CN114221982B - 超窄带市政设施监测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种超窄带市政设施监测系统及其控制方法，涉及物联网技术，系统包括：应用服务器、超窄带网关、监测设备，监测设备包括超窄带无线通信模块、主控设备和与多个传感器；其中，所述超窄带无线通信模块用于为所述主控设备提供超窄带通信功能，所述传感器用于采集环境数据，所述主控设备被配置为当没有任务执行且空闲超过第一时长时进入休眠，且按照第二时长进行休眠后自动唤醒；当所述应用服务器需要唤醒所述主控模块时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。本申请实施例可以实现智能控制，在低功耗环境下保障设备的通信。

Description

超窄带市政设施监测系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及物联网技术，特别是一种超窄带市政设施监测系统及其控制方法。

背景技术

随着物联网发展，越来越多的基础设施被安装上智能模块，从而接入网络，实现万物互联。

但是由于这些智能模块是后装的，在线路铺设电源供应上存在一定的施工难度，因此，物联网尽可能无线化，低功耗化。

休眠技术可以有效降低功耗，但是其也会导致设备不能及时接收在线升级包等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超窄带市政设施监测系统及其控制方法，实现控制功耗和及时接收服务器信息。

本申请实施例提供了一种超窄带市政设施监测系统，包括：

若干个应用服务器，用于提供应用服务；

超窄带网关，用于将超窄带信号和互联网信号进行转换，以实现超窄带设备与应用服务器的通信；

监测设备，包括超窄带无线通信模块、主控设备和与主控设备连接的多个传感器；

其中，所述超窄带无线通信模块用于为所述主控设备提供超窄带通信功能，所述传感器用于采集环境数据，所述主控设备被配置为当没有任务执行且空闲超过第一时长时进入休眠，且按照第二时长进行休眠后自动唤醒；

当所述应用服务器需要唤醒所述主控模块时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。

在一些实施例中，包括：所述主控模块进入休眠时，控制所述无线通信模块进入休眠状态，当所述主控设备唤醒时，唤醒所述无线通信模块。

在一些实施例中，多个所述传感器包括：

震动传感器，用于监测设备得到振幅；

倾斜传感器，用于监测设备的倾斜状态；

GPS模块，用于监测设备的位置信息；

加速度传感器，用于获取设备的倾斜角度和震动状态；

位移传感器，用于获取设备的位移信息。

在一些实施例中，所述主控设备连接有电池和超级电容。

在一些实施例中，所述应用服务器和所述超窄带网关之间通过网络服务器连接。

在一些实施例中，所述传感器在检测到数据满足预设条件时，产生用于唤醒所述主控设备的事件。

在一些实施例中，所述主控设备在自动唤醒后向应用服务器上报心跳包。

在一些实施例中，当前没有需要处理的任务，且设备已经入网达到30分钟时，进入第一休眠状态，所述第一休眠状态按照设备的心跳周期确定唤醒时间。

在一些实施例中，当前没有需要处理的任务，且设备已经30分钟无法入网时，进入第二休眠状态，所述第二休眠状态再次唤醒的时间为24小时。

另一方面，本实施例公开了一种超窄带市政设施监测系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控设备按照预设周期进行唤醒和休眠；

当所述应用服务器需要唤醒所述主控模块时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。

本申请实施例本申请将设备配置为按照一定条件进行休眠，在设备运行中如果需要执行任务，则由服务器持续发送唤醒指令以确保设备能够执行发送的任务，其中持续发送的时间超过设备一个睡眠加唤醒的周期，可以确保设备在正常状态下能够接收到唤醒指令，从而进入任务处理状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的超窄带市政设施监测系统的模块框图；

图2是本申请实施例提供的超窄带市政设施监测系统的唤醒/休眠流程示意图；

图3是本申请实施例提供的超窄带市政设施监测系统的升级工作示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本申请实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本申请的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参照图1、图2和图3，本申请实施例提供了一种超窄带市政设施监测系统，需要理解的是，本申请实施例所指的市政设施包括电线杆、交通灯、下水道井盖、公交站牌、树木等。为了加强对市政设施的管理，可以在市政设施中安装传感器。该系统包括：

