CN112437138A - 一种基于NBIoT通信的测控终端及其通信对接、切换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线测控设备领域，特别是一种基于NBIoT通信的测控终端及其通信对接、切换方法。所述测控终端为通用测控终端，包括微处理器模块、与微处理器模块电连接的数据采集模块，电源管理模块，以及NBIoT通信模块，测控终端还包括：拨码开关，硬复位按键模块和指示灯。拨码开关、硬复位按键和指示灯均与微处理器模块电连接。拨码开关，用于控制测控终端选择的上传数据的云平台，拨码开关的各开关状态位与支持的云平台的类型建立一一对应关系；硬复位按键模块，用于对测控终端进行强制性初始化操作；该对接方法主要使得用户能够可控地利用拨码开关对NBIoT通信模块选择云平台进行限制。克服了现有设备无法自主对接切换多种云平台的弊端。
Description
技术领域
本发明涉及无线测控设备领域，特别是一种基于NBIoT通信的测控终端及其通信对接、切换方法。
背景技术
物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络的新的模式。随着信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术的不断进步，物联网的应用也越来越广泛，NBIoT(Narrow Band Internet of Things，窄带物联网)作为一种专为万物互联打造的蜂窝网络连接技术也应运而生。
目前，随着NBIOT技术及嵌入式技术的迅速发展，远程测控装置正被广泛应用于智能电网、智能家居、智能粮仓、远程监控、数据采集及物联网等诸多领域中；并成为工业自动化系统的核心装置之一。该技术主要的功能是能在危险、复杂的环境下，利用各路通道对外接传感器设备进行所需数据的采集；并利用现成的公共网络进行数据远程传输；同时可对接入装置的其它一次仪表设备进行调节、控制等操作。
这种远程测控技术方案中，测控设备需要通过NBIoT技术与运营商实现通信，并将采集到的数据实时上传到云平台中，便于后台的数据分析系统对采集的数据进行分析，并向测控设备发送相应的操作指令。现有技术方案中，测控设备在方案设计中往往根据客户的需求选择相应的硬件和软件系统，实现与特定运营商的通信，以及与特定云平台进行数据传输。后来随着市场的不断发展，多方运营商相互竞争，各种云平台也层出不穷，用户对于云平台的可选择性大大增加了，但是现有的测控设备却并不能很好地支持各种不同的云平台。此外，各大运营商为了争抢客户，利用各家的NB物联卡网络来限制其他外商平台的使用，在一定程度上给客户带来了选择性难题。这些问题都导致了测控设备研发过程中，需要针对不同应用场景进行重复性研发，造成了突出的冗余浪费现象。
发明内容
为克服传统的测控终端对于不同运营商和多平台兼容性不佳，以及设备重复性研发和冗余浪费问题，本发明提供了一种基于NBIoT通信的测控终端及其通信对接、切换方法，实现对不同云平台的兼容，并能在不同云平台间实现对接和切换。
本发明采用以下技术方案实现：
一种基于NBIoT通信的测控终端，测控终端为通用测控终端，包括微处理器模块、与微处理器模块采用相应数据接口连接的数据采集模块，为测控终端供电的电源管理模块，以及与微处理器电连接的NBIoT通信模块，测控终端还包括：拨码开关，硬复位按键模块以及指示灯。
拨码开关，用于控制测控终端选择的上传数据的云平台，拨码开关的开关状态的数量不少于NBIoT通信模块支持的云平台的数量，且拨码开关的各开关状态位与支持的云平台的类型建立一一对应关系。
硬复位按键模块，用于对测控终端进行强制性初始化操作；指示灯与支持的云平台数量相同且一一对应，用于指示测试终端在通信连接异常状态下的信息，以及指示登录云平台成功状态下连接的云平台的信息。
其中，拨码开关、硬复位按键和指示灯均与微处理器模块电连接。
进一步地，微处理器模块中还包括异常预警子模块，异常预警子模块包括存储有人机交互软件的存储器，以及预留连接人机交互外设设备的通信接口，异常预警子模块主要执行如下过程：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控：
(1)若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，
(2)若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成处理异常状态的步骤，则继续等待；
(2)若用户已完成处理异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
进一步地，人机交互外设设备包括显示器和/或扬声器。
进一步地，微处理器模块连接有GPIO、USB、I2C、SPI、ADC、USART接口，用于根据需要连接不同的数据采集模块。
进一步地，测控终端还包括可充电电池，可充电电池与电源管理模块电连接。
本发明还提供一种通信对接方法，上述基于NBIoT通信的测控终端采用该方法与云平台进行通信对接；所述对接过程包括以下步骤：
S1、用户将NB物联卡插入到测控终端中，根据选择的上传数据的云平台，设置测控终端中拨码开关的开关状态，并启动测控终端；
S2、设备启动后，测控终端进行初始化复位，配置数据采集模块连接的外设的连接状态；
S3、外设连接状态配置结束后，启动NBIoT通信模块，执行通信状态检测，检测通过后，根据NB物联卡卡号获取此运营商支持的云平台类型及其编码信息；
