一种低功耗的遥测数据采集方法与流程

本发明涉及遥测数据采集领域，尤其涉及一种低功耗的遥测数据采集方法。

背景技术：

1、遥测终端机是一种用于实现远程数据自动采集、自动传输和自动处理的设备。它通常由传感器、数据处理模块、通信模块、电源模块等组成，可以实时获取监测点周边的雨量、水位等环境数据，并将数据通过无线网络传输到数据中心进行处理和分析。

2、当前领域中遥测终端机的通信标准通常包含仪器自报模式与查询应答模式，其中仪器自报模式通常需要根据实际应用场景进行设置，例如，对于水位监测，自报模式包括定时上报、限时上报等；查询应答模式由中心站向遥测终端机发起召测命令，并在完成测量后将结果值返回至中心站。采用以上模式进行数据的采集和上报任务所需要的设备功耗较大，且遥测终端机常采用电池供电，在长时间的运行过程中，由于频繁的数据采集和上报，设备电池更容易耗尽，导致设备离线而影响到数据的正常采集与上报。特别是在需要进行实时监测和预警的应用场景中，遥测终端机的续航能力成为了制约其应用的瓶颈；此外传统遥测终端机的要素监测能力通常是基于预设的采样频率和上报周期进行的，无法动态地根据监测要素的现状及预报水平进行调整，导致在一些突发事件和重要时刻，遥测终端机无法及时响应，可能会导致数据的遗漏和误差。

技术实现思路

1、为了根据监测要素的现状及预报情况动态的调整监测要素的采样频率和上报周期，提升遥测终端机的续航能力，本发明提出了一种低功耗的遥测数据采集方法，其通过动态调频遥测终端机采集与上报遥测数据；所述动态调频遥测终端机包括：

2、数据监测模块，用于采集环境参数，并将其转换为电信号，同时预处理转换后的电信号，得到遥测数据并传输至控制模块；

3、通讯模块，用于上传遥测数据至响应中心并接收响应中心返回的预报数据；

4、控制模块，用于根据采集到的遥测数据与响应中心返回的预报数据调整信息采集频率，并基于调整后的信息采集频率控制数据监测模块对应运行状态的切换频率、重新计算通讯模块的上传频率；所述运行状态包括断电状态与采集状态；所述遥测数据采集方法包括步骤：

5、s1：通过数据监测模块获取遥测数据并传输至控制模块；

6、s2：通过控制模块利用遥测数据与上一次上传遥测数据时所述响应中心返回的预报数据以及遥测数据下对应的采集规则与预报数据下对应的采集规则调整信息采集频率，并根据调整后的信息采集频率计算通讯模块的上传频率；

7、s3：基于调整后的信息采集频率控制数据监测模块对应断电状态与采集状态之间的切换频率，并根据计算的上传频率获取上传时间点，基于上传时间点控制通讯模块的工作状态，并在通讯模块处于唤醒状态时，向响应中心上传遥测数据，同时接收响应中心返回的下一时段的预报数据；所述通讯模块的工作状态还包括休眠状态。

8、进一步地，所述数据监测模块包括：

9、传感器单元，用于采集环境参数，并将其转换为电信号后输出；

10、信号调理单元，用于预处理传感器单元输出的电信号；其包括：

11、放大模组，用于放大电信号；

12、滤波模组，用于去除电信号中的噪声与干扰；

13、线性化模组，用于线性化电信号。

14、进一步地，所述s2步骤具体包括：

15、通过遥测数据与遥测数据下对应的采集规则获取遥测数据下对应的采集频率，通过上一次上传遥测数据时所述响应中心返回的预报数据与预报数据下对应的采集规则获取预报数据下对应的采集频率；通过遥测数据下对应的采集频率与预报数据下对应的采集频率调整信息采集频率。

