CN113077618B - 一种无线拉线式位移传感器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线拉线式位移传感器系统，用户服务包括设备告警、监测预警、本地配置、上报数据、上报配置、下发配置、心跳服务；所述支持模块包括定时模块、电量管理、传感器模块、FLASH存储、串口管理、蓝牙模块、NB模块；所述编解码格式包括拉线式位移采样命令格式、拉线式位移设备采样数据格式、上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式；本发明基于NRF52832芯片设计，采用C语言编码实现实现电量管理、网络管理、定时数据采集、数据上报、蓝牙参数配置、远程无线参数配置等功能。采样NBIOT无线传输方式，将传感器将传感器探头、传输模块、智能控制集成在一起，实现了超低功耗采集和传输。
Description
技术领域
本发明涉及位移传感器系统技术领域，具体为一种无线拉线式位移传感器系统。
背景技术
随着物联网技术的兴起，位移传感器也向着智能化的方向发展，当前常见的形式有传感器探头、RTU的方式和传感器探头、DTU采集形式；但分体式的设计，造成无法满足市场超低功耗采集和传输的要求，为此，我们设计了一种高度集成的超低功耗的一体化无线拉线式位计，采样NBIOT无线传输方式的无线拉线式位移传感器系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无线拉线式位移传感器系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无线拉线式位移传感器系统，包括：用户服务、支持模块、编解码格式和本地配置参数；
所述用户服务包括设备告警、监测预警、本地配置、上报数据、上报配置、下发配置、心跳服务，所述用户服务用于定义向用户提供的接口；
所述设备告警用于当传感器采样失败时，认为传感器出现设备故障；
所述监测预警用于当采样数据超过本地配置的阈值时，上报监测预警；
所述本地配置用于同步蓝牙串口，输入配置命令，修改本地配置参数；
所述上报数据用于周期性采样时，当数据超过阈值时上报数据；
所述上报配置用于设备上电时将设备的本地参数上报到服务端；
所述下发配置用于服务端下发配置参数，设备收到服务端配置后，立即更新并重启；
所述心跳服务用于周期性上报数据、电量、信号强度到后台；
所述支持模块包括定时模块、电量管理、传感器模块、FLASH存储、串口管理、蓝牙模块、NB模块，所述支持模块用于定义实现接口的各个模块；
所述定时模块用于各流程的定时器控制；
所述电量管理用于电量采样、功耗控制；
所述传感器模块用于传感器采样命令的编码、解码和统计数据处理；
所述FLASH存储用于控制FLASH的存储；
所述串口管理用于传感器串口和BC35模块串口的控制；
所述NB模块用于网络激活、网络侧数据的收发及网络侧数据的编解码；
所述蓝牙模块用于蓝牙串口服务管理；
所述编解码格式包括拉线式位移采样命令格式、拉线式位移设备采样数据格式、上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式；
所述本地配置参数用于照系统参数配置与配置命令的格式进行编码和解码。
所述无线拉线式位移传感器的使用还包括远程配置参数、激活网络、发送数据、发送配置和监测电量。
所述本地配置参数包括蓝牙模块和FLASH存储，该蓝牙模块用于当蓝牙串口服务开启时，终端连接蓝牙串口服务，发送命令给设备，设备接收命令后解码命令，若解码失败则返回错误提示到蓝牙串口；该FLASH存储用于设备保存参数到临时变量，终端输入root命令重启设备，设备参数更新完成。
所述远程配置参数包括NB模块和FLASH存储，该NB模块用于查询网络侧命令数量，接收网络侧命令，判断是否接收成功，没有接收完成时继续接收下一条命令，直到接收完成，接收完成后解码网络配置命令并合并，获得配置参数，若解码失败时丢弃对应的命令，继续解码下一指令；该FLASH存储用于更新配置参数到本地，重启设备。
所述激活网络包括FLASH存储、NB模块和串口管理，所述激活网络用于设置手动入网模式和CDP服务地址，重启后制定band，判断是首次激活还是再次激活：若再次激活，则设置最小功能模式，清除频点，小区重选，设置最大功能模式；若首次激活，则直接设置最大功能模式；完成后，关闭eDRX,监测SIM卡设置时间更新模式，触发网络附着，查询IP获取是否成功，并关闭新消息指示，获取IMEI和获取ICCID，若IP获取失败时，设置再次激活标志，跳转到重启步骤再次执行。
所述发送数据包括NB模块，该NB模块用于当PDP已经激活时获取当前时间和当前信号强度，通过编码发送数据，判断是否有预警或者设备告警，填充编码数据中的对应字段，并发送数据到服务端。
