CN114389746B - 一种可变长度数据处理与传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可变长度数据处理与传输方法，首先建立数据结构，包括设备状态等级划分参数表、设备状态等级划分表、设备传输数据配置表。然后系统等待定时周期中断或触发中断，当有中断时，采集设备数据；选取数据中作为设备状态等级划分的参数，确认当前设备的状态级别；根据当前设备的状态级别，选取相应的数据进行组帧处理；传输当前组帧数据；如果当前设备状态等级未达到某一设定的等级，存储未发送参数数据；如果当前设备状态等级达到某一设定的等级，传输所有未发送数据。本发明针对当前设备所处不同状态，设计不同长度的传输数据，能够最大化利用设备电能，平衡监测性能与设备功耗之间的矛盾。

Description

一种可变长度数据处理与传输方法
技术领域
本发明涉及数据的传输方法，尤其涉及一种可变长度数据处理与传输方法。
背景技术
随着物联网技术的发展，物联网应用越来越广泛。地质灾害监测主要是通过多种传感器监测地质的一些参数变化，如形变、水位、流量等，从而测量、监控地质灾害活动及各种诱发因素动态变化的工作，属于物联网领域的一种重要应用。
地质灾害监测设备多用于野外实施安装，采用电池和太阳能板联合供电方式，更换维护十分困难，因此对功耗有极高的要求。一般用于地质灾害监测的设备，消耗电能的主要是传感器供电、数据采集与处理、数据传输等几个部分。其中数据传输相比于其它耗能部分，占据设备大部分功耗。
数据的传输主要与数据的长度有关，近年来，由于大数据等技术的发展，对于设备各种数据需求增多，包括传感器数据和状态数据，利用多源数据，提高监测性能。一种单一传感器设备，完整的传输数据包括20多种，导致数据传输长度较长，设备功耗较大。
发明内容
本发明提供了一种设备功耗较小的数据处理与传输方法。
本发明技术方案：
一种可变长度数据处理与传输方法，包括数据处理与数据传输步骤；
所述数据处理步骤包括：
建立数据结构，数据结构包括设备状态等级划分参数表、设备状态等级划分表、设备传输数据配置表；
设备状态等级参数表，包括影响设备能否安全可靠工作的参数，所选参数反映当前以及后续是否有足够的电能供设备使用；
设备状态等级划分表，根据设备具体的使用情况，划分为多个等级，根据当前设备状态的等级，决定后续传输数据的长度；
设备传输数据配置表，包括传感器数据和状态数据，根据设备状态等级划分表，建立多种长度不同的数据；
所述数据传输步骤包括：
步骤一，系统等待定时周期中断或触发中断，当有中断时，采集设备数据；
步骤二，选取数据中作为设备状态等级划分的参数，确认当前设备的状态级别；
步骤三，根据当前设备的状态级别，选取相应的数据进行组帧处理；
步骤四，传输当前组帧数据；
步骤五，如果当前设备状态等级未达到某一设定的等级，存储未发送参数数据，去除步骤三组帧数据；
步骤六，如果当前设备状态等级达到某一设定的等级，传输所有未发送数据。
进一步地，
设备状态等级划分参数表中，所选参数包括电池电量、充电电流、信号强度；
电池电量参数，根据电池容量以及设备功率，设置多个区间，
充电电流参数，根据太阳能板的光伏能力以及设备功率，设置多个区间；
信号强度参数，根据通信信号强度以及设备功率、通信成功率，设置多个区间。
进一步地，
电池电量参数区间设置为：充足电量区间VT3，较充足电量区间VT2，较低电量区间VT1，待机电量区间VT0；
充电电流参数区间设置为：大电流充电区间IT2，小电流充电区间IT1，无法充电区间IT0；
信号强度参数区间设置为：较好信号区间ST2，较差信号区间ST1，不可用信号区间ST0。
进一步地，
设备状态等级划分表，根据设备状态等级划分参数的多种组合对当前设备状态的等级划分为5个等级：SL0、SL1、SL2、SL3、SL4、SL5；
设备状态等级SL0，条件1为电池电量处于VT0区间，条件2为不可用信号区间为ST0；条件3为电池电量处于VT1区间、充电电流处于IT0且信号强度处于ST1区间；满足某一条件，传输SL0级数据；
设备状态等级SL1，条件1为电池电量处于VT1区间、充电电流处于区间IT1且信号处于ST1区间，条件2为电池电量处于VT2区间、充电电流处于区间IT0且信号处于ST1区间，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL1级数据；
