一种基于物联网的快速连接系统及方法与流程

1.本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于物联网的快速连接系统及方法。


背景技术：

2.物联网技术的快速发展，使人们对运用万物互联构建便利生活环境和智能工作环境的愿景逐渐成为现实。小型/微型iot芯片是物联网的重要组成部分，iot芯片的集成使得任意具有数字化管理条件的物品都可以被纳入物联网的范畴，是实现万物互联不可或缺的环节。续航能力是评价一个物联网设备的重要指标，其代表的是在没有外部电源接入的情况下，使用内部电源能够持续工作的时间长度。为了使得物联网设备具有更长的续航时间，大多数物联网设备都会设计睡眠模式，以在非工作状态下进入睡眠从而节省功耗。然而在睡眠模式下，物联网设备会大幅降低与服务器之间握手周期，从而导致用户需要连接物联网设备进行远程控制时，与物联网设备建立通信连接的过程需要等待较长的时间，用户体验较差。


技术实现要素：

3.本发明正是基于上述问题，提出了一种基于物联网的快速连接系统及方法，能够降低物联网设备响应远程控制指令的延迟时间，提升用户体验。
4.有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种基于物联网的快速连接系统，包括物联网设备、远程控制设备以及物联网设备管理服务器；所述远程控制设备用于与所述物联网设备管理服务器连接，通过所述物联网设备管理服务器向所述物联网设备发送控制指令以控制所述物联网设备工作；所述物联网设备管理服务器用于根据所述远程控制设备控制所述物联网设备的控制时间分布数据，生成所述物联网设备对应不同时间段的睡眠时间长度，并将所述睡眠时间长度发送给所述物联网设备，以使所述物联网设备在长时间未收到控制指令时按照所述睡眠时间长度执行睡眠策略。
5.本发明的第二方面提出了一种物联网快速连接方法，包括：
6.获取目标物联网设备的控制时间分布数据；
7.构建所述目标物联网设备的控制时间分布图；
8.获取幅值转换窗口的转换幅值范围及目标幅值；
9.将所述控制时间分布图中落入每个幅值转换窗口对应转换幅值范围的幅值转换为对应的目标幅值，以生成所述目标物联网设备的睡眠时间控制直方图；
10.根据所述睡眠时间控制直方图控制所述目标物联网设备的睡眠时间长度；
11.当所述目标物联网设备在睡眠模式状态下持续时间超过所述睡眠时间长度时，唤醒所述目标物联网设备的通信模块以和物联网设备管理服务器建立通信连接。
12.进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，获取目标物联网设备的控制时间分布数据的步骤具体包括：
13.获取预设时间段内用户使用远程控制设备连接物联网设备管理服务器，通过所述
物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的时间分布数据，所述时间分布数据包括所述物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的日期及时间数据。
14.进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，构建所述目标物联网设备的控制时间分布图的步骤具体包括：
15.将所述控制时间分布图的横轴配置为从0点到24点的时间轴；
16.以每半个小时为统计时间段统计落入每个时间段的控制时间密度ρ；
17.计算所述目标物联网设备在每个时间段的控制频率系数μ；
18.计算所述控制频率系数与所述控制时间密度的积p＝μ
·
ρ并获取其幅值范围[p
min
,p
max
]；
[0019]
将所述控制时间分布图的纵轴配置为涵盖所述幅值范围的控制时间密度轴。
[0020]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，统计落入每个时间段的控制时间密度的步骤具体包括：
[0021]
统计控制指令发送时间落入每个时间段的所述物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的次数n；
[0022]
计算每个时间段的控制时间密度
[0023]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，计算所述目标物联网设备在每个时间段的控制频率系数的步骤具体包括：
[0024]
获取当前时间段的每一个控制指令发送时间与上一个控制指令发送时间之间的时间间隔δt，δt的单位为分钟；
[0025]
根据所述时间间隔计算得到当前时间段的控制频率系数
[0026]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，当所述控制频率系统μ》1时，将所述目标物联网设备配置为psm模式。
