CN114125750A - 一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置 - Google Patents

一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置，其中，该方法包括：传感器DRX初始化；通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；传感器第二次接入时进行DRX配置；传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；传感器上报异常进行初始化。该方法及装置通过DRX对传感器的上报时间进行动态调整，在上报时间窗口内将传感器的上报时间平均分配，实现传感器在上报时间内的平稳运行，保证传感器设备上线率。

Description

一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置
技术领域
本发明涉及电网监控领域，尤其是一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置。
背景技术
随着社会经济的发展，电力在工作和生活中的使用量每年都在增加，随之带来的是对电力设备运营状态的监控也越来越重要。物联网技术在各个行业中得到了广泛的应用，特别是在电网监控中。在主变设备、开关柜、GIS室中的断路器、电压互感器和套管等设备上部署了高频局放、特高频局放、超声波局放和SF6等传感器。
变电站中的传感器通过LoRa 2.4GHz和470MHz两种频段进行数据上报，其中2.4GHz主要用于传感器发送短报文，发送周期一般10分钟左右，采用广播方式进行发送；470MHz主要用于边缘和汇聚设备进行组网，并进行长报文的分包发送，且接入时需要有入网操作，发送报文大小一般在10KB以上，发送周期以分钟计时。
随着通信技术的不断发展，特别是4G和5G网络技术的突飞猛进以及NB、LoRa技术的应用，推动了物联网终端设备的海量增长。目前在网的终端上设备已有百亿规模，电力物联终端设备目前已部署在变电、输电和配电等这种环境中，由于大部分环境下都是无人值守且偏僻的地方，如何监控设备成为设备正常运行的重要一环，通过部署电力传感器可以极大减少了监控成本提高了工作效率提高了人们的生活水平。
无线物联网终端设备在上报工作时与普通的IP设备不同，IP传感器只需要保证服务端的处理能力即可在短时间采集大量数据。无线终端使用NB、LoRa等进行数据上报时，虽然支持多传感器的同时上报，但是支持的信道数量是有限的，通过几十或上百个终端进行上报时会出现空口竞争，导致上报失败。
发明内容
由于变电站中部署的470MHz传感器一般从几十到几百不等，为了保证接收通道和传输通道的稳定性，本发明提供一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置，通过DRX对传感器的上报时间进行动态调整，在上报时间窗口内将传感器的上报时间平均分配，实现传感器在上报时间内的平稳运行，保证传感器设备上线率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
在本发明一实施例中，提出了一种基于LoRa的DRX自动配置方法，该方法包括：
传感器DRX初始化；
通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；
传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；
传感器第二次接入时进行DRX配置；
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；
传感器上报异常进行初始化。
进一步地，传感器DRX初始化，包括：
在初始化时根据预期数据上报时间对传感器的数据上报时间进行排序；
按照时间窗口长度以及同时数据上报的传感器数量，将一天的时间进行时间窗口分割；
根据传感器预先配置的DRX周期进行时间窗口设置。
进一步地，传感器第二次接入时进行DRX配置，包括：
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，则使用下下次预期数据上报时间计算。
进一步地，传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX，包括：
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
进一步地，传感器上报异常进行初始化，包括：
若传感器的数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子乘以DRX周期，则认为传感器DRX调整逻辑异常；
将传感器上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX周期；
重新进行传感器DRX调整。
在本发明一实施例中，还提出了一种基于LoRa的DRX自动配置装置，该装置包括：
时间分配模块，用于对传感器DRX初始化；
动态调整模块，用于通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；传感器第二次接入时进行DRX配置；传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；
上报异常模块，用于对传感器上报异常进行初始化。
进一步地，传感器DRX初始化，包括：
在初始化时根据预期数据上报时间对传感器的数据上报时间进行排序；
按照时间窗口长度以及同时数据上报的传感器数量，将一天的时间进行时间窗口分割；
根据传感器预先配置的DRX周期进行时间窗口设置。
进一步地，传感器第二次接入时进行DRX配置，包括：
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，则使用下下次预期数据上报时间计算。
进一步地，传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX，包括：
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
进一步地，传感器上报异常进行初始化，包括：
若传感器的数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子乘以DRX周期，则认为传感器DRX调整逻辑异常；
将传感器上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX周期；
重新进行传感器DRX调整。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述基于LoRa的DRX自动配置方法。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行基于LoRa的DRX自动配置方法的计算机程序。
