CN114900752A - 传感器数据传输方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据传输技术领域，是一种传感器数据传输方法、装置、电子设备及存储介质，包括：信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。本发明在无线传感器节点有上行数据待传输时，通过判断与第一网关的信号连接强度及确定上行数据是否需要即时传输，选择能量浪费最少的方式进行数据传输，减少电池电力的消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据传输技术领域，是一种传感器数据传输方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
目前，传感器已广泛应用于智能家居、农业种植、环保监测和化工生产等领域。在监测区域内大量的部署传感器，且通过无线传输的方式进行信息传递。现有的传感器（也称为无线传感器节点）通常可以完成环境监测、目标发现、位置识别等任务，此外还具有路由、转发、融合、存储其他节点信息等功能，传感器通常是通过无线传输的方式与网关进行信号连接，网关负责连接无线传感器网络和外部网络的通信，实现两种网络通信协议之间的转换，发送控制命令到传感器网络内部节点，以及传送节点的信息到服务器。服务器用于接收监测区域的数据，用户可远程访问服务器，从而获得监测区域内监测目标的状态以及节点和设备的工作情况。
单个的无线传感器节点包括四个模块，分别是传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源供给模块。传感器模块负责监测区域内的信息采集，并进行AC/DC转换以供后续模块使用。处理器模块包括处理器和存储器，分别负责处理节点控制和数据存储工作。无线通信模块负责节点之间的相互通信。电源模块负责为无线传感器节点提供能量。这四大模块协同工作，保证节点的正常运行。
无线传感器节点需要进行数据的感知采集，为了保证数据采集和告警响应的及时性，传统的方法是无线传感器节点始终处于连接状态，无线传感器节点与网关之间的信号连接强度也是影响电池电力消耗的一个关键因素。即在无线传感器节点与网关之间的信号连接强度较低时，由于存在丢包率较高的情况，无线传感器节点往往需要无线通信模块更大功率的工作才能够完成相关信息交互。
尤其是在智能家居的这一应用场景下，上述问题往往更为突出。用户在购置无线传感器节点后，受限于自身的技术能力要求，难以对无线传感器节点进行有效的维护，因此增加无线传感器节点的使用寿命十分有必要（用户受限于房屋原始装修限制，难以为每个无线传感器节点均进行独立供电）。在这一应用场景下，无线传感器节点通常是通过WiFi或者蓝牙的方式与家用无线路由器（网关）进行信息交互的，但由于无线传感器节点并不是均处于网关信号覆盖好的区域，对于位于信号覆盖不好的无线传感器节点而言，为保证信息的交付质量，需要更高功率的工作才能够完成信息的发送，故而影响电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种传感器数据传输方法、装置、电子设备及存储介质，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有在网关信号不好区域的无线传感器节点发送大量数据时，为保证信息的传输质量，需提高功率才能够完成信息的发送，存在影响电池使用寿命的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种传感器数据传输方法，包括：
无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述信号连接强度低于设定阈值，且上行数据不需要即时传输，将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，包括：
将上行数据进行缓存；
确定第二网关在网后，获取当前无线传感器节点与第二网关的信号连接强度；
信号连接强度不低于设定阈值，将缓存的上行数据发送至第二网关；
信号连接强度低于设定阈值，放弃本次发送，发起无线通讯连接断开过程。
上述确定第二网关是否在网为第一网关通过服务器反馈的第二网关是否与服务器连接判断第二网关是否在网。
上述确定第二网关是否在网为第一网关通过第二网关是否与第一网关建立无线通讯连接判断第二网关是否在网。
上述第一网关接收上行数据包后，所述方法还包括：
将上行数据包发送至服务器；
服务器收到第一个上行数据包后，判断数据缓存区中是否有给目的无线传感器节点的下行数据；
响应于否，则向第一网关发送下行数据空包；
响应于是，则将数据缓存区的下行数据包发送至第一网关直至下行数据传输完成，且最后一个下行数据包携带数据传输完成标记；
第一网关将下行数据空包、下行数据包发送给对应的目的无线传感器节点。
上述无线传感器节点收到下行数据空包或带有数据传输完成标记的下行数据包后，若上行数据传输完毕，则无线传感器节点发起无线通讯连接断开过程。
上述第一网关为无线路由器，所述第二网关为移动智能终端。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种传感器数据传输装置，包括：
获取单元，无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
第一传输单元，信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
第二传输单元，信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
本发明解决了无线通讯连接的建立和断开频繁，造成电池电力浪费，及位于网关信号不好区域的无线传感器节点发送大量数据，影响电池使用寿命的问题，在无线传感器节点有上行数据待传输时，通过判断与第一网关的信号连接强度及确定上行数据是否需要即时传输，选择能量浪费最少的方式进行数据传输，减少电池电力的消耗。
附图说明
附图1为本发明的数据传输方法流程图。
附图2为本发明中信号连接强度低于设定阈值且上行数据不需要即时传输的方法流程图。
附图3为本发明中服务器下发下行数据的方法流程图。
