一种电力施工现场LoRa网络的节能运行方法技术

本发明专利技术公开了一种电力施工现场LoRa网络的节能运行方法，实现步骤为：电源供电终端保持Class C模式；电池供电终端由服务器比对每个判别周期内下行数据数与接收窗口数，若下行数据数少于窗口数，则保持Class A模式；反之，根据终端电量及数据必要性作进一步判断。若电量较高，则切换至Class B模式；若电量中等，则计算下行数据必要系数之和：必要系数之和大于接收窗口数，则切换至Class B模式；反之则保持Class A模式，且将下行数据按必要系数从大到小排序形成队列，并按队列次序逐一下发数据；若电量较低，则保持Class A模式。本发明专利技术可针对电力施工现场不同LoRa终端的工作特性及通信频率自适应地切换工作模式，进而实现LoRa终端的节能、高效运行。高效运行。高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种电力施工现场LoRa网络的节能运行方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种电力施工现场LoRa网络的节能运行方法。

技术介绍

[0002]电力施工现场的设备通信多采用远距离无线电(LoRa)技术实现。施工现场分布有数量庞大的LoRa终端(如各智能电表、智能水表，升降机、塔吊/龙门吊、卸料平台等的速度、位置、姿态监测终端，以及电力设备、基坑、支模等位置处的监测终端等)，用于周期性地采集并上报相应数据，以实现对施工现场的智能化集中监控管理。除部分便于采用电源供电的LoRa终端外，大部分LoRa终端分布广泛且不宜单独架设供电线路，这类终端大都采用电池供电。对于电池供电的LoRa终端，其节能问题对于网络寿命有着重要影响。
[0003]LoRaWAN协议中定义了LoRa终端具有Class A/B/C三种不同的工作模式。其中，Class A模式具有最低的能耗，但同时由于Class A模式的终端仅在发送数据后打开两个接收窗，其接收数据的可靠性最低；Class C模式终端的接收机在发送数据以外的时间均处于打开状态，因此具有最高的能耗与接收可靠性；ClassB的性能介于A与C之间。为此，本专利技术结合电力施工现场的特殊应用背景，提出了一种LoRa网络的节能运行方法。通过定义施工现场不同位置LoRa终端的供电模式及工作方式，并提出了各终端在A/B/C模式之间的自适应切换策略，以实现电力施工现场LoRa网络的节能运行。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种LoRa网络的节能运行方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LoRa网络的节能运行方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：根据电力施工现场LoRa网络各终端的布局位置及供电线路铺设情况，设置各LoRa终端的供电方式及工作模式；
[0007]步骤2：对于步骤1中被设置为Class C模式的LoRa终端，一直保持Class C模式不变；对于步骤1中被设置为自适应Class A/B模式的LoRa终端，初始化为Class A模式；
[0008]步骤3：对于Class A模式的LoRa终端，由服务器计数每一个判别周期内服务器拟下发至该LoRa终端的下行数据量以及该LoRa终端当前的接收窗口数；
[0009]步骤4：根据下行数据量与接收窗口数判别是否需要进行模式切换：
[0010]若下行数据量小于等于接收窗口数，则该LoRa终端保持Class A模式不变，随后跳至步骤3；
[0011]否则，跳至步骤5；
[0012]步骤5：进一步结合LoRa终端当前电量及拟下行数据必要程度判别是否需要进行模式切换：
[0013]若当前电量高于高电量判别系数，则直接切换至Class B模式，随后跳至步骤7；
[0014]若当前电量介于低电量判别系数与高电量判别系数之间，则跳至步骤6；
[0015]若当前电量低于低电量判别系数，则退出当前自适应Class A/B模式，一直保持Class A模式工作；
[0016]步骤6：服务器计算当前所有拟下行数据的必要系数之和，并根据其与LoRa终端当前接收窗口数的大小关系，判别是否执行模式切换：
[0017]若必要系数之和小于等于接收窗口数，则该LoRa终端保持Class A模式，同时将下行数据按必要系数从大到小排序形成队列；对于必要系数相同的下行数据，按照数据生成的先后顺序排序；随后，服务器按照队列中的次序逐一下发数据；数据下发完成后，跳至步骤3进入下一个判别周期；
[0018]若必要系数之和大于接收窗口数，则切换至Class B模式，随后跳至步骤7；
[0019]步骤7：对于已切换至Class B模式的LoRa终端，采用上述方法的逆过程判别是否需要切换回Class A模式。
[0020]作为优选，步骤1所述设置各LoRa终端的供电方式及工作模式，具体为：
[0021]将布局在智能电表、智能水表、升降机、卸料平台、塔吊/龙门吊、电力设备等处且便于单独接引供电线路的LoRa终端，采用电源供电，并设置为Class C模式；
[0022]将布局在基坑、支模等较分散位置处，或不便单独铺设/接引供电线路位置处的LoRa终端，采用电池供电，并设置为自适应Class A/B模式；
[0023]作为优选，步骤3所述判别周期为T
a
；
[0024]步骤3所述下行数据量为N
down
；
