一种基于低功耗数据记录的NB-ioT网络传输方法与流程

一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法
技术领域
1.本发明涉及数字信息的传输领域，特别是涉及一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法。


背景技术：

2.基于nb-iot的窄带数据传输方式由于其传输功耗低，覆盖范围广以及使用成本低的优势，逐渐应用于数字信息的传输领域中。但是现有的nb-iot的窄带数据传输方式存在的问题在于，在其应用于实际的工业生产中时，nb-iot的使用通常会受到外界多种因素的干扰，从而造成数据传输的中断，数据传输丢失等多种问题。在此基础上，mcu作为一种高性能的运行载体可用于搭载nb-iot进行数据传输使用，但是为了进行数据读取与数据存储，现有的mcu中通常会内置操作系统、文件系统与数据库，更进一步的导致了其综合成本高、功耗高的问题。
3.公开号为cn109905854a的中国专利，提供了一款基于nb-iot通信技术的智慧印章，此专利在nb-iot的窄带数据传输过程中，建立了基于智慧印章的中断识别功能，通过将开关触发装置与mcu的中断引脚相连，用以进行中断程序的处理。但是此专利中仅通过智慧印章进行了中断程序的记录，对由于程序中断造成的中断传输的数据，以及丢失的程序如何进行处理并未进行说明。公开号为cn108156652a的中国专利，提供了一种基于nb-iot的无线通信模块，此专利中通过建立射频功率放大器等多种模块，用以进行nb iot处理器使用状态的判断，通过对nb iot处理器使用状态的判断，用以进行nb iot处理器低功耗控制，但是此专利中所述的控制电路的控制方式较为复杂，需额外增设模块反而会造成mcu综合成本高的问题。
4.因此，针对现有的基于nb-iot的窄带数据传输过程中存在的问题，本发明中提供了一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法。