若干个应用服务器，用于提供应用服务。能够设定监测设备的各种参数，显示设备上报的属性数据，各应用服务器之间能实现数据互传和应用场景联动等。

网络服务器，提供网络服务，应用服务器和所述超窄带网关之间通过网络服务器连接。配置设备射频参数，加解密并传输应用服务器与设备的通信数据，协议层数据处理等。

超窄带网关，用于将超窄带信号和互联网信号进行转换，以实现超窄带设备与应用服务器的通信。超窄带网关的功能包括组网逻辑处理，数据包拆包和组包处理，传输应用服务器与设备的通信数据等。

监测设备，包括超窄带无线通信模块、主控设备和与主控设备连接的多个传感器。所述主控设备连接有电池和超级电容，其中超级电容用于在寒冷地区(-20℃)弥补电池的性能问题。

超窄带无线通信模块用于加解密并传输应用服务器与设备的通信数据，处理主控设备和超窄带网关的配置数据等。

主控设备用于处理应用服务器下发数据，上报数据给应用服务器，处理传感器数据，配置传感器、处理业务逻辑等。

多个所述传感器包括：

震动传感器，用于监测设备得到振幅。

倾斜传感器，用于监测设备的倾斜状态。

GPS模块，用于监测设备的位置信息。

加速度传感器，用于获取设备的倾斜角度和震动状态。

位移传感器，用于获取设备的位移信息。

这些传感器均定期向主控设备上报信息。

其中，所述超窄带无线通信模块用于为所述主控设备提供超窄带通信功能，所述传感器用于采集环境数据，所述主控设备被配置为当没有任务执行且空闲超过第一时长时进入休眠，且按照第二时长进行休眠后自动唤醒。

当所述应用服务器需要唤醒所述主控模块时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。

参照图2，监测设备上电之后，设备开始初始化，紧接着设备进行搜网，在30分钟内(时间可以设置)，如果设备入网，则无线通信模块与主控设备依次进入休眠。如果设备没有入网，无线通信模块与主控设备进入休眠，24小时后(时间可以设置)再次开始搜网。设备入网后，当主控设备的心跳周期来临，主控设备被唤醒并上报心跳包，上报完成之后，无线通信模块与主控设备进入休眠，与此同时，应用服务器界面更新设备信息。即所述主控设备在自动唤醒后向应用服务器上报心跳包。在本实施例中，主控设备定期向服务器上报情况，在上报完毕后又进行休眠。

当应用服务器发送设备配置时，主控设备被唤醒，配置完自身属性参数后，回复对应配置给应用服务器，而后无线通信模块与主控设备进入休眠。当震动传感器、倾斜传感器、GPS模块、加速度传感器、位移传感器监测到预先规定的事件之后，告知主控设备，主控设备被唤醒并上报事件给应用服务器，上报完成之后，无线通信模块与主控设备进入休眠，与此同时，各应用服务器运行预先规定的联动逻辑。

从上面的例子可知，当前没有需要处理的任务，且设备已经入网达到30分钟时，进入第一休眠状态，所述第一休眠状态按照设备的心跳周期确定唤醒时间。当前没有需要处理的任务，且设备已经30分钟无法入网时，进入第二休眠状态，所述第二休眠状态再次唤醒的时间为24小时。

需要理解的是，设备是空口唤醒方式，不是完全休眠。周期为1s，1s时间内，模块唤醒2ms，睡眠998ms。当服务器有数据下发时，超窄带网关会不停地给模块发送唤醒信息，周期大于1s，这样能保证模块一定会被唤醒，当模块收到唤醒信息时，会醒来等待接收，并回复超窄带网关已醒，然后网关就会下发服务器的下行数据。至于主控设备，主控设备是用其低功耗串口和模块通信的，主控设备休眠时，其低功耗串口还是在工作的。

在一些实施例中，所述主控模块还用于进入休眠时，控制所述无线通信模块进入休眠状态，当所述主控设备唤醒时，唤醒所述无线通信模块。所述传感器在检测到数据满足预设条件时，产生用于唤醒所述主控设备的事件。在一些情况下，传感器检测到距离而变动的时候可以触发主控设备的唤醒，是的主控设备可以技术进行报警等处理。