所述发送配置包括NB模块和FLASH存储，该NB模块用于当PDP已经激活时，从flash获取本地配置，按照编码格式编码配置信息，发送配置数据到服务端，若发送数据失败，再次发送，直到达到最大发送次数；该FLASH存储用于控制FLASH的存储。
所述监测电量包括电量管理，该电量管理用于当系统上电时，触发电量AD采样，开启电量AD采样定时器，当AD采样完成中断，计算电量，当AD采样定时器超时，则判断电量是否成功，如果电量采样失败，再次触发电量采样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于NRF52832芯片设计，采用C语言编码实现实现电量管理、网络管理、定时数据采集、数据上报、蓝牙参数配置、远程无线参数配置等功能。本发明设计了一种高度集成的超低功耗的一体化无线拉线式位计，采样NBIOT无线传输方式，将传感器将传感器探头、传输模块、智能控制集成在一起，实现了超低功耗采集和传输。
附图说明
图1为本发明一种无线拉线式位移传感器系统的结构示意图。
图2为本地配置参数流程图。
图3为远程配置参数流程图。
图4为激活网络流程图。
图5为发送数据流程图。
图6为发送配置流程图。
图7为监测电量流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种无线拉线式位移传感器系统，包括：用户服务1、支持模块2、编解码格式3和本地配置参数；
所述用户服务1包括设备告警11、监测预警12、本地配置13、上报数据14、上报配置15、下发配置16、心跳服务17，所述用户服务1用于定义向用户提供的接口；
所述设备告警11用于当传感器采样失败时，认为传感器出现设备故障；
所述监测预警12用于当采样数据超过本地配置的阈值时，上报监测预警；
所述本地配置13用于同步蓝牙串口，输入配置命令，修改本地配置参数；
所述上报数据14用于周期性采样时，当数据超过阈值时上报数据；
所述上报配置15用于设备上电时将设备的本地参数上报到服务端；
所述下发配置16用于服务端下发配置参数，设备收到服务端配置后，立即更新并重启；
所述心跳服务17用于周期性上报数据、电量、信号强度到后台；
所述支持模块2包括定时模块21、电量管理22、传感器模块23、FLASH存储24、串口管理25、蓝牙模块26、NB模块27，所述支持模块2用于定义实现接口的各个模块；
所述定时模块21用于各流程的定时器控制；
所述电量管理22用于电量采样、功耗控制；
所述传感器模块23用于传感器采样命令的编码、解码和统计数据处理；
所述FLASH存储24用于控制FLASH的存储；
所述串口管理25用于传感器串口和BC35模块串口的控制；
所述NB模块26用于网络激活、网络侧数据的收发及网络侧数据的编解码；
所述蓝牙模块27用于蓝牙串口服务管理；
所述无线拉线式位移传感器的使用还包括远程配置参数、激活网络、发送数据、发送配置和监测电量。
所述本地配置参数包括蓝牙模块27和FLASH存储24，该蓝牙模块27用于当蓝牙串口服务开启时，终端连接蓝牙串口服务，发送命令给设备，设备接收命令后解码命令，若解码失败则返回错误提示到蓝牙串口；该FLASH存储24用于设备保存参数到临时变量，终端输入root命令重启设备，设备参数更新完成。
所述远程配置参数包括NB模块26和FLASH存储24，该NB模块26用于查询网络侧命令数量，接收网络侧命令，判断是否接收成功，没有接收完成时继续接收下一条命令，直到接收完成，接收完成后解码网络配置命令并合并，获得配置参数，若解码失败时丢弃对应的命令，继续解码下一指令；该FLASH存储24用于更新配置参数到本地，重启设备。
所述激活网络包括FLASH存储24、NB模块26和串口管理25，所述激活网络用于设置手动入网模式和CDP服务地址，重启后制定band，判断是首次激活还是再次激活：若再次激活，则设置最小功能模式，清除频点，小区重选，设置最大功能模式；若首次激活，则直接设置最大功能模式；完成后，关闭eDRX,监测SIM卡设置时间更新模式，触发网络附着，查询IP获取是否成功，并关闭新消息指示，获取IMEI和获取ICCID，若IP获取失败时，设置再次激活标志，跳转到重启步骤再次执行。
所述发送数据包括NB模块26，该NB模块26用于当PDP已经激活时获取当前时间和当前信号强度，通过编码发送数据，判断是否有预警或者设备告警，填充编码数据中的对应字段，并发送数据到服务端。
所述发送配置包括NB模块26和FLASH存储24，该NB模块26用于当PDP已经激活时，从flash获取本地配置，按照编码格式编码配置信息，发送配置数据到服务端，若发送数据失败，再次发送，直到达到最大发送次数；该FLASH存储24用于控制FLASH的存储。
所述监测电量包括电量管理22，该电量管理22用于当系统上电时，触发电量AD采样，开启电量AD采样定时器，当AD采样完成中断，计算电量，当AD采样定时器超时，则判断电量是否成功，如果电量采样失败，再次触发电量采样。
