CN113890770A - 一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统 - Google Patents

一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统 Download PDF

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NARI Nanjing Control System Co Ltd
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Abstract

本发明公开了电力系统在线监测技术领域的一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统，系统包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，能够实现节点设备低功耗运行，从而保证节点设备即使处于连续几天阴雨天或大雪天环境，也能长时间可靠运行，支撑输电线路数据远传；满足输电线路全气候状态信息实时感知需求，支撑实现电网灾变全天候自主预警及智慧决策。

Description

一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统在线监测技术领域，具体涉及一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统。
背景技术
输电线路分布跨越覆盖沙漠、戈壁、无人区、高山、河流、风口等各类自然环境区域，局部信号未覆盖区域众多，甚至存在长达数十公里乃至数百公里的无信号区，而该区域线路通常是巡视人员难以到达区，巡检工作困难，对于此类型区段输电线路亟需部署在线监测装置实现设备状态监测。但是，输电线路运行于地域广阔、环境复杂、气候多变的通道走廊中，输电监测设备安装处周围无可靠电源供给，取电困难，只能通过太阳能和电池进行供电，太阳能取电受天气影响比较大，常常连续几天阴雨天或大雪天，太阳能和电池无法支撑装置长时间供电，导致输电监测设备掉电掉线，严重影响输电线路设备及通道监测，从而导致输电线路运检困难。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种物联网节点设备低功耗运行方法及系统，能够实现节点设备低功耗运行，从而保证节点设备即使处于连续几天阴雨天或大雪天环境，也能长时间可靠运行，支撑输电线路数据远传。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种物联网节点设备低功耗运行方法，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，方法由第一终端执行，包括：周期性发送广播同步包；响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；发送休眠调度指令；响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；在第二终端唤醒后下发控制指令。
进一步地，所述第一终端为接入节点，所述第二终端为汇聚单元或传感单元。
一种物联网节点设备低功耗运行方法，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，方法由第二终端执行，包括：响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
进一步地，所述休眠调度申请中包含第二终端数据通信最短周期。
进一步地，第二终端作为申请节点接收到休眠调度指令后，生成第二终端工作日程，并根据工作日程进入休眠，开始唤醒时间计时，当唤醒时间计时结束后，自动唤醒并进入工作状态。
进一步地，第二终端根据工作状态，决定是否休眠，若要休眠，则等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态。
进一步地，所述第一终端为接入节点，所述第二终端为汇聚单元或传感单元；当第二终端为传感单元时，当唤醒计时结束后，传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是，则上传数据，若不是，则等待，直至本单元上传时隙，上传传感数据。
一种物联网节点设备低功耗运行系统，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，实现低功耗运行。
进一步地，第一终端包括：第一模块，用于周期性发送广播同步包；第二模块，用于响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；第三模块，用于发送休眠调度指令；第四模块，用于响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；第五模块，用于在第二终端唤醒后下发控制指令；第二终端包括：第六模块，用于响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；第七模块，用于在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；第八模块，用于响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；第九模块，用于休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；第十模块，用于响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，能够实现节点设备低功耗运行，从而保证节点设备即使处于连续几天阴雨天或大雪天环境，也能长时间可靠运行，支撑输电线路数据远传；满足输电线路全气候状态信息实时感知需求，支撑实现电网灾变全天候自主预警及智慧决策。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种物联网节点设备低功耗运行方法的主要运行流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种物联网节点设备低功耗运行方法，包括第一终端和与第一终端通信连接的若干级第二终端，第一终端为接入节点，第二终端为汇聚单元或传感单元；第一终端执行如下步骤，包括：周期性发送广播同步包；响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；发送休眠调度指令；响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；在第二终端唤醒后下发控制指令。第二终端执行如下步骤，包括：响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
休眠调度申请中包含第二终端数据通信最短周期。第二终端作为申请节点接收到休眠调度指令后，生成第二终端工作日程，并根据工作日程进入休眠，开始唤醒时间计时，当唤醒时间计时结束后，自动唤醒并进入工作状态。第二终端根据工作状态，决定是否休眠，若要休眠，则等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态。当第二终端为传感单元时，当唤醒计时结束后，传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是，则上传数据，若不是，则等待，直至本单元上传时隙，上传传感数据。
第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，能够实现节点设备低功耗运行，从而保证节点设备即使处于连续几天阴雨天或大雪天环境，也能长时间可靠运行，支撑输电线路数据远传；满足输电线路全气候状态信息实时感知需求，支撑实现电网灾变全天候自主预警及智慧决策。
实施例一：
如图1所示，第一级汇聚单元休眠调度控制方法包括以下步骤：
（1）接入节点周期性发送广播同步包，汇聚单元通过接收广播同步包实现与接入节点的时间同步；
（2）汇聚单元从广播同步包中解析接入节点休眠时刻信息，等待接入节点唤醒，发送休眠调度申请，休眠调度申请中包含汇聚单元数据通信最短周期；
（3）接入节点接收到汇聚单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚单元上送周期信息形成该汇聚单元休眠唤醒时刻表，并增加到全网节点休眠调度配置表，然后再将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚单元；
