CN110445876A - 基于物联网的掉电数据的管理*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简单可行的，基于物联网的掉电数据的管理***，该***包括在用户节点的前端采集交流电源的掉电数据及通过设置相应用户节点作为中继节点，解决了在高楼层中或特定区域发生掉电事故时能够执行数据的转发和备份，同时对数据的传输执行加密，能够有效地减少对现有电力数据采集的改造成本，同时提高数据的传输效率和安全。

Description

基于物联网的掉电数据的管理***

技术领域

本发明涉及一种基于物联网和电力数据的采集，尤其涉及到掉电数据的采集和管理。

背景技术

随着经济的发展，农村电网的大幅度改造和城镇化的推开，原有的人工计费和入户查找表获得电表的方式，逐步被网络自动传输所取代。同时随着网络技术的进一步发展，网络传输数据的大幅度提升，物联网的概念得到了进一步的发展和融合。网络承载的数据的提升，使得万物物联成为可能，也对实际的工业领域中的各种应用带来了实质的影响，对原有***的改造显得也日显重要。

在电力数据采集和管理领域，现有的网络采集，由于工业用电领域的很少发生掉线事故或故障，对于掉电后分散的各个用户的数据采集，并没有一个***的方案和改进，为实现用户掉电数据的完备采集和便于管理和维护，本发明提出了一种简单可行的，基于物联网的掉电数据的采集方法，能够有效地减少对现有电力数据采集的改造成本，同时提高数据的传输效率和安全。

发明内容

本发明提供一种基于物联网***的掉电数据的管理***，其特征在于：

所述***包括多个用户节点和服务器；服务器与多个用户节点进行无线或有线通信；

所述服务器包括，控制模块和存储模块；

所述控制模块用于依据用户的历史数据传输记录和用户节点的存储空间大小，将所述多个用户节点中的部分节点设置为用户中继节点；

所述控制模块还用于依据与其连接用户节点实时传输数据的速率及数据的内容预先判断是否会发送掉电事故，当确定为紧急掉电事故时，将向对应区域的用户发送紧急掉电警告，该紧急掉电警告将用于触发接收到该紧急掉电警告的用户节点执行数据的备份；

所述存储模块用户存储用户节点发送过来的数据信息和与其连接的所有用户节点的服务信息；

所述用户点包括检测模块，通信模块和缓存单元

所述通信模块用于通信协议的转换及与其它用户节点和服务器执行通信。

所述检测模块，用于接收通信模块发送过来的数据和执行数据采集，还用于检测检测用户节点前端的交流电源是否会发生掉电事件，并结合通信模块转发送服务器发送的掉电警告，判断是否发生掉电事件。

所述缓存单元，用于存储数据，当接收检测模块发送的掉电信号时，触发缓存单元进行数据的存储。

进一步，当所述服务器发送的掉电警告为优先级最高的紧急掉电警告时，接收到所述紧急掉电警告的用户节点，执行用户节点数据的采集和存储。

进一步，当用户节点中的检测模块未接收到紧急掉电警告时，用户节点中的检测模块检测到掉电事件后，将触发检测模块执行数据采集并将数据存储在缓存单元中；

前端的交流电源是否会发生掉电事件，具体为对于供电网络的输入电压进行采样，所述输入电压的采样是执行周期性的采样，当采样数据出现波动性，且采样的数据符合掉电预期设置的阈值时，触发用户节点对应的用户设备中的备份电源启动。

进一步，其中所述用户节点的通信模块进一步包括，用户节点接收到服务器发送的配置信息，当该配置信息中包含将该用户节点配置为用户中继节点并指示为激活状态时，设置为用户中继节点的用户节点，将通过自身的通信模块向邻近区域的用户节点发送广播消息，并接收邻近节点发送的存储数据。

