一种物联网设备心跳包数据采集方法与流程

本发明涉及通讯技术领域，具体为一种物联网设备心跳包数据采集方法。

背景技术：

借助工业物联网技术或平台，企业可以将车间的人、机、料、法、环、测等要素进行实时地连接和监控，要将众多要素进行互联，对系统平台、网络等部件的性能、吞吐量、响应时间都有比较高的要求。以传统的塑编制造业为例，其产线设备主要包括拉丝机、园织机、印刷机、折扣机、缝边机、地磅等，每台设备平均带有5-8个左右的脉冲计数传感器，1-2个plc，一家中型左右的产家，设备大概在220台机器，为了采集设备的所有生产数据，需要配备1500个左右的物联网终端设备，物联网终端设备连接底层的脉冲计数传感器、plc、地磅串型接口。这些物联网终端设备将采集到的数据通过网络发送到监控平台服务器，以方便管理者进行实时查看，或对进一步深入挖掘提供基础数据。终端设备本身会通过心跳包的形式将一些必要的信息发送到平台，同时处理150000个终端设备的心跳包需要1.5gb带宽，这样对网络带宽、服务器数量、服务器集群调度等各方面的要求都相当高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种物联网设备心跳包数据采集方法，可以增加单个心跳包的有效负载，减少网络带宽。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物联网设备心跳包数据采集方法，提供一种物联网通讯系统，所述物联网通讯系统包括若干终端设备和监控平台服务器，所述监控平台服务器与若干所述终端设备通讯连接，所述若干终端设备用于实时采集现场的物理参数，所述监控平台服务器用于接收所述终端设备发送的心跳数据，心跳包数据采集方法包括前期处理步骤和数据采集步骤，所述前期处理步骤包括：

代表设备推选子步骤，从所述终端设备中推选出若干代表设备，每一个所述代表设备用于接收与其对应的若干终端设备的心跳数据，并将所有心跳数据以心跳包的形式发送至监控平台服务器；

基准心跳数据获取子步骤，从所述代表设备向所述监控平台服务器发送的历史心跳数据中选取一心跳数据作为基准心跳数据，将所述基准心跳数据预先写入所述代表设备和所述监控平台服务器；

心跳表建立子步骤，获取所有终端设备的全部心跳数据，将所述心跳数据分别与基准心跳数据进行对比生成每个心跳数据的差异编码，根据差异编码和其对应的心跳数据建立心跳表，将所述心跳表预先写入所述代表设备和所述监控平台服务器；

所述数据采集步骤包括：

心跳编码查询子步骤，所述代表设备接收来自所述终端设备的心跳数据，并依据所述心跳数据查询心跳表得到所述心跳数据相应的差异编码，

心跳包生成子步骤，将所述代表设备接收到的若干心跳数据所对应的差异编码形成特征编码列表，并将所述特征编码列表写入代表设备的心跳包中；

心跳包发送子步骤；若干所述代表设备按照第一心跳时间将心跳包发送至监控平台服务器；

解析子步骤：所述监控平台服务器将其接收到心跳包进行解码操作，所述解码操作包括依据所述基准心跳数据对心跳包进行解码并生成心跳数据子包。

优选的，所述基准心跳数据获取步骤包括获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器发送的所有心跳数据，从中选取出现频次最高的心跳数据作为基准心跳数据；获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器发送的所有心跳数据，从中选取与其他心跳数据差异值最小的心跳数据作为基准心跳数据。

优选的，所述基准心跳数据获取步骤包括获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器发送的所有心跳数据，从中选取与其他心跳数据差异值最小的心跳数据作为基准心跳数据。

优选的，所述前期处理步骤还包括心跳协同子步骤，用于将所述终端设备的时间与所述代表设备的时间进行同步处理。

优选的，所述终端设备的心跳数据信息包括时间戳、设备id号码和代表设备运行情况的状态信息。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所述推选策略包括将所述终端设备按照设备类型进行分类，获取同一类别下所有终端设备的历史传输速率，将传输速率最高的终端设备推选为代表设备。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所述推选策略包括硬件处理能力最高的终端设备推选为代表设备。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所所述推选策略包括将所述终端设备按照设备类型进行分类，获取同一类别下所有终端设备的历史传输速率和位置信息，所述位置信息包括距离其他终端设备的位置距离之和，将所述终端设备的历史传输速率和位置信息按照一定的权重比例进行加权生成优先级队列，依据所述类别下终端设备的数量将优先级最高的一个或多个终端设备推选为代表设备。

优选的，一个所述代表设备最多连接20台终端设备。

优选的，所述差异编码的长度为终端设备心跳数据长度的1/3-3/5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置代表设备推选子步骤，从终端设备中推选出代表设备，由代表设备将终端设备的心跳数据统一发送至监控平台服务器进行管理，增加了单个心跳包的有效负载；此外通过建立心跳表，并将心跳数据分别与基准心跳数据进行对比生成每个心跳数据的差异编码，将终端设备心跳数据的差异编码形成特征编码列表，将特征编码列表写入代表设备的心跳包中，减少了整体心跳数据传输的网络带宽。

