TWI748161B

TWI748161B - 區域流量無線資料傳輸方法

Info

Publication number: TWI748161B
Application number: TW108104429A
Authority: TW
Inventors: 蕭金椿; 陳俊宏; 陳俊儒; 張國育; 鄭兆凱
Original assignee: 桓達科技股份有限公司
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2021-12-01
Also published as: TW202030693A

Abstract

一種區域流量無線資料傳輸方法，包括：每當達到至少一喚醒時間時，區域流量監測裝置被喚醒進入工作模式，且偵測管道的至少一物理參數，以及偵測區域流量監測裝置的至少一裝置參數。及每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置被喚醒進入工作模式，且根據至少一物理參數與至少一裝置參數而提供傳輸資料，並且以穿透管道的方式傳輸傳輸資料至遠端系統。

Description

區域流量無線資料傳輸方法

本發明係有關一種區域流量無線資料傳輸方法，尤指一種地下水量等參數傳輸的區域流量無線資料傳輸方法。

下水道是都市公共設施之一，在古羅馬時期就已經出現。下水道的收集方式有兩種，即合流式下水道及分流式下水道兩種。降雨的雨水與污水由同一管渠收集之方式稱為合流式下水道，其管渠稱為合流管。若雨水與污水分別由各自管渠收集的方式，稱為分流式下水道，其管渠各別為雨水管及污水管。

在台灣地區由於降雨量大，且河川固有流量低，缺稀釋能力，因此一般採用採用分流式下水道居多。下水道的功用是將人們生活產生的浴室、廁所、廚房等家庭污水，藉由埋在地下之密閉式污水管線收集，並將它輸送到水資源回收中心，將其中所含污染雜物去除，再加以放流，可減輕河川污染，改善居家環境衛生。隨著城市的建設及發展，未來相關下水道管線系統亦愈趨複雜，管線資料的管理益形重要，且對於已完成之下水道系統與污水廠理廠也需要妥善操作維護，以確保下水道系統之服務水準。

但是，由於下水道裡的監測裝置長時間處於密閉且潮濕的環境，因此常常會造成下水道裡的監測裝置將資料以穿透下水道的方式傳輸至遠端系統時，容易因訊號品質不良而發生傳輸失敗的狀況。

所以，如何設計出一種區域流量無線資料傳輸方法，利用獨特的區域流量無線資料傳輸方法，以改善資料傳輸品質，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。

為了解決上述問題，本發明係提供一種區域流量無線資料傳輸方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明區域流量無線資料傳輸方法，包括：在管道設置區域流量監測裝置。設定計數時段，且在計數時段中設定至少一喚醒時間。每當達到至少一喚醒時間時，區域流量監測裝置被喚醒進入工作模式，且偵測管道的至少一物理參數，以及偵測區域流量監測裝置的至少一裝置參數。及每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置被喚醒進入工作模式，且根據至少一物理參數與至少一裝置參數而提供傳輸資料，並且以穿透管道的方式傳輸傳輸資料至遠端系統。

於一實施例中，更包括：傳輸資料包括時間資料、物理參數資料、裝置資料及傳輸品質資料。及每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置根據至少一物理參數與製作物理參數資料。

於一實施例中，更包括：每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置擷取區域流量監測裝置的裝置時間為時間資料，根據至少一裝置參數製作裝置資料。

於一實施例中，更包括：每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置偵測區域流量監測裝置與遠端系統的傳輸品質，且將傳輸品質做為傳輸品質資料。

於一實施例中，更包括：當遠端系統收到傳輸資料時，遠端系統傳輸系統回應至區域流量監測裝置。及當區域流量監測裝置收到系統回應或超過延遲時間未收到系統回應時，區域流量監測裝置進入休眠模式。

於一實施例中，更包括：當遠端系統收到傳輸資料時，遠端系統根據傳輸資料調整傳輸品質，再傳輸系統回應至區域流量監測裝置。

於一實施例中，更包括：每當區域流量監測裝置以穿透管道的方式傳輸傳輸資料至遠端系統前，若具有先前未傳輸成功的佇列資料時，區域流量監測裝置優先傳輸佇列資料，再傳輸傳輸資料。

於一實施例中，更包括：每當達到至少一喚醒時間時，區域流量監測裝置將至少一物理參數與至少一裝置參數儲存於區域流量監測裝置的記憶單元。及每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置將記憶單元的至少一物理參數與至少一裝置參數取出，且根據至少一物理參數與至少一裝置參數製作傳輸資料。

