CN111541501A - 支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置 - Google Patents

Abstract

支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置涉及信息技术领域。本发明由井上信号采集器、井下信号采集器、信号测试仪信号采集器、通信监测器、井下阈值定义器、位置差值计算器、井上阈值定义器、设备差值计算器、信号测试仪阈值定义器和状态输出模块组成。本发明通过一次采集完成本发明装置关键组成部分的数据植入，关键部分的数据植入包括待测设备井上信号和井下信号差异表以及所用信号测试仪与待测设备井上信号差异表，数据植入完成后可以使用所用测试仪在任意井盖上快速确定该阀井下是否可以安装确定型号的物联网设备，节约了大量的人力物力和测试时间，是的物联网组网成功率和上线率得到极大的提升。

Description

支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置

技术领域

本专利涉及信息技术领域。

背景技术

物联网技术是信息科技产业的第三次革命。物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

市政阀井特别是市政阀井中的燃气井随着燃气应用规模和应用领域的不断扩大数量在不断增多，管理难度不断加大，基于物联网技术的阀井在线监测技术在此背景下应运而生。但在实际工作中发现，阀井在线监测系统的终端往往上线率不高，目前的试验网的上线率基本上处于50%以下，这样的上线率完全不能满足在线监测的需要，阀井在线监测设备的选型和选址成为其中关键的两个环节。阀井在线监测设备采取的网络传输技术绝大多数使用物联网领域的成熟技术，NB-IOT和LoRa是最有发展前途的两个低功耗广域网技术。

在现有技术中阀井在线监测系统的监测终端选型并没有一个统一的标准，并且监测终端的天线形状、天线种类、电路工艺、电磁兼容性和元器件选择多种因素都能造成监测终端网络广域网通信能力的差异。在这种情况下需要从系统工程考虑，将诸多因素概括统一成一个技术指标，并且该技术指标可以简单有效的衡量监测终端在不考虑环境因素时的网络通信能力。

在现有技术中，有申请号2020103091582发明名称为用于在井上测量物联网设备井下信号正常的装置的发明，该发明由井上信号采集器、通信监测器、阈值定义器、井下信号采集器、差值计算器和状态输出模块组成；能完成不同型号设备井下正常工作时对应的井上通信信号强度阈值的定义，从而通过测定井上通信信号的强度就可以判定物联网设备是否可以安装于井下并正常通信。但是该发明的缺点是需要用待测的物联网设备安放于井上进行测量，待测的物联网设备并不是携带方便的设备，而且每种型号的物联网设备都需要安放于井上才能够完成测试，基于待测设备的型号种类繁多，且体积大小不一，携带不便的原因，不利于进行整体的网络测试应用。

基于现有技术的不足本发明的支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置由井上信号采集器、井下信号采集器、信号测试仪信号采集器、通信监测器、井下阈值定义器、位置差值计算器、井上阈值定义器、设备差值计算器、信号测试仪阈值定义器和状态输出模块组成，由同型号设备井下信号采集和井上信号采集得出信号差异，经由通信监测器找出井下设备保持通信时的信噪比阈值和信号强度阈值，通过井下设备信噪比阈值和信号强度阈值查询该型号设备的井上设备和井下设备信号差异表得出该型号设备井上设备信噪比阈值和信号强度阈值，由信号测试仪的采集信号和井上设备的采集信号得出所用信号测试仪和待测设备的信号差异表，经由井上设备信噪比阈值和信号强度阈值带入所用信号测试仪和待测设备的信号差异表得出所用信号测试仪的信噪比阈值和信号强度阈值，最终得到所用信号测试仪的信噪比阈值和信号强度阈值直接反应待测设备安装于井下时的信噪比阈值和信号强度阈值的对应关系，使用所用信号测试仪在井上进行信号测量，由状态输出模块直接可以输出待测设备是否适用安装于井下的信号。本发明通过一次采集完成本发明装置关键组成部分的数据植入，关键部分的数据植入包括待测设备井上信号和井下信号差异表以及所用信号测试仪与待测设备井上信号差异表，数据植入完成后可以使用所用测试仪在任意井盖上快速确定该阀井下是否可以安装确定型号的物联网设备，节约了大量的人力物力和测试时间，是的物联网组网成功率和上线率得到极大的提升。

发明内容

实现本发明的支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置由井上信号采集器、井下信号采集器、信号测试仪信号采集器、通信监测器、井下阈值定义器、位置差值计算器、井上阈值定义器、设备差值计算器、信号测试仪阈值定义器和状态输出模块组成；

本发明的实现包括以下步骤：

1）数据植入

①由井上信号采集器连接放在阀井井盖上方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序；

②将同一型号的待测设备使用支架安放在同一口阀井内并盖上井盖，成为安装于井盖下方的待测设备；

③由井下信号采集器连接放在阀井井盖下方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井下信号强度和信噪比序列，简称井下设备信号时序；

