CN110418366A - 一种故障上报装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种故障上报装置及方法。其中，所述故障上报装置包括：检测电路及故障处理电路；其中，所述检测电路，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路；所述故障处理电路，用于接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于远距离无线电LoRa与终端通信。本发明实施例中的故障上报装置能够在远距离无线电广域网LoRaWAN网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域的远距离无线电(LoRa，Long Range Radio)技术，尤其涉及一种故障上报装置及方法。
背景技术
相关技术中，远距离无线电广域网(LoRaWAN，Long Range Radio Wide AreaNetwork)是基于LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和***架构，被广泛应用于物联网中。
LoRaWAN正常工作时，LoRaWAN网关(下文简称为网关)由LoRaWAN网络服务器(下文简称为服务器)进行控制和管理。然而，当网关发生异常时，必须由相关维护人员到达现场进行故障确认。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提出一种故障上报装置及方法，能够在LoRaWAN网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
本发明实施例提供了一种故障上报装置，包括：检测电路及故障处理电路；其中，
所述检测电路，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路；
所述故障处理电路，用于接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。
上述方案中，所述故障处理电路，用于：
接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述至少一个第二网关基于LoRa与终端通信。
上述方案中，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
上述方案中，所述检测电路包含电压采集电路和电压比较器电路；其中：
所述电压采集电路，用于检测所述第一网关的工作电压；
所述电压比较器电路，用于确定检测的工作电压小于预设电压阈值时，发送所述第一通知至所述故障处理电路。
上述方案中，所述装置还包括储能电路，用于：
在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路供电。
上述方案中，所述储能电路，用于：
在所述第一网关供电正常时，通过利用为所述第一网关提供的电能对电容充电的方式，储备能量。
上述方案中，所述故障处理电路包含第一控制器及故障上报电路；其中，
所述第一控制器，用于接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障上报电路，用于响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
上述方案中，所述第一控制器，用于：
当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
上述方案中，所述检测电路，用于向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包后检测第一网关的供电是否异常，并在检测到正常时，发送第二通知至所述第一控制器；
所述第一控制器，还用于在预设时长后，接收到所述第二通知时，生成第三控制信号；所述第三控制信号用于指示开启所述第一器件。
上述方案中，所述故障上报电路包含第二控制器和射频电路；其中，
所述第二控制器，用于通过中断的方式接收所述第一控制信号，并生成第四控制信号；
所述射频电路，用于响应所述第四控制信号，向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
上述方案中，所述故障上报电路，用于：
通过总线的方式接收所述第一控制信号，并向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
本发明实施例还提供了一种故障上报方法，包括
故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知；
所述故障处理电路接收到所述第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。
上述方案中，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器，包括：
所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述至少一个第二网关基于LoRa与终端通信。
上述方案中，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
上述方案中，所述故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知，包括：
所述检测电路的电压采集电路检测所述第一网关的工作电压；
所述检测电路的电压比较器电路确定检测的工作电压小于预设的电压阈值时，向所述故障处理电路发送所述第一通知。
上述方案中，所述方法还包括：
所述故障上报装置的储能电路在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路供电。
上述方案中，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器，包括：