技术实现要素：

5.针对上述存在的问题，本发明中提供了一种基于低功耗数据记录的nb-iot(窄带物联网)网络传输方法，所述nb-iot网络传输方法的具体流程为，首先以mcu控制模块为运行载体建立串口通信，在此基础上在所述mcu控制模块中建立频度设置策略，通过所述频度设置策略进行实时数据采集，数据实时上传与数据实时存储，并将采集的数据传送至数据中心或者存储于存储器芯片任一项。
6.优选的，所述nb-iot网络传输方法，在数据传输过程中，在所述实时数据中每条数据的头部建立了序号，时间戳与上传标识，用以对实时数据进行数据连续编号。
7.优选的，所述频度设置策略，对连续编号的实时数据配置数据上传参数，从而进行频度设置。
8.优选的，在所述数据连续编号的基础上，按照实时数据的时间戳与序号任一项进行实时数据检索与数据读取，并将读取的数据写入存储芯片中进行数据存储。
9.优选的，所述存储芯片中，建立了存储芯片分区方法；其中所述存储芯片分区方法中，将存储器芯片分为管理分区和数据分区。
10.优选的，所述管理分区，用于顺序保存已写入分区记录和未上传数据的分区地址；所述数据分区，用以顺序保存实时数据或断点数据。
11.优选的，所述mcu控制模块，收到来自数据中心指定时间段或序号段的数据请求后，所mcu控制模块将数据请求对应的数据打包发送至数据中心。
12.优选的，所述nb-iot网络传输方法中，当出现网络传输故障时，在故障点处建立上传断点，在所述上传断点处自动对未上传数据进行标记；当网络传输恢复时，优先传输新产生的实时数据，之后利用剩余带宽从断点处开始补传已标记数据。
13.优选的，所述mcu控制模块，通过对nb-iot模组的电源转换电路进行控制管理，用以进行电源功耗控制。
14.优选的，所述数据记录中，根据数据记录的细分程度，通过设置指定时间进数据的分时段上报；其中所述数据包括实时数据，断电数据与历史数据。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
16.(1)本发明中所述的一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，针对实际工业生产中相关工业测控设备在数据采集终端与执行机构所存在的数据传输中断问题，建立了基于mcu控制模块搭载nb-iot无线模组的数据传输方法，此数据传输方法在传统的mcu控制模块具有性能要求低、无操作系统、支持低功耗的运载优势的基础上，将所采集的数据上传至数据中心并且支持断点续传，用以进一步避免数据传输的中断，数据传输丢失等多种问题。
17.(2)在(1)的基础上，本发明通过对实时数据进行数据连续编号并建立频度设置策略，进一步克服了因网络临时性中断导致的数据丢失问题，并对nb-iot无线模组实现电源功耗动态管理，解决了设备的高功耗问题，从而确保了数据传输的完整性，不会因网络传输故障而丢失。
附图说明
18.图1为基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法中存储芯片分区方法的数据存储策略示意图；
19.图2为基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法中数据实时上传的具体流程；
20.图3为基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法中数据实时存储的具体流程。
具体实施方式
21.实施例：
22.本实施例中提供了一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，所述nb-iot网络传输方法的具体流程为，首先以mcu控制模块为运行载体建立串口通信，在此基础上在所述mcu控制模块中建立频度设置策略，通过所述频度设置策略进行实时数据采集，数据实时上传与数据实时存储，并将采集的数据传送至数据中心或者存储于存储器芯片任一项。
23.具体的，在所述串口通信中，使用串口一作为数据接口用以进行数据实时采集；使用串口二与nb-iot模组连接，用以与数据中心建立网络连接，并进行控制指令与控制数据
的传输；使用spi接口与存储器芯片连接，用以进行数据的存储。
24.在一种实施方式中，所述nb-iot网络传输方法，在数据传输过程中，在所述实时数据中每条数据的头部建立了序号，时间戳与上传标识，用以对实时数据进行数据连续编号。
25.在一种实施方式中，所述频度设置策略，对连续编号的实时数据配置数据上传参数，从而进行频度设置。
26.具体的，所述数据上传参数包括但是不限制于是否启用变化上传、快采上传频率、慢采上传频率、是否启用补传，当实时数据采集的速率发生变化时根据快采上传频率上传，当实时数据采集的速率未发生变化时根据慢采上传频率上传。
27.在一种实施方式中，在所述数据连续编号的基础上，按照实时数据的时间戳与序号任一项进行实时数据检索与数据读取，并将读取的数据写入存储芯片中进行数据存储。
28.具体的，所述数据中每条数据建立时间戳，并按照数据的分区地址的顺序写入到存储芯片中，当写入的数据的分区地址出现跨分区时，写入并记录当前的分区编号；其中可根据时间戳顺序、数据传输起始时间、以及数据量读取数据记录，并将读取的数据记录上至传数据中心。
29.在一种实施方式中，如图1所示，所述存储芯片中，建立了存储芯片分区方法；其中所述存储芯片分区方法中，将存储器芯片分为管理分区和数据分区。
30.具体的，通过建立了存储芯片分区方法的数据存储策略，将存储芯片分区并编号并自定义分区大小，在所述的自定义分区大小中，按照最小擦除单位确保数据存储逻辑始终有一个单位以上空间能够立即进行数据写入，具体的，本发明中所述的存储芯片其内存空间中按照循环擦除与循环写入的方式，以最大限度地实现内部存储颗粒磨损平衡设置存储模式并支持存储指定数据，所述的数据包括实时数据和仅存储未上传数据两种模式。
31.在一种实施方式中，所述管理分区，用于顺序保存已写入分区记录和未上传数据的分区地址；所述数据分区，用以顺序保存实时数据或断点数据。
32.在一种实施方式中，所述mcu控制模块，收到来自数据中心指定时间段或序号段的数据请求后，所mcu控制模块将数据请求对应的数据打包发送至数据中心。
33.具体的，本发明中所述的mcu控制模块中，所述的存储芯片为外扩spi flash存储器，所述的存储芯片用以实现数据记录、数据回放、数据无线传输功能。
34.在一种实施方式中，所述nb-iot网络传输方法中，当出现网络传输故障时，在故障点处建立上传断点，在所述上传断点处自动对未上传数据进行标记；当网络传输恢复时，优先传输新产生的实时数据，之后利用剩余带宽从断点处开始补传已标记数据。
35.具体的，本发明中所述的实时数据采集，采用单次连接数据打包与数据上传的传输方式，有效利用了网络带宽，在此基础上，本发明中所述的存储器芯片通过建立了循环擦除与循环写入的数据存储方式，用以确保存储器芯片内部的磨损平衡，从而进一步延长了存储器芯片的使用寿命，具有低成本、高可靠性的数据传输的有益效果。
36.在一种实施方式中，所述mcu控制模块，通过对nb-iot模组的电源转换电路进行控制管理，用以进行电源功耗控制。
37.在一种实施方式中，所述数据记录中，根据数据记录的细分程度，通过设置指定时间进数据的分时段上报；其中所述数据包括实时数据，断电数据与历史数据。
38.在一种实施方式中，如图2所示，所述的数据实时上传的具体流程为：
39.s1、首先获取实数据，并判断所获取的实时数据是否上传，若是则跳转至s2；若否则跳转至s5；
40.s2、将频度设置策略作为数据实时上传策略，判断此时网络是否正常，若是则跳转至s3；若否则跳转至s4；
41.s3、写入数据上传的缓冲中并将断点数据打包上传；
42.s4、标记断点数据，并写入数据存储的缓冲中，并判断是否进行数据实时存储，若是则跳转至s5，若否则跳转至s1继续进行数据的实时获取；
43.s5、根据所述的数据存储策略进行数据实时存储。
44.在一种实施方式中，如图3所示，所述的数据实时存储的具体流程为：
45.a1、初始化数据读写上下文，并读取管理分区中的已写分区记录；
46.a2、在a1的基础上，判断是否有分区记录，若是则从实时数据的序号值最大的分区查找最后一条记录，初始化管理分区的写入位置；若否则跳转值至a5；
47.a3、恢复上下文中的当前写入分区地址，并判断是否存储有缓冲数据，若是则写入数据并更新写入位置，若否则返回a3进行循环判断；
48.a4、判断新的写入地址是否在下一个分区，若是则在管理分区写入已写分区记录，并更新管理分区写入位置后，返回a3，若否则返回a3进行循环判断；
49.a5、初始化管理分区与数据分区，将数据分区首地址作为上下文中的当前写入地址，并跳转至a3。
50.综上所述，本发明中所述的基于低功耗数据记录支持远程批量下载操作，通过本发明中所述的存储芯片分区方法，用以进行批量数据的分散存储，从而减少数据中心的数据传输和数据存储压力，本发明中使用低性能高电压5v供能mcu，nb-iot模组电源可控，成本低、功耗低、寿命长、抗干扰能力强。

