一种物联网计量仪表远程固件升级方法及计量仪表系统与流程

本发明涉及计量仪表技术领域，尤其涉及一种物联网计量仪表远程固件升级方法及计量仪表系统。

背景技术：

计量仪表指专门用来测量水、气、电、热、油等的压力、流量、温度、电能、热能的精密设备，如：水表、电表、燃气表、热能表等。装在用户家里的计量仪表，如果需要添加某些新的功能或者修复某些问题，就需要对计量仪表的微处理器进行固件升级。现有计量仪表上传采集数据和下载固件都使用同一个服务器，且下载固件都是在同一时间进行的，给服务器带来的压力过大。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有物联网计量仪表进行远程固件升级给服务器带来压力过大的技术问题，提供了一种物联网计量仪表远程固件升级方法及计量仪表系统，其使用专门的固件服务器供计量仪表下载固件，安排计量仪表错峰下载固件，大大降低了服务器压力。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种物联网计量仪表远程固件升级方法，包括以下步骤：

计量仪表定期上传采集数据到采集服务器；

当采集服务器中有远程固件升级任务时，采集服务器在计量仪表上传采集数据时将固件服务器信息和计量仪表被分配的升级时间发送给计量仪表；

计量仪表在升级时间访问固件服务器，从固件服务器下载需要升级的新固件，新固件下载完成后进行固件升级。

在本技术方案中，采集服务器用于存储计量仪表上传的采集数据，管理远程固件升级任务。固件服务器存储固件，供计量仪表下载固件。固件服务器与采集服务器分离，减少采集服务器的压力，确保采集服务器的正常运行，不影响物联网计量仪表的核心功能。

当需要计量仪表升级固件时，在固件服务器存储用于升级的新固件，在采集服务器触发一个远程固件升级任务。计量仪表有预设的采集数据上传周期，当到达采集数据上传时间时，计量仪表的微处理器启动远程通信模块，计量仪表通过远程通信模块与采集服务器建立通信，上传采集数据，同时，采集服务器将固件服务器信息和该计量仪表被分配的升级时间发送给计量仪表。

当计量仪表的内部时钟到达升级时间时，计量仪表根据采集服务器发送的固件服务器信息访问固件服务器，从固件服务器下载需要升级的新固件。每台表的升级时间由采集服务器自动设置，这样可以有效解决固件服务器的并发压力问题。新固件下载完成后，计量仪表进行固件升级。

如果计量仪表在下载固件过程中断网，固件服务器记录计量仪表下载的断点位置，计量仪表下次连接固件服务器时从断点位置开始下载。

作为优选，计量仪表上传采集数据到采集服务器时，还将自身信息上传到采集服务器。计量仪表自身信息包括计量仪表的ID、状态、位置等。

作为优选，采集服务器根据每个计量仪表上传采集数据的时间给每个计量仪表分配不同的升级时间。越早上传采集数据的计量仪表分配到的升级时间越早，计量仪表错峰下载固件，避免给固件服务器造成太大负荷，有效解决固件服务器的并发压力问题。

作为优选，计量仪表从固件服务器下载的新固件存储在计量仪表的固件存储模块中。

作为优选，计量仪表从固件服务器下载新固件完成后，在固件存储模块设置待升级标志。

作为优选，所述计量仪表进行固定升级包括以下步骤：判断固件存储模块中是否有待升级标志，如果有待升级标志，则读取并校验存储在固件存储模块中的新固件，校验通过后把新固件写入计量仪表的微处理器，接着读取并校验存储在微处理器中新固件，校验通过后微处理器运行新固件，同时清除固件存储模块中的待升级标志。

作为优选，计量仪表进行固件升级成功后，发送固件升级成功信息到采集服务器。

本发明的一种物联网计量仪表系统，使用上述的一种物联网计量仪表远程固件升级方法，包括计量仪表、采集服务器和固件服务器，所述计量仪表能够与采集服务器、固件服务器远程通信。

作为优选，所述计量仪表包括计量仪表基表和控制器，所述控制器包括微处理器、电源模块、远程通信模块、存储器模块和采集计量仪表基表数据的数据采集模块，存储器模块包括数据存储模块和固件存储模块，所述微处理器分别与电源模块、远程通信模块、存储器模块和数据采集模块电连接。

计量仪表基表为水表、电表、燃气表或热能表的基表。电源模块给控制器供电。远程通信模块是指可通过第三方移动运营商的设备访问互联网的模块，包括但不限于GPRS模块、CDMA模块、NB-IOT模块、4G模块。数据采集模块可采集计量仪表基表的计量信息，数据采集模块包括但不限于干簧管、霍尔传感器、光电直读模块等。

作为优选，所述控制器还包括人机交互模块，所述人机交互模块与微处理器电连接，所述人机交互模块包括显示模块或输入模块。人机交互模块可提示用户计量仪表升级的状态，包括但不限于LED、液晶、键盘。

本发明的有益效果是：（1）采集服务器管理远程固件升级，无需人为干预。（2）固件服务器与采集服务器分离，固件服务器专门供计量仪表下载固件，减少了采集服务器的压力。（3）错峰下载固件，减少了固件服务器的压力。

