用于物联网通信的遥测数据组织方法及装置与流程

本发明涉及物联网通信技术领域，尤其是涉及一种用于物联网通信的遥测数据组织方法及装置。

背景技术

遥测数据是通过传感器被遥测终端接收到的实时数据。遥测数据来自遥测对象，反映遥测对象的数字特征或状态。在电力行业中，遥测数据是指远程采集并传送的运行参数数据，其中包括各种电气量(线路上的电压、电流、功率等量值)和负荷潮流等。

在实际的电力项目当中，需要数据采集的设备种类繁多，并且数量较多，按照实时性的要求，设备采集周期很短，这样数据采集终端采集的数据和物联网网关汇聚的数据是海量的。然而，现有的物联网通信过程，仅仅将采集到的数据打包处理，根据现有的标准通信协议或者企业私有协议上传，未对采集到的海量数据进行算法处理。因此，即使物联网网关或者数据采集终端物理配置和性能很高，仍然会出现下面严重的问题：

第一，由于采集到的数据不能够及时上传，会在缓存当中产生大量堆积，最终导致设备宕机；

第二，服务端(数据接收端)高并发和数据处理的压力巨大，容易造成服务端资源枯竭而“假死”或者宕机。

对于上述数据传输问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于物联网通信的遥测数据组织方法及装置，可以提高数据的传输效率，缓解数据大量堆积以及服务端处理压力巨大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种用于物联网通信的遥测数据组织方法，应用于采集端，该方法包括：采集遥测数据信息；根据该遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；将该报文发送至控制端。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该信息对象地址字段设置于链路层，该参数变化指示字段和该变化参数数据字段设置于应用层。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该参数变化指示字段的字段长度至少为两个字节。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值，包括：当在当前采集周期内该参数的变化量大于该阈值时，指示位赋值为“1”；当在当前采集周期内该参数的变化量小于该阈值时，指示位赋值为“0”。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述当前采集周期内该参数的变化量的计算步骤，包括：获取当前采集周期内该参数的实时数据；根据该实时数据与内存数据库中的参数基准数据计算该参数的变化量。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述根据该实时数据与内存数据库中的参数基准数据计算该参数的变化量的步骤，包括：根据该实时数据与内存数据库中的参数基准数据，通过最小二乘法计算变化量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据，包括：根据变化量大于阈值的参数对应的指示位，从高位到低位顺次存储变化量大于阈值的参数的数据。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于物联网通信的遥测数据组织方法，应用于控制端，该方法包括：接收采集端根据遥测数据信息生成并发送的报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；根据该报文解析获得遥测数据信息。

第三方面，本发明实施例还提供了一种用于物联网通信的遥测数据组织装置，包括：生成模块，用于触发采集端根据采集的遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储该遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；发送模块，用于触发该采集端将该报文发送至控制端。

第四方面，本发明实施例还提供了一种用于物联网通信的遥测数据组织装置，包括：接收模块，用于触发控制端接收采集端根据采集的遥测数据生成并发送的报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内该参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；解析模块，用于触发该控制端根据该报文解析获得该遥测数据信息。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法及装置，该方法应用于采集端，包括采集遥测数据信息；根据该遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；将该报文发送至控制端。通过在报文的数据结构中设置参数变化指示字段和变化参数数据字段，将采集周期内变化超过阈值的参数的数据及时上传，而对于变化在阈值范围内的参数，其数据则不予上传，从而大大减少了需要上传的数据总量，缓解了采集端或网关侧数据大量堆积的问题，相应地也减少了服务端的数据处理压力，并且每次需要上传的数据量减小之后也提高了每次数据传输的效率，保证了数据的实时性。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

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

图1为本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种物联网通信协议数据结构的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种信息元素集数据结构的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种参数变化指示字段数据结构的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种发送数据实例的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种用于物联网通信的遥测数据组织方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织装置；

图8为本发明实施例提供的另一种用于物联网通信的遥测数据组织装置。

图标：

71-生成模块；72-发送模块；81-接收模块；82-解析模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，现有的物联网通信仅仅将采集到的数据打包处理后直接上传，未对采集到的海量数据进行算法处理，因而存在采集端采集到的数据不能够及时上传、数据大量堆积、数据接收端处理压力巨大和容易宕机等问题。基于此，本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法及装置，可以提高数据的传输效率，缓解数据大量堆积以及服务端处理压力巨大的问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法进行详细介绍。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法的流程图，该方法应用于采集端，由图1可见，该方法包括如下步骤：