附图4为本发明的装置结构示意图。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在对本发明实施例进行详细的解释说明之前，先对本发明实施例的应用场景予以介绍。随着传感技术的快速发展，及物联网的快速发展，传感器已广泛应用于家居、城市、农业种植、环保监测和化工生产等领域，形成智慧家居、智慧城市、智慧农业等精细化和动态管理。不管是在智慧家居还是智慧农业等等方面，都需要在监测区域内部署大量的传感器，且通过无线传输的方式进行信息传递，而每个传感器所在区域的网关信号强度不一，有差有好，同时每个传感器的电池能量有限，频繁更换也会消耗大量的人力及物力，若在网关信号不好区域的无线传感器节点发送大量数据时，为保证信息的传输质量，就需提高功率才能够完成信息的发送，故而影响电池使用寿命，若无线传感器节点频繁建立和断开无线通讯连接，也会造成电池电力浪费。在诸如此类的场景下，均可以通过本发明实施例提供的传感器数据传输方法，选择能量浪费最少的方式进行数据传输，减少电池电力的消耗。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1：如附图1所示，本发明实施例公开了一种传感器数据传输方法，其特征在于，包括：
步骤S101，无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
步骤S102，信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
步骤S103，信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
本发明实施例为了解决无线通讯连接的建立和断开频繁，造成电池电力浪费，及位于网关信号不好区域的无线传感器节点发送大量数据，影响电池使用寿命的问题，本发明实施例通过步骤S101至步骤S103公开了一种传感器数据传输方法。
若无线传感器节点与第一网关的信号连接强度不低于设定阈值，表明其完成信息的发送并不会浪费太多的电力，但若频繁的建立和断开无线通讯连接，由于每次建立无线通讯都需要认证，依然会存在一定的电力浪费；若无线传感器节点与第一网关的低于设定阈值，则表明发送较多的数据时会严重影响电池的使用寿命（由于无线传感器节点的无线模块要么加大功率，要么重复传输，才保证在丢包率较高的情况的信息正常发送，故信号连接强度低于设定阈值时，发送大量数据会严重影响电池的使用寿命）。故本发明实施例中，无线传感器节点有上行数据待传输时，判断无线传感器节点与第一网关的信号连接强度是否低于设定阈值，还需判断待传输的上行数据的及时性（即上行数据是否需要即时传输），并根据判断结果执行下述步骤，具体如下：
（一）信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存（存入缓存区），等待下一次建立与第一网关的无线通讯连接，响应于是，则正常建立与第一网关的无线通讯连接，建立无线通讯连接后，将该上行数据和缓存上行数据（位于缓存区内的上行数据）合并打包为上行数据包，并发送至第一网关，从而减少频繁的建立和断开无线通讯连接，避免频繁的建立和断开无线通讯连接造成的电力浪费。
（二）信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存（存入缓存区），并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，为了保证正常工作，则与第一网关建立无线通讯连接，完成上行数据的发送，使用该方式避免了无线传感器节点勉强（在信号连接强度较低的情况下）发送大量上行数据（包括及时性的和非及时性的），仅需要勉强发送少量（及时性要求高的）的上行数据，从而确保电池的电力不浪费。
例如，若无线传感器节点选用的是通过WiFi（在其他实施例中，无线传感器节点也可以选用通过蓝牙、zigbee等方式，只要与第二网关对应即可）分别与第一网关和第二网关建立信号连接的光照强度传感器，主要用于采集室外的光照强度，其中该示例中第一网关选用无线路由器，第二网关选用支持2*2MIMO-WiFi技术的智能手机，在其他实施例中，也可以选用支持蓝牙和WiFi的智能手机。由于光照强度发生变化，光照强度传感器产生上行数据（上行数据可为室外光照强度变化是否超过阈值的判断结果），此时其判断光照强度传感器与第一网关的信号连接强度是否低于阈值，若否，则判断上行数据是否需要及时传输，若需要（比如说有个开关，手动开启的情况，当然这个具体的判断逻辑很多，本领域技术人员可以根据实际情况设置），则正常建立连接完成信息传输，若不需要及时传输（即室内无人启动开关，当然这个具体的判断逻辑很多，本领域技术人员可以根据实际情况设置）则存入缓存区，等待下一次建立连接后，合并进行发送，减少一次无线通讯连接的建立和断开的能量浪费，光照强度传感器与第一网关的信号连接强度低于阈值的情况，则不再赘述。
实施例2：如附图2所示，本发明实施例公开了一种传感器数据传输方法，其中信号连接强度低于设定阈值，且上行数据不需要即时传输，将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，进一步包括：
步骤S201，将上行数据进行缓存；
步骤S202，确定第二网关在网后，获取当前无线传感器节点与第二网关的信号连接强度；
步骤S203，信号连接强度不低于设定阈值，将缓存的上行数据发送至第二网关；
步骤S204，信号连接强度低于设定阈值，放弃本次发送，发起无线通讯连接断开过程。
本发明实施例中，需要说明的是确定第二网关在网可由两种方式实现，具体如下：
（1）第一网关通过第二网关是否与第一网关建立无线通讯连接判断第二网关是否在线。例如第二网关与第一网关通过WiFi连接后，通过第一网关向服务器发送相关数据，故在实施例中能由第一网关通过第二网关是否与第一网关建立无线通讯连接判断第二网关是否在线。
（2）第一网关通过服务器反馈的第二网关是否与服务器连接判断第二网关是否在线。例如第二网关实际上也可以通过3G/4G/5G等方式直接与服务器建立无线通讯连接，故又一实施例中能由第一网关通过服务器反馈的第二网关是否与服务器连接判断第二网关是否在线。
本发明实施例中，确定第二网关在网后，与第一网关上传上行数据一样，判断无线传感器节点与第二网关的信号连接强度是否低于设定阈值，在低于设定阈值和不低于设定阈值两种情况下分别使用不同的传输方式，以确保选择能量浪费最少的方式进行数据传输，减少电池电力的消耗。
实施例3：如附图3所示，本发明实施例公开了一种传感器数据传输方法，其中第一网关接收上行数据包后，所述方法还进一步包括：
步骤301，将上行数据包发送至服务器；
