一种基于NB-IoT低功耗模块化信息传输处理方法技术

本发明专利技术涉及一种基于NB‑IoT的低功耗模块化信息传输处理方法，其步骤：设置一包括用户室内温度计量模块、热力管网测量模块、热计量模块、井盖数字化状态监控模块、内置有MCU的控制芯片和NB‑IoT通信模块的处理系统；判断当前时间是否在供暖期内，是则进入深度睡眠模式，否则正常工作；采用串口中断检测对应位置数据接收状态的方式来判断本次控制芯片所连接的模块类别；调用各模块的控制子程序，对于目标环境信息进行有效地传输与处理；接收各模块传输的数据并存储，判断数据是否存在异常，丢弃异常数据；更改正常数据格式；MCU控制NB‑IoT通信模块发送数据，数据依次经NB‑IoT基站、IoT核心网传输至物联网云平台，最终到达前端页面进行数据展示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB-IoT低功耗模块化信息传输处理方法
本专利技术涉及一种信息传输处理方法，特别是关于一种在热力领域中应用的基于NB-IoT的低功耗模块化信息传输处理方法。
技术介绍
NB-IoT(基于蜂窝的窄带物联网)作为一个全新的窄带物联网项目，给整个社会带来的全新变化是不言而喻的，对全中国乃至全世界必将产生深远的影响。在智能电表及其相关领域，NB-IoT比LoRa更为适用于移动性支持不强的应用场景(如智能抄表、智能停车等)，同时简化终端的复杂度、降低终端功耗。在智能电表领域相关的公司和部门需要高速率的数据传输、频繁的通信和低延迟。由于电表是由电源供电的，所以并没有超低功耗和长电池使用寿命的需求。并且还需要对线网进行实时监控以便发现隐患时及时处理。LoRaWAN的ClassC可以实现低延迟，但是对于高传输速率和频繁通信的需求NB-IoT是更适合于智能电表的选择。并且电表一般安装在人口密集的地区的固定位置，所以对于运营商部网也较为容易。同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势，同时NB-IoT可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而LoRaWAN的ClassB通过定期地(编程实现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说NB-IoT或许是更好的选择，而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说LoRa更好。就目前而言，在整个热力行业，基于NB-IoT的结构模块化终端产品并不存在，如何以NB-IoT终端产品结构模块化为主要研究方向，开发出适应热力行业不同需求的模块组合型终端产品，争取让NB-IoT技术在热力行业实现技术突破、应用突破成为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于NB-IoT的低功耗模块化信息传输处理方法，其能减少大规模的建设投资，使供热网更加安全稳定的运行和优化调度；具有较好的经济效益和社会效益。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于NB-IoT的低功耗模块化信息传输处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)设置一包括用户室内温度计量模块、热力管网测量模块、热计量模块、井盖数字化状态监控模块、控制芯片和NB-IoT通信模块的处理系统；控制芯片内置有MCU；2)上电后，开始各模块初始化，利用NB-IoT通信模块获取当前时间，判断当前时间是否在供暖期内，如是，则进入深度睡眠模式，如否，则正常工作；3)采用串口中断检测对应位置数据接收状态的方式来判断本次控制芯片所连接的模块类别；4)控制芯片识别出相应模块类别后，调用各模块的控制子程序，对于目标环境信息进行有效地传输与处理；5)MCU根据预先设定的时间接收各模块传输的数据并存储，判断接收到的数据是否存在异常，对存在异常的数据进行丢弃；6)更改接收到的正常数据格式，使之符合物联网云平台的数据接收标准；7)MCU控制NB-IoT通信模块发送数据，数据依次经NB-IoT基站、IoT核心网传输至物联网云平台，最终到达前端页面进行数据展示。进一步，所述控制芯片上设置有SPI接口、SHT11接口、RS485接口和ADC接口。进一步，所述步骤4)中，用户室内温度计量控制子程序的工作环境为接受供暖的用户室内，并采用SHT11温度传感器对用户室内的温度进行监测，SHT11温度传感器与控制芯片上的SHT11接口连接。