技术特征：
1.一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述nb-iot网络传输方法的具体流程为，首先以mcu控制模块为运行载体建立串口通信，在此基础上在所述mcu控制模块中建立频度设置策略，通过所述频度设置策略进行实时数据采集，数据实时上传与数据实时存储，并将采集的数据传送至数据中心或者存储于存储器芯片任一项。2.根据权利要求1所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述nb-iot网络传输方法，在数据传输过程中，在所述实时数据中每条数据的头部建立了序号，时间戳与上传标识，用以对实时数据进行数据连续编号。3.根据权利要求2所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述频度设置策略，对连续编号的实时数据配置数据上传参数，从而进行频度设置。4.根据权利要求3所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，在所述数据连续编号的基础上，按照实时数据的时间戳与序号任一项进行实时数据检索与数据读取，并将读取的数据写入存储芯片中进行数据存储。5.根据权利要求4所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述存储芯片中，建立了存储芯片分区方法；其中所述存储芯片分区方法中，将存储器芯片分为管理分区和数据分区。6.根据权利要求5所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述管理分区，用于顺序保存已写入分区记录和未上传数据的分区地址；所述数据分区，用以顺序保存实时数据或断点数据。7.根据权利要求4所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述mcu控制模块，收到来自数据中心指定时间段或序号段的数据请求后，所mcu控制模块将数据请求对应的数据打包发送至数据中心。8.根据权利要求1所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述nb-iot网络传输方法中，当出现网络传输故障时，在故障点处建立上传断点，在所述上传断点处自动对未上传数据进行标记；当网络传输恢复时，优先传输新产生的实时数据，之后利用剩余带宽从断点处开始补传已标记数据。9.根据权利要求1所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述mcu控制模块，通过对nb-iot模组的电源转换电路进行控制管理，用以进行电源功耗控制。10.根据权利要求1-9任一项所述一种基于低功耗数据记录的nb-iot网络传输方法，其特征在于，所述数据记录中，根据数据记录的细分程度，通过设置指定时间进数据的分时段上报；其中所述数据包括实时数据，断电数据与历史数据。

技术总结
本发明涉及数字信息的传输领域，特别是涉及一种基于低功耗数据记录的NB-ioT网络传输方法。本发明所述NB-ioT网络传输方法的具体流程为，首先以MCU控制模块为运行载体建立串口通信，在此基础上在所述MCU控制模块中建立频度设置策略，通过所述频度设置策略进行实时数据采集，数据实时上传与数据实时存储，并将采集的数据传送至数据中心或者存储于存储器芯片任一项。本发明中将所采集的数据上传至数据中心并且支持断点续传，用以进一步避免数据传输的中断，数据传输丢失等多种问题。数据传输丢失等多种问题。数据传输丢失等多种问题。


技术研发人员：苗正辉 曹博 邰阳
受保护的技术使用者：苏州成科自控设备有限公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/11