④安放于井盖上方的待测设备和安装于井盖下方的待测设备均通过NB-IOT网络与中国电信的物联网云端通信，中国电信的物联网云端简称电信云，由通信监测器连接电信云采集并记录安装于井盖下方的待测设备的通信记录，简称井下设备的通信记录，通信监测器将井下设备的通信记录中显示通信失败时的时刻生成井下设备断网时刻序列，通信监测器将井下设备断网时刻序列发送给井下阈值定义器；

⑤井下阈值定义器根据井下设备断网时刻序列所记录的时刻查询井下设备信号时序，确定井下设备断网时刻序列所对应的井下设备信号时序中的信噪比和信号强度，生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列，井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中最大的信噪比数值作为井下设备信噪比阈值，井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值相等的信噪比所对应的信号强度列举，并取其中的最大信号强度为井下设备信号强度阈值；井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值对应的记录生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录，井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录包括了设备型号、通信失败的时刻、井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值；

⑥由位置差值计算器读取井上设备信号时序和井下设备信号时序，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信噪比和井下设备信号时序中记录的信噪比的差值，生成位置信噪比差值序列；由位置差值计算器读取井上设备信号时序和井下设备信号时序，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信号强度和井下设备信号时序中记录的信号强度的差值，生成位置信号强度差值序列；由位置差值计算器合并位置信噪比差值序列和位置信号强度差值序列为井上设备和井下设备信号差异表；位置差值计算器将井上设备和井下设备信号差异表和井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录发送给井上阈值定义器；

⑦由井上阈值定义器根据井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录中的设备型号和通信失败的时刻查询井上设备信号时序中对应的井上设备信噪比和井上设备信号强度，生成井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录，井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录包括设备型号、通信失败的时刻、井上设备信噪比阈值和井上设备信号强度阈值；

⑧将待测设备放置井上，同时将所用信号测试仪放置井上，由井上信号采集器连接待测设备读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序；由信号测试仪信号采集器连接信号测试仪读取并采集信号测试仪测量的信噪比和信号强度，并记录信号测试仪的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的信号测试仪信号强度和信噪比序列，简称信号测试仪信号时序；

⑨由设备差值计算器读取井上设备信号时序和信号测试仪信号时序，计算相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信噪比和信号测试仪信号时序中记录的信噪比的差值，生成设备信噪比差值序列；由设备差值计算器读取井上设备信号时序和信号测试仪信号时序，计算相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信号强度和信号测试仪信号时序中记录的信号强度的差值，生成设备信号强度差值序列；由设备差值计算器合并设备信噪比差值序列和设备信号强度差值序列为井上设备和信号测试仪信号差异表；设备差值计算器将井上设备和信号测试仪信号差异表和井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录发送给信号测试仪阈值定义器；

⑩由信号测试仪阈值定义器根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录所记载的井上设备信噪比阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表进行差异补偿计算得到信号测试仪信噪比阈值；由信号测试仪阈值定义器根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录所记载的井上设备信号强度阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表进行差异补偿计算得到信号测试仪信号强度阈值；信号测试仪阈值定义器记录信号测试仪信噪比阈值和信号测试仪信号强度阈值及井上设备的设备型号为信号测试仪阈值表；

2）井上测试

①由信号测试仪信号采集器连接信号测试仪采集信噪比和信号强度数值，并将所采集的信噪比和信号强度数值发送给信号测试仪阈值定义器；

②由信号测试仪阈值定义器比较所采集的信噪比数值与信号测试仪阈值表，由状态输出模块输出所采集的信噪比数值小于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号；由状态输出模块输出所采集的信噪比数值等于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时，且所采集的信号强度小于等于信号测试仪阈值表中所记录的信号强度时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号。

有益效果

本发明通过一次采集完成本发明装置关键组成部分的数据植入，关键部分的数据植入包括待测设备井上信号和井下信号差异表以及所用信号测试仪与待测设备井上信号差异表，数据植入完成后可以使用所用测试仪在任意井盖上快速确定该阀井下是否可以安装确定型号的物联网设备，节约了大量的人力物力和测试时间，是的物联网组网成功率和上线率得到极大的提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明井下设备信噪比阈值和信号强度阈值的取得流程图；

图3为本发明的信号测试仪信噪比阈值和信号强度阈值的取得流程图；

图4位本发明的装置完成井上测试工作流程图。

具体实现方式

参看图1至图4，实现本发明的支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置由井上信号采集器1、井下信号采集器2、信号测试仪信号采集器3、通信监测器4、井下阈值定义器5、位置差值计算器6、井上阈值定义器7、设备差值计算器8、信号测试仪阈值定义器9和状态输出模块10组成；