所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障处理电路的故障上报电路响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
上述方案中，所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号，包括：
所述故障处理电路的第一控制器当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
所述第一控制器确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
本发明实施例提供了一种故障上报装置及方法。其中，所述故障上报装置包括：检测电路及故障处理电路；其中，所述检测电路，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路；所述故障处理电路，用于接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。本发明实施例中的故障上报装置能够在LoRaWAN网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
附图说明
图1为相关技术中LoRaWAN的网络构架示意图；
图2为本发明实施例故障上报装置的结构组成示意图；
图3为本发明实施例故障上报装置的储能电路示意图；
图4为本发明实施例故障上报装置的检测电路示意图；
图5为本发明实施例故障上报装置的故障上报电路示意图一；
图6为本发明实施例故障上报装置的故障上报电路示意图二；
图7为本发明实施例故障上报方法的流程示意图；
图8为本发明实施例网关和服务器之间网络拓扑示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
LoRaWAN的网络构架如图1所示，终端节点通过LoRa无线通讯方式与网关连接；网关通过IP网络(如移动蜂窝网络(第三代移动通信技术3G或***移动通信技术4G等)、无线上网(WiFi)、或以太网(Ethernet)等)与服务器连接。基于该网络构架，网关在LoraWan中起到连接服务器和终端节点的作用，即：在上行方向，解调终端节点发送的LoRa数据包，然后将解调后的数据封装成IP网络数据并发送到服务器；在下行方向，执行服务器下发的下行数据，然后将下行数据转成LoRa调制数据并发送到相应的终端节点。
LoRaWAN工作正常时，网关由服务器进行控制和管理。LoRaWAN工作异常，如网关供电异常中断时，不仅LoRaWan的业务会中断，服务器对网关也会同时失去控制和管理能力，且网关断线原因和当前状态均不清楚，一般需要相关维护人员到达现场进行故障确认。
基于此，在本发明各实施例中，在网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
图2示出了本发明实施例故障上报装置的结构组成图，本发明实施例的故障上报装置20包括：检测电路201及故障处理电路202；其中，
所述检测电路201，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路202；
所述故障处理电路202，用于接收到所述检测电路201的第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。
这里，供电异常包括：供电中断或输入电压波动两种情况，其中，供电中断是无外力介入时，设备不能够自行恢复供电正常的状态；而电压波动则是由于各种瞬时突变导致的短时的，设备可自行恢复供电正常的状态。
这里，所述异常信息可以是在第一数据包中的某一个数据位，如“1”表示异常，“0”表示正常。
在第一网关出现供电故障时，通常需要储能电路或备用电源为故障处理电路202供电，以保障故障处理电路202的正常运行。
基于此，在一实施例中，所述故障上报装置20还包括储能电路，用于：
在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路202供电。
这里，储能电路通常采用大容量的储能器件，如电解电容、超级电容或电池实现储能，即在所述第一网关供电正常时，运用第一网关的供电为储能器件充电，以实现储能；并且在第一网关供电异常时，通过对所述储能器件进行放电，以实现为所述故障处理电路202供电。
基于此，在一实施例中，所述储能电路，用于：
在所述第一网关供电正常时，通过利用为所述第一网关提供的电能对电容充电的方式，储备能量。
实际应用时，所述储能电路采用的电容的个数、容值或电量值可根据总体电量需求来决定。举个例子来说，如图3所示，所述储能电路可以由3个容值为2200uF的电解电容并联组成。所述供电电路为第一网关供电的电路。当供电电路正常时，储能电路通过电解电容进行充电，当供电电路异常时，储能电路通过电解电容的放电对供电电路供电。在图3中还加入了二极管，这里的二极管与三个电容串联，二极管使得电解电容的放电电流的方向指向供电电路，以隔离开储能电路放电可能对检测电路201造成的影响，使得第一网关的供电是否异常状态能够在第一时间被检测电路201检测到。这里，储能电路中电容容量和数量都可以根据实际需要进行调整，在本实施例中，3个容值为2200uF的电解电容可以保证故障处理电路202在收到第一通知后具有150ms发送数据包的操作时间。
实际应用时，所述故障处理电路202，可以通过以下方式将携带所述第一网关供电异常信息的第一数据包上报给服务器：考虑到网关通过IP网络(如移动蜂窝网络(第三代移动通信技术3G或***移动通信技术4G等)、无线上网(WiFi)、或以太网(Ethernet)等)与服务器连接。当网关发生因供电中断或电压波动导致的网关异常时，所述故障处理电路202可以直接通过上联网即IP网络回传给服务器。具体地，按照IP网络的不同又可以分为：
1、采用以太网方式回传：
当使用传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)进行回传时，TCP建立连接网络延时太大，通常达数百毫秒，对储能电路储存电量的要求较高；当使用用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)进行回传时，UDP方式只是一种尽力而为的网络传输方式，传输成功率比较低。