（4）汇聚单元接收到休眠调度指令后，生成汇聚单元工作日程，并开始唤醒时间计时；
（5）汇聚单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，那么等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；
（6）当唤醒计时结束后，汇聚单元自动唤醒进入工作状态，接收传感数据，等待接入节点唤醒时隙，上传传感数据；
（7）接入节点接收并存储传感数据；
（8）接入节点对汇聚单元如有参数修改等控制指令下发，接入节点基于所连汇聚单元休眠唤醒时刻表，在汇聚单元唤醒时刻下发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。
实施例二：
如图1所示，第一级传感单元休眠调度控制方法包括以下步骤：
（1）接入节点周期性发送广播同步包，传感单元通过接收广播同步包实现与接入节点的时间同步；
（2）传感单元从同步包中解析接入节点休眠时刻信息，等待接入节点唤醒，发送休眠调度申请，休眠调度申请中包含传感单元数据上送周期；
（3）接入节点接收到传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排传感单元周期信息制定全网节点休眠调度配置表，并将休眠调度结果通过休眠调度指令下发给传感单元；
（4）传感单元接收到休眠调度指令后，生成传感单元工作日程，并开始唤醒时间计时；
（5）传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，那么等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；
（6）当唤醒计时结束后，传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；
（7）数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是，则上传数据，若不是，则等待，直至本单元上传时隙，上传传感数据；
（7）接入节点接收并存储传感数据；
（8）接入节点对传感单元如有参数修改等控制指令下发，接入节点基于所连传感单元休眠唤醒调度时刻表，在传感单元唤醒时刻下发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。
实施例三
如图1所示，第二级汇聚单元休眠调度控制方法包括以下步骤：
（1）接入节点周期性发送广播同步包，第二级汇聚单元通过接收上级汇聚单元转发的广播同步包后，实现与接入节点时间同步；
（2）第二级汇聚单元从广播同步包中解析上级汇聚单元休眠时隙信息，等待上级汇聚单元唤醒，发送休眠调度申请，申请信息中包含第二级汇聚单元数据通信最短周期；
（3）第一级汇聚单元接收到传感单元发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点唤醒，转发休眠调度申请；
（4）接入节点接收到第二级汇聚单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚单元上送周期信息形成该汇聚单元休眠唤醒时刻表，并增加到全网节点休眠调度配置表；
（5）接入节点等待第一级汇聚单元唤醒时隙，将第二级汇聚单元的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚单元；
（6）第一级汇聚单元接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接受相应汇聚单元数据，同时向第二级汇聚单元转发休眠调度申请；
（7）第二级汇聚单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；
（8）第二级汇聚单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，那么等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；
（9）当唤醒计时结束后，第二级汇聚单元自动唤醒进入工作状态，接收传感数据；
（10）等待上级汇聚单元唤醒，上传传感数据；
（11）第一级汇聚单元接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点唤醒，转发传感数据包；
（12）接入节点接收并存储传感数据；
（13）接入节点对第二级汇聚单元如有参数修改等控制指令下发，基于所连单元休眠唤醒调度时刻表，选择第二级汇聚单元所途径的第一级汇聚单元唤醒时刻下发控制指令；
（14）第一级汇聚单元接收缓存控制指令，等待目标汇聚单元唤醒时刻转发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。
实施例四
如图1所示，第二级传感单元休眠调度控制方法包括以下步骤：
（1）接入节点周期性发送广播同步包，第二级传感单元通过接收上级汇聚单元转发的广播同步包后，实现与接入节点时间同步；
（2）第二级传感单元从广播同步包中解析上级汇聚单元休眠时隙信息，等待上级汇聚单元唤醒，发送休眠调度申请，休眠调度申请中包含传感单元数据上送周期；
（3）第一级汇聚单元接收到传感单元发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，等待接入节点唤醒，转发休眠调度申请；
（4）接入节点接收到第二级传感单元发送的休眠调度申请后，根据当前节点调度时间安排汇聚单元上送周期信息形成该汇聚单元休眠唤醒时刻表，并增加到全网节点休眠调度配置表；
（5）接入节点等待第一级汇聚单元唤醒时隙，将第二级传感单元的休眠调度结果通过休眠调度指令下发给汇聚单元；
（6）第一级汇聚单元接收到发送的休眠调度申请后，缓存当前休眠调度申请，按照新的休眠调度结果更新单元休眠工作日程，以便能接受相应传感单元数据，同时向传感单元转发休眠调度申请。
（7）第二级传感单元接收到休眠调度指令后，生成单元工作日程，并开始唤醒时间计时；
（8）第二级传感单元根据单元工作状态，决定是否休眠，若要休眠，那么等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态；
（9）当唤醒计时结束后，第二级传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；
（10）等待上级汇聚单元唤醒，上传传感数据；
（11）第一级汇聚单元接收到传感单元发送的传感数据后，缓存当前传感数据包，等待接入节点唤醒，转发传感数据；
（12）接入节点接收并存储传感数据；
（13）接入节点对第二级传感单元如有参数修改等控制指令下发，基于所连单元休眠唤醒调度时刻表，选择第二级传感单元所途径的第一级汇聚单元唤醒时刻下发控制指令；
（14）第一级汇聚单元接收缓存控制指令，等待目标传感单元唤醒时刻转发控制指令，实现参数修改、程序升级等控制指令下发及信息交互。
实施例五：
基于前述的物联网节点设备低功耗运行方法，本实施例提供一种物联网节点设备低功耗运行系统，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，实现低功耗运行。
其中，第一终端包括：第一模块，用于周期性发送广播同步包；第二模块，用于响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；第三模块，用于发送休眠调度指令；第四模块，用于响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；第五模块，用于在第二终端唤醒后下发控制指令；
第二终端包括：第六模块，用于响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；第七模块，用于在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；第八模块，用于响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；第九模块，用于休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；第十模块，用于响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (9)