本发明的实现包括以下步骤：

1）数据植入

①由井上信号采集器1连接放在阀井井盖上方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序10；

②将同一型号的待测设备使用支架安放在同一口阀井内并盖上井盖，成为安装于井盖下方的待测设备；

③由井下信号采集器2连接放在阀井井盖下方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井下信号强度和信噪比序列，简称井下设备信号时序20；

④安放于井盖上方的待测设备和安装于井盖下方的待测设备均通过NB-IOT网络与中国电信的物联网云端通信，中国电信的物联网云端简称电信云A，由通信监测器4连接电信云A采集并记录安装于井盖下方的待测设备的通信记录，简称井下设备的通信记录40，通信监测器将井下设备的通信记录40中显示通信失败时的时刻生成井下设备断网时刻序列41，通信监测器将井下设备断网时刻序列41发送给井下阈值定义器5；

⑤井下阈值定义器5根据井下设备断网时刻序列41所记录的时刻查询井下设备信号时序20，确定井下设备断网时刻序列41所对应的井下设备信号时序20中的信噪比和信号强度，生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列，井下阈值定义器5将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中最大的信噪比数值作为井下设备信噪比阈值，井下阈值定义器5将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值相等的信噪比所对应的信号强度列举，并取其中的最大信号强度为井下设备信号强度阈值；井下阈值定义器5将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值对应的记录生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录51，井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录51包括了设备型号、通信失败的时刻、井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值；

⑥由位置差值计算器6读取井上设备信号时序10和井下设备信号时序20，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序10中记录的信噪比和井下设备信号时序20中记录的信噪比的差值，生成位置信噪比差值序列；由位置差值计算器6读取井上设备信号时序10和井下设备信号时序20，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序10中记录的信号强度和井下设备信号时序20中记录的信号强度的差值，生成位置信号强度差值序列；由位置差值计算器6合并位置信噪比差值序列和位置信号强度差值序列为井上设备和井下设备信号差异表61；位置差值计算器6将井上设备和井下设备信号差异表61和井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录51发送给井上阈值定义器7；

⑦由井上阈值定义器7根据井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录51中的设备型号和通信失败的时刻查询井上设备信号时序10中对应的井上设备信噪比和井上设备信号强度，生成井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录71，井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录71包括设备型号、通信失败的时刻、井上设备信噪比阈值和井上设备信号强度阈值；

⑧将待测设备放置井上，同时将所用信号测试仪放置井上，由井上信号采集器1连接待测设备读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序10；由信号测试仪信号采集器3连接信号测试仪读取并采集信号测试仪测量的信噪比和信号强度，并记录信号测试仪的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的信号测试仪信号强度和信噪比序列，简称信号测试仪信号时序31；

⑨由设备差值计算器8读取井上设备信号时序10和信号测试仪信号时序31，计算相同时刻情况下井上设备信号时序10中记录的信噪比和信号测试仪信号时序31中记录的信噪比的差值，生成设备信噪比差值序列；由设备差值计算器8读取井上设备信号时序10和信号测试仪信号时序31，计算相同时刻情况下井上设备信号时序10中记录的信号强度和信号测试仪信号时序31中记录的信号强度的差值，生成设备信号强度差值序列；由设备差值计算器8合并设备信噪比差值序列和设备信号强度差值序列为井上设备和信号测试仪信号差异表81；设备差值计算器8将井上设备和信号测试仪信号差异表81和井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录71发送给信号测试仪阈值定义器9；

⑩由信号测试仪阈值定义器9根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录71所记载的井上设备信噪比阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表81进行差异补偿计算得到信号测试仪信噪比阈值；由信号测试仪阈值定义器9根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录71所记载的井上设备信号强度阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表81进行差异补偿计算得到信号测试仪信号强度阈值；信号测试仪阈值定义器9记录信号测试仪信噪比阈值和信号测试仪信号强度阈值及井上设备的设备型号为信号测试仪阈值表；

2）井上测试

①由信号测试仪信号采集器3连接信号测试仪采集信噪比和信号强度数值，并将所采集的信噪比和信号强度数值发送给信号测试仪阈值定义器9；

②由信号测试仪阈值定义器9比较所采集的信噪比数值与信号测试仪阈值表，由状态输出模块10输出所采集的信噪比数值小于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号；由状态输出模块10输出所采集的信噪比数值等于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时，且所采集的信号强度小于等于信号测试仪阈值表中所记录的信号强度时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号。

Claims (1)

1.支持用信号测试仪在井上测物联网设备井下信号正常的装置由井上信号采集器、井下信号采集器、信号测试仪信号采集器、通信监测器、井下阈值定义器、位置差值计算器、井上阈值定义器、设备差值计算器、信号测试仪阈值定义器和状态输出模块组成；