附图说明

图1为本发明一种物联网设备心跳包数据采集方法的电路连接框图；

图2为本发明一种物联网设备心跳包数据采集方法中前期处理步骤的流程框图；

图3为本发明一种物联网设备心跳包数据采集方法中数据采集步骤的流程框图。

图中：1、监控平台服务器；2、终端设备一；3、代表设备一；4、终端设备二；5、代表设备二。

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。

如图1所示，本发明提供的一种实施例，一种物联网设备心跳包数据采集方法，提供一种物联网通讯系统，所述物联网通讯系统包括若干终端设备和监控平台服务器1，从若干终端设备推选出代表设备，由代表设备将所有终端设备以及代表设备的心跳包发送至监控平台服务器1；终端设备一2是属于同一类别的终端设备，同一类别的设备的运行情况的状态信息是相同的，设备id号码的不同可以判断可以是具体哪台终端设备，所以同一类别下的终端设备的差异编码的长度可以减少，由此来减少冗余数据带来的心跳数据传输网络带宽不足的问题，所述监控平台服务器1与若干所述终端设备通讯连接，所述若干终端设备用于实时采集现场的物理参数或电气参数，所述监控平台服务器1用于接收所述终端设备发送的心跳数据，心跳包数据采集方法包括前期处理步骤和数据采集步骤。

如图2所示，为本发明一种物联网设备心跳包数据采集方法中前期处理步骤的流程框图，所述前期处理步骤包括：代表设备推选子步骤s101，从所述终端设备中推选出若干代表设备，每一个所述代表设备用于接收与其对应的若干终端设备的心跳数据，并将所有心跳数据以心跳包的形式发送至监控平台服务器1；

基准心跳数据获取子步骤s102，从所述代表设备向所述监控平台服务器1发送的历史心跳数据中选取一心跳数据作为基准心跳数据，将所述基准心跳数据预先写入所述代表设备和所述监控平台服务器1；

心跳表建立子步骤s103，获取所有终端设备的全部心跳数据，将所述心跳数据分别与基准心跳数据进行对比生成每个心跳数据的差异编码，根据差异编码和其对应的心跳数据建立心跳表，将所述心跳表预先写入所述代表设备和所述监控平台服务器1。

如图3所示，为本发明一种物联网设备心跳包数据采集方法中数据采集步骤的流程框图，所述数据采集步骤包括：心跳编码查询子步骤s201，所述代表设备接收来自所述终端设备的心跳数据，并依据所述心跳数据查询心跳表得到所述心跳数据相应的差异编码，

心跳包生成子步骤s202，将所述代表设备接收到的若干心跳数据所对应的差异编码形成特征编码列表，并将所述特征编码列表写入代表设备的心跳包中；

心跳包发送子步骤s203；若干所述代表设备按照第一心跳时间将心跳包发送至监控平台服务器1；

解析子步骤s204：所述监控平台服务器1将其接收到心跳包进行解码操作，所述解码操作包括依据所述基准心跳数据对心跳包进行解码并生成心跳数据子包。

优选的，所述基准心跳数据获取步骤包括获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器1发送的所有心跳数据，从中选取出现频次最高的心跳数据作为基准心跳数据；获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器1发送的所有心跳数据，从中选取与其他心跳数据差异值最小的心跳数据作为基准心跳数据。

优选的，所述基准心跳数据获取步骤包括获取所述代表设备在任一选定时间段内向所述监控平台服务器1发送的所有心跳数据，从中选取与其他心跳数据差异值最小的心跳数据作为基准心跳数据。

优选的，所述前期处理步骤还包括心跳协同子步骤，用于将所述终端设备的时间与所述代表设备的时间进行同步处理。减少由于硬件老化造成的信息不同步的问题。

优选的，所述终端设备的心跳数据信息包括时间戳、设备id号码和代表设备运行情况的状态信息。时间戳包括心跳数据的发送时间信息，以此可以校准不同终端设备的心跳发送时间。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所述推选策略包括将所述终端设备按照设备类型进行分类，获取同一类别下所有终端设备的历史传输速率，将传输速率最高的终端设备推选为代表设备。

由于代表设备是将终端设备的心跳数据统一发送至监控平台服务器1进行管理的，将传输效率最高的终端设备推选为代表设备可以提高整个物联网系统的通讯效率。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所述推选策略包括硬件处理能力最高的终端设备推选为代表设备。

硬件处理能力高可以提高单台终端设备的负载能力，可以增加单个心跳包的有效负载。

优选的，所述代表设备推选子步骤配置有推选策略，所所述推选策略包括将所述终端设备按照设备类型进行分类，获取同一类别下所有终端设备的历史传输速率和位置信息，所述位置信息包括距离其他终端设备的位置距离之和，将所述终端设备的历史传输速率和位置信息按照一定的权重比例进行加权生成优先级队列，依据所述类别下终端设备的数量将优先级最高的一个或多个终端设备推选为代表设备。

优选的，一个所述代表设备最多连接20台终端设备，具体情况依据所述代表设备的带负载能力进行确定，但一个代表设备所连接的终端设备不能太多，超过20台之后，虽然可以进行正常的网络数据通讯，但会严重将低物联网系统的通讯质量和通讯效率。

优选的，所述差异编码的字节长度为终端设备心跳数据字节长度的1/3-3/5，通过设置心跳表，将心跳数据分别与基准心跳数据进行对比生成每个心跳数据的差异编码，减少了同一类别下不同设备的心跳数据的冗余部分，减少了数据处理量。

工作原理：本发明通过设置代表设备推选子步骤，从终端设备中推选出代表设备，由代表设备将终端设备的心跳数据统一发送至监控平台服务器1进行管理，增加了单个心跳包的有效负载，减少了同一类别下不同设备的心跳数据的冗余部分，减少了数据处理量；此外通过建立心跳表，并将心跳数据分别与基准心跳数据进行对比生成每个心跳数据的差异编码，将终端设备心跳数据的差异编码形成特征编码列表，将特征编码列表写入代表设备的心跳包中，减少了整体心跳数据传输的网络带宽。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。