[0027]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，所述目标幅值的数量大于3。
[0028]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，根据所述睡眠时间控制直方图控制所述目标物联网设备的睡眠时间长度的步骤具体包括：
[0029]
获取预选配置的最大睡眠时间长度t0；
[0030]
获取当前时间段对应的所述睡眠时间控制直方图的幅值p；
[0031]
计算所述幅值p对应的睡眠时间系数
[0032]
δ＝log
(p+2)2[0033]
将所述目标物联网设备当前时间段的睡眠时间长度修改t＝δ
·
t0。
[0034]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，当所述目标物联网设备的睡眠时间长度t＝0.2
·
t0时，将目标物联网设备配置为drx模式。
[0035]
本发明提出一种基于物联网的快速连接系统及方法，通过设置物联网设备、远程控制设备以及物联网设备管理服务器；所述远程控制设备用于与所述物联网设备管理服务器连接，通过所述物联网设备管理服务器向所述物联网设备发送控制指令以控制所述物联网设备工作；所述物联网设备管理服务器用于根据所述远程控制设备控制所述物联网设备的控制时间分布数据，生成所述物联网设备对应不同时间段的睡眠时间长度，并将所述睡
眠时间长度发送给所述物联网设备，以使所述物联网设备在长时间未收到控制指令时按照所述睡眠时间长度执行睡眠策略，能够降低物联网设备响应远程控制指令的延迟时间，提升用户体验。
附图说明
[0036]
图1是本发明一个实施例提供的一种基于物联网的快速连接系统的示意图；
[0037]
图2是本发明一个实施例提供的一种物联网快速连接方法的流程图。
具体实施方式
[0038]
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”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。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0041]
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0042]
下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种基于物联网的快速连接系统及方法。
[0043]
本发明的第一方面提出了一种基于物联网的快速连接系统，包括物联网设备、远程控制设备以及物联网设备管理服务器；所述远程控制设备用于与所述物联网设备管理服务器连接，通过所述物联网设备管理服务器向所述物联网设备发送控制指令以控制所述物联网设备工作；所述物联网设备管理服务器用于根据所述远程控制设备控制所述物联网设备的控制时间分布数据，生成所述物联网设备对应不同时间段的睡眠时间长度，并将所述睡眠时间长度发送给所述物联网设备，以使所述物联网设备在长时间未收到控制指令时按照所述睡眠时间长度执行睡眠策略。
[0044]
具体的，如图1所示，所述物联网设备可以为集成了iot(internet of things，物联网)模块的任意物联网设备，包括家用电器如冰箱、洗衣机以及智能门锁等，也包括工业设备如无线计量仪表、无线监控设备以及plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)等。所述物联网设备通过iot模块连接iot基站以接入互联网，从而与所述物联网设备管理服务器建立通信连接。所述远程控制设备是通过用户账号或授权码等鉴权方式在所述物联网设备管理服务器中绑定了物联网设备的终端设备，所述远程控制设备可以是智能手机、个人计算机以及工作站等终端设备。对于大多数物联网设备，特别是小型物联网设备，为了保障其使用位置的灵活性，一般无法接入外部电源，只能集成如纽扣电池等小型电源为iot模块及其它用电模块进行供电。为了保持与iot基站的通信连接，iot模块需要与iot基站频繁通信，但这会急剧消耗内置电源的电量，缩短物联网设备的续航时间，为了降低物联网设备的功耗，在物联网设备长时间未使用时，会使物联网设备进入睡眠模式，关闭iot模块以节省电量。在本发明的技术方案中，所述物联网设备管理服务器记录所述远程控制设备每一次控制所述物联网设备的时间，根据这些控制时间优化所述物联网设备的睡眠时间长度，从而实现在高频使用时段所述物联网设备管理服务器能够快速连接所述物联网设备，降低物联网设备响应远程控制指令的延迟时间，提升用户体验。
[0045]
如图2所示，本发明的第二方面提出了一种应用于上述基于物联网的快速连接系统的物联网快速连接方法，包括：
[0046]
获取目标物联网设备的控制时间分布数据；
[0047]
构建所述目标物联网设备的控制时间分布图；
[0048]
获取幅值转换窗口的转换幅值范围及目标幅值；
[0049]
