CN108173927A - 一种无线数据通讯方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无线数据通讯方法及系统，所述无线数据通讯方法包括：通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；存储各所述广播信息；采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。本发明提供的无线数据通讯方法只需在通道节点上设置sim卡就可以完成所述节点的实时数据传送，减少了sim卡的数量，降低了sim卡的数据流量。

Description

一种无线数据通讯方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，特别是涉及一种无线数据通讯方法及系统。

背景技术

当前，集中供水工程的配水管网从主干管、分支干管到末梢，分布区域广阔(可达几十公里)，并且，管网根据用户分布，有着不同的扬程和走向。配水管网的监测对保障安全可靠的供水有着非常重要的意义。

配水管网的异常，如漏水、爆管、压力不够，都会影响用户的安全用水。一般来说，只要知道管网一些关键节点上的供水压力和流量(流速和方向)，通过一定的管网监测模型，就可以判断管网的整体供水健康状况。

根据管网的路由，监测点分布在很多地方，特别是农村地区，监测点分散在不同的村落。当前现有的系统实现一般使用移动GPRS网络对每个监测点的数据进行收集，每个监测点都需要一个sim卡，通过定时发送数据到水厂或监视中心的计算机。从通信拓扑结构上，每个监测点对应监视中心都是直达的点-点通信方式。

这种方式产生了这样的矛盾，如果一个供水管网的采集监测点数量少，则难以对管网的整体运行情况进行把握。然而监测点越多，需要申请的sim卡数和每个月的通信费用就越高。同时根据时间情况分析，每个监测点每次采集的数据非常小，一般就一个压力和流量数据。在日常正常监测中，采集频度也不需要很高。这样就产生了这样一个需求——能否在减少sim卡的情况下，尽可能多的支持监测点的数量，充分利用每个sim卡的流量。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线数据通讯方法及系统，减少了sim卡的数量，降低了成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种无线数据通讯方法，所述无线数据通讯方法包括：

通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；

存储各所述广播信息；

采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

可选的，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

对所述广播信息的更新计数加1；

对所述广播信息的传递级数加1。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，删除所述广播信息。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数小于所述本地对应信息的传递级数或所述本地对应信息的更新计数等于0，删除所述本地对应信息。

可选的，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

判断所述广播信息的传递级数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示所述广播信息的传递级数大于所述设定阈值，删除所述广播信息。

本发明还提供了一种无线数据通讯系统，所述无线数据通讯系统包括：

获取模块，用于通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；

存储模块，用于存储各所述广播信息；

发送模块，用于采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第一更新模块，用于对所述广播信息的更新计数加1；

第二更新模块，用于对所述广播信息的传递级数加1。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第一判断模块，用于判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

第一删除模块，用于若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第二判断模块，用于判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

第二删除模块，用于若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地相应节点的传递级数且所述本地相应节点的更新计数大于0，删除所述广播信息。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第三删除模块，用于若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数小于所述本地对应信息的传递级数或所述本地对应信息的更新计数等于0，删除所述本地对应信息。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第三判断模块，用于判断所述广播信息的传递级数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；

第四删除模块，用于若所述第三判断结果表示所述广播信息的传递级数大于所述设定阈值，删除所述广播信息。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种无线数据通讯方法及系统，所述无线数据通讯方法包括：通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；存储各所述广播信息；采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。本发明提供的无线数据通讯方法只需在通道节点上设置sim卡就可以完成所述节点的实时数据传送，减少了sim卡的数量，降低了sim卡的数据流量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的无线数据通讯方法的流程图；

图2为本发明实施例2的无线数据通讯系统的结构连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种无线数据通讯方法及系统，减少了sim卡的数量，降低了成本。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1为本发明实施例1的无线数据通讯方法的流程图，如图1所示，所述无线数据通讯方法包括：