进一步，所述广播消息中包含有被设置为用户中继节点的用户的标识信息和存储空间的大小信息。

进一步，当发送掉电事件的用户节点中的缓存单元存储空间不足时，将通过通信模块接收邻近用户中继节点的广播消息，并建立数据传输链路。

进一步，所述邻近用户节点的发送数据中，包含有邻近用户节点的用户数据的ID信息和断点信息。

进一步，当确定为紧急掉电事故时，所述用户中继节点在完整接收并存储即将发生掉电事件的用户节点的数据后，用户中继节点将立即向服务器转发掉电事件用户节点的数据，在服务器返回为解析正确时，用户中继节点通知将发生掉电事件的用户执行数据的自毁。

进一步，当所述用户节点对应的设备由扫描码标识时，第三方用户执行扫描访问时，所述用户节点中的通信模块向所述用户节点的设备匹配的用户终端设备发送提示消息。

进一步，其中用户终端设备可以是手机或具备大型屏幕的操作台。

本发明的方案至少存在以下几个发明点

1.通过设置中继节点，保障数据备份的完备性；

2.通过重要用户节点数据传输完备校验保障了数据的安全性；

3、通过对设备的前端交流电的检测，保障了掉电检测信号的准确性和实时性；

4、通过服务器具备较强的处理能力提前预判是否发生掉电信号，使得用户节点能够提前和准确地获知掉电事件的发生。

附图说明

图1为基于物联网的掉电数据的管理***的示意图

图2为服务器和用户节点的组成结构示意图

具体实施方式

本发明所涉及的方法和***可以应用现有的建筑中，由于楼层高或因为用户比较老旧，改造比较繁琐，在实时传输时非常困难或人员收集容易产生误差的场景之中，也适应用需要保护执行加密传输的供电站中间设备的数据的保密传输。以下描述中，用户节点及用户设备或用户应因语境不同有不同的描述，本领域技术人员知晓其在各自语境中的含义。

实施例1

如图1-2所示，为此，本申请提供了一种基于物联网技术的多节点掉电数据管理***，所述管理***中，依据物联网络技术，给予各个用户或用户设备分配一个ID号，所述ID号可以是各个用户的设备的MAC地址，也可以是用户的户籍信息及其它信息生成的特定标识码。

所述标识码可以以二维码或条形码的形式标注在用户的设备处，便于管理人员进行扫描和维护。在管理和扫描维护时，扫描信息后，在识别出用户的进一步隐私信息时或开启用户设备的智能锁时，相应用户的手机或与该与该用户或用户设备的其它智能终端能够获知有人在开启或试图获知对应用户设备的信息，本领域技术人员可以理解，该获得用户设备的信息，对应于获得用户设备存储的信息，也可以是对用户设备的智能锁等开启，试图访问等的操作。在获知有人试图访问时，即所在的用户设备能够通过自身的通信模块，借助于WIFI或zigebee网络中继功能后或具备GPRS功能的设备直接，与用户的手机或其它对应的智能设备相联系并作提醒，方便用户确知有特定的人员在获知自己的用户设备的信息或授权其它用户扫描或查看用户设备的用户信息等，有利于保护用户隐私的保护。所述用户的授权可以以随机码验证的方式，也可以直接通过确认方式直接予以反馈。依据扫描设备的相关信息，发送是否予以授权，如扫描设备是第一次扫描或存在历史扫描记录等，扫描的时间和扫描人员的校验信息等，综合判别是否授权该用户执行信息的获取。

本领域技术人员知晓，各个用户的设备，可以对应为各个用户的节点，即

所述各个用户的各个节点，即体现为各个用户的设备。在高层楼宇中，各个用户的设备可以体现为对应用户的关联设备，比如：各个用户的设备具体可以是用户的电表，或其它外设的用户设备，电供暖装置，户外供电，集体用电设备等。本领域技术人员也知晓所述各个节点也可以体现为一个电力消耗并执行记录的设备。

所述用户设备中，可以具备WIFI芯片来执行WIFI网络数据的通信，用户设备中的通信模块，所述通信模块可以网络协议的转换和数据包的转换，实现本地通信协议与互联网络的通信数据的转换，从而实现数据之间的通信，用户设备中还具有一个缓存单元，所述缓存单元用于存储用户的实时数据，所述数据的存储依据可以依据实际的需要而配置相应大小的存储卡。所述用户设备的存储空间也可以与其上端服务器中的存储空间相配合执行数据的存储。