步骤s102：采集遥测数据信息。

遥测是将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量的技术。遥测通常是利用传感技术、通信技术和数据处理技术，将对象参量的近距离测量值传输至远距离的测量站来实现远距离测量。而遥测数据是通过传感器被遥测终端接收到的实时数据，它来自遥测对象，反映遥测对象的数字特征或状态。

在物联网通信中，采集端实时获取采集设备的遥测数据信息。

步骤s104：根据该遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据。

采集端将获取的遥测数据信息按预设格式生成报文，以发送出去。其中，报文是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。

在本实施例中，报文的数据结构中设置了信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段，其中，信息对象地址字段设置于链路层，该参数变化指示字段和该变化参数数据字段设置于应用层。

在其中一种或多种可能的实施方式中，上述参数变化指示字段的字段长度至少为两个字节，也即至少有16个指示位，可以对采集设备的至少16个参数的变化情况进行指示。在实际操作中，对于一个特定的采集周期，指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值，例如，当在当前采集周期内该参数的变化量大于该阈值时，可以给指示位赋值为“1”；而当在当前采集周期内该参数的变化量小于该阈值时，给指示位赋值为“0”。这样，通过参数变化指示字段中各个指示位的赋值情况，即可以知道哪些参数是在该采集周期内是变化不大，哪些参数是变化超过阈值的。对于这些变化超过阈值的参数，通过变化参数数据字段按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据，例如，可以根据变化量大于阈值的参数对应的指示位，从高位到低位顺次存储变化量大于阈值的参数的数据。

步骤s106：将该报文发送至控制端。

最后，将该报文发送至控制端，以使控制端获取采集设备各个参数的遥测数据信息。

结合实际经验，遥测数据在相邻采集周期内数据一般变化不大，在现有的物联网通信中，许多重复或相近数据的上传占用了不必要的资源。因此，本实施例提供的用于物联网通信的遥测数据组织方法，通过对报文结构的改进，在报文的数据结构中设置信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段，将采集周期内变化超过阈值的参数的数据及时上传，而对于变化量在阈值范围内的参数，其数据在当前采集周期内则不予上传，从而大大减少了单个采集周期内需要上传的数据总量，缓解了采集端或网关侧数据大量堆积的问题，相应地也减少了服务端的数据处理压力，并且每次需要上传的数据量减小之后也提高了每次数据传输的效率，保证了数据的实时性。

本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织方法，该方法应用于采集端，包括采集遥测数据信息；根据该遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；将该报文发送至控制端；可以有效提高数据的传输效率，缓解数据大量堆积以及服务端处理压力巨大的问题。

在图1的基础上，本发明实施例还提供了另一种用于物联网通信的遥测数据组织方法，在该方法中，还设置了参数基准数据，存储于内存数据库中，该参数基准数据用于结合采集周期内各参数的实时数据，计算每个采集周期中各个参数的变化量。

在其中一种可能的实施方式中，将第一次采集周期获取的采集设备的各参量的遥测数据设置为参数基准数据，在之后的采集周期中，通过将每次采集到的各参数的实时数据与该参数基准数据进行比较，以计算各个参数的变化量。例如，可以通过最小二乘法计算该变化量。其中，利用最小二乘法计算该变化量的公式如下：

δ＝(u'a-ua)²

式中，δ为参数的变化量，u'a为参数的实时数据，ua为参数基准数据。

在本实施例中，还设置了参数基准数据的更新周期，该更新周期时长大于采集周期，当更新周期计时达到时，以下一采集周期获取的各个参数数据替换更新内存数据库中的参数基准数据。这样，通过设置参数基准数据的更新周期，每隔一段时间，例如30分钟，即重新以各参数的实时数据覆盖当前参数基准数据，保证了数据的真实可靠。

本实施例提供的用于物联网通信的遥测数据组织方法，通过对报文数据结构的改进，用尽量小的数据量来替代大量数据，使得需要上传的数据量的大大减少，提升了数据传输的效率；同时，通过周期性更新参数基准数据，保证了遥测数据的实时性和真实性。