有益效果：
1、本发明对LoRa 470MHz物联网传感器每次接入都进行DRX动态调整，相对于固定DRX更灵活。
2、本发明通过动态调整DRX，可以防止传感器同一时间上报，导致的数据未发送。
3、本发明可以动态的调整数据上报时间和预期数据上报时间。
附图说明
图1是本发明基于LoRa的DRX自动配置方法流程示意图；
图2是本发明基于LoRa的DRX自动配置装置结构示意图；
图3是本发明计算机设备结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神，应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于LoRa的DRX自动配置方法及装置，先将传感器数据上报时间按照预期时间进行排序，在启动时根据预先配置的DRX进行初始化，将一天的时间按照时间窗口进行等分；将传感器数据上报时间设置在相应的时间窗口内，时间窗口内同时支持的传感器数量可进行配置，默认为1表示时间窗口独占；如果某个传感器需要固定时间进行上报，可进行灵活配置；默认生成最近3次的数据上报时间。由于DRX是在470MHz传感器接入请求时候发送的，目前的流程是传感器在第一次进行接入的时候建立路由；边缘网关通过第一次接入时判断传感器是从哪台汇聚网关接入的，下发默认DRX。第二次接入时进行DRX配置。由于传感器在发送数据后对LoRa模组进行了断电处理，模组上电初始化时间默认为17s。DRX周期通过以下公式计算：
DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间。后续接入时动态计算预期数据上报时间与实际上报时间是否有提前或延后，此值为差值，下次DRX根据差值进行动态调整。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明基于LoRa的DRX自动配置方法流程示意图。如图1所示，以下470MHz传感器DRX的配置步骤如下：
步骤S100：传感器DRX初始化
程序的时间分配模块在初始化时根据预先的配置文件(JSON文件，包含基础配置参数，例如：时间窗口长度，支持传感器数量等)按照预期数据上报时间对传感器数据上报时间进行排序，按照时间窗口长度(默认设置为4分钟)和同时数据上报传感器数量(默认为1)，将一天的时间进行时间窗口分割，根据传感器配置的DRX周期进行时间窗口设置。例如：传感器的DRX周期为12小时，则一天占用两个时间窗口。
Figure BDA0003335446160000081
步骤S101：动态调整API
动态调整API，是对于传感器DRX周期的动态调整，比如需要对变电站主变设备上的所有传感器DRX周期设置为6小时，且需要在用电高峰进行统一上报。通过动态调整API就可以设置预期数据上报时间和DRX周期等(有JSON接口，用户可以根据需要对预期数据上报时间和DRX周期进行调整，例如需要调整某个传感器数据上报时间为6点，DRX周期为24小时)，将原有的周期删除，根据预期数据上报时间进行分配。
步骤S102：传感器首次接入
由于传感器是在接入的时候获取DRX，因此传感器首次接入时未下发DRX，首次进行接入的时候建立路由。
步骤S103：传感器第二次接入
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，说明本次传感器数据上报时间异常(手工触发或其他异常导致)，则使用下下次预期数据上报时间计算。
步骤S104：传感器后续接入
传感器第三次接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
由于DRX是隔周期生效，因此需要计算两个周期的信息进行动态调整，动态调整后传感器数据上报时间应该在预期数据上报时间前后，从而保障了DRX调度的可用性和稳定性。
步骤S105：传感器上报异常进行初始化
若传感器数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子(异常因子是一个参数，例如配置为：0.1，DRX为24小时波动的幅度就是2.4小时)乘以DRX，则认为传感器DRX调整逻辑异常，需要将上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX。重新进行传感器DRX调整。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述基于新型城域网拓扑快速生成功能配置的方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
实施例：
以局放传感器简要说明DRX设置流程：
1、局放传感器默认DRX周期为12小时，传感器A数据上报时间设置为每天的：0:00-0:04和12:00-12:04。
2、传感器A首次接入汇聚和边缘网关，建立路由，网关下发默认DRX周期为12小时到汇聚网关。
3、传感器A第二次接入网关，获取到汇聚上的默认DRX周期，发送数据完成后根据接收的DRX周期进行休眠；程序根据数据上报时间、默认初始化时间以及预期数据上报时间等参数动态计算出下次的DRX周期并下发。
4、休眠完成后，启动传感器第三次接入网关，根据实际数据上报时间和预期数据上报时间等参数判断是否有延期或者提前发送，动态调整DRX周期，保证上报时间接近预期时间。
基于同一发明构思，本发明还提出一种基于LoRa的DRX自动配置装置。该装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是本发明基于LoRa的DRX自动配置装置结构示意图。如图2所示，该装置包括：
时间分配模块101，用于对传感器DRX初始化；具体如下：
在初始化时根据预期数据上报时间对传感器的数据上报时间进行排序；
按照时间窗口长度以及同时数据上报的传感器数量，将一天的时间进行时间窗口分割；
根据传感器预先配置的DRX周期进行时间窗口设置。
动态调整模块102，用于通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；传感器第二次接入时进行DRX配置；传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；具体如下：
过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；
传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，则使用下下次预期数据上报时间计算；
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
上报异常模块103，用于对传感器上报异常进行初始化；具体如下：
若传感器的数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子乘以DRX周期，则认为传感器DRX调整逻辑异常；