2、采用移动蜂窝网络或无线上网方式回传：
一般的储能电路仅能提供百毫秒级的处置时间，而移动蜂窝网络和无线上网将携带供电异常信息的数据包发送给服务器至少需要达到秒级时间，并且功耗非常大，也就是说，采用移动蜂窝网络或无线上网方式回传对储能电路储存电量的要求非常高。同时无线环境复杂多变，数据包丢失的概率高，传输成功率也比较低。
由此可知，使用上联网的方式回传给服务器的方式存在耗时长，储能电路负荷困难，并且回传成功的概率低的问题。
然而，实际应用中，一些网关因安装施工条件所限，甚至没有配备以太网等的上联口。这些网关采用基于以太网的供电***(POE，Power Over Ethernet)进行供电，如果采用了POE供电，则POE供电异常时，网关与服务器的网络连接也一起中断了，携带供电异常信息的数据包将无法发出。因此，这些网关不能采用直接通过上联网回传给服务器的上报方式。
另一方面，实际应用中，在LoRaWan网络覆盖的地区，通常多个网关会与同一个逻辑网络服务器通信，即多个网关对应一个逻辑网络服务器；同时，网关与网关覆盖区域之间有重叠，以保证终端节点能同时被至少两个网关覆盖。因为网关通常架设在较高的塔顶或建筑物顶，且使用高增益天线，所以相邻的网关之间是可以直接以LoRa方式进行通信的。
由此可知，所述故障处理电路202还可以通过相邻的网关之间的LoRa通信实现将第一数据包上传到服务器，即当网关发生因供电中断或电压波动导致的网关异常时，网关在断电或供电波动的瞬间迅速以LoRa方式向相邻网关发出供电异常信息数据包，并通过相邻网关转发其断电状态信息给网络服务器。
这里，由于相邻网关间的通信无需考虑建立连接网络的延时、相邻网关间距离较短(相对于网关与服务器的间距)，并且LoRa无线通讯的功耗低。同时，实际的上报过程是依靠供电正常的相邻网关上报给服务器的，因此，这种方式能够在一定程度上缓解储能电路的负荷并且提高故障上报的成功率。
基于此，在一实施例中，所述故障处理电路202，用于接收到所述检测电路201的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述第一网关和至少一个第二网关均基于LoRa与终端通信。
这里，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
这里，检测电路201的功能是判断第一网关是否出现供电异常，并在第一网关出现供电异常时生成并发出第一通知。实际应用时，所述第一通知可以是相应的器件在检测到供电异常时产生的电信号，如低电平信号。
实际应用时，检测电路201主要通过实时检测第一网关的工作电压来判断第一网关供电是否异常。在检测的工作电压跌落至预设电压阈值后则判定为异常状态，并立即输出低电平信号，只要检测的工作电压持续低于预设电压阈值则持续保持输出低电平信号，直到检测的工作电压恢复到正常值范围(检测的工作电压高于预设阈值)，输出高电平信号。所述低电平信号和高电平信号均发送给所述故障处理电路202。
实际应用时，可以采用电压采集电路来实现对第一网关的工作电压的检测，可以采用电压比较器电路来实现上述电压比较和第一信号的生成。
基于此，在一实施例中，所述检测电路201包含电压采集电路和电压比较器电路；其中：
所述电压采集电路，用于检测所述第一网关的工作电压；
所述电压比较器电路，用于确定检测的工作电压小于预设的电压阈值时，发送所述第一通知至所述故障处理电路202。
这里，预设的电压阈值需考虑第一网关能够正常工作的最低电压值。
实际应用时，电压采集电路和电压比较器电路可以采用电阻、运算放大器等搭建实现，也可以采用集成电压采集和电压比较的芯片来实现。举个例子来说，选择集成了电压采集和电压比较器功能的芯片SGM706(SGM706为芯片型号)。这里SGM706是一种集成复位、看门狗和电压监控功能的芯片，在本发明实施例中，仅使用它的电压监控功能。如图4所示，当PFI输入电压小于1.25V(对应第一网关的工作电压9.73V)时，5脚PFO输出低电平；当PFI输入电压大于1.3V(对应第一网关的工作电压10.1V)时，5脚PFO输出高电平。12V为第一网关的额定工作电压，根据图4中的分压电路可以算出：当监测到第一网关的工作电压由12V跌落到小于9.73V时，5脚PFO会输出低电平，表征第一网关供电异常；当监测到第一网关的工作电压恢复到10.1V之上时，5脚PFO会输出低电平，表征第一网关供电正常。
这里，9.73V即为前述的预设的电压阈值，预设的电压阈值既要保证第一通知的正常发出，又需要第一网关的最低工作电压范围(如，最低工作电压10.8V，允许10％以内的下降)。实际应用时，预设的电压阈值可根据实际应用情况进行调整，并通过改变电阻R1和电阻R2的比值来实现对电压阈值的调整。
需要说明的是：如前所述，第一网关的供电异常包括供电中断或输入电压波动两种，其中，如果是电压波动(波动电压下降至9.73V以下)，导致PFO输出低电平)，经过一段时长后(一般比较短)，第一网关的工作电压可以恢复到10.1V之上，PFO又会重新输出高电平。可以理解为，在无外力介入时，当PFO一直输出低电平，表明第一网关供电中断，而当PFO输出低电平后，短时内又重新输出高电平，表明第一网关电压波动。
在一实施例中，所述故障处理电路202包含第一控制器及故障上报电路；其中，
所述第一控制器，用于接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障上报电路，用于响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
这里，所述第一控制器主要完成所述第一网关供电异常时，各控制信号的生成与处理。实际应用时，所述第一控制器可以是中央处理器(CPU，Central Processing Unit)或微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)。第一控制器接收第一通知，并且进入中断。