16、进一步地，所述遥测数据包括河道水位值；所述遥测数据下对应采集规则的公式表达式为：

17、

18、式中，flow为低频采集；fmed为中频采集；fhigh为高频采集；vmon为采集的河道水位值；vnor为河道常水位；vwarn为河道警戒水位，fmon,v为遥测数据下对应的采集频率。

19、进一步地，所述预报数据下对应的采集规则包括第一采集规则与第二采集规则，当响应中心返回的预报数据为水位预报数据时采用第一采集规则，当响应中心返回的预报数据为降雨预报数据时采用第二采集规则。

20、进一步地，所述第一采集规则的公式表达式为：

21、

22、式中，vpre,h为预报平均水位，其表达式为：其中，h表示预见期，vi表示第i个预见期对应的预报水位，ffor,v为水位预报数据下对应的采集频率；

23、所述第二采集规则的公式表达式为：

24、

25、式中，r为降雨强度，ffor,r为降雨预报数据下对应的采集频率。

26、进一步地，所述通过遥测数据下对应的采集频率与预报数据下对应的采集频率调整信息采集频率的调整公式为：

27、f＝max(fmon,v，ffor)；

28、式中，ffor为预报数据下对应的采集频率，f为调整后的信息采集频率；

29、所述s2步骤中根据调整后的信息采集频率计算通讯模块的上传频率，计算公式为：

30、

31、式中，elow为低频上传频率；emed为中频上传频率；ehigh为高频上传频率；e为通讯模块的上传频率。

32、进一步地，所述动态调频遥测终端机还包括：

33、电源模块，用于为动态调频遥测终端机中的各个模块提供电能。

34、进一步地，所述s1步骤之前还包括：

35、s0：判断当前时间是否为信息采集时间点，同时判断是否接收到响应中心下发的召测请求，当存在任意一个判断条件成立时，控制电源模块向数据监测模块输入电能，使数据监测模块进入采集状态；所述信息采集时间点通过单位时间内的信息采集频率得到。

36、进一步地，所述遥测数据采集方法还包括：

37、实时判断当前时间点是否为上传时间点，同时判断是否接收到响应中心下发的召测返回请求，当存在任意一个判断条件成立时，唤醒通讯模块，并通过通讯模块向响应中心上传遥测数据，同时接收响应中心返回的下一时段的预报数据；所述上传时间点通过单位时间内的上传频率得到。

38、与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

39、(1)本发明控制模块利用数据监测模块获取的遥测数据，与上一次上传遥测数据时所述响应中心返回的预报数据，以及遥测数据下对应的采集规则与预报数据下对应的采集规则调整信息采集频率，并根据调整后的信息采集频率计算通讯模块的上传频率，其利用采集规则将遥测数据与预报数据作为调整信息采集频率的依据，并基于调整后的信息采集频率控制数据监测模块对应断电状态与采集状态之间的切换频率，并根据计算的上传频率获取上传时间点，基于上传时间点控制通讯模块的工作状态，其基于每一次获取的遥测数据与预报数据动态调整信息采集频率与上传频率，从而实现了对数据监测模块对应工作时间与通讯模块对应唤醒时间的动态控制，同时解决了传统遥测终端机的要素监测功能通常是基于预设的采样频率和上报周期进行，无法动态地根据监测要素的现状及预报情况进行调整，导致在一些突发事件和重要时刻，遥测终端机无法及时响应的问题；

40、(2)本发明在当前时间为信息采集时间点或接收到响应中心下发的召测请求时，控制电源模块向数据监测模块输入电能，使数据监测模块进入采集状态，也就是说未进行信息采集且未接收到响应中心下发的召测请求的时段内，数据监测模块均处于断电状态，从而节省了电能，提高了遥测终端机的续航能力；

41、(3)本发明通过实时判断当前时间点是否为上传时间点，同时判断是否接收到响应中心下发的召测返回请求，当存在任意一个判断条件成立时，唤醒通讯模块，并通过通讯模块向响应中心上传遥测数据，避免通讯模块一直处于唤醒状态，以此节省电源模块的电能，进一步地提高了遥测终端机的续航能力。