可以理解的，上端的服务器可以依据各个用户的需求，自适应地位相应的为用户设备在服务器端，划分出相应的存储空间，所述存储空间可以采用竞争仲裁模式，也可以采用预先配置模式来分配。相应的存储的空间，也可以与相邻的用户节点相配合，所述相邻节点的依据由服务器，依据掉电事故的判断，是短时掉电或某一楼层掉电或整个区域掉电，而启动相邻的用户节点执行数据中继传输。

用户设备中还具有一个检测模块，所述检测模块中具有一个交流前端掉电检测功能，所述检测模块中具备还有具有一个预测功能，设置的掉电功能对于供电网络的输入电压进行采样，所述输入电压的采样是在电网中进行周期性采样，当采样数据出现波动性，即采样的数据符合掉电预期设置的阈值时，触发用户设备中的***充电电源执行数据的快速备份。采用前端检测交流电比现有技术中的采用转换后的直流电压更具有实时性和准确性。现有技术中的后端检测由于电容放电和滞后及抖动，容易出现误差。

所述***充电电源用于快速备份，依据用户的设备前端用户设备存储数据的不同而设置或分配不同大小的***充电电源，该充电电源即为备份电源，所述备份电源的中的具有选择相应的电容执行。所述用户设备的检测模块，也可以包含接收服务器端发送的紧急掉电提醒，进而执行数据的缓存快速存储。用户检测模块可以接收服务器发送的掉电警告，结合前端的检测数据综合判断是否会发生掉电事故。当掉电警告为紧急掉电警告时，直接执行数据备份。当检测模块检测到符合阈值的掉电信号时，也制止数据备份。在检测值不符合阈值，却接收到服务器发送的掉电警告时，检测模块可以与相邻的节点进行通信信息或历史数据信息判断是否发生掉电事故。

依据数据存储量的不同和存储时间不一致，可以设置5-15F的法拉第电容量的充电电源。所述充电电源在***运行能够实时保持充放电源，本领域技术人员知晓在备份电源能有具备一个稳压器予以输出电压。

所述的用户设备即用户节点，与网络中的上位的服务器执行相互联系，所述网络中的上位服务器用户执行数据的存储，解析，整理，显示，故障诊断等功能。很显然，所述上位服务器可以具有LCD显示屏幕，能够配合人机互动，设置参数，查看数据和故障查询等功能，所述上位服务器可以通过有线或无线的方式与网络中的用户节点进行连接，各个用户节点的数据可以表格形式存储在上位服务器中，所述上位服务器可以设置在某个楼层中，所述上位服务器具备直流自用电源，上位服务器中可以实时接收用户节点的请求，依据需要可以为用户分配存储空间，用户节点可以依据与服务器的距离，可以采用红外遥控无线传输数据的方式。

服务器中，具体可以包一个存储模块，该模块用户数据存储，进一步可以包括一个存储器分配单元，即用于对用户存储空间的分配，服务器也具备一个控制器，依据各个用户节点传输数据的传输速率及时有效性等判断各个用户节点的健壮性，从而设置各个用户节点成为传输的中继节点，作为中继节点的用户节点或用户设备，能在发生掉电之后，由于用户自身存储空间或电源供电的影响，将自身的存储的数据一部分发送给中继节点，再由中继节点发送给远端的服务器。用户服务器中的控制器能够根据预测可能掉电的数据，向相应的用户节点发送紧急提示，从而触动数据的备份和存储。具体的实施情形可以是，可以是服务器发现用户的传输数据量远低于预设的阈值时，执行将所述的楼层的预先设置的存储空间较大的用户节点作为中继节点的功能予以触发，从而实现，在大面积掉电情形发生时，用户之间的数据能够实现很好的传输。