步骤302，服务器收到第一个上行数据包后，判断数据缓存区中是否有给目的无线传感器节点的下行数据；
步骤303，响应于否，则向第一网关发送下行数据空包；
步骤304，响应于是，则将数据缓存区的下行数据包发送至第一网关直至下行数据传输完成，且最后一个下行数据包携带数据传输完成标记；
步骤305，第一网关将下行数据空包、下行数据包发送给对应的目的无线传感器节点。
本发明实施例中，需要说明的是，在判断数据缓存区中是否有给目的无线传感器节点的下行数据后，根据判断结果不管是向第一网关发送下行数据空包还是将数据缓存区的下行数据包发送至第一网关，均在服务器有下行数据发送时，判断该下行数据的目的无线传感器节点是否已建立无线通讯连接，若是，则将所述下行数据包通过第一网关发送至目的无线传感器节点，若否，则将所述下行数据缓存至数据缓存区。
还需要说明的是，无线传感器节点收到下行数据空包或带有数据传输完成标记的下行数据包后，若上行数据传输完毕，则无线传感器节点发起无线通讯连接断开过程。
实施例4：如附图4所示，本发明实施例公开了一种传感器数据传输装置，包括：
获取单元，无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
第一传输单元，信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
第二传输单元，信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
实施例5：本发明实施例公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行传感器数据传输方法。
存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤，上述计算机包括电子设备。
本发明实施例中，存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
实施例6：本发明实施例公开了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现传感器数据传输方法。
本发明实施例的电子设备还包括传输设备、输入输出设备，其中，传输设备和输入输出设备均与处理器连接。传输设备可以是收发器、RF电路或通信接口等。
本发明实施例中，处理器可以是中央处理器CPU，通用处理器，数字信号处理器DSP，ASIC，FPGA或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。存储器可以包括但不限于：U盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，上述计算机包括电子设备。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种传感器数据传输方法，其特征在于，包括：
无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
2.根据权利要求1所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述信号连接强度低于设定阈值，且上行数据不需要即时传输，将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，包括：
将上行数据进行缓存；
确定第二网关在网后，获取当前无线传感器节点与第二网关的信号连接强度；
信号连接强度不低于设定阈值，将缓存的上行数据发送至第二网关；
信号连接强度低于设定阈值，放弃本次发送，发起无线通讯连接断开过程。
3.根据权利要求2所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述确定第二网关是否在网为第一网关通过服务器反馈的第二网关是否与服务器连接判断第二网关是否在网。
4.根据权利要求2所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述确定第二网关是否在网为第一网关通过第二网关是否与第一网关建立无线通讯连接判断第二网关是否在网。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述第一网关接收上行数据包后，所述方法还包括：
将上行数据包发送至服务器；
服务器收到第一个上行数据包后，判断数据缓存区中是否有给目的无线传感器节点的下行数据；
响应于否，则向第一网关发送下行数据空包；
响应于是，则将数据缓存区的下行数据包发送至第一网关直至下行数据传输完成，且最后一个下行数据包携带数据传输完成标记；
第一网关将下行数据空包、下行数据包发送给对应的目的无线传感器节点。
6.根据权利要求5所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述无线传感器节点收到下行数据空包或带有数据传输完成标记的下行数据包后，若上行数据传输完毕，则无线传感器节点发起无线通讯连接断开过程。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的传感器数据传输方法，其特征在于，所述第一网关为无线路由器，所述第二网关为移动智能终端。
8.一种传感器数据传输装置，所述传感器数据传输装置使用如权利要求1至7中任意一项所述的传感器数据传输方法，其特征在于，包括：
获取单元，无线传感器节点有上行数据待传输时，获取当前与第一网关的信号连接强度；
第一传输单元，信号连接强度不低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，响应于是，则将该上行数据和缓存上行数据合并打包发送至第一网关；
第二传输单元，信号连接强度低于设定阈值，则确定上行数据是否需要即时传输，响应于否，则将上行数据进行缓存，并与第二网关建立连接进行发送，响应于是，则将上行数据打包发送至第一网关。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行如权利要求1至7任一项所述的传感器数据传输方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一项所述的传感器数据传输方法。
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