其中，通信状态检测过程如下：
S31、由微处理器向NBIoT通信模块发送约定好的通信指令，判断NBIoT通信模块响应回复的指令是否正常：
(1)若通信不正常则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若通信正常则执行下一步骤；
S32、由NBIoT通信模块检查NB物联卡的状态信息，判断是否能够获取NB物联卡卡号：
(1)若不能获取则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若能够获取则执行下一步骤；
S4、获取拨码开关当前开关状态的编码信息，将获取的拨码开关的编码信息与上步骤获取的支持的云平台的编码信息进行比对,判断二者是否相符：
(1)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息不符时，进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息；
(2)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息相符时，执行下一步骤；
S5、登录云平台，判断是否登录成功：
(1)若登录不成功则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息；
(2)若登录成功则显示相应平台的连通状态，完成所述对接方法的执行步骤。
进一步地，异常报警机制是一种人机交互方式，异常报警机制主要的执行步骤如下：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控：
(1)若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，
(2)若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成解决异常状态的步骤，则继续等待；
(2)若用户完成解决异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
进一步地，步骤S02中，通过人机交互外设设备向用户发送该可控的异常状态的解决方式。
进一步地，步骤S3中，通信状态检测过程出现异常时通过指示灯的闪烁进行提示，步骤S5中云平台登录成功后，通过指示灯提示该平台的连通状态。
一种基于NBIoT通信的测控终端的通信切换方法，测控终端在已与云平台完成通信对接的状态下，如果需要进行云平台切换，采用如下的操作方式：
S001、按下硬复位按键模块，对测控终端进行强制初始化操作；
S002、将测控终端关机；
S003、采用前述的通信对接方法重新对接新的云平台。
本发明提供的一种基于NBIoT通信的测控终端及其通信对接、切换方法，具有如下有益效果：
本发明中的测控终端中通过拨码开关控制NBIoT通信模块对云平台的选择，设备联网过程中，首先检查网络的连通性，然后再将NB物联卡支持的运营商和云平台与用户通过拨码开关指定的云平台的编码信息进行比对，只有二者相符才能实现联网和数据上传。
其中，在测控终端与运营商网络和云平台通信对接过程中，采用异常报警机制对联网过程中可能出现的问题进行指导，向用户发送相应的解决措施内容。同时通过指示灯等对测控终端的联网状态等进行直观地指示。
该测控终端不仅能够实现可控地与多平台实现对接和切换，对不同运营商网络进行支持；而且具有操作简单，通用性强，功耗较低的特点。
附图说明
图1是本实施例1中测控终端的模块连接示意图；
图2是本实施例2中测控终端的通信对接方法流程图；
图3是本实施例2通信对接方法中通信状态检测部分的检测流程图；
图4是本实施例2中编码信息获取和比对过程的决策示意图；
图5是本实施例2中异常预警机制的处理流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种实现温湿度监控的相关测控终端，包括微处理器模块、与微处理器模块采用相应数据接口连接的温湿度传感器，为测控终端供电的电源管理模块，以及与微处理器电连接的NBIoT通信模块，测控终端还包括：拨码开关，硬复位按键模块以及指示灯；拨码开关、硬复位按键和指示灯均与微处理器模块电连接；硬复位按键模块，用于对测控终端进行强制性初始化操作。
该测控终端的NBIoT通信模块采用标准的物联网终端设备管理协议LWM2M，实现远程上下行通信，进行传输一些上行数据和下行控制指令，NBIoT通信模块与微处理模块通过USART接口相连。NBIoT通信模块的具体选型为采用移远公司的全网通BC26模组，该模组是一款高性能、低功耗、多频段的NBIoT无线通信模组，可根据NB物联卡的不同，支持连接不同运营商网络，从而支持多种物联网云平台。微处理器模块采用低功耗的STM32L系列MCU，该系列MCU是意法半导体产品中一个专用于超低功耗场景的微处理器，根据内核的不同又分为L0、L1、L4几种不同系列，其性能依次增强，本实施例中采用了STM32L1系列MCU，该系列MCU有5种不同低功耗模式，分别为低功耗运行模式、睡眠模式、低功耗睡眠模式、停止模式、待机模式，其功耗依次递减，本实施例中采用了停止模式，其理论功耗可达1.3uA，由RTC外部时钟进行唤醒操作。
本实施例，电源管理模块是整个装置的供电部分，电源管理模块还与可充电锂电池电连接，该终端采用了MicroUSB接口供电和锂电池供电的模式，可实现二者的自动切换，同时MicroUSB接口也可用于给锂电池充电。