1.一种物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，方法由第一终端执行，包括：
周期性发送广播同步包；
响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；
发送休眠调度指令；
响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；
在第二终端唤醒后下发控制指令。
2.根据权利要求1所述的物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，所述第一终端为接入节点，所述第二终端为汇聚单元或传感单元。
3.一种物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，方法由第二终端执行，包括：
响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；
在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；
响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；
休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；
响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
4.根据权利要求3所述的物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，所述休眠调度申请中包含第二终端数据通信最短周期。
5.根据权利要求3所述的物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，第二终端作为申请节点接收到休眠调度指令后，生成第二终端工作日程，并根据工作日程进入休眠，开始唤醒时间计时，当唤醒时间计时结束后，自动唤醒并进入工作状态。
6.根据权利要求5所述的物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，第二终端根据工作状态，决定是否休眠，若要休眠，则等本次数据收发处理完毕后，自动进入休眠状态。
7.根据权利要求3所述的物联网节点设备低功耗运行方法，其特征是，所述第一终端为接入节点，所述第二终端为汇聚单元或传感单元；当第二终端为传感单元时，当唤醒计时结束后，传感单元自动唤醒进入工作状态，开始采集数据；数据采集完毕后，判断当前是否为本单元上传时隙，若是，则上传数据，若不是，则等待，直至本单元上传时隙，上传传感数据。
8.一种物联网节点设备低功耗运行系统，其特征是，包括第一终端和与所述第一终端通信连接的若干级第二终端，第一终端负责所有第二终端的休眠时间分配和休眠调度控制；第二终端则根据第一终端调度分配的休眠时间休眠，实现低功耗运行。
9.根据权利要求8所述的物联网节点设备低功耗运行系统，其特征是，
第一终端包括：
第一模块，用于周期性发送广播同步包；
第二模块，用于响应于休眠调度申请，形成申请节点的休眠唤醒时刻表，同时完善全网节点休眠调度配置表；
第三模块，用于发送休眠调度指令；
第四模块，用于响应于上传传感数据，接收并存储传感数据；
第五模块，用于在第二终端唤醒后下发控制指令；
第二终端包括：
第六模块，用于响应于接收到的广播同步包，进行时间同步或向下级第二终端转发广播同步包；
第七模块，用于在第一终端或上级第二终端唤醒后，以申请节点的身份发送休眠调度申请或转发下级第二终端以申请节点的身份发送的休眠调度申请；
第八模块，用于响应于休眠调度指令，向下级第二终端转发休眠调度指令或根据休眠调度指令进入休眠；
第九模块，用于休眠结束后自动唤醒，并在第一终端或上级第二终端唤醒后，上传传感数据；
第十模块，用于响应于控制指令，执行控制指令或向下级第二终端转发控制指令。
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