本发明实施例通过介绍一个应用实例以更清楚理解用于物联网通信的遥测数据组织方法的应用。

参见图2，为本发明实施例提供的一种物联网通信协议数据结构的示意图，对于本发明中报文数据结构的改进，其中，在应用层的应用服务数据单元里面的信息元素集里面，在每一个信息对象地址字段后面增加参数变化指示字段，该字段指示了设备的某个参数是否发生变化，如果发生变化，则参数所在的指示位赋值为“1”，否则为“0”。在参数变化指示字段后面按照本字段从高位到地位的顺序依次添加数值发生变化的参数。即：将参数变化指示字段里面赋值为“1”的相应参数，按照“大端”位序填充在后面的数据信息里面。

参见图3，为本发明实施例提供的一种信息元素集数据结构的示意图，在图3示出的实施方式中，参数变化指示字段是两个字节，在其后面是变化大于阈值的参数数据，均为两个字节。

以电力行业配电室数据采集为例，其中，信息对象地址指的是数据采集终端的数据采集设备的链路地址，采集设备包括：智能电表、综合保护装置、直流屏、温湿度传感器和烟感传感器等等，该信息对象地址字段为两个字节。参数变化指示指的是每个智能设备或者传感器参数数值在下一个采集周期是否发生变化，该参数变化指示字段为两个字节。在本实施例中，变化参数数据字段是按照参数变化指示字段中发生变化的参数指示位，从高位到低位的顺序依次排列组成。

这里，采集设备以智能电表为例，其中，智能凋电表的链路地址为0x4008(遥测数据的起始地址0x4001)。如图4所示，为一种参数变化指示字段数据结构的示意图，其中，该参数变化指示字段为两字节，包含16个指示位，每一个bit代表某一个参数的变化，实际包含该智能电表的15个参数，说明该参数变化指示字段可以对这15个参数的变化进行指示。

在本实施例中，如果某个参数经过最小二乘法计算发生变化，则在其相应的指示位置“1”，否则置“0”。比如，线电压uab和频率f发生变化，其它参数不变，则参数变化指示位的值为：0000001000000100b。

若参数变化的数值线电压uab＝365v，频率f＝49.869hz，则在信息元素集中，第一个信息对象的发送数据为：40080204019dc2cd，其发送数据格式参见图5所示的发送数据实例的示意图。

本发明实施例还提供了另一种用于物联网通信的遥测数据组织方法，应用于控制端，如图6所示，为该方法的流程图，由图6可见，该方法包括以下步骤：

步骤s602：接收采集端根据遥测数据信息生成并发送的报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储发生变化的参数的数据。

步骤s604：根据该报文解析获得遥测数据信息。

在实际操作中，通常采集端和控制端配套使用以完成物联网通信的数据传输，控制端接收采集端生成和发送的报文，其报文结构和采集端发送的报文一致，控制端通过解析该报文而获得采集设备的遥测数据信息。

这里，控制端通过读取信息对象地址字段中采集设备的链路地址，匹配该采集设备的参数，并通过参数变化指示字段中各个指示位的赋值情况，对于参数变化量大于阈值的，从变化参数数据字段中对应的位置读取该参数的数据，对于参数变化量大于阈值的参数，则无需读取。这样，控制端需要处理的数据量也大大减少，从而提升服务端的工作效率，也降低了服务端高并发的压力。

参见图7，为本发明实施例提供的一种用于物联网通信的遥测数据组织装置，由图7可见，该装置包括彼此相连的生成模块71和发送模块72，其中，各个模块的功能如下：

生成模块71，用于触发采集端根据采集的遥测数据信息生成报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储该遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；

发送模块72，用于触发该采集端将该报文发送至控制端。

本发明实施例提供的用于物联网通信的遥测数据组织装置，与上述实施例一、实施例二和实施例三提供的用于物联网通信的遥测数据组织方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

参见图8，为本发明实施例提供的另一种用于物联网通信的遥测数据组织装置，由图8可见，该装置包括彼此相连的接收模块81和解析模块82，其中，各个模块的功能如下：

接收模块81，用于触发控制端接收采集端根据采集的遥测数据生成并发送的报文；该报文的数据结构中包括信息对象地址字段、参数变化指示字段和变化参数数据字段；该信息对象地址字段用于存储遥测数据信息采集设备的地址；该参数变化指示字段包含多个指示位，该采集设备的每个参数对应一个指示位，该指示位根据当前采集周期内该参数的变化量是否大于阈值进行赋值；该变化参数数据字段用于按照预设的顺序存储变化量大于阈值的参数的数据；

解析模块82，用于触发该控制端根据该报文解析获得该遥测数据信息。

本发明实施例所提供的用于物联网通信的遥测数据组织装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例四相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。