於一實施例中，更包括：傳輸資料包括命令檔頭與命令檔尾，區域流量監測裝置根據命令檔頭與命令檔尾確定是否提供完整的傳輸資料，且遠端系統根據命令檔頭與命令檔尾確定是否接收完整的傳輸資料。

於一實施例中，更包括：遠端系統傳輸設定資料至區域流量監測裝置，以遠端設定區域流量監測裝置的工作參數。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1:區域流量監測裝置

2:管道

3:遠端系統

10:時間資料

20:物理參數資料

30:裝置資料

40:設備編碼資料

50:傳輸品質資料

100:傳輸資料

200:系統回應

300:設定資料

302:天線放大功率

304:天線方向

306:計數時段設定

308:喚醒時間設定

A:命令檔頭

B:命令檔尾

P:物理參數

(S100)~(S820):步驟

圖1為本發明區域流量監測裝置之結構示意圖；圖2A為本發明區域流量無線資料傳輸方法在未滿足計數時段之流程圖；圖2B為本發明區域流量無線資料傳輸方法在滿足計數時段之傳輸傳輸資料流程圖；圖2C為本發明區域流量無線資料傳輸方法在滿足計數時段之傳輸佇列資料流程圖；圖3A為本發明區域流量無線資料傳輸方法的傳輸資料發送格式示意圖；及圖3B為本發明區域流量無線資料傳輸方法的系統回應發送格式示意圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖1為本發明區域流量監測裝置之結構示意圖。區域流量監測裝置1完整的設置在管道2中，尤其是設置在例如但不限於，下水道等類別的地下管道。區域流量監測裝置1用以監測並紀錄管道2中的至少一物理參數P。例如但不限於，監測並紀錄管道2中的水流量，且以穿透管道2的方式傳輸物理參數P至遠端系統3。具體而言，習知的監測裝置通常會將傳輸元件、電池等元件與監測裝置分離，並將傳輸元件、電池等元件設置於地表上。但是，若傳輸元件或電池等元件分離的設置於地表時，必須要尋找牆面等立足點設置。在市區設立時，牆面大多屬於私人的財產，且在郊區設立時，不易尋找可立足的牆面。而若是直接設置在地面時，可能會因人、車等路過而壓壞傳輸元件、電池等元件。因此，本發明之主要目的在於，將區域流量監測裝置1完整並防水的設置在管道2中，且利用獨特的區域流量無線資料傳輸方法，以達成智慧城市資訊雙向傳輸的監控目的。

值得一提，於本發明之一實施例中，物理參數P例如但不限於，可包括流量參數(包括順向流量參數、逆向流量參數、雙向流量參數等)、溫度參數、壓力參數、水質參數、導電度參數、PH值參數或混濁度參數的其中之一，或組合等物理參數。此外，所述無線資料傳輸方法可利用LoRa(Long Range)傳輸、NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)傳輸、Cat-M1傳輸或5G傳輸等傳訊協定。

請參閱圖2A為本發明區域流量無線資料傳輸方法在未滿足計數時段之流程圖，復配合參閱圖1。區域流量監測裝置1在監測並紀錄管道2中的物理參數P前，區域流量監測裝置1設定計數時段(例如但不限於10分鐘)，且在計數時段中設定至少一喚醒時間(例如但不限於1分鐘)(S100)。然後，判斷是否達到喚醒時間(S200)。區域流量監測裝置1內部包括計數單元(圖未式)，且計數單元(圖未式)用以計數時間，並且計數單元(圖未式)會持續偵測所計數的時間是否達到喚醒時間。然後，當達到喚醒時間時，區域流量監測裝置1被喚醒進入工作模式，且偵測管道2的物理參數P，以及偵測區域流量監測裝置1的至少一裝置參數(S300)。當達到喚醒時間(1分鐘)時，區域流量監測裝置1會被內部的計數單元(圖未式)喚醒而進入工作模式。此時，區域流量監測裝置1偵測管道2的例如但不限於，流量參數、溫度參數及壓力參數等物理參數P。而且，區域流量監測裝置1也同時會偵測本身自我的裝置參數，例如但不限於，工作電流、電池電量及工作溫度等裝置參數。

具體而言，由於區域流量監測裝置1並外外接任何的外部電源，因此區域流量監測裝置1運作的電力消耗，僅能仰賴區域流量監測裝置1的內部電池電力。所以當達到喚醒時間(1分鐘)時，區域流量監測裝置1也同時會偵測本身自我的裝置參數，以隨時掌握本身的運作能力。值得一提，於本發明之一實施例中，裝置參數例如但不限於，可包括工作電流、電池電量、工作溫度、計數時段與喚醒時間的設定、區域流量監測裝置1內部元件是否正常運作等裝置參數。