步骤101，通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式。

可选的，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

对所述广播信息的更新计数加1；

对所述广播信息的传递级数加1。

步骤102，存储各所述广播信息。

步骤103，采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，删除所述广播信息。

可选的，所述存储各所述广播信息之前还包括：

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数小于所述本地对应信息的传递级数或所述本地对应信息的更新计数等于0，删除所述本地对应信息。

可选的，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

判断所述广播信息的传递级数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示所述广播信息的传递级数大于所述设定阈值，删除所述广播信息。每个节点可以设置传递级数的限制，当发现收到的数据传递级数超过特定值时，可以丢弃此数据，并不做后续处理，这样可以保证节点间的数据包大小受到限制。

本实施例提供了一种无线数据通讯方法，所述无线数据通讯方法包括：通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；存储各所述广播信息；采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。本实施例提供的无线数据通讯方法只需在通道节点上设置sim卡就可以完成所述节点的实时数据传送，减少了sim卡的数量，降低了sim卡的数据流量。

本实施例还提供了通道节点与周围节点进行数据通讯的通讯协议，具体限定了应该怎样对广播数据进行存储。采用本发明的无线数据通讯方法不仅可以减少sim卡的数量，还可以减少通道节点的内存占用。

实施例2

本发明还提供了一种无线数据通讯系统。图2为本发明实施例2的无线数据通讯系统的结构连接图，如图2所示，所述无线数据通讯系统包括：

获取模块201，用于通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；

存储模块202，用于存储各所述广播信息；

发送模块203，用于采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

可选的，所述无线数据通讯系统还包括：

第一更新模块，用于对所述广播信息的更新计数加1；

第二更新模块，用于对所述广播信息的传递级数加1。

第一判断模块，用于判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

第一删除模块，用于若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

第二判断模块，用于判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

第二删除模块，用于若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地相应节点的传递级数且所述本地相应节点的更新计数大于0，删除所述广播信息。

第三删除模块，用于若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数小于所述本地对应信息的传递级数或所述本地对应信息的更新计数等于0，删除所述本地对应信息。

第三判断模块，用于判断所述广播信息的传递级数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；

第四删除模块，用于若所述第三判断结果表示所述广播信息的传递级数大于所述设定阈值，删除所述广播信息。

实施例2是对应实施例1的无线数据通讯的方法的系统，因此，本实施例提供的无线数据通讯系统也能够达到减少sim卡的数量，降低sim卡的数据流量的技术效果。

同时，实施例2还提供了通道节点与周围节点进行数据通讯的通讯协议，具体限定了广播数据的存储方式。采用本发明的无线数据通讯方法不仅可以减少sim卡的数量，还可以减少通道节点的内存占用。

在运行过程中，考虑到在一个地区的不同现场，会存在多个项目，每个项目的节点数量不同，但节点间的位置和覆盖可能会互相重叠，为了能够区别项目间的节点，避免互相干扰，设备节点的标识有两部分组成：[组标识(Group Id)+节点id]。在组内，节点间可以互相传递记录数据和路由信息。组标识是个8字节的数据，节点id是1字节数据，每个组内最多有255个节点。如果同一个项目的节点数超过255，则可以考虑使用多个分组。

所有的节点都支持本地局部无线通信，有部分的节点支持GPRS通信通道，设备可以在实时过程中，根据现场需要配置GPRS通信模块。这样，节点就分成了两种类型：

1)本地节点：支持本地传感器接入，并且只支持局部无线通信。

2)通道节点：在本地节点的基础上，增加可插拔GPRS通信模块和通信支持。

组内节点使用广播和接力路由策略进行数据分享通信。

(1)组频率选择

在实施过程中，节点本地通信频道选择在不同的组间尽量不相同，这样可以减少组间节点的通信冲突，提升性能。

(2)组内数据广播

组内节点根据一定的策略进行自身数据的广播。由于本地每个节点通信都是平等的，并且，节点自身的数据量又比较短小，无线发射时间短。通过所有节点的互相广播，最终每个节点的周边相关节点的数据，都会在组内相关能够本地联通的节点中存在。

