基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于NB‑IOT的水压计压力数据的传输方法，该方法包含：水压数据采集步骤，采集实时水压数据并发送至水压监控端；初步拟合数据直线段步骤，水压监控端通过判定程序将数个实时水压数据运算拟合出一条数据直线段并判定该数个实时水压数据的数据类型；运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤，将采集的实时水压数据继续运算拟合数据直线段以判定实时水压数据的数据类型；实时水压数据存储及上传步骤，通过基于NB‑IOT的通信模块将实时水压数据分类上传；本发明专利技术的方法既能满足传输的实时压力数据的完整性、实时性，又能实现NB‑IOT通信模块的低功耗低频率数据传输，不仅降低了电池维护与更换的成本，而且降低了服务器端数据分析的难度。

Transfer Method of Pressure Data of Hydraulic Gauge Based on NB-IOT

【技术实现步骤摘要】
基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法
本专利技术涉及一种水压计压力数据的传输方法，尤其涉及一种低功耗的基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法。
技术介绍
对于供水系统来说，水压信号的采集为分析供水系统各站点是否运行正常，管网是否存在漏损等故障提供了重要的判断依据，并且是管网压力量的直接指标，是实现智能供水非常重要的一环。目前，供水行业中很多水压数据采集场景难以实现有线电源供电，有些传感器所处的安装环境相对偏僻，有线电源布线难度较高，因此需要无线电源供电且需要降低设备运行的功耗。NB-IOT（蜂窝的窄带物联网）技术具有低功耗，广覆盖，小数据量等特点，非常适合传感器数据采集及数据传输领域。但由于其自身的低功耗是通过降低传输频率实现的，而针对压力数据的监测与分析，往往需要数据具有一定的实时性，因此多数使用NB-IOT技术实现低功耗压力计的厂家，为了使压力数据达到实时性的要求，而提高压力数据的传输频率，导致NB-IOT传输装置的功耗增加，而电池的使用寿命随之降低。
技术实现思路
针对于水压监控的实际需要，水压监控端并非想了解每一个水压数据的具体数值，水压监测最有价值的实时数据是在特定的场景产生的，例如压力忽然异常变化，或波动不定，这种场景说明压力存在异常，需要实时数据的波形对异常进行分析报警，而针对大多数平稳运行的数据，用户并不关心每一个数据的值，只关心粗粒度，大致的波形。因此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于NB-IOT的针对水压计压力数据低功耗传输的方法，该方法能够将实时水压数据进行分类传输，在保证NB-IOT通信模块低功耗运行的基础上，确保压力数据监测与传输的实时性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法，其步骤包含：水压数据采集步骤，由水压计的压力传感器采集实时水压数据，并将采集到的实时水压数据传输至水压计的水压监控端，该实时水压数据包括实时压力值和当前时间值；初步拟合数据直线段步骤，由水压监控端将数个实时水压数据存入至实时值采集队列，水压监控端通过判定程序将实时值采集队列中的数个实时水压数据按采集时间顺序运算拟合出一条数据直线段，之后按照采集时间顺序依次计算该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值以及该数个实时水压数据对应该条数据直线段上的斜率值，并依次将该偏差值的绝对值与一偏差阈值进行比较判断、将该斜率值的绝对值与一斜率阈值进行比较判断，如果该数个实时水压数据中有一个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值则将该数个实时水压数据判定为价值数据并重新执行初步拟合数据直线段步骤；如果该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值均小于等于偏差阈值，则该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值的实时水压数据判定为模式数据，该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值的实时水压数据判定为价值数据；运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤，水压监控端继续通过判定程序不断的将水压计的压力传感器采集到的实时水压数据导入至初步拟合数据直线段步骤运算拟合生成的数据直线段中继续运算拟合，并判断被导入的实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值与斜率阈值的关系，以及该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值与偏差阈值的关系，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值，则该实时水压数据判定为价值数据，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值，则该实时水压数据判定为模式数据，同时判断如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值小于偏差阈值，则继续执行运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤，如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值，则在判定完成该实时水压数据类型后重新执行初步拟合数据直线段步骤；实时水压数据存储及上传步骤，水压监控端建立待发数据队列，将初步拟合数据直线段步骤及运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤中判定的价值数据、模式数据储存至待发数据队列中，并且水压监控端根据数据上传条件将存入至待发数据队列中价值数据及/或模式数据通过与水压监控端信号连接的基于NB-IOT的通信模块传输至水压监控站点。