本地配置参数用于配置本地参数，为后续用户服务支持做准备。本地配置参数在蓝牙串口服务开启后触发，在该流程中，会由终端连接蓝牙串口服务，再发送命令给设备，并由设备解码。再设备解码过程中，有可能设备解码失败，此时失败时返回错误提升到蓝牙串口。同时所述终端发送命令给设备，设备解码和保存参数到临时变量可重复执行，达到一次配置多各个参数的目的。本地配置参数如图2所示。
远程配置参数流程用于远程解码网络配置命令，获取配置参数，更新配置参数到本地。在上报数据的过程中，需要NB模块26和FLASH储存24参与，在网路已经激活后开始。当接受或解码失败时，设立了继续接受或解码下一命令机制，确保数据接受和解码的流畅性。远程配置参数流程图如图3所示。
激活网路流程由FLASH存储24、NB模块26、串口管理25参与，用于获取IP地址、获取IMEI、获取ICCID，为网络通信做准备。激活网路流程在系统给BC35模块上电，获取配置参数成功后触发。在该流程中，会获取IMEI、ICCID等参数，并保持到本地，在发送数据或者发送配置到网络端时，将IMEI和ICCID编码后发送到后台，方便后台通过IMEI或者ICCID来管理设备。由于BC35模块或记忆之前的频点，因此在PDP激活的过程中，有可能利用之前的频点无法激活，此时，设置了再次激活标志，需要重启后进行再次激活。激活网络流程图如图4所示。
发送数据流程用于发送传感器采样数据到后台系统，该流程由PDP网络激活触发。在上报数据的过程中，需要获取当时的时间、信号强度、然后将时间、信号强度、IMEI、采样参数等指标按照编码格式进行编码，然后调用AT指令将数据发送至服务端；当获取失败时，设立了重获取机制，确保可靠地获取数据；当发送失败时，设立了重发机制，确保数据可靠的发送至后台。发送数据流程流程图如图5所示。
发送配置流程用于将传感器的本地配置、如软件版本、阈值、等参数上报至后端服务器，方便服务端了解传感器的运行环境。在发送配置时，需要从flash获取传感器的各项配置参数，然后按照编码格式要求进行编码，然后将编码后的字符串通过AT指令发送至服务端，在发送过程中可能出现发送失败，此时可进行重发，直达到达最大发送次数，保证数据的可靠投递。发送配置流程图如图6所示。
监测电量流程用于电量采样，计算系统电量。改流程在系统上电时触发，由电源管理22参与。在监测过程中，会触发电量AD采样，开启电量AD采样定时器，如AD采样完成中断，则计算电量：如AD采样定时器超时，判断电量是否成功。当判断电量采样失败时，建立了重复采样的机制，确保电量计算的精确性。监测电量流程如图7所示。
所述编解码格式3包括拉线式位移采样命令格式31、拉线式位移设备采样数据格式32、上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式33；
拉线式位移采样命令格式31定义了本无线线是位移传感器的采样命令格式，拉线式位移设备采样命令格式如表1所示。
表1拉线式位移设备采样命令编码格式
拉线式位移设备采样数据格式32定义了设备采样数据格式，拉线式位移设备采样数据格式如表2所示。
表2拉线式位移设备采样数据格式
上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式33定义了设备上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式，各式信息格式如表3、表4、表5、表6、表7所示。
表3消息格式
表4载荷类型
| 载荷类型 | 值 | 说明 |
| 设备上报数据 | 0x01 | 采样数据上报的载荷类型 |
| 查询设备配置 | 0x02 | 下发查询设备配置参数载荷类型 |
| 设备上报配置 | 0x03 | 上发配置消息的载荷类型 |
| 更新设备配置 | 0x04 | 下发配置消息的载荷类型 |
表5载荷数据格式
| 字段 | 电池电量 | 信号强度 | 时间 | 参数长度 | 参数 | 告警 |
| 字节数 | 1 | 1 | 6 | 1 | 见表6 | 1 |
表6参数格式
表7参数
所述本地配置参数用于照系统参数配置与配置命令的格式进行编码和解码。
本地配置参数定义了参数配置与配置命令，参数配置与配置命令如表8所示。
表8参数配置与配置命令
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于，包括：用户服务(1)、支持模块(2)、编解码格式(3)和本地配置参数；
所述用户服务(1)包括设备告警(11)、监测预警(12)、本地配置(13)、上报数据(14)、上报配置(15)、下发配置(16)、心跳服务(17)，所述用户服务(1)用于定义向用户提供的接口；
所述设备告警(11)用于当传感器采样失败时，认为传感器出现设备故障；