将传感器上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX周期；
重新进行传感器DRX调整。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了基于LoRa的DRX自动配置装置的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
基于前述发明构思，如图3所示，本发明还提出一种计算机设备200，包括存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的计算机程序230，处理器220执行计算机程序230时实现前述基于LoRa的DRX自动配置方法。
基于前述发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行前述基于LoRa的DRX自动配置方法的计算机程序。
本发明提出的基于LoRa的DRX自动配置方法及装置，对LoRa470MHz物联网传感器每次接入都进行DRX动态调整，相对于固定DRX更灵活；通过动态调整DRX，可以防止传感器同一时间上报，导致的数据未发送；可以动态的调整数据上报时间和预期数据上报时间。
上述技术方案中涉及到的专业术语解释如下：
DRX：非连续性接收。
LORA：LoRa的名字是远距离无线电(Long Range Radio)，作为一种线性调频扩频的调制技术。
NB：窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)。
GIS：电力GIS是将电力企业的电力设备、变电站、输配电网络、电力用户与电力负荷等连接形成电力信息化的生产管理综合信息系统。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包含的各种修改和等同布置。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (12)

1.一种基于LoRa的DRX自动配置方法，其特征在于，该方法包括：
传感器DRX初始化；
通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；
传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；
传感器第二次接入时进行DRX配置；
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；
传感器上报异常进行初始化。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的DRX自动配置方法，其特征在于，传感器DRX初始化，包括：
在初始化时根据预期数据上报时间对传感器的数据上报时间进行排序；
按照时间窗口长度以及同时数据上报的传感器数量，将一天的时间进行时间窗口分割；
根据传感器预先配置的DRX周期进行时间窗口设置。
3.根据权利要求1所述的基于LoRa的DRX自动配置方法，其特征在于，传感器第二次接入时进行DRX配置，包括：
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，则使用下下次预期数据上报时间计算。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa的DRX自动配置方法，其特征在于，传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX，包括：
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa的DRX自动配置方法，其特征在于，传感器上报异常进行初始化，包括：
若传感器的数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子乘以DRX周期，则认为传感器DRX调整逻辑异常；
将传感器上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX周期；
重新进行传感器DRX调整。
6.一种基于LoRa的DRX自动配置装置，其特征在于，该装置包括：
时间分配模块，用于对传感器DRX初始化；
动态调整模块，用于通过动态调整API对传感器DRX进行动态调整；传感器首次接入时建立路由，下发默认DRX；传感器第二次接入时进行DRX配置；传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX；
上报异常模块，用于对传感器上报异常进行初始化。
7.根据权利要求6所述的基于LoRa的DRX自动配置装置，其特征在于，传感器DRX初始化，包括：
在初始化时根据预期数据上报时间对传感器的数据上报时间进行排序；
按照时间窗口长度以及同时数据上报的传感器数量，将一天的时间进行时间窗口分割；
根据传感器预先配置的DRX周期进行时间窗口设置。
8.根据权利要求6所述的基于LoRa的DRX自动配置装置，其特征在于，传感器第二次接入时进行DRX配置，包括：
传感器第二次接入时进行DRX配置，DRX周期＝预期数据上报时间-下次首包时间-本次数据上报时间-LoRa模组初始化时间；
其中下次首包时间＝尾包时间+默认DRX周期+LoRa模组初始化时间；
若下次预期数据上报时间小于下次首包时间，则使用下下次预期数据上报时间计算。
9.根据权利要求6所述的基于LoRa的DRX自动配置装置，其特征在于，传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次数据上报时间的差值，记为偏移值，根据偏移值计算DRX，包括：
传感器后续接入时判断预期数据上报时间与本次上报时间的差值，记为偏移值，计算公式为：偏移值＝预期数据上报时间-本次数据上报时间；
根据偏移值计算DRX，计算公式为：DRX周期＝(下次预期数据上报时间-当前尾包时间-上次DRX周期-LoRa模组初始化时间)-本次数据上报时间+LoRa模组初始化时间+偏移值。
10.根据权利要求6所述的基于LoRa的DRX自动配置装置，其特征在于，传感器上报异常进行初始化，包括：
若传感器的数据上报时间与预期数据上报时间的差值，超过异常因子乘以DRX周期，则认为传感器DRX调整逻辑异常；
将传感器上报次数设置为1，认为是首次进行上报，下发默认DRX周期；
重新进行传感器DRX调整。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-5任一项所述方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1-5任一项所述方法的计算机程序。
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