其中，该水压监控端可为MCU或MPU。作为本专利技术的进一步改进，初步拟合数据直线段步骤以及运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤中的判定程序为基于最小二乘法的线性拟合算法：，其中，β2为截距，β1为斜率值，X为实时水压数据的当前时间值，Y为实时水压数据的实时压力值，n为实时水压数据的累加数值，i为实时水压数据的次序标数，运算拟合数据直线段的公式为y=β1x+β2，其中，y为实时水压数据对应于数据直线段上的拟合压力值，x为拟合压力值的当前时间值，其等同于实时水压数据的当前时间值。作为本专利技术的又进一步改进，实时水压数据的实时压力值与数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值是通过δi=Yi-(Xiβ1+β2)计算得出，其中δ为偏差值，该偏差阈值为该实时水压数据的实时压力值与1%的乘积，该斜率阈值为0.0001Mpa/S。作为本专利技术的又进一步改进，实时水压数据存储及上传步骤中，水压监控端对于模式数据储存至待发数据队列的方式为：在待发数据队列中建立一模式数据信息，该模式数据信息包括模式号、开始时间、起始实时压力值、斜率值、截距，其中，模式号为模式数据和价值数据的分类号，将第一个模式数据所对应的模式号、开始时间、起始实时压力值、斜率值、截距储存至该模式数据信息中，之后判断如果下一个即将储存的数据是模式数据则判断即将储存的模式数据的偏差值的绝对值是否大于偏差阈值，如果该即将储存的模式数据的偏差值的绝对值小于偏差阈值，则水压监控端将该模式数据信息中的斜率值、截距更新为该即将储存的模式数据对应的斜率值、截距，如果该即将储存的模式数据的偏差值的绝对值大于偏差阈值，则水压监控端在待发数据队列中新建一模式数据信息，并将该即将储存的模式数据所对应的信息储存至该新建的模式数据信息中，之后依次判断执行；水压监控端对于价值数据储存至待发数据队列的方式为：在待发数据队列中建立一价值数据信息，该价值数据信息包括模式号、当前时间、实时压力值，将第一个价值数据所对应的模式号、当前时间、实时压力值储存至该价值数据信息中，然后判断如果下一个即将储存的数据是价值数据则在待发数据队列中新建一价值数据信息，将即将储存的价值数据所对应的信息储存至该新建的价值数据信息中，之后依次判断执行。作为本专利技术的又进一步改进，实时水压数据存储及上传步骤中，数据上传条件分为：1、如果水压监控端判定待发数据队列中当前存储的数据为价值数据，则判断待发数据队列的数据量大小是否达到一上传数据量值，如果达到该上传数据量值则加密、打包上传该待发数据队列中的数据；2、如果水压监控端判定待发数据队列中当前存储的数据为价值数据，但待发数据队列的数据量大小未达到上传数据量值，则判断即将储存至待发数据队列中的数据是否为模式数据，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于NB‑IOT的水压计压力数据的传输方法，其特征在于，包含步骤：水压数据采集步骤：由水压计的压力传感器采集实时水压数据，并将采集到的实时水压数据传输至水压计的水压监控端，该实时水压数据包括实时压力值和当前时间值；初步拟合数据直线段步骤：由水压监控端将数个实时水压数据存入至实时值采集队列，水压监控端通过判定程序将实时值采集队列中的数个实时水压数据按采集时间顺序运算拟合出一条数据直线段，之后按照采集时间顺序依次计算该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值以及该数个实时水压数据对应该条数据直线段上的斜率值，并依次将该偏差值的绝对值与一偏差阈值进行比较判断、将该斜率值的绝对值与一斜率阈值进行比较判断，如果该数个实时水压数据中有一个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值则将该数个实时水压数据判定为价值数据并重新执行初步拟合数据直线段步骤；如果该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值均小于等于偏差阈值，则该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值的实时水压数据判定为模式数据，该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值的实时水压数据判定为价值数据；运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤：水压监控端继续通过判定程序不断的将水压计的压力传感器采集到的实时水压数据导入至初步拟合数据直线段步骤运算拟合生成的数据直线段中继续运算拟合，并判断被导入的实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值与斜率阈值的关系，以及该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值与偏差阈值的关系，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值，则该实时水压数据判定为价值数据，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值，则该实时水压数据判定为模式数据，同时判断如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值小于偏差阈值，则继续执行运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤，如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值，则在判定完成该实时水压数据类型后重新执行初步拟合数据直线段步骤；实时水压数据存储及上传步骤：水压监控端建立待发数据队列，将初步拟合数据直线段步骤及运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤中判定的价值数据、模式数据储存至待发数据队列中，并且水压监控端根据数据上传条件将存入至待发数据队列中价值数据及/或模式数据通过与水压监控端信号连接的基于NB‑IOT的通信模块传输至水压监控站点。...