设备状态等级SL2，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL2级数据；
设备状态等级SL3，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL3级数据；
设备状态等级SL4，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL4级数据；
设备状态等级SL5，条件1为电池电量处于VT3区间且信号不处于ST0区间；条件2为电池电量处于VT2、充电电流处于IT2区间且信号不处于ST0区间；满足某一条件，进行所有数据传输。
进一步地，
设备传输数据配置表，每一种可传输的参数数据，均包含0和1两种状态，其中0表示不传输，1表示传输；
SL0级传输数据，不包含任何数据，即不传输数据；
SL1级传输数据，为较重要传感器数据，包括传感器报警数据；
SL2级传输数据，在SL1基础上，增加设备基本状态数据，包括电池电压、太阳能板电压、充电电流、传感器周期数据；
SL3级传输数据，在SL2基础上增加外部环境状态数据，包括环境温湿度、信号强度、风速；
SL4级传输数据，在SL3基础上，增加辅助监测状态数据，包括经纬度、加速度；
SL5级传输数据，在SL4基础上，增加固定信息数据，包括固件版本号、硬件版本号，包含所有数据。
进一步地，
步骤五中，如果当前设备状态等级未达到SL5，存储未发送参数数据，去除步骤三组帧数据；
步骤六中，如果当前设备状态等级处于SL5级别，传输所有未发送数据。
本发明针对当前设备所处不同状态，设计不同长度的传输数据，其优点在于能够最大化利用设备电能，平衡监测性能与设备功耗之间的矛盾。
附图说明
图1为本发明实施例设备状态等级划分参数表；
图2为本发明实施例设备状态等级划分表；
图3为本发明实施例设备传输数据配置表；
图4为本发明实施例数据传输方法流程图；
图中，10：电池电量参数及区间；11：充电电流参数及区间；12：信号强度参数及区间；20、21、22：设备状态等级划分表；30：设备传输数据配置表；
具体实施方式
下面结合附图，详细地描述本发明。
本发明包括数据处理与数据传输步骤；
一.数据处理步骤
首先建立数据结构，数据结构包括设备状态等级划分参数表、设备状态等级划分表、设备传输数据配置表。设备状态等级参数表，影响设备能否安全可靠工作的参数，一般具有多个区间级别。设备状态等级划分表，是根据设备状态等级划分参数的多种组合对当前设备状态的等级划分，根据当前设备状态的等级，决定后续传输数据的长度。设备传输数据配置表，主要包括传感器数据和状态数据，根据设备状态等级划分表，建立多种长度不同的数据。
设备状态等级划分参数表，包括但不限于电池电量、充电电流、信号强度等。所选参数一般能够反映当前以及后续是否有足够的电能供设备使用，从而决定可以发送数据的长度。
设备状态等级划分参数电池电量，可以根据电池容量以及设备功率，设置多个区间，如充足电量区间VT3，较充足电量区间VT2，较低电量区间VT1，待机电量区间VT0等。
设备状态等级划分参数充电电流，可以根据太阳能板的光伏能力以及设备功率，设置多个区间，如大电流充电区间IT2，小电流充电区间IT1，无法充电区间IT0等。
设备状态等级划分参数信号强度，可以根据通信信号强度以及设备功率、通信成功率，设置多个区间，如较好信号区间ST2，较差信号区间ST1，不可用信号区间ST0等。
如图1所示，所述设备状态等级划分参数表，选取电池电量、充电电流和信号强度3个参数。其中电池电量划分为4个区间,单位为V。VT0为待机电量区间，取值为[2.5,3.3)，VT1为较低电量区间，取值为[3.3,3.6)，VT2为较充足电量区间，取值为[3.6,3.9)，VT3为充足电量区间，取值为[3.9,4.2]。信号强度划分为3个区间，无单位。ST0为不可用信号区间，取值为[0,5)，ST1为较差信号区间，取值为[5,15)，ST2为较好信号区间，取值为[15,31]。充电电流划分为3个区间，电位为mA。IT0为无法充电区间，取值[-10,10)，IT1为小电流充电区间，取值[10,50)，IT2为大电流充电区间，取值[-10,10)。
设备状态等级划分表，根据设备具体的使用情况，可划分为多个等级，如划分为5个等级：SL0、SL1、SL2、SL3、SL4、SL5。
设备状态等级SL0，条件1为电池电量处于VT0区间，条件2为不可用信号区间为ST0。条件3为电池电量处于VT1区间、充电电流处于IT0且信号强度处于ST1区间。满足某一条件，传输SL0级数据。