由于第一网关供电异常，储能电路启动，但此时由于储备的电量有限，为了延长储能电路的作用时间，并且防止第一网关中一些大功耗的功能模块直接导致储能电路的储备的电量耗尽，需要先关掉第一网关中耗电大的功能模块，如4G模块、WiFi模块、GPS模块、Ethernet模块，通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)模块等功能模块，同时采用其它降低功耗的方法(例如，对第一网关的主控制器，关闭其中一个处理器核心，或者降低频率)，然后再执行发送第一数据包的操作。
基于此，在一实施例中，所述第一控制器，用于：
当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
这里，预设功耗可根据实际情况进行调整，如0.1w。
实际应用时，关闭功能模块的方法通常可以为关闭该功能模块的供电使能管脚，也可以使能功能模块的复位功能。
所述故障上报电路，主要用于执行向所述第一网关相邻的至少一个相邻的第二网关发送出所述第一数据包。
这里，相邻可以理解为在同一个LoRaWAN中与所述第一网关网络覆盖范围有重叠地理位置邻近的网关。
实际应用时，所述故障上报电路可以有两种硬件拓扑方案：
方案一：所述故障上报电路包含第二控制器和射频电路；其中，
所述第二控制器，用于通过中断的方式接收所述第一控制信号，并生成第四控制信号；
所述射频电路，用于响应所述第四控制信号，向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
实际应用中，如图5所示，故障上报电路在包含射频电路(RF IC)的基础上，本身自带MCU(相当于第二控制器)，此时故障处理电路202中的控制器只要向故障上报电路中的MCU发起一个中断信号，故障上报电路中的MCU收到中断后立即控制射频电路发出携带供电异常信息的数据包。
方案二：所述故障上报电路，用于：通过总线的方式接收所述第一控制信号，并向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
实际应用中，如图6所示，故障上报电路本身不带MCU，仅包含射频电路(RF IC)，此时，故障处理电路202中的控制器通过总线(如SPI)的方式向射频电路发送第一控制信号，故障上报电路中的射频电路收到第一控制信号后立刻发出携带供电异常信息的数据包。
实际应用时，为了提高服务器接收数据包的成功率，在储能电路储存的能量足够的情况下，射频电路可重复发送携带供电异常信息的数据包，如连续发送两次第一数据包。
实际应用中，还需要区分供电异常是因供电中断或电压波动，以为相关维护人员提供更确切的故障信息。
实际应用时，如图4，当检测电路201的PFO输出低电平后，短时内一段时间后又重新输出高电平，表明第一网关的供电出现了电压波动。电压波动一般与外部供电电压不稳定有关，这种电压波动可能造成第一网关重启或者不重启，具体地：
1、如重启，这种波动可以视同断电以后又重新上电，这与第一控制器收到第一通知后发送供电异常数据包的逻辑不相违背，而且网关正常业务在重新恢复上电后也可以自行恢复。
2、如不重启，这种波动仅仅引起第一控制器处理接收到的第一通知，并没有引起第一控制器复位重启，这时第一控制器一直正常工作，当检测到第一网关的工作电压在经过一番波动后重新恢复到预设电压阈值以上时，PFO输出会重新置高。但此时控制器已经指示关闭了第一网关的大功耗功能模块，包括上联网络通道，而且供电异常数据包已经发到相邻的其它网关，并转到了服务器，不可能撤回。
在实际应用时，为了过滤电压波动造成的反复关闭各种功能模块的操作，同时也避免重复发送供电异常通知数据包，控制器以中断的方式接收第一通知后只响应一次中断，30s(时间可配置)内不再响应其他中断，到30s时再次检测是否还接收到检测电路201发出的表征第一网关供电正常的信号，如果收到，说明是一次电压波动，并且波动已经结束。这时控制器需要重新打开各种已经关闭的第一网关的大功耗功能模块，恢复业务，恢复网络数据，同时直接向服务器发送携带供电恢复信息的数据包。服务器通过前后30s的一次供电异常数据包和供电恢复信息的数据包，将其判断为一次供电波动引起的短时工作异常，且已获知第一网关已恢复正常工作。这种机制可以保证了不因第一网关供电电压波动造成网关断电断业务状况的误报，以此达到减轻维护工作量目的。
基于此，在一实施例中，所述检测电路201，用于向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包后检测第一网关的供电是否异常，并在检测到正常时，发送第二通知至所述第一控制器；
所述第一控制器，还用于在预设时长后，接收到所述第二通知时，生成第三控制信号；所述第三控制信号用于指示开启所述第一器件。
这里的预设时长可根据实际情况进行调整，如30s。
实际应用时，相邻的至少一个第二网关收到供电异常信息数据包后，可以以TCP将此数据进行封装，然后发送到服务器。若服务器在预设时长内(如，1s)收到至少两个第一网关供电异常信息数据包时将直接过滤第一个数据包随后的一个或几个数据包，并将过滤的这些数据包理解为第一网关的同一次供电异常，在经过至少预设时长(如，>30s)的等待时间后，服务器根据再次收到的数据包的情况，确认是供电中断，或是供电波动(若未收到第一网关的供电相关信息，则确认是供电中断；若收到第一网关发送的供电异常恢复信息，则确认为供电波动)。最终，将确认后的状态发给网络运维服务器端，完成最终的信息上报。
本发明实施例所提供的故障上报装置包括：检测电路及故障处理电路；其中，所述检测电路，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路；所述故障处理电路，所述故障处理电路，具体用于：接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关和至少一个第二网关均基于LoRa与终端通信。本发明实施例中的故障上报装置能够在LoRaWAN网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
另一方面，本发明实施例中，在LoRaWAN中的第一网关出现供电异常，且直接向服务器上报失败概率很大时，向至少一个相邻的第二网关的转发供电故障信息，并通过第二网关将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，如此，能够借助第二网关实现故障信息的上报，以提高第一网关向服务器上报的成功率。