参照图3，本实施例中讲述主控设备OTA(空中升级)的过程，升级开始时，应用服务器下发升级数据帧，通过网络服务器、超窄带网关、超窄带无线通信模块，发送至设备，设备每接收到一帧升级数据帧，就会判断数据帧是否接收完成，如果接收完成，就重启执行自身升级逻辑；如果没有接收完成，就通过超窄带无线通信模块、超窄带网关、网络服务器，发送缺失数据帧信息给到应用服务器，应用服务器收到缺失数据信息之后，会下发设备缺失的升级数据帧，最终至设备升级成功。升级的数据帧帧数为程序大小除以每一帧数据帧中的有效程序大小。每一帧数据帧中都会包含程序的版本号，程序的总帧数、该帧数据帧的偏移编号，所以主控是可以通过总帧数和收到的每一个偏移编号来确认是否有缺失帧，缺失哪一帧，或者收到完整的程序包。

此外，本实施例公开了一种超窄带市政设施监测系统的控制方法，包括以下步骤：

主控设备按照预设周期进行唤醒和休眠；

当所述应用服务器需要唤醒所述主控模块时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。

本申请实施例本申请将设备配置为按照一定条件进行休眠，在设备运行中如果需要执行任务，则由服务器持续发送唤醒指令以确保设备能够执行发送的任务，其中持续发送的时间超过设备一个睡眠加唤醒的周期，可以确保设备在正常状态下能够接收到唤醒指令，从而进入任务处理状态。

本实施例提供的系统为电池供电的低功耗一体监测设备，容易固定安装，操作简单；内置高性能的震动、倾斜、GPS、加速度、位移等传感器，这些传感器价格低，使得整个监测设备成本低。且该设备能监测护栏、树木、井盖、防护网等市政设施是否受到震动撞击和倾斜、市政设施或者设备是否被移走、市政设施或者设备的精准地理位置等。故障信息能通过无线系统上传至服务器，且服务器能设定故障的触发和评定阈值。更进一步地，服务器能通过该监测设备上报的故障调取该处位置上本身具备的摄像头场景，进行实际确认和维护，功能非常全面和丰富。并且系统监测器程序能够进行空中升级，方便增加业务逻辑功能和修复功能故障，非常灵活方便。本监测系统能实时监测市政设施的状态，可以有效减少交通事故和压力(如护栏监测器)，可以及时阻止偷渡、非法入境、病毒传播等(如防护网监测器)，可以有效阻止树木倒地压人和名贵古树被盗事件(如树木监测器)，可以有效防止井盖倾斜或者被盗导致的事故，对智慧城市市政的建设起到了一定的作用。

在本申请中所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种超窄带市政设施监测系统，其特征在于，包括：

若干个应用服务器，用于提供应用服务；

超窄带网关，用于将超窄带信号和互联网信号进行转换，以实现超窄带设备与应用服务器的通信；

监测设备，包括超窄带无线通信模块、主控设备和与主控设备连接的多个传感器；

其中，所述超窄带无线通信模块用于为所述主控设备提供超窄带通信功能，所述传感器用于采集环境数据，所述主控设备被配置为当没有任务执行且空闲超过第一时长时进入休眠，且按照第二时长进行休眠后自动唤醒；

当所述应用服务器需要唤醒所述主控设备时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。

2.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，所述主控设备还用于在进入休眠时，控制所述无线通信模块进入休眠状态，当所述主控设备唤醒时，唤醒所述无线通信模块。

3.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，多个所述传感器包括：

震动传感器，用于监测设备得到振幅；

倾斜传感器，用于监测设备的倾斜状态；

GPS模块，用于监测设备的位置信息；

加速度传感器，用于获取设备的倾斜角度和震动状态；

位移传感器，用于获取设备的位移信息。

4.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，所述主控设备连接有电池和超级电容。

5.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，所述应用服务器和所述超窄带网关之间通过网络服务器连接。

6.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，所述传感器在检测到数据满足预设条件时，产生用于唤醒所述主控设备的事件。

7.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，所述主控设备在自动唤醒后向应用服务器上报心跳包。

8.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，当前没有需要处理的任务，且设备已经入网达到30分钟时，进入第一休眠状态，所述第一休眠状态按照设备的心跳周期确定唤醒时间。

9.根据权利要求1所述的超窄带市政设施监测系统，其特征在于，当前没有需要处理的任务，且设备已经30分钟无法入网时，进入第二休眠状态，所述第二休眠状态再次唤醒的时间为24小时。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的超窄带市政设施监测系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控设备按照预设周期进行唤醒和休眠；

当所述应用服务器需要唤醒所述主控设备时，通过所述超窄带网关向主控设备持续发送唤醒指令，且持续发送的时间大于第一时长和第二时长之和。