进一步，所述用户室内温度计量控制子程序控制过程包括以下步骤：(1)开始上电，用户室内温度计量模块初始化；(2)请求控制芯片内的系统时钟，并根据供暖季节判断MCU是否处于深度休眠，是，则MCU计时一天，并重新请求控制芯片内的系统时钟；否，则进入下一步；(3)MCU每十分钟接收SHT11温度传感器数据并存储数据，NB-IoT通信模块每十分钟上传一次数据，当室内温度发生剧烈变化时，取其10分钟内平均温度进行一次状态传送，所传送的数据通过数据接口传送到物联网云平台；(4)判断接收到的数据data[i]是否大于warningdata，大于，则发送data[i]和警报，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(5)判断|data[i]-data[i-5]|＞5，若大于则发送E(data[i-9]+…+data[i])，并设置发送时间为i(计时器)，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(6)判断计时器i！是否等于sendtime+10，等于则返回步骤(3)，反之则发送data[i]，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟。进一步，所述步骤4)中，热力管网测量控制子程序的工作环境为热力管网内，使用ADC接口采集温度表和压力表的数据。进一步，所述热力管网测量控制子程序的控制过程包括以下步骤：(1)开始上电，热力管网测量模块初始化；(2)请求控制芯片内的系统时钟，并根据供暖季节判断MCU是否处于深度休眠，是，则MCU计时一天，并重新请求控制芯片内的系统时钟；否，则进入下一步；(3)MCU每十分钟接收温度表和压力表数据并存储数据，NB-IoT通信模块每十分钟上传一次数据，当测量的参数出现剧烈变化时，其数值变化超过设定阀值时，进行即时连接传送，连接传送时间为1分钟，所传送的数据通过数据接口传送到物联网云平台；(4)判断接收到的温度是否大于预先设定的阈值，大于则发送温度数据和警报，并设置发送时间为i(计时器)，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(5)判断|data[i]-data[i-5]|＞X，若大于则进行即时连接传送，连接传送时间为30s，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(6)判断i！(计时器)是否等于sendtime+10，等于则返回步骤(3)，反之则发送data[i]，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟。进一步，所述步骤4)中，热计量控制子程序的工作环境为居民楼的楼道内，使用RS485接口采集热计量表所传数据，数据包括热计量值以及流量值。进一步，所述热计量控制子程序的控制过程包括以下步骤：(1)开始上电，用户室内温度计量模块初始化；(2)请求控制芯片内的系统时钟，并根据供暖季节判断MCU是否处于深度休眠，是，则MCU计时一天，并重新请求控制芯片内的系统时钟；否，则进入下一步；(3)MCU每十分钟接收热计量表采集的热计量值和流量值数据并存储数据，NB-IoT通信模块每十分钟上传一次数据，当测量的参数出现剧烈变化时，其数值变化超过设定阀值时，进行即时连接传送，连接传送时间为1分钟，所传送的数据通过数据接口平台传送到物联网云平台；(4)判断接收到的温度是否大于预先设定的阈值，大于则发送温度数据和警报，并设置发送时间为i(计时器)，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(5)判断|data[i]-data[i-5]|＞X，若大于则进行即时连接传送，连接传送时间为30s，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(6)判断i(计时器)！是否等于sendtime+10，等于则返回步骤(3)，反之则发送data[i]，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟。进一步，所述步骤4)中，井盖数字化状态监控控制子程序的工作环境为市区内井盖内部，使用SPI接口采集三轴传感器所传数据。