拨码开关，用于控制测控终端选择的上传数据的云平台，拨码开关的开关状态的数量不少于NBIoT通信模块支持的云平台的数量，且拨码开关的各开关状态位与支持的云平台的类型建立一一对应关系。本实施例中，采用四开关位拨码开关，并预先设定电信云、移动OneNet平台、阿里云平台，以及预留的一个其它私有云平台的编码信息，其中以1000编码对应电信云平台，以0100编码对应移动OneNet平台，以0010编码对应阿里云平台，以0001编码对应私有云平台。
指示灯与支持的云平台数量相同且一一对应，用于指示测试终端在通信连接异常状态下的信息，以及指示登录云平台成功状态下连接的云平台的信息。其中指示灯选择了四颗横向排列的led灯珠，这四颗灯珠分别对应四个不同的云平台，在通信检测通过后，该NB物联网可连接的云平台将闪烁，联网登录过程中相应的云平台的指示灯闪烁，登录完成后对应的连接的云平台的指示灯常亮一段时间。
本测控终端还保留常见了的数据采集接口，如GPIO、USB、I2C、SPI、ADC、USART，提供二次开发技术支持。
此外，测控终端还包括异常预警子模块，异常预警子模块集成到微处理器模块中，异常预警子模块包括存储有人机交互软件的存储器，以及预留连接人机交互外设设备的通信接口，异常预警子模块主要执行如下过程：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控，若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成处理异常状态的步骤，则继续等待；
(2)若用户已完成处理异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
异常预警子模块中预留连接的人机交互外设设备包括显示器和扬声器的接口，显示器用于显示人机交互软件的界面，向用户发出提示，扬声器可以进一步发出语音提示。
实施例2
如图2、图3和图4所示，本实施例提供一种通信对接方法，实施例1中的基于NBIoT通信的测控终端采用该方法与云平台进行通信对接；对接过程包括以下步骤：
S1、用户将NB物联卡插入到测控终端中，根据选择的上传数据的云平台，设置测控终端中拨码开关的开关状态，并启动测控终端；
S2、设备启动后，测控终端进行初始化复位，配置数据采集模块连接的外设(即实施例1中的温湿度传感器)的连接状态；
S3、外设连接状态配置结束后，启动NBIoT通信模块，执行通信状态检测，检测通过后，根据NB物联卡卡号获取此运营商支持的云平台类型及其编码信息；
其中，通信状态检测过程如下：
S31、由微处理器向NBIoT通信模块发送约定好的通信指令，判断NBIoT通信模块响应回复的指令是否正常：
(1)若通信不正常则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若通信正常则执行下一步骤；
S32、由NBIoT通信模块检查NB物联卡的状态信息，判断是否能够获取NB物联卡卡号：
(1)若不能获取则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若能够获取则执行下一步骤；
S4、获取拨码开关当前开关状态的编码信息，将获取的拨码开关的编码信息与上步骤获取的支持的云平台的编码信息进行比对,判断二者是否相符：
(1)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息不符时，进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息；
(2)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息相符时，执行下一步骤；
S5、登录云平台，判断是否登录成功：
(1)若登录不成功则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息；
(2)若登录成功则显示相应平台的连通状态，完成所述对接方法的执行步骤。
如图5所示，异常报警机制是一种人机交互方式，异常报警机制主要的执行步骤如下：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控：
(1)若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，
(2)若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成解决异常状态的步骤，则继续等待；
(2)若用户完成解决异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
上述步骤中，通过人机交互外设设备，即实施例2中的显示器和扬声器，向用户发送该可控的异常状态的解决方式。
步骤S3中，通信状态检测过程出现异常时通过指示灯的闪烁进行提示，步骤S5中云平台登录成功后，通过指示灯常亮状态提示该平台的连通状态。
实施例3
本实施例中的测控终端在已与云平台完成通信对接的状态下，如果需要进行云平台切换，采用如下的操作方式：
S001、按下硬复位按键模块，对测控终端进行强制初始化操作；
S002、将测控终端关机；
S003、采用实施例2的通信对接方法重新对接新的云平台。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于NBIoT通信的测控终端，所述测控终端为通用测控终端，包括微处理器模块、与微处理器模块采用相应数据接口连接的数据采集模块，为测控终端供电的电源管理模块，以及与微处理器电连接的NBIoT通信模块，其特征在于，所述测控终端还包括：