此外，本发明实施例所提供的故障上报装置仅通过在第一网关的内部软件和硬件上进行细微的优化就可以实现相关维护人员远程了解网关的故障情况，如此，可以避免相关维护人员爬塔或者爬梯到达现场设置在高处的第一网关的情况，从而不需要增加额外检测设备和管理维护成本，降低人力投入和安全风险。
基于上述装置，本发明实施例还提供了一种故障上报方法，如图7所示，所述故障上报方法包括以下步骤：
步骤S701：故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知；
步骤S702：所述故障处理电路接收到所述第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。
在一实施例中，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器，包括：
所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述至少一个第二网关基于LoRa与终端通信。
在一实施例中，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
在一实施例中，所述故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知，包括：
所述检测电路的电压采集电路检测所述第一网关的工作电压；
所述检测电路的电压比较器电路确定检测的工作电压小于预设的电压阈值时，向所述故障处理电路发送所述第一通知。
在一实施例中，所述方法还包括：
所述故障上报装置的储能电路在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路供电。
在一实施例中，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器，包括：
所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障处理电路的故障上报电路响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
在一实施例中，所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号，包括：
所述故障处理电路的第一控制器当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
所述第一控制器确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体步骤，可以参考前述充电装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例提供了一种故障上报方法，包括：故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知；所述故障处理电路接收到所述第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。本发明实施例中的故障上报方法能够在LoRaWAN网关出现供电异常时，将携带供电异常信息的数据包上报给服务器，以便于相关维护人员远程了解网关的故障情况，从而了避免必须到达现场维护的不便。
在示例性实施例中，本发明实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器，上述计算机程序可由充电装置中的处理器执行，以完成前述方法所述步骤。计算机可读存储介质可以是铁电存储器(FRAM，Ferromagnetic Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read Only Memory)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable read only memory)、闪存(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等存储器。
为了更好地说明本发明实施例的方案能够同时在一定程度上提高故障上报的成功率，进行了相应的仿真验算实验。
在LoRaWan中，网关和服务器拓扑如8所示，所有的网关均与一个服务器通讯，网关与网关之间的距离虽然分隔较远，通常为2-4km。然而，各网关一般安装在建筑物的顶层(这里顶层环境比较空旷，网关之间通信不易遮挡)，且各网关的天线增益和效率远大于终端节点，无线环境较好，因此，网关与网关之间实现通信的传输距离能够较远，通常5km以上，那么网关2(相当于第一网关)通常至少能将信息传输至相邻的网关1和网关3(相当于第二网关)这两个网关。
根据实际网关间的距离、断电后储备电能的时间，传输状态信息等情况来设置相关参数。例如，假设网关断电后仅支持150ms的操作时长，可以使用以下表1所示的参数进行仿真验算实验。
表1
按照表1所示的这组参数，9Bytes的有效数据位可以包含6Bytes的媒体访问控制地址(MAC，Media Access Control Address)，另外3Bytes可以定义为供电异常信息和供电恢复信息。利用表1中的参数，结合LoRa的调制原理，可以得出，网关2向网关1和网关3成功发送一个数据包时间约为58ms，除去第一控制器控制关闭第一网关的大功耗功能模块和其它操作(如必要的指令响应)时间(一共不大于20ms)，也就是说，断电后150ms可以稳定发出两个数据包。
各网关之间采用LoRa无线通讯的方式进行通信，若按照保守估计，LoRa无线通讯的平均丢包率为10％，两个携带供电异常信息的数据包发到了与网关2相邻的网关1和网关3，那么服务器至少收到一个数据包(正常可以收到四个数据包，即两个网关的各发两个数据包到服务器)的概率是1-10％4＝99.99％，99.99％的成功率足以满足稳定可靠上报状态信息目的。因此，采用本实施例所提供的故障上报装置或方法可靠性、稳定性高，大大的提高故障上报的成功率。