(3)组内数据存储

由于组内节点数最多只有255个，并且每个节点采集的数据也比较小，每个节点存储其他节点的数据占用内存也小。

表1广播数据的数据形式

每个节点都可能收到周边节点的广播数据，表1是每个节点发送的广播数据。数据首先发送一个8字节的分组标记，后面连续发生此节点自身或其他节点的更新数据。每个数据占用14个字节。

在每个节点数据14个字节中，第一个字节是其他通信节点id，第二个是传递路由级数，后面跟着12字节的数据信息(如传感器的采集数据等)。

每个节点内存中，都存在表2所示的相关节点数据，每个节点占用一行16个字节，前14个字节分别为节点id(1字节)、数据路由(1字节)、节点数据(12字节)。并在最后1字节存储数据的更新计数，1字节表示数据状态。

表2节点内部数据存储表

节点id 1byte	数据路由1字节	节点采集数据12bytes	更新计数1字节	状态1字节
					节点id 1byte	数据路由1字节	节点采集数据12bytes	更新计数1字节	状态1字节
节点id 1byte	数据路由1字节	节点采集数据12bytes	更新计数1字节	状态1字节

由于每个分组节点数不超过255，则每个节点内部数据存储占用也就不超过255*16＝4080字节，这个对于当前中档水平的单片机来说没有压力。

当收到一个新的节点数据时，更新计数设置为255，并且随着设备内部的定时心跳(如1秒)不断递减，服务端可以通过节点更新计数值，判断数据更新时间，或者确定数据有效性。

节点自身的数据在内存表的第一条，通过内部定时收集传感器相关数据，并直接更新第一条记录，第一条记录的数据路由＝0，更新计数接近255。

每个节点在收到周边节点数据时，会有三种情况进行不同的处理：

1)发现本地没有此节点的数据，则进行存储并且设置更新计数255，同时对传递级数进行加1，数据状态为未发送状态。

2)如果发现自己本地保存的对应节点数据的传递级数比新收到的大，则对此数据进行收集覆盖旧数据，更新计数255，同时对传递级数进行加1，数据状态为未发送。

3)如果发现自己本地保存的数据级数比收到的数据小，并且本地更新计数大于0，表面此数据在自身内部已经是最快捷的路径，并且数据有效，丢弃收到的数据不做任何。如果发现本地对于节点数据更新计数等于0，表示本地的数据早已经失效，则使用2)的处理方式进行。

当节点发送数据状态时，节点查找自身内存表，查找内存记录中未发送的数据，并组合成表1所示的通信格式，并对外广播发送之后，修改节点的数据发送状态。

根据以上通讯方法，每个组内的节点不仅可以收到周边能够直达的其他节点数据，还可以收到其他节点周边能够互通的节点数据。同时，在节点内部形成数据表，数据表中可以知道数据的更新时间，经过中间传递节点的数量等详细信息。

在现场施工实施过程中，当通电之后进入调试状态时，可以通过节点数字接口查看节点收集所有数据和路由清单。此时可以插入GPRS通信模块，连接到数据中心配套的软件系统之后，系统能够从整体上分析把握整个网络的情况，并对此节点进行一些参数设置，如级数限制等；又或者判断当前节点是否可以作为通道节点而保留此GPRS通信模块。

从理论上，如果一个分组中的所有节点都可以直接或间接的互通，则这个分组只需要一个通道节点与检测中心系统进行通信。也即是使用一个手机卡就能实现最大255个节点的数据收集工作。