附图说明

图1是本发明的远程固件升级方法的流程图；

图2是本发明的计量仪表升级固件的流程图；

图3是本发明的物联网计量仪表系统的结构示意图。

图中：1、采集服务器，2、固件服务器，3、人机交互模块，4、控制器，5、微处理器，6、电源模块，7、远程通信模块，8、存储器模块，9、数据采集模块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种物联网计量仪表远程固件升级方法，如图1所示，包括以下步骤：

计量仪表定期上传采集数据到采集服务器；

当采集服务器中有远程固件升级任务时，采集服务器在计量仪表上传采集数据时将固件服务器信息和计量仪表被分配的升级时间发送给计量仪表；

计量仪表在升级时间访问固件服务器，从固件服务器下载需要升级的新固件存储在计量仪表的固件存储模块中，新固件下载完成后，在固件存储模块设置待升级标志，接着进行固件升级，固件升级成功后，发送固件升级成功信息到采集服务器。

计量仪表上传采集数据到采集服务器时，还将自身信息上传到采集服务器。计量仪表自身信息包括计量仪表的ID、状态、位置等。

采集服务器用于存储计量仪表上传的采集数据，管理远程固件升级任务。固件服务器存储固件，供计量仪表下载固件。固件服务器与采集服务器分离，减少采集服务器的压力，确保采集服务器的正常运行，不影响物联网计量仪表的核心功能。

当需要计量仪表升级固件时，在固件服务器存储用于升级的新固件，在采集服务器触发一个远程固件升级任务。计量仪表有预设的采集数据上传周期，当到达采集数据上传时间时，计量仪表的微处理器启动远程通信模块，计量仪表通过远程通信模块与采集服务器建立通信，上传采集数据，同时，采集服务器将固件服务器信息和该计量仪表被分配的升级时间发送给计量仪表。

当计量仪表的内部时钟到达升级时间时，计量仪表根据采集服务器发送的固件服务器信息访问固件服务器，从固件服务器下载需要升级的新固件。每台表的升级时间由采集服务器自动设置，这样可以有效解决固件服务器的并发压力问题。新固件下载完成后，计量仪表进行固件升级。

如果计量仪表在下载固件过程中断网，固件服务器记录计量仪表下载的断点位置，计量仪表下次连接固件服务器时从断点位置开始下载。

采集服务器根据每个计量仪表上传采集数据的时间给每个计量仪表分配不同的升级时间。越早上传采集数据的计量仪表分配到的升级时间越早，计量仪表错峰下载固件，避免给固件服务器造成太大负荷，有效解决固件服务器的并发压力问题。

如图2所示，计量仪表进行固定升级包括以下步骤：

N1：计量仪表自动复位后进入BOOTLOAD程序；

N2：计量仪表BOOTLOAD程序检测固件存储模块中是否有待升级标志，如果有则执行步骤N3，否则步骤N7；

N3：读取并校验固件存储模块中的新固件，如果校验通过则执行步骤N4，否则执行步骤N8；

N4：将新固件写入计量仪表的微处理器；

N5：读取并校验存储在微处理器中的新固件，如果校验通过则执行步骤N6，否则执行步骤N9；

N6：微处理器运行新固件，结束；

N7：微处理器运行旧固件，结束；

N8：从固件存储模块读取新固件失败次数加1，如果失败次数超过设定值，则执行步骤N7，否则执行步骤N3；

N9：从微处理器读取新固件失败次数加1，如果失败次数超过设定值，则执行步骤N7，否则执行步骤N5。

本实施例的一种物联网计量仪表系统，使用上述的一种物联网计量仪表远程固件升级方法，如图3所示，包括计量仪表、采集服务器1和固件服务器2，计量仪表能够与采集服务器1、固件服务器2远程通信。

计量仪表包括计量仪表基表和控制器4，控制器4包括微处理器5、电源模块6、远程通信模块7、存储器模块8、人机交互模块3和采集计量仪表基表数据的数据采集模块9，存储器模块8包括数据存储模块和固件存储模块，微处理器5分别与电源模块6、远程通信模块7、存储器模块8、人机交互模块3和数据采集模块9电连接，人机交互模块3包括显示模块或输入模块。

计量仪表基表为水表、电表、燃气表或热能表的基表。电源模块给控制器供电。远程通信模块是指可通过第三方移动运营商的设备访问互联网的模块，包括但不限于GPRS模块、CDMA模块、NB-IOT模块、4G模块。数据采集模块可采集计量仪表基表的计量信息，数据采集模块包括但不限于干簧管、霍尔传感器、光电直读模块等。

人机交互模块可提示用户计量仪表升级的状态，包括但不限于LED、液晶、键盘。数据存储模块用来保存固件服务器、采集器服务器的信息以及计量仪表采集的数据；固件存储模块用于存储待升级的固件及升级状态的固件，包括但不限于FLASH芯片、EEPROM、SD卡等。电源模块包括主电源和备用电源，主电源包括碱性电池，备用电源包括锂电池。备用电源在主要电源缺失或电量低的情况下，为计量仪表供电。