所述监测预警(12)用于当采样数据超过本地配置的阈值时，上报监测预警；
所述本地配置(13)用于同步蓝牙串口，输入配置命令，修改本地配置参数；
所述上报数据(14)用于周期性采样时，当数据超过阈值时上报数据；
所述上报配置(15)用于设备上电时将设备的本地参数上报到服务端；
所述下发配置(16)用于服务端下发配置参数，设备收到服务端配置后，立即更新并重启；
所述心跳服务(17)用于周期性上报数据、电量、信号强度到后台；
所述支持模块(2)包括定时模块(21)、电量管理(22)、传感器模块(23)、FLASH存储(24)、串口管理(25)、蓝牙模块(26)、NB模块(27)，所述支持模块(2)用于定义实现接口的各个模块；
所述定时模块(21)用于各流程的定时器控制；
所述电量管理(22)用于电量采样、功耗控制；
所述传感器模块(23)用于传感器采样命令的编码、解码和统计数据处理；
所述FLASH存储(24)用于控制FLASH的存储；
所述串口管理(25)用于传感器串口和BC35模块串口的控制；
所述NB模块(26)用于网络激活、网络侧数据的收发及网络侧数据的编解码；
所述蓝牙模块(27)用于蓝牙串口服务管理；
所述编解码格式(3)包括拉线式位移采样命令格式(31)、拉线式位移设备采样数据格式(32)、上报采样数据/上报配置消息/下发配置消息格式(33)；
所述本地配置参数用于照系统参数配置与配置命令的格式进行编码和解码。
2.根据权利要求1所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述无线拉线式位移传感器的使用还包括远程配置参数、激活网络、发送数据、发送配置和监测电量。
3.根据权利要求1所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述本地配置参数包括蓝牙模块(27)和FLASH存储(24)，该蓝牙模块(27)用于当蓝牙串口服务开启时，终端连接蓝牙串口服务，发送命令给设备，设备接收命令后解码命令，若解码失败则返回错误提示到蓝牙串口；该FLASH存储(24)用于设备保存参数到临时变量，终端输入root命令重启设备，设备参数更新完成。
4.根据权利要求2所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述远程配置参数包括NB模块(26)和FLASH存储(24)，该NB模块(26)用于查询网络侧命令数量，接收网络侧命令，判断是否接收成功，没有接收完成时继续接收下一条命令，直到接收完成，接收完成后解码网络配置命令并合并，获得配置参数，若解码失败时丢弃对应的命令，继续解码下一指令；该FLASH存储(24)用于更新配置参数到本地，重启设备。
5.根据权利要求2所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述激活网络包括FLASH存储(24)、NB模块(26)和串口管理(25)，所述激活网络用于设置手动入网模式和CDP服务地址，重启后制定band，判断是首次激活还是再次激活：若再次激活，则设置最小功能模式，清除频点，小区重选，设置最大功能模式；若首次激活，则直接设置最大功能模式；完成后，关闭eDRX,监测SIM卡设置时间更新模式，触发网络附着，查询IP获取是否成功，并关闭新消息指示，获取IMEI和获取ICCID，若IP获取失败时，设置再次激活标志，跳转到重启步骤再次执行。
6.根据权利要求2所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述发送数据包括NB模块(26)，该NB模块(26)用于当PDP已经激活时获取当前时间和当前信号强度，通过编码发送数据，判断是否有预警或者设备告警，填充编码数据中的对应字段，并发送数据到服务端。
7.根据权利要求2所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述发送配置包括NB模块(26)和FLASH存储(24)，该NB模块(26)用于当PDP已经激活时，从flash获取本地配置，按照编码格式编码配置信息，发送配置数据到服务端，若发送数据失败，再次发送，直到达到最大发送次数；该FLASH存储(24)用于控制FLASH的存储。
8.根据权利要求2所述的一种无线拉线式位移传感器系统，其特征在于：所述监测电量包括电量管理(22)，该电量管理(22)用于当系统上电时，触发电量AD采样，开启电量AD采样定时器，当AD采样完成中断，计算电量，当AD采样定时器超时，则判断电量是否成功，如果电量采样失败，再次触发电量采样。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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