本发明的实现包括以下步骤：

1）数据植入

①由井上信号采集器连接放在阀井井盖上方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序；

②将同一型号的待测设备使用支架安放在同一口阀井内并盖上井盖，成为安装于井盖下方的待测设备；

③由井下信号采集器连接放在阀井井盖下方的待测设备，读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井下信号强度和信噪比序列，简称井下设备信号时序；

④安放于井盖上方的待测设备和安装于井盖下方的待测设备均通过NB-IOT网络与中国电信的物联网云端通信，中国电信的物联网云端简称电信云，由通信监测器连接电信云采集并记录安装于井盖下方的待测设备的通信记录，简称井下设备的通信记录，通信监测器将井下设备的通信记录中显示通信失败时的时刻生成井下设备断网时刻序列，通信监测器将井下设备断网时刻序列发送给井下阈值定义器；

⑤井下阈值定义器根据井下设备断网时刻序列所记录的时刻查询井下设备信号时序，确定井下设备断网时刻序列所对应的井下设备信号时序中的信噪比和信号强度，生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列，井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中最大的信噪比数值作为井下设备信噪比阈值，井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值相等的信噪比所对应的信号强度列举，并取其中的最大信号强度为井下设备信号强度阈值；井下阈值定义器将井下设备信噪比阈值和信号强度阈值序列中与井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值对应的记录生成井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录，井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录包括了设备型号、通信失败的时刻、井下设备信噪比阈值和井下设备信号强度阈值；

⑥由位置差值计算器读取井上设备信号时序和井下设备信号时序，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信噪比和井下设备信号时序中记录的信噪比的差值，生成位置信噪比差值序列；由位置差值计算器读取井上设备信号时序和井下设备信号时序，计算相同型号且相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信号强度和井下设备信号时序中记录的信号强度的差值，生成位置信号强度差值序列；由位置差值计算器合并位置信噪比差值序列和位置信号强度差值序列为井上设备和井下设备信号差异表；位置差值计算器将井上设备和井下设备信号差异表和井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录发送给井上阈值定义器；

⑦由井上阈值定义器根据井下设备信噪比阈值和信号强度阈值记录中的设备型号和通信失败的时刻查询井上设备信号时序中对应的井上设备信噪比和井上设备信号强度，生成井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录，井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录包括设备型号、通信失败的时刻、井上设备信噪比阈值和井上设备信号强度阈值；

⑧将待测设备放置井上，同时将所用信号测试仪放置井上，由井上信号采集器连接待测设备读取并采集待测设备本身通信模组测量的信噪比和信号强度，并记录待测设备的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的待测设备井上信号强度和信噪比序列，简称井上设备信号时序；由信号测试仪信号采集器连接信号测试仪读取并采集信号测试仪测量的信噪比和信号强度，并记录信号测试仪的设备型号和采集时刻，以及与采集时刻对应的信噪比和信号强度，生成具有设备型号和时序的信号测试仪信号强度和信噪比序列，简称信号测试仪信号时序；

⑨由设备差值计算器读取井上设备信号时序和信号测试仪信号时序，计算相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信噪比和信号测试仪信号时序中记录的信噪比的差值，生成设备信噪比差值序列；由设备差值计算器读取井上设备信号时序和信号测试仪信号时序，计算相同时刻情况下井上设备信号时序中记录的信号强度和信号测试仪信号时序中记录的信号强度的差值，生成设备信号强度差值序列；由设备差值计算器合并设备信噪比差值序列和设备信号强度差值序列为井上设备和信号测试仪信号差异表；设备差值计算器将井上设备和信号测试仪信号差异表和井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录发送给信号测试仪阈值定义器；

⑩由信号测试仪阈值定义器根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录所记载的井上设备信噪比阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表进行差异补偿计算得到信号测试仪信噪比阈值；由信号测试仪阈值定义器根据井上设备信噪比阈值和信号强度阈值记录所记载的井上设备信号强度阈值结合井上设备和信号测试仪信号差异表进行差异补偿计算得到信号测试仪信号强度阈值；信号测试仪阈值定义器记录信号测试仪信噪比阈值和信号测试仪信号强度阈值及井上设备的设备型号为信号测试仪阈值表；

2）井上测试

①由信号测试仪信号采集器连接信号测试仪采集信噪比和信号强度数值，并将所采集的信噪比和信号强度数值发送给信号测试仪阈值定义器；

②由信号测试仪阈值定义器比较所采集的信噪比数值与信号测试仪阈值表，由状态输出模块输出所采集的信噪比数值小于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号；由状态输出模块输出所采集的信噪比数值等于信号测试仪阈值表中所记录的信噪比时，且所采集的信号强度小于等于信号测试仪阈值表中所记录的信号强度时所对应的设备型号为不适合安装于井下的设备型号。

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