设备状态等级SL1，条件1为电池电量处于VT1区间、充电电流处于区间IT1且信号处于ST1区间，条件2为电池电量处于VT2区间、充电电流处于区间IT0且信号处于ST1区间，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2。满足某一条件，传输SL1级数据。
设备状态等级SL2，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2。满足某一条件，传输SL2级数据。
设备状态等级SL3，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2。满足某一条件，传输SL3级数据。
设备状态等级SL4，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST2。满足某一条件，传输SL4级数据。
设备状态等级SL5，条件1为电池电量处于VT3区间且信号不处于ST0区间。条件2为电池电量处于VT2、充电电流处于IT2区间且信号不处于ST0区间。满足某一条件，进行所有数据传输。
如图2所示，所述设备状态等级划分表，其中SL0级别条件为ST0-VTx-ITx、STx-VT0-ITx。SL1级别条件为ST1-VT1-IT1、ST1-VT2-IT0、ST2-VT1-IT0。SL2级别条件为ST1-VT1-IT2、ST1-VT2-IT1、ST2-VT1-IT1。SL3级别条件为ST1-VT2-IT2、ST2-VT2-IT0。SL4级别条件为ST2-VT1-IT2、ST2-VT2-IT1。SL5级别条件为ST1-VT3-ITx、ST2-VT3-ITx、ST2-VT2-IT2。
设备传输数据配置表，每一种可传输的参数数据，均包含0和1两种状态，其中0表示不传输，1表示传输。
SL0级传输数据，不包含任何数据，即不传输数据。
SL1级传输数据，主要包括较重要传感器数据，如传感器报警数据。
SL2级传输数据，在SL1基础上，增加一些设备基本状态数据，如电池电压、太阳能板电压、充电电流、传感器周期数据等。
SL3级传输数据，在SL2基础上增加一些外部环境状态数据，如环境温湿度、信号强度、风速等。
SL4级传输数据，在SL3基础上，增加一些辅助监测状态数据，如经纬度、加速度等。
SL5级传输数据，在SL4基础上，增加一些固定信息数据，如固件版本号、硬件版本号等，包含所有数据。
如图3所示，所述设备传输数据配置表。D_BJ为传感器报警数据，D_VB电池电压，D_IT为充电电流，D_VT为太阳能电压，D_SP为传感器周期数据，D_TP为环境温度，D_HU为环境湿度，D_ST为信号强度，D_FS为风速，D_JD为经度，D_WD为纬度，D_AX为X轴加速度，D_AY为Y轴加速度，D_AZ为Z轴加速度，D_SV为固件版本号，D_HV为硬件版本号。
二.数据传输步骤
如图4，所述工作流程如下：
步骤一：系统等待定时周期中断或触发中断，当有中断时，采集设备数据。
步骤二：选取数据中作为设备状态等级划分的参数，确认当前设备的状态级别。
步骤三：根据当前设备的状态级别，选取相应的数据进行组帧处理。
步骤四：传输当前组帧数据。
步骤五：如果当前设备状态等级处于SL5以下(不包含SL4)，存储未发送参数数据(去除步骤四组帧数据)。
步骤六：如果当前设备状态等级处于SL5级别，传输所有未发送数据。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，包括数据处理与数据传输步骤；
所述数据处理步骤包括：
建立数据结构，数据结构包括设备状态等级划分参数表、设备状态等级划分表、设备传输数据配置表；
设备状态等级参数表，包括影响设备能否安全可靠工作的参数，所选参数反映当前以及后续是否有足够的电能供设备使用；
设备状态等级划分表，根据设备具体的使用情况，划分为多个等级，根据当前设备状态的等级，决定后续传输数据的长度；
设备传输数据配置表，包括传感器数据和状态数据，根据设备状态等级划分表，建立多种长度不同的数据；
所述数据传输步骤包括：
步骤一，系统等待定时周期中断或触发中断，当有中断时，采集设备数据；
步骤二，选取数据中作为设备状态等级划分的参数，确认当前设备的状态级别；
步骤三，根据当前设备的状态级别，选取相应的数据进行组帧处理；
步骤四，传输当前组帧数据；