而实际运行过程中，由于节点受安装距离，现场无线通信环境的影响，可能会形成若干个节点互通集合。每个节点集合至少需要一个通道节点与数据中心互通。

为了方便采集监测点的现场实施，使用可插拔的GPRS通信模块，可以使得现场任何一个节点成为通道节点，或进行后续的通道节点的调整。

对于一个节点互通集合内的节点，如果数量比较大，则可以考虑使用多个通道节点，以提升节点采集到数据中心的数据传输效率和可靠性。

当某个通道GPRS通信出现故障时，可以通过数据中心的调配，相关受影响的其他节点立刻可以通过其他通道节点上传数据，这样可以大大提升系统的可靠性。

在一个组内，数据中心软件系统只能通过通道节点对所有节点进行数据的获取和管控。其中最简单的使用策略是，数据中心通过通道节点，获得每个通道节点内部的相关节点数据和路由情况。通过一定的优化策略，在大多数时间里，限定每个通道节点的数据上传，避免单个节点的数据重复传递，减少流量。

由于GPRS手机卡通信每个月有一定的流量限制，通道节点除了在特殊情况(如调试中)，日常运行中都是被动等待数据中心的软件指令下达。这样，对于通道节点的流量控制，完全掌握在数据中心。数据中心可以根据采集点的数量、通道节点的数量、每个通道节点的手机卡流量限制等因素，优化调整数据获取频率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种无线数据通讯方法，其特征在于，所述无线数据通讯方法包括：

通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；

存储各所述广播信息；

采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

2.根据权利要求1所述的无线数据通讯方法，其特征在于，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

对所述广播信息的更新计数加1；

对所述广播信息的传递级数加1。

3.根据权利要求1所述的无线数据通讯方法，其特征在于，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

4.根据权利要求1所述的无线数据通讯方法，其特征在于，所述存储各所述广播信息之前还包括：

判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，删除所述广播信息。

5.根据权利要求4所述的无线数据通讯方法，其特征在于，所述存储各所述广播信息之前还包括：

若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数小于所述本地对应信息的传递级数或所述本地对应信息的更新计数等于0，删除所述本地对应信息。

6.根据权利要求1所述的无线数据通讯方法，其特征在于，所述通道节点获取周围节点的广播信息之后还包括：

判断所述广播信息的传递级数是否大于设定阈值，得到第三判断结果；

若所述第三判断结果表示所述广播信息的传递级数大于所述设定阈值，删除所述广播信息。

7.一种无线数据通讯系统，其特征在于，所述无线数据通讯系统包括：

获取模块，用于通道节点获取周围节点的广播信息；所述广播信息包括频率、节点标识、传递级数、数据信息和更新计数；所述通道节点内设置有sim卡；所述周围节点的广播信息通过无线通讯方式发送至所述通道节点，所述无线通讯方式为无需采用sim卡的发送方式；

存储模块，用于存储各所述广播信息；

发送模块，用于采用sim卡的方式发送各所述广播信息至数据中心。

8.根据权利要求7所述的无线数据通讯系统，其特征在于，所述无线数据通讯系统还包括：

第一更新模块，用于对所述广播信息的更新计数加1；

第二更新模块，用于对所述广播信息的传递级数加1。

9.根据权利要求7所述的无线数据通讯系统，其特征在于，所述无线数据通讯系统还包括：

第一判断模块，用于判断所述广播信息的频率是否与自身频率处于同一频率区间内，得到第一判断结果；所述自身频率表示所述通道节点的频率；

第一删除模块，用于若所述第一判断结果表示所述广播信息的频率与所述自身频率处于不同的频率区间，删除所述广播信息。

10.根据权利要求7所述的无线数据通讯系统，其特征在于，所述无线数据通讯系统还包括：

第二判断模块，用于判断是否所述广播信息的传递级数大于等于本地对应信息的传递级数且所述本地对应信息的更新计数大于0，得到第二判断结果；所述本地对应信息的频率与所述广播信息的频率相同，所述本地对应信息的节点标识与所述广播信息的节点信息相同；所述本地对应信息存储于所述通道节点中；

第二删除模块，用于若所述第二判断结果表示所述广播信息的传递级数大于等于所述本地相应节点的传递级数且所述本地相应节点的更新计数大于0，删除所述广播信息。