受现场监测报警器复位后，远程同步报警器在最多5s即自动复位，则计时至报警状态5，且维持报警装置启动；在报警状态5下，计时1s期间若仍未收到任何现场监测报警器数据，或仅收到非来自标记报警设备的心跳数据，则计时达到1s后自动返回初始状态IDLE，停止远程同步报警器的声光报警。

7)在上述报警状态1开始至复位前的任何状态，如果收到来自任意一只现场监测报警器的报警数据，则重新以报警状态1开始并重新更新标记最新的报警传感器身份标码。

8)在上述报警状态1开始至复位前的任何状态，如果收到来自之前标记的现场监测报警器的正常心跳数据，则自动返回初始状态IDLE，停止远程同步报警器的报警动作。

优选地，所述现场监测报警器在持续报警状态下，每0.5s通过无线模块重复发送一次报警数据，直至现场警报解除。

优选地，现场监测报警器在无报警状态下，每2-5min发送一次心跳数据，用于后台系统及时发现前端设备不处于正常工作状态。

优选地，远程同步报警器收到任意一个报警器报警数据，立即启动报警。

优选地，局域网设备最大数量可以取255个，即将设备身份编码设置为1个字节。

优选地，在远程同步报警器处于1～N的任何报警状态中，收到之前标记的报警器重新发出的正常心跳数据，能证明其现场警情已经解除时，远程同步报警器即可自动复位。

优选地，远程同步报警器最后收到一次报警数据之后，计时5s-10s内未收到标记报警传感器的心跳数据，也未收到任意设备的报警数据时，即可自动停止报警实现复位。

优选地，可以通过增加计时报警状态的数量和每个状态的计时时间，来修改远程同步报警器的自动复位延时。

优选地，无线收发模块使用带发送前载波侦听技术的LoRa无线通信模块，在2.4kbps及更高的空速下传递无线数据。

应用该套方法，在接收端偶尔发生数据丢失时，整个物联网系统依旧能够低延时可靠工作。主要表现在：

现场监测报警器的报警数据送出时，即时恰好远程同步报警器设备在接收其他在网设备的心跳，因为报警数据的重复发送，能够在错开干扰后重新接收到报警器数据从而及时发出警报，且该警报不会因为接收到其他在网设备的心跳而错误复位。实测255个带5min心跳的现场设备任意一只开始报警，远程同步报警器均能够在1-3秒延时内同步报警，现场监测报警器不停止报警，远程同步报警器也将持续报警。

最后一只报警中的现场监测报警器的报警状态消失时，无论远程同步报警器是否收到来自该设备的心跳，均能在设定的时间内同步复位停止报警。期间若提前收到报警设备的完好状态心跳，还能早于设定的延时时间提前复位。

值得一提的是，应用该方法，相比简单的使用每一个现场监测报警器是否报警的标志位进行“或”运算后输出同步报警逻辑，要显著节省微型计算机系统的存储器资源和CPU时间。因为使用报警状态的数量和持续时长，作为延时复位的时间基准，避免了针对每一个报警器分别设置独立计时器，也避免了对每个不同ID的报警器分别进行计时运算。

写入该方法的接收端报警器，占用电子系统中微处理器资源极少，并且不随其接收的现场监测报警器数量增加而线性增加，若不考虑数据碰撞造成的数据接收失败问题，应用较低资源和成本的微处理器件，即可轻松完成至少对65536只现场传感器的同步报警和复位。

附图说明

图1是本发明提供的远程同步报警器在未接收数据时，状态计时跳转和启动/停止报警的状态跳转流程图。图2是远程同步报警器在接收数据造成主流程跳转中断时，根据接收数据信息和主流程状态，执行的主流程状态跳转或返回中断位置的流程图。

主流程即远程同步报警器未收到数据时，执行的状态转换流程，远程同步报警器根据所处的状态，执行报警器是否动作的命令。若主流程为初始状态IDLE，则未接到数据仍旧为主流程IDLE，报警器不进行报警；若主流程已经进入了报警状态1～报警状态N，报警器均会进行报警，在未接收到数据时，主流程将在每个报警状态内进行计时，且每计时满1s，自动进入下一个报警状态。直到主流程运行到设定的报警状态N且计时又满1s，进入DLE状态。

中断流程图代表的是远程同步报警器在接收到任意数据后，开启执行的流程。中断流程根据接收到的数据类型和当前主流程状态，决定中断执行后主流程是跳转到IDLE还是报警状态1，或者是返回中断位置继续未进行完毕的主流程。

具体实施方式：

本发明的核心是提供一种使多发一收星型网络结构中远程同步报警器报警与复位动作与现场监测报警器同步进行的方法。该方法解决了该种星型组网结构下，远程同步报警器因接收数据失败从而无法及时与现场监测报警器同步报警，也解决了因现场监测报警器设备心跳发送周期较长，导致远程同步报警器在现场监测报警器全部停止报警后无法及时快速复位的问题。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考参见图1，本发明提供的一种使多发一收星型网络结构中远程同步报警器报警与复位动作与现场监测报警器同步进行的方法，其特征在于，包括以下要点：