需要说明的是：需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外，本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种故障上报装置，其特征在于，包括：检测电路及故障处理电路；其中，
所述检测电路，用于检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，发送第一通知至所述故障处理电路；
所述故障处理电路，用于接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于远距离无线电LoRa与终端通信。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述故障处理电路，用于：
接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述至少一个第二网关基于LoRa与终端通信。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测电路包含电压采集电路和电压比较器电路；其中：
所述电压采集电路，用于检测所述第一网关的工作电压；
所述电压比较器电路，用于确定检测的工作电压小于预设电压阈值时，发送所述第一通知至所述故障处理电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括储能电路，用于：
在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路供电。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述储能电路，用于：
在所述第一网关供电正常时，通过利用为所述第一网关提供的电能对电容充电的方式，储备能量。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述故障处理电路包含第一控制器及故障上报电路；其中，
所述第一控制器，用于接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障上报电路，用于响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一控制器，用于：
当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述检测电路，用于向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包后检测第一网关的供电是否异常，并在检测到正常时，发送第二通知至所述第一控制器；
所述第一控制器，还用于在预设时长后，接收到所述第二通知时，生成第三控制信号；所述第三控制信号用于指示开启所述第一器件。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述故障上报电路包含第二控制器和射频电路；其中，
所述第二控制器，用于通过中断的方式接收所述第一控制信号，并生成第四控制信号；
所述射频电路，用于响应所述第四控制信号，向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述故障上报电路，用于：
通过总线的方式接收所述第一控制信号，并向至少一个相邻的第二网关发出所述第一数据包。
12.一种故障上报方法，其特征在于，所述方法包括：
故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知；
所述故障处理电路接收到所述第一通知后，上报第一数据包至服务器；所述第一数据包为携带所述第一网关供电异常信息的数据包；其中，所述第一网关基于LoRa与终端通信。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，上报第一数据包至服务器，包括：
所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器；其中，所述至少一个第二网关基于LoRa与终端通信。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一网关通过LoRa与所述第二网关通信。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述故障上报装置的检测电路检测第一网关的供电是否异常，并在检测到异常时，向所述故障上报装置的故障处理电路发送第一通知，包括：
所述检测电路的电压采集电路检测所述第一网关的工作电压；
所述检测电路的电压比较器电路确定检测的工作电压小于预设的电压阈值时，向所述故障处理电路发送所述第一通知。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述故障上报装置的储能电路在所述第一网关供电异常时，释放储备的能量，为所述故障处理电路供电。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述故障处理电路接收到所述检测电路的第一通知后，向所述第一网关相邻的至少一个第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个第二网关将所述第一数据包上报至服务器，包括：
所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号；
所述故障处理电路的故障上报电路响应第一控制信号，向所述至少一个相邻的第二网关发送所述第一数据包，以通过所述至少一个相邻的第二网关将所述第一数据包上报至到所述服务器。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述故障处理电路的第一控制器接收到所述检测电路的第一通知后，生成第一控制信号，包括：
所述故障处理电路的第一控制器当接收到所述第一通知时，生成第二控制信号；所述第二控制信号用于指示关闭功耗大于预设功耗的所述第一网关的第一器件；
所述第一控制器确定所述第一器件关闭时，生成所述第一控制信号。
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