【技术特征摘要】
1.一种基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法，其特征在于，包含步骤：水压数据采集步骤：由水压计的压力传感器采集实时水压数据，并将采集到的实时水压数据传输至水压计的水压监控端，该实时水压数据包括实时压力值和当前时间值；初步拟合数据直线段步骤：由水压监控端将数个实时水压数据存入至实时值采集队列，水压监控端通过判定程序将实时值采集队列中的数个实时水压数据按采集时间顺序运算拟合出一条数据直线段，之后按照采集时间顺序依次计算该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值以及该数个实时水压数据对应该条数据直线段上的斜率值，并依次将该偏差值的绝对值与一偏差阈值进行比较判断、将该斜率值的绝对值与一斜率阈值进行比较判断，如果该数个实时水压数据中有一个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值则将该数个实时水压数据判定为价值数据并重新执行初步拟合数据直线段步骤；如果该数个实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值均小于等于偏差阈值，则该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值的实时水压数据判定为模式数据，该数个实时水压数据中对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值的实时水压数据判定为价值数据；运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤：水压监控端继续通过判定程序不断的将水压计的压力传感器采集到的实时水压数据导入至初步拟合数据直线段步骤运算拟合生成的数据直线段中继续运算拟合，并判断被导入的实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值与斜率阈值的关系，以及该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值与偏差阈值的关系，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值大于斜率阈值，则该实时水压数据判定为价值数据，如果该实时水压数据所对应数据直线段的斜率值的绝对值小于等于斜率阈值，则该实时水压数据判定为模式数据，同时判断如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值小于偏差阈值，则继续执行运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤，如果该实时水压数据的实时压力值与该条数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值的绝对值大于偏差阈值，则在判定完成该实时水压数据类型后重新执行初步拟合数据直线段步骤；实时水压数据存储及上传步骤：水压监控端建立待发数据队列，将初步拟合数据直线段步骤及运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤中判定的价值数据、模式数据储存至待发数据队列中，并且水压监控端根据数据上传条件将存入至待发数据队列中价值数据及/或模式数据通过与水压监控端信号连接的基于NB-IOT的通信模块传输至水压监控站点。2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法，其特征在于，初步拟合数据直线段步骤以及运用拟合数据直线段判定实时水压数据步骤中的判定程序为基于最小二乘法的线性拟合算法：，其中，β2为截距，β1为斜率值，X为实时水压数据的当前时间值，Y为实时水压数据的实时压力值，n为实时水压数据的累加数值，i为实时水压数据的次序标数，运算拟合数据直线段的公式为y=β1x+β2，其中，y为实时水压数据对应于数据直线段上的拟合压力值，x为拟合压力值的当前时间值，其等同于实时水压数据的当前时间值。3.根据权利要求2所述的基于NB-IOT的水压计压力数据的传输方法，其特征在于，其中，实时水压数据的实时压力值与数据直线段上相对应的拟合压力值的偏差值是通过δi=Yi-(Xiβ1+β2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，李文，崔光亮，
申请(专利权)人：上海威派格智慧水务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31