进一步，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IoT的低功耗模块化信息传输处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)设置一包括用户室内温度计量模块、热力管网测量模块、热计量模块、井盖数字化状态监控模块、控制芯片和NB‑IoT通信模块的处理系统；控制芯片内置有MCU；2)上电后，开始各模块初始化，利用NB‑IoT通信模块获取当前时间，判断当前时间是否在供暖期内，如是，则进入深度睡眠模式，如否，则正常工作；3)采用串口中断检测对应位置数据接收状态的方式来判断本次控制芯片所连接的模块类别；4)控制芯片识别出相应模块类别后，调用各模块的控制子程序，对于目标环境信息进行有效地传输与处理；5)MCU根据预先设定的时间接收各模块传输的数据并存储，判断接收到的数据是否存在异常，对存在异常的数据进行丢弃；6)更改接收到的正常数据格式，使之符合物联网云平台的数据接收标准；7)MCU控制NB‑IoT通信模块发送数据，数据依次经NB‑IoT基站、IoT核心网传输至物联网云平台，最终到达前端页面进行数据展示。

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IoT的低功耗模块化信息传输处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)设置一包括用户室内温度计量模块、热力管网测量模块、热计量模块、井盖数字化状态监控模块、控制芯片和NB-IoT通信模块的处理系统；控制芯片内置有MCU；2)上电后，开始各模块初始化，利用NB-IoT通信模块获取当前时间，判断当前时间是否在供暖期内，如是，则进入深度睡眠模式，如否，则正常工作；3)采用串口中断检测对应位置数据接收状态的方式来判断本次控制芯片所连接的模块类别；4)控制芯片识别出相应模块类别后，调用各模块的控制子程序，对于目标环境信息进行有效地传输与处理；5)MCU根据预先设定的时间接收各模块传输的数据并存储，判断接收到的数据是否存在异常，对存在异常的数据进行丢弃；6)更改接收到的正常数据格式，使之符合物联网云平台的数据接收标准；7)MCU控制NB-IoT通信模块发送数据，数据依次经NB-IoT基站、IoT核心网传输至物联网云平台，最终到达前端页面进行数据展示。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述控制芯片上设置有SPI接口、SHT11接口、RS485接口和ADC接口。3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于：所述步骤4)中，用户室内温度计量控制子程序的工作环境为接受供暖的用户室内，并采用SHT11温度传感器对用户室内的温度进行监测，SHT11温度传感器与控制芯片上的SHT11接口连接。4.如权利要求3所述方法，其特征在于：所述用户室内温度计量控制子程序控制过程包括以下步骤：(1)开始上电，用户室内温度计量模块初始化；(2)请求控制芯片内的系统时钟，并根据供暖季节判断MCU是否处于深度休眠，是，则MCU计时一天，并重新请求控制芯片内的系统时钟；否，则进入下一步；(3)MCU每十分钟接收SHT11温度传感器数据并存储数据，NB-IoT通信模块每十分钟上传一次数据，当室内温度发生剧烈变化时，取其10分钟内平均温度进行一次状态传送，所传送的数据通过数据接口传送到物联网云平台；(4)判断接收到的传感器数据data[i]是否大于报警数据warningdata，大于，则发送data[i]和警报，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(5)判断|data[i]-data[i-5]|＞5，若大于则发送E(data[i-9]+…+data[i])，并设置发送时间为i(计时器)，重新请求系统时钟；反之，则进入下一步；(6)判断计时器i！是否等于设定的发送时间sendtime+10，等于则返回步骤(3)，反之则发送data[i]，并设置发送时间为i，重新请求系统时钟。5.如权利要求1或2所述方法，其特征在于：所述步骤4)中，热力管网测量控制子程序的工作环境为热力管网内，使用ADC接口采集温度表和压力表的数据。6.如权利要求5所述方法，其特征在于：所述热力管网测量控制子程序的控制过程包括以下步骤：(1)开始上电，热力管网测量模块初始化；(2)请求控制芯片内的系统时钟，并根据供暖季节判断MCU是否处于深度休眠，是，则MCU计时一天，并重新请求控制芯片内的系统时钟；否，则进入下一步；(3)MCU每十分钟接收温度表和压力表数据并存储数...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅东生，李海滨，粱锦华，王保民，王炎，张海增，吴佳滨，
申请(专利权)人：北京华源热力管网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11