1)多发一收星型监测报警网络中，包括多个带有无线发射模块和报警提示模块的现场监测报警器；以及1个带有无线接收模块和报警提示模块的远程同步报警器；

2)现场监测报警器识别到警情，实时通过无线模块发送报警信息，并间隔极短的时间重复将报警信息进行发送；

3)现场监测报警器未识别警情时，按设定的间隔时间发送一次自身状态信息，以证明自身工作状态与监测目标的正常；

4)网络内任意一只现场监测报警器发出报警，远程同步报警器同步进行报警且不因接收到其他报警器的心跳数据而停止；

5)无论先后有多少现场传感器报警，只有当网络中所有的现场监测报警器均不报警时，远程同步报警器才在延时一定时间后即自动停止报警。

6)远程同步报警器延时复位时间，通过设置计时报警状态的数量和每个状态的计时时间实现。

使用图1所示的计算机程序主流程，在远程同步报警器上电后，令远程同步报警器工作在初始未报警状态IDLE，此时远程同步报警器的报警器不进行报警。在其无线接收模块没有接收到任何来自现场监测报警器的无线数据时，远程同步报警器维持初始未报警状态IDLE。

在IDLE状态下，远程同步报警器未接收到报警数据时，接收任意现场监测报警器的心跳数据，均维持IDLE状态。

在IDLE状态下，远程同步报警器收到某一现场设备的报警数据后，开始进入报警状态1，报警器启动报警，且该状态下开启自动计时。与此同时，程序需要将现场监测报警器的身份予以标记。

从报警状态1开始直至报警状态N-1，主程序在每个报警状态下会持续计时1s后自动转入下一个计时状态，除非远程同步报警器因接收到任何现场监测报警器数据，启动了中断服务流程，且设置了对主流程的跳转。在这个过程中远程同步报警器持续发出警报。

报警状态N中，计时达到1s后，主程序自动复位至IDLE，远程同步报警器即完成了延时N秒后的复位。

远程同步报警器接收数据造成的对主流程运行的中断见图2。图2中，如果接收的数据是报警数据，不论主流程在哪一个状态，均将直接跳转回报警状态1，启动报警装置，且将接收到报警数据对应的远程同步报警器的身份识别代码进行标记。

如果接收的仅是设备心跳数据，通过程序查看主流程的当前状态，若主流程为IDLE状态，则中断返回后主流程仍为IDLE状态，不进行跳转。若主流程为报警状态1～N，则仍需进一步判断，若发送心跳数据的现场监测报警器身份代码与报警状态1时记录的报警器身份代码一致，则表明该现场设备已经取消报警实现复位，此时直接将主流程跳转至IDLE状态，完成复位。若主流程为报警状态1～N，且发送心跳数据的现场监测报警器身份代码与报警状态1时记录的报警器身份代码不一致，则不进行处理即返回主流程中断的位置，且对之前进行中的状态计时进行接续。

优选地,多发一收星型报警器物联网，可使用多达255只现场监测报警器与单独1只远程同步报警器通过Lora、zigbee等无线传输手段通讯。

优选地，通过调整无线模块的空速和传递数据量，将每次数据发送的无线信道占有时间限定到不超过200ms，同步实时性效果更好。

优选地，现场监测报警器报警时，报警数据高速重发的发送周期设置为0.5s或者1s。

优选地，现场监测报警器未报警时，心跳数据定时发送的发送周期设置为3min或者5min。周期过短则数据碰撞几率增加，周期太长则设备掉线无法及时发现。

优选地，在现场监测报警器发送的数据中设置至少1个字节的设备识别代码，即ID，用于区分现场不同的报警器。

优选地,远程同步报警器在所有设备停止报警后，5～10s后进行自动复位，即上述主流程中设置5～10个1s计时完成后自动顺序跳转的状态。

以上对本发明所提供的一种使多发一收星型网络结构中远程同步报警器报警与复位动作与现场监测报警器同步进行的方法，进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，

一个局域网内拥有多个带无线发送模块的现场监测报警器和唯一带无线接收模块的远程同步报警器；

远程同步报警器在任意现场监测报警器报警时都能迅速同步报警，在所有现场监测报警器停止报警后的指定时间内能够复位自动停止报警。

2.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，远程同步报警器不会因多发一收的设备间数据干扰而影响同步效果。

3.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，该方法应用时占用电子系统中微处理器资源极少，并且不随其接收的现场监测报警器数量大量增加而线性增加。

4.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，现场监测报警器发现警情且警情持续时，实时且快速重复发送报警信息；在未发现警情时，定时发送自身及现场状态正常的心跳信息，且上述信息均带有设备自身身份识别代码。

5.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，现场监测报警器无需额外在现场报警状态消失后发送专门的复位信息。

6.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，在进入报警状态后会开始自动计时并达到指定时间后顺序流转到下一个报警状态。

7.根据权利要求1的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，通过报警计时状态的数量和每个状态的持续时间，可以控制接收端报警器的自动复位延时时间。

8.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，唯一带无线接收模块的远程同步报警器接收到任何现场监测报警器新的报警信息均将报警状态跳转到最初报警状态并对计时器进行重置。

9.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，唯一带无线接收模块的远程同步报警器报警时，接收到任何非原报警设备发送的心跳信息，均不会打断报警状态及报警状态的计时流转。

10.根据权利要求1所述的多发一收物联网中接收端的同步报警及复位方法，其特征在于，唯一带无线接收模块的远程同步报警器报警时，接收到任何原报警设备发送的心跳信息，立即停止报警自动复位。

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