将所述控制时间分布图中落入每个幅值转换窗口对应转换幅值范围的幅值转换为对应的目标幅值，以生成所述目标物联网设备的睡眠时间控制直方图；
[0050]
根据所述睡眠时间控制直方图控制所述目标物联网设备的睡眠时间长度；
[0051]
当所述目标物联网设备在睡眠模式状态下持续时间超过所述睡眠时间长度时，唤醒所述目标物联网设备的通信模块以和物联网设备管理服务器建立通信连接。
[0052]
优选的，所述控制时间分布数据为以一天的时间跨度为基准的分布数据，即所述制时间分布数据为所述远程控制设备通过所述物联网设备管理服务器控制所述目标物联网设备的时间在一天内不同时刻的分布数据。在上述实施方式的技术方案中，通过将所述控制时间分布数据构建为控制时间分布图后，按照不同的幅值转换窗口的转换幅值范围将所述控制时间分布图转换为对应多个固定目标幅值的睡眠时间控制直方图，从而依据所述目标幅值控制所述目标物联网设备在对应时段的睡眠时间长度，以实现在所述目标物联网设备的高频使用时段所述物联网设备管理服务器可以快速建立与所述目标物联网设备的通信连接。
[0053]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，获取目标物联网设备的控制时间分布数据的步骤具体包括：
[0054]
获取预设时间段内用户使用远程控制设备连接物联网设备管理服务器，通过所述物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的时间分布数据，所述时间分布数据包括所述物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的日期及时间数据。具体的，所述目标物联网设备的类型不同，其对应的预设时间段也有所不同。对于
智能门锁等一天可能会使用多次的物联网设备，其预设时间段优选为一个月至三个月。对于高频使用设备，过长的时间跨度对应的时间分布数据量较多，会导致计算量太大，浪费计算资源；同时过长的时间跨度也会导致引入用户习惯改变等意外因素的概率增加，使得所述时间分布数据的有效性降低。而对于雨量监测装置等物联网设备，仅需一天或者数天与物联网设备管理服务器进行一次数据同步，管理人员通过远程控制设备主动对其进行控制的频率非常低，其预设时段优选为一个季度到一年，否则可用的时间分布数据较少，无法通过所述时间分布数据得到管理人员通过远程控制设备主动对其进行控制的时间分布规律。
[0055]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，构建所述目标物联网设备的控制时间分布图的步骤具体包括：
[0056]
将所述控制时间分布图的横轴配置为从0点到24点的时间轴；
[0057]
以每半个小时为统计时间段统计落入每个时间段的控制时间密度ρ；
[0058]
计算所述目标物联网设备在每个时间段的控制频率系数μ；
[0059]
计算所述控制频率系数与所述控制时间密度的积p＝μ
·
ρ并获取其幅值范围[p
min
,p
max
]；
[0060]
将所述控制时间分布图的纵轴配置为涵盖所述幅值范围的控制时间密度轴。
[0061]
在上述实施方式的技术方案中，所述控制时间密度表示用户在一天内的不同时间段远程控制所述目标物联网设备的概率的高低，所述控制频率系数表示用户在一天内的不同时间段远程控制所述目标物联网设备的频率的高低，使用两者之积作为纵轴的值，一天内不同时段作为横轴的值构建的控制时间分布图可以精确体现用户在一天内不同时段远程控制所述目标物联网设备的时间和频率分布规律。
[0062]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，统计落入每个时间段的控制时间密度的步骤具体包括：
[0063]
统计控制指令发送时间落入每个时间段的所述物联网设备管理服务器向所述目标物联网设备发送控制指令的次数n；
[0064]
计算每个时间段的控制时间密度
[0065]
在上述实施方式中，所述控制时间密度的单位为次/分钟，所述统计时间段的取值为半个小时即30分钟的时间跨度。在本发明的其它实施方式中，所述统计时间段的长度也可以配置为其它时间长度数值，例如10分钟或者60分钟等，此处不再赘述。
[0066]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，计算所述目标物联网设备在每个时间段的控制频率系数的步骤具体包括：
[0067]
获取当前时间段的每一个控制指令发送时间与上一个控制指令发送时间之间的时间间隔δt，δt的单位为分钟；
[0068]
根据所述时间间隔计算得到当前时间段的控制频率系数
[0069]
在上述实施方式中，所述控制频率系数通过每个一个控制指令发送时间与上一个控制指令发送时间之间的时间间隔计算得到。在本发明的另一个实施方式中，计算所述目标物联网设备在每个时间段的控制频率系数的步骤具体包括：
[0070]