拨码开关，用于控制测控终端选择的上传数据的云平台，拨码开关的开关状态的数量不少于NBIoT通信模块支持的云平台的数量，且拨码开关的各开关状态位与支持的云平台的类型建立一一对应关系；
硬复位按键模块，用于对测控终端进行强制性初始化操作；以及
指示灯，指示灯与支持的云平台数量相同且一一对应，用于指示测试终端在通信连接异常状态下的信息，并指示登录云平台成功状态下连接的云平台的信息；
所述拨码开关、硬复位按键和指示灯均与微处理器模块电连接。
2.根据权利要求1所述的基于NBIoT通信的测控终端，其特征在于：所述微处理器模块中还包括异常预警子模块，异常预警子模块包括存储有人机交互软件的存储器，以及预留连接人机交互外设设备的通信接口，异常预警子模块执行如下过程：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控：
(1)若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，
(2)若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成处理异常状态的步骤，则继续等待；
(2)若用户已完成处理异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
3.根据权利要求1所述的基于NBIoT通信的测控终端，其特征在于：所述人机交互外设设备包括显示器和/或扬声器。
4.根据权利要求1所述的基于NBIoT通信的测控终端，其特征在于：所述微处理器模块连接有GPIO、I2C、SPI、ADC、USART接口，用于根据需要连接不同的数据采集模块。
5.根据权利要求1所述的基于NBIoT通信的测控终端，其特征在于：所述测控终端还包括可充电电池，可充电电池与电源管理模块电连接。
6.一种基于NBIoT通信的测控终端的通信对接方法，其特征在于，权利要求1-5任意一项所述的测控终端采用该方法与云平台进行通信对接；对接过程包括以下步骤：
S1、将NB物联卡插入到测控终端中，根据选择的上传数据的云平台，设置测控终端中拨码开关的开关状态，并启动测控终端；
S2、设备启动后，测控终端进行初始化复位，配置数据采集模块连接的外设的连接状态；
S3、外设连接状态配置结束后，启动NBIoT通信模块，执行通信状态检测，检测通过后，根据NB物联卡卡号获取此运营商支持的云平台类型及其编码信息；
其中，通信状态检测过程如下：
S31、由微处理器向NBIoT通信模块发送约定好的通信指令，判断NBIoT通信模块响应回复的指令是否正常：
(1)若通信不正常则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若通信正常则执行下一步骤；
S32、由NBIoT通信模块检查NB物联卡的状态信息，判断是否能够获取NB物联卡卡号：
(1)若不能获取则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)若能够获取则执行下一步骤；
S4、获取拨码开关当前开关状态的编码信息，将获取的拨码开关的编码信息与上步骤获取的支持的云平台的编码信息进行比对,判断二者是否相符：
(1)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息不符时，进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息，
(2)当拨码开关的编码信息与支持的云平台的编码信息相符时，执行下一步骤；
S5、登录云平台，判断是否登录成功：
(1)若登录不成功则进入异常报警机制，并向人机交互软件发送当前的异常状态信息；
(2)若登录成功则显示相应平台的连通状态，完成所述对接方法的执行步骤。
7.如权利要求6所述的通信对接方法，其特征在于：所述异常报警机制是一种人机交互方式，异常报警机制主要的执行步骤如下：
S01、获取当前异常状态信息，分析当前异常状态种类；
S02、判断该异常状态是否可控：
(1)若可控，则向用户发送接该异常状态的解决方式，
(2)若不可控，则向用户发送该测控终端售后服务的联系方式；
S03、等待异常状态处理结果的响应，判断异常状态是否解除：
(1)若用户未完成解决异常状态的步骤，则继续等待，
(2)若用户完成解决异常状态的步骤，则退出异常报警机制，继续执行触发异常报警机制的该步骤的下一步骤。
8.如权利要求7所述的所述的通信对接方法，其特征在于：所述步骤S02中，通过所述人机交互外设设备向用户发送该可控的异常状态的解决方式。
9.如权利要求6所述的所述的通信对接方法，其特征在于：所述步骤S3中，通信状态检测过程出现异常时通过指示灯的闪烁进行提示，所述步骤S5中云平台登录成功后，通过指示灯提示该平台的连通状态。
10.一种基于NBIoT通信的测控终端的通信切换方法，其特征在于：所述权利要求1-6任意一项所述的测控终端在已与云平台完成通信对接成功的状态下，如果需要进行云平台切换，采用如下操作方式：
S001、按下硬复位按键模块，对测控终端进行强制初始化操作；
S002、将测控终端关机；
S003、采用如权利要求6所述的通信对接方法重新对接新的云平台。
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