然後，區域流量監測裝置1將物理參數P與裝置參數儲存於記憶單元(S400)。具體而言，區域流量監測裝置1內部包括記憶單元(圖未式)，當區域流量監測裝置1偵測到物理參數P與裝置參數後，將物理參數P與裝置參數暫存在記憶單元中，以便於在計數時段時能夠取出而傳送至遠端系統3。然後，判斷是否滿足計數時段(S500)。區域流量監測裝置1內部包括計數單元(圖未式)會持續偵測所計數的時間是否滿足計數時段。當未滿足計數時段時，區域流量監測裝置1執行完上述步驟(S100)~(S500)後即進入休眠模式(S600)，並返回步驟(S200)。

請參閱圖2B為本發明區域流量無線資料傳輸方法在滿足計數時段之傳輸傳輸資料流程圖，復配合參閱圖1~2A。在圖2A之步驟(S500)，若計數單元(圖未式)判斷滿足計數時段時，區域流量監測裝置1被喚醒進入工作模式。此時，區域流量監測裝置1將記憶單元(圖未式)的物理參數P與裝置參數取出，且根據物理參數與裝置參數製作傳輸資料(S700)。然後，在傳輸資料製作完成後，區域流量監測裝置1欲將傳輸資料傳輸至遠端系統3前，區域流量監測裝置1會判斷是否具有先前未傳輸成功的佇列資料(S710)。當不具有先前未傳輸成功的佇列資料時，區域流量監測裝置1以穿透管道2的方式將傳輸資料傳輸至遠端系統3(S720)，並且等待遠端系統3回應。具體而言，當遠端系統3收到傳輸資料時，遠端系統3會回傳系統回應至區域流量監測裝置1。因此，當區域流量監測裝置1以穿透管道2的方式將傳輸資料傳輸至遠端系統3後，會判斷是否在延遲時間內收到系統回應(S730)。

當區域流量監測裝置1在延遲時間內收到系統回應時，區域流量監測裝置1會判斷是否具有尚未傳輸的傳輸資料(S740)。若具有尚未傳輸的傳輸資料時，返回步驟(S720)。若不具有尚未傳輸的傳輸資料時，區域流量監測裝置1進入休眠模式(S750)，且等待時間到達下一次的喚醒時間而再次開啟。當區域流量監測裝置1在延遲時間內未收到系統回應時，區域流量監測裝置1將當次欲傳輸的傳輸資料變為佇列資料，且存回記憶單元(圖未式)中(S750)。最後，返回步驟(S740)。具體而言，由於計數時段中可能包括複數喚醒時間。以計數時段為10分鐘且喚醒時間為1分鐘為例，計數時段中包含了10次的喚醒時間，代表區域流量監測裝置1偵測了10次的物理參數P與裝置參數，然後在滿足計數時段時，將這10次的參數轉為10筆的傳輸資料，因此步驟(S720)至(S740)會執行10次以後才會進入步驟(S750)。因此，可避免區域流量監測裝置1連續傳輸多筆傳輸資料後，才發現多筆資料皆未傳輸成功的狀況。

請參閱圖2C為本發明區域流量無線資料傳輸方法在滿足計數時段之傳輸佇列資料流程圖，復配合參閱圖1~2B。在圖2B之步驟(S710)，若具有先前未傳輸成功的佇列資料時，區域流量監測裝置1優先以穿透管道2的方式傳輸佇列資料至遠端系統3(S800)，並且等待遠端系統3回應。具體而言，當遠端系統3收到佇列資料時，遠端系統3也會回傳系統回應至區域流量監測裝置1。因此，當區域流量監測裝置1以穿透管道2的方式傳輸佇列資料至遠端系統3後，會判斷是否在延遲時間內收到系統回應(S810)。

當區域流量監測裝置1在延遲時間內收到系統回應時，判斷是否還有未傳輸的佇列資料(S820)。若還具有未傳輸的佇列資料時，返回步驟(S800)。若未具有未傳輸的佇列資料時，返回步驟(S720)，使區域流量監測裝置1再進行傳輸資料之傳輸。當區域流量監測裝置1在延遲時間內未收到系統回應時，區域流量監測裝置1將當次欲傳輸的傳輸資料變為佇列資料(S750)且存回記憶單元(圖未式)中。意即，前次未傳輸的佇列資料加上本次未傳輸的傳輸資料成為新的佇列資料。最後，返回步驟(S740)。值得一提，於本發明之一實施例中，上述的佇列資料可以為單筆或為多筆，而本發明最多可傳輸的資料筆數例如但不限於為600筆，但筆數之限制僅為避免區域流量監測裝置1在單一次傳輸資料中，電力消耗過鉅。因此，在實際應用中，傳輸筆數可由使用者所設定。