获取当前时间段的每一个控制指令发送时间与上一个控制指令发送时间之间的时间间隔δt1以及每一个控制指令发送时间与下一个控制指令发送时间之间的时间间隔
δt2，δt1和δt2的单位为分钟；
[0071]
根据所述时间间隔计算得到当前时间段的控制频率系数
[0072]
采用上述实施方式，同时引入每一个控制指令发送时间与上一个控制指令发送时间之间的时间间隔以及与下一个控制指令发送时间之间的时间间隔作为计算所述控制频率系数的基础，使得所述控制频率系数能够更准确地体现用户在不同时间段远程控制所述目标物联网设备的控制频率分布规律。
[0073]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，当所述控制频率系统μ》1时，将所述目标物联网设备配置为psm模式(power saving mode，省电模式)。在psm模式下，所述目标物联网设备关闭其iot模块即物联网无线通信模块的电源，不再发送和接收信号，使得其天线、射频电路以及数据处理电路等模块不需要消耗电量，大幅提升了所述目标物联网设备的续航时间。优选的，psm模式下，将所述目标物联网设备的睡眠时间配置为最大睡眠时间t0。在进入psm模式后，所述目标物联网设备的计时器开始计时，当所述目标物联网设备进入psm模式的时间超过所述最大睡眠时间t0后，向所述目标物联网设备的物联网无线通信模块供电以启动该模块，将所述目标物联网设备接入网络以和所述物联网设备管理服务器建立通信连接，将数据同步至所述物联网设备管理服务器，或者从所述物联网设备管理服务器获取远程控制指令以执行相应操作。
[0074]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，所述目标幅值的数量大于3。在该实施方式的技术方案中，所述睡眠时间控制直方图的目标幅值数量大于所述目标物联网设备的功耗模式数量，例如，所述目标物联网设备具有psm模式、drx(discontinuous reception，不连续接收模式)以及edrx(extended drx，扩展不连续接收模式)等三种模式，所述目标幅值的数量大于3。当所述目标物联网设备处于psm模式时，将所述目标物联网设备的睡眠时间配置为最大睡眠时间t0；当所述目标物联网设备处于drx模式时，所述目标物联网设备不进入睡眠模式，或者将所述目标物联网设备的睡眠时间配置为最小睡眠时间0.2
·
t0；当所述目标物联网设备处于edrx模式时，将所述目标物联网设备的睡眠时间长度修改为根据对应时间段的所述目标幅值计算得到的睡眠时间系数与所述最大睡眠时间长度t0的乘积。
[0075]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，根据所述睡眠时间控制直方图控制所述目标物联网设备的睡眠时间长度的步骤具体包括：
[0076]
获取预选配置的最大睡眠时间长度t0；
[0077]
获取当前时间段对应的所述睡眠时间控制直方图的幅值p；
[0078]
计算所述幅值p对应的睡眠时间系数
[0079]
δ＝log
(p+2)2[0080]
将所述目标物联网设备当前时间段的睡眠时间长度修改t＝δ
·
t0。
[0081]
如前所述，当所述目标物联网设备处于edrx模式时，将所述目标物联网设备的睡眠时间长度修改为根据对应时间段的所述目标幅值计算得到的睡眠时间系数与所述最大睡眠时间长度t0的乘积，使得所述时间段用户远程控制所述目标物联网设备的密度和频率越高，对应时间段所述目标物联网设备的睡眠时间越短。
[0082]
进一步的，在上述的物联网快速连接方法中，当所述目标物联网设备的睡眠时间
长度t＝0.2
·
t0时，将目标物联网设备配置为drx模式。由于iot模块的频繁关闭和唤醒会消耗更多的电量，在该实施方式中，当所述目标物联网设备的睡眠时间小于最小睡眠时间0.2
·
t0时，将所述目标物联网设备配置为drx模式。在该实施方式中，当所述目标物联网设备处于drx模式时，所述目标物联网设备不关闭所述iot模块。
[0083]
本发明提出一种基于物联网的快速连接系统及方法，通过设置物联网设备、远程控制设备以及物联网设备管理服务器；所述远程控制设备用于与所述物联网设备管理服务器连接，通过所述物联网设备管理服务器向所述物联网设备发送控制指令以控制所述物联网设备工作；所述物联网设备管理服务器用于根据所述远程控制设备控制所述物联网设备的控制时间分布数据，生成所述物联网设备对应不同时间段的睡眠时间长度，并将所述睡眠时间长度发送给所述物联网设备，以使所述物联网设备在长时间未收到控制指令时按照所述睡眠时间长度执行睡眠策略，能够降低物联网设备响应远程控制指令的延迟时间，提升用户体验。
[0084]
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0085]
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。