[0025]步骤3所述接收窗口数为N
a
，且
[0026]其中，T
up
为该LoRa终端上报采集数据的周期；
[0027]作为优选，步骤5所述当前电量为η％，且η％∈[0％,100％]；
[0028]步骤5所述高电量判别系数为η
h
％，且η
h
％∈(0％,100％)；
[0029]步骤5所述低电量判别系数为η
l
％，且η
l
％∈(0％,100％)，η
l
％<η
h
％；
[0030]作为优选，步骤6所述所有拟下行数据的必要系数为ξ
i
，i＝1,2,
…
,N
down
，N
down
为拟下行数据的数据量；
[0031]各下行数据的必要系数ξ
i
在服务器端进行定义，用于明确服务器拟下发至LoRa终端的各下行数据的必要程度。ξ
i
∈(0,1]，ξ
i
＝1表示第i条下行数据的必要性最高，需要LoRa终端分配至少1个接收窗接收该数据；
[0032]步骤6所述所有拟下行数据的必要系数之和为ξ
sum
，且其中ξ
i
为第i条拟下行数据的必要系数；
[0033]步骤6所述LoRa终端当前接收窗口数为N
a
；
[0034]作为优选，步骤7所述采用上述方法的逆过程判别是否需要切换回Class A模式，具体包括以下步骤：
[0035]步骤7.1：对于已切换至Class B模式的终端，由服务器计数每一个判别周期内服务器拟下发至该LoRa终端的下行数据量以及该LoRa终端当前的接收窗口数；
[0036]所述判别周期为T
a
；
[0037]所述下行数据量为N
down
；
[0038]所述接收窗口数为N
a
，且其中，T
up
为该LoRa终端上报采集数据的周期；
[0039]步骤7.2：根据下行数据量N
down
与接收窗口数N
a
判别是否需要进行模式切换：若N
down
≤N
a
，则将该Lo本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力施工现场LoRa网络的节能运行方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据电力施工现场LoRa网络各终端的布局位置及供电线路铺设情况，设置各LoRa终端的供电方式及工作模式；步骤2：对于步骤1中被设置为Class C模式的LoRa终端，一直保持Class C模式不变；对于步骤1中被设置为自适应Class A/B模式的LoRa终端，初始化为Class A模式；步骤3：对于Class A模式的LoRa终端，由服务器计数每一个判别周期内服务器拟下发至该LoRa终端的下行数据量以及该LoRa终端当前的接收窗口数；步骤4：根据下行数据量与接收窗口数判别是否需要进行模式切换：若下行数据量小于等于接收窗口数，则该LoRa终端保持Class A模式不变，随后跳至步骤3；否则，跳至步骤5；步骤5：进一步结合LoRa终端当前电量及拟下行数据必要程度判别是否需要进行模式切换：若当前电量高于高电量判别系数，则直接切换至Class B模式，随后跳至步骤7；若当前电量介于低电量判别系数与高电量判别系数之间，则跳至步骤6；若当前电量低于低电量判别系数，则退出当前自适应Class A/B模式，一直保持Class A模式工作；步骤6：服务器计算当前所有拟下行数据的必要系数之和，并根据其与LoRa终端当前接收窗口数的大小关系，判别是否执行模式切换：若必要系数之和小于等于接收窗口数，则该LoRa终端保持Class A模式，同时将下行数据按必要系数从大到小排序形成队列；对于必要系数相同的下行数据，按照数据生成的先后顺序排序；随后，服务器按照队列中的次序逐一下发数据；数据下发完成后，跳至步骤3进入下一个判别周期；若必要系数之和大于接收窗口数，则切换至Class B模式，随后跳至步骤7；步骤7：对于已切换至Class B模式的LoRa终端，采用上述方法的逆过程判别是否需要切换回Class A模式。2.根据权利要求1所述的电力施工现场LoRa网络的节能运行方法，其特征在于，步骤1所述设置各LoRa终端的供电方式及工作模式，具体为：将布局在智能电表、智能水表、升降机、卸料平台、塔吊/龙门吊、电力设备等处且便于单独接引供电线路的LoRa终端，采用电源供电，并设置为Class C模式；将布局在基坑、支模等较分散位置处，或不便单独铺设/接引供电线路位置处的LoRa终端，采用电池供电，并设置为自适应Class A/B模式。3.根据权利要求1所述的电力施工现场LoRa网络的节能运行方法，其特征在于，步骤3所述判别周期为T
a
；步骤3所述下行数据量为N
down
；步骤3所述接收窗口数为N
a
，且其中，T
up
为该LoRa终端上报采集数据的周期；步骤5所述当前电量为η％，且η％∈[0％,100％]；
步骤5所述高电量判别系数为η
h
％，且η
h
％∈(0％,100％)；步骤5所述低电量判别系数为η
l
％，且η
l
％∈(0％,100％)，η
l
％<η
h
％。4.根据权利要求1所述的电力施工现场LoRa网络的节能运行方法，其特征在于，步骤6所述所有拟下行数据的必要系数为ξ
i
，i＝1,2,
…
,N
down
，N
down
为拟下行数据的数据量；各下行数据的必要系数ξ
i
在服务器端进行定义，用于明确服务器拟下发至LoRa终端的各下行数据的必要程度；ξ
i
∈(0,1]，ξ
i
＝1表示第i条...

【专利技术属性】
技术研发人员：林其雄，毕超豪，陈畅，谢志炜，宋长青，唐金锐，唐若笠，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：