請參閱圖3A為本發明區域流量無線資料傳輸方法的傳輸資料發送格式示意圖，復配合參閱圖1~2C。傳輸資料100包括時間資料10、物理參數資料20及裝置資料30。每當滿足計數時段時，區域流量監測裝置1由計數單元(圖未式)所計數的裝置時間(意即目前的標準時間)作為時間資料10(以圖3A為例包括了日期、時分)。同時，區域流量監測裝置1也會由記憶單元(圖未式)取出所儲存的物理參數製作物理參數資料20(以圖3A為例包括了流量參數、總順向流量參數、總逆向流量參數、總雙向流量參數及壓力參數)。而且，區域流量監測裝置1也會由記憶單元(圖未式)取出所儲存的裝置參數製作裝置資料30(以圖3A為例包括了工作電流與電池電量)。

傳輸資料100更包括設備編碼資料40與傳輸品質資料50。具體而言，在智慧城市中，可設有多個區域流量監測裝置1，每個區域流量監測裝置1皆具有編號，而設備編碼資料40代表區域流量監測裝置1所屬的編號，以使遠端系統3能夠區別所接收的傳輸資料100是哪一組的區域流量監測裝置1。傳輸品質資料50為無線傳輸品質指標偵測(Relative Signal Strength INdex；RSSI)，其代表著傳輸至遠端系統3的訊號良好程度。當滿足計數時段時，區域流量監測裝置1偵測區域流量監測裝置1與遠端系統3的傳輸品質，且將傳輸品質做為傳輸品質資料50而發送至遠端系統3，使遠端系統3能夠通過傳輸資料100得知與區域流量監測裝置1之間的傳輸品質。當遠端系統3收到傳輸資料100時，遠端系統可根據傳輸資料100調整自我的天線放大功率，以改善傳輸品質後，再傳輸系統回應至區域流量監測裝置1。

復參閱圖3A，傳輸資料100更包括命令檔頭A與命令檔尾B，命令檔頭A設於傳輸資料100的開頭，且命令檔尾B設於傳輸資料100的尾端。由命令檔頭A至命令檔尾B代表一筆完整的傳輸資料100，區域流量監測裝置1根據命令檔頭A與命令檔尾B確定是否提供完整的傳輸資料100。當傳輸資料100傳輸至遠端系統3時，遠端系統3可由傳輸資料100是否包括命令檔頭A與命令檔尾B來判斷是否收到完整的傳輸資料100。

請參閱圖3B為本發明區域流量無線資料傳輸方法的系統回應發送格式示意圖，復配合參閱圖1~3A。遠端系統3所發送的系統回應主要為，遠端系統3接收到區域流量監測裝置1所傳輸的傳輸資料100而回應代表接收到傳輸資料100的系統回應200。系統回應200的頭尾也包括了命令檔頭A與命令檔尾B，使區域流量監測裝置1可由系統回應200是否包括命令檔頭A與命令檔尾B來判斷是否收到完整的系統回應200。

請參閱圖3C為本發明區域流量無線資料傳輸方法的設定資料發送格式示意圖，復配合參閱圖1~3B。遠端系統3可傳輸設定資料300至區域流量監測裝置1，以遠端設定區域流量監測裝置1的工作參數。設定資料300的頭尾也包括了命令檔頭A與命令檔尾B，使區域流量監測裝置1可由設定資料300是否包括命令檔頭A與命令檔尾B來判斷是否收到完整的系統回應200。具體而言，遠端系統3也可在收到傳輸資料100或者未收到傳輸資料100時(意即隨時)，傳輸設定資料300至區域流量監測裝置1，區域流量監測裝置1可供遠端系統3設定的參數例如，但不限於包括區域流量監測裝置1的天線(圖未式)放大功率302、天線(圖未式)方向304、計數時段設定306(意即，發送傳輸資料100的頻率)、喚醒時間設定306(意即，偵測物理參數P的頻率)等參數。