步骤五，如果当前设备状态等级未达到某一设定的等级，存储未发送参数数据，去除步骤三组帧数据；
步骤六，如果当前设备状态等级达到某一设定的等级，传输所有未发送数据。
2.根据权利要求1所述的一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，
设备状态等级划分参数表中，所选参数包括电池电量、充电电流、信号强度；
电池电量参数，根据电池容量以及设备功率，设置多个区间，
充电电流参数，根据太阳能板的光伏能力以及设备功率，设置多个区间；
信号强度参数，根据通信信号强度以及设备功率、通信成功率，设置多个区间。
3.根据权利要求2所述的一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，
电池电量参数区间设置为：充足电量区间VT3，较充足电量区间VT2，较低电量区间VT1，待机电量区间VT0；
充电电流参数区间设置为：大电流充电区间IT2，小电流充电区间IT1，无法充电区间IT0；
信号强度参数区间设置为：较好信号区间ST2，较差信号区间ST1，不可用信号区间ST0。
4.根据权利要求3所述的一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，
设备状态等级划分表，根据设备状态等级划分参数的多种组合对当前设备状态的等级划分为5个等级：SL0、SL1、SL2、SL3、SL4、SL5；
设备状态等级SL0，条件1为电池电量处于VT0区间，条件2为不可用信号区间为ST0；条件3为电池电量处于VT1区间、充电电流处于IT0且信号强度处于ST1区间；满足某一条件，传输SL0级数据；
设备状态等级SL1，条件1为电池电量处于VT1区间、充电电流处于区间IT1且信号处于ST1区间，条件2为电池电量处于VT2区间、充电电流处于区间IT0且信号处于ST1区间，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL1级数据；
设备状态等级SL2，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件3为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL2级数据；
设备状态等级SL3，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT2且信号较差区间ST1，条件2为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT0且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL3级数据；
设备状态等级SL4，条件1为较充足电量区间VT2、充电电流区间IT1且信号较差区间ST2，条件2为较充足电量区间VT1、充电电流区间IT2且信号较差区间ST2；满足某一条件，传输SL4级数据；
设备状态等级SL5，条件1为电池电量处于VT3区间且信号不处于ST0区间；条件2为电池电量处于VT2、充电电流处于IT2区间且信号不处于ST0区间；满足某一条件，进行所有数据传输。
5.根据权利要求4所述的一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，
设备传输数据配置表，每一种可传输的参数数据，均包含0和1两种状态，其中0表示不传输，1表示传输；
SL0级传输数据，不包含任何数据，即不传输数据；
SL1级传输数据，为较重要传感器数据，包括传感器报警数据；
SL2级传输数据，在SL1基础上，增加设备基本状态数据，包括电池电压、太阳能板电压、充电电流、传感器周期数据；
SL3级传输数据，在SL2基础上增加外部环境状态数据，包括环境温湿度、信号强度、风速；
SL4级传输数据，在SL3基础上，增加辅助监测状态数据，包括经纬度、加速度；
SL5级传输数据，在SL4基础上，增加固定信息数据，包括固件版本号、硬件版本号，包含所有数据。
6.根据权利要求4或5中所述的一种可变长度数据处理与传输方法，其特征在于，
步骤五中，如果当前设备状态等级未达到SL5，存储未发送参数数据，去除步骤三组帧数据；
步骤六中，如果当前设备状态等级处于SL5级别，传输所有未发送数据。
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