綜上所述，本發明的實施例係具有以下的優點與功效：1、本發明之主要目的在於，將區域流量監測裝置完整並防水的設置在管道中，且利用傳輸資料包含傳輸品質資料的區域流量無線資料傳輸方法，以達成改善資料傳輸品質之功效；2、由於本發明之區域流量無線資料傳輸方法係於喚醒時間偵測物理參數與裝置參數，且記憶於記憶單元中，且在滿足計數時段時，才進行傳輸資料之傳輸，因此可達成大幅地降低區域流量監測裝置的電力消耗之功效；3、由於本發明之區域流量無線資料傳輸方法在每傳輸一筆傳輸資料後，皆會等待遠端系統回應後，才會進行下一筆的資料傳輸，因此可達成避免區域流量監測裝置連續傳輸多筆傳輸資料後，才發現多筆資料皆未傳輸成功之功效；4、由於本發明之區域流量無線資料傳輸方法之資料的傳輸具有傳輸筆數上限的限制，因此可避免區域流量監測裝置在單一次傳輸資料中因傳輸太多筆的資料，而導致區域流量監測裝置的電力消耗過鉅的功效；5、由於本發明之區域流量無線資料傳輸方法的傳輸格式包括了傳輸品質資料，因此可達成使遠端系統可根據傳輸資料調整自我的天線放大功率，以改善傳輸品質之功效； 6、由於本發明之區域流量無線資料傳輸方法的傳輸格式包括了命令檔頭與命令檔尾，因此可達成使遠端系統或區域流量監測裝置輕易的判斷所接收的資料完整性之功效；及7、由於本發明之遠端系統可通過傳輸設定資料來遠端的設定區域流量監測裝置的參數，因此可達成即時的改善區域流量監測裝置的運作效率之功效。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

1:區域流量監測裝置

2:管道

3:遠端系統

P:物理參數

Claims

一種區域流量無線資料傳輸方法，包括：在一管道設置一區域流量監測裝置；設定一計數時段，且在該計數時段中設定至少一喚醒時間；每當達到該至少一喚醒時間時，該區域流量監測裝置由一休眠模式被喚醒進入一工作模式，且偵測該管道的至少一物理參數，以及偵測該區域流量監測裝置的至少一裝置參數；及每當滿足該計數時段時，該區域流量監測裝置由該休眠模式被喚醒進入該工作模式，且根據該至少一物理參數與該至少一裝置參數而提供一傳輸資料，並且以穿透該管道的方式傳輸該傳輸資料至一遠端系統；該傳輸資料包括一時間資料、一物理參數資料、一裝置資料及一傳輸品質資料；每當滿足該計數時段時，該區域流量監測裝置根據該至少一物理參數製作該物理參數資料；及每當該區域流量監測裝置以穿透該管道的方式傳輸該傳輸資料至該遠端系統前，若具有先前未傳輸成功的一佇列資料時，該區域流量監測裝置優先傳輸該佇列資料，再傳輸該傳輸資料。
如申請專利範圍第1項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：每當滿足該計數時段時，該區域流量監測裝置擷取該區域流量監測裝置的一裝置時間為該時間資料，根據該至少一裝置參數製作該裝置資料。
如申請專利範圍第1項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：每當滿足該計數時段時，該區域流量監測裝置偵測該區域流量監測裝置與該遠端系統的一傳輸品質，且將該傳輸品質做為該傳輸品質資料。
如申請專利範圍第3項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：當該遠端系統收到該傳輸資料時，該遠端系統傳輸一系統回應至該區域流量監測裝置；及當該區域流量監測裝置收到該系統回應或超過一延遲時間未收到該系統回應時，該區域流量監測裝置進入該休眠模式。
如申請專利範圍第4項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：當該遠端系統收到該傳輸資料時，該遠端系統根據該傳輸資料調整該傳輸品質，再傳輸該系統回應至該區域流量監測裝置。
如申請專利範圍第1項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：每當達到該至少一喚醒時間時，該區域流量監測裝置將該至少一物理參數與至少一裝置參數儲存於該區域流量監測裝置的一記憶單元；及每當滿足該計數時段時，該區域流量監測裝置將該記憶單元的該至少一物理參數與至少一裝置參數取出，且根據該至少一物理參數與至少一裝置參數製作該傳輸資料。
如申請專利範圍第1項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：該傳輸資料包括一命令檔頭與一命令檔尾，該區域流量監測裝置根據該命令檔頭與該命令檔尾確定是否提供完整的該傳輸資料，且該遠端系統根據該命令檔頭與該命令檔尾確定是否接收完整的該傳輸資料。
如申請專利範圍第1項所述之區域流量無線資料傳輸方法，更包括：該遠端系統傳輸一設定資料至該區域流量監測裝置，以遠端設定該區域流量監測裝置的一工作參數。