中继节点的选择是依据数据传输的效率和历史传输数据的稳定性，掉电事故发生的频率，存储空间的大小和/或周围节点的密集程度等，选择合适的用户节点作为用户中继节点,用户中继节点的选择可以以预先配置簇的形式执行。中继用户节点可以根据预先配置执行，也可以根据预先配置，在服务器实时接收数据中，预先调整设置，所述动态调整也可以是根据***实时过程中，用户数据传输发送的正常与否，存储空间的大小和整个网络或区域网络中的负载均衡来判断，在发生掉电事故时，触发相应的中继节点，该触发中继节点，依据服务器中与预先配置的规则相匹配，进而触发相应的中继用户节点处于激活状态，也可以预先配置相应的中继用户节点处于激活状态。

用户设备在发生掉电时，当缓存模块的数据接近预设警报值时，对周边的设备进行发送询问，当确定有中继节点应答时执行，数据的传输转发，由中继节点接收数据，并由中继节点发送服务器，所述传输的数据中携带有掉电用户设备的ID信息，及掉电时刻信息，便于服务器对于掉电数据执行处理，通过告知服务器这是断点数据。当恢复供电时，掉电断的用户将自身存储的数据和标注掉电信息，一并发送给远端存储信息，同时服务器将关闭冗余的中继用户节点的广播应答功能，以减少能量的消耗。

实施例2

如图1-2所示，当用户的设备具体为传输电网中的中间设备时，本基于物联网的掉电数据采集和管理***进一步可以具体为：

所述传输***中，依据物联网络技术，给予各个用户或用户设备分配一个ID号，所述ID号可以是各个用户的设备的MAC地址，也可以是用户的户籍信息及其它信息生成的特定标识码，所述标识码可以以二维码或条形码的形式标注在用户的设备处，便于管理人员进行扫描和维护。

在管理和扫描维护时，扫描信息后，在识别出用户的进一步隐私信息时或开启用户设备的智能锁时，相应用户的手机或与该与该用户或用户设备的其它智能终端能够获知有人在开启或试图获知对应用户设备的信息。

本领域技术人员可以理解，该获得用户设备的信息，对应于获得用户设备存储的信息，也可以是对用户设备的智能锁等开启，试图访问等的操作。在获知有人试图访问时，即用户所在的用户设备能够通过自身的WIFI或zigebee网络中继后与用户的手机或其它对应的智能设备相联系并作提醒，方便用户确知有特定的人员在获知自己的用户设备的信息或授权其它用户扫描或查看用户设备的用户信息等，有利于保护用户隐私的保护，所述用户的授权可以以随机码验证的方式，也可以直接通过确认方式直接予以反馈。依据扫描设备的相关信息，发送是否予以，如扫描设备是第一次扫描或存在历史扫描记录等，扫描的时间和扫描人员的校验信息等，综合判别是否授权该用户执行信息的获取。

本领域技术人员知晓，各个用户的设备，可以对应为各个用户的节点，即所述各个用户的各个节点可体现为各个用户的设备。在高层楼宇中，各个用户的设备可以体现为对应用户的关联设备，比如：各个用户的设备具体可以是用户的电表，或其它外设的用户设备，电供暖装置，户外供电集体用电设备等，也可以具体为传输电网中的中间设备。。本领域技术人员也知晓所述各个节点也可以体现为一个电力消耗并执行记录的设备。

所述用户设备中，可以具备WIFI芯片来执行WIFI网络数据的通信，用户设备中也有一个通信模块，所述通信模块可以网络协议的转换和数据包的转换，实现本地通信协议与互联网络的通信数据的转换，从而实现数据之间的通信，用户设备中还具有一个缓冲单元，所述缓存模块用户存储用户的实时数据，所述数据的存储依据可以依据实际的需要而配置相应大小的存储卡。所述用户设备的存储空间也可以与其上端服务器中的存储空间相配合执行数据执行，数据的存储。可以理解的，上端的服务器可以依据各个用户的需求，自适应地位相应的用户设备在服务器端，划分出相应的存储空间，所述存储空间可以采用竞争仲裁模式，也可以采用预先配置模式。相应的存储的空间，也可以与相邻的用户节点相配合，所述相邻节点的依据由服务器，依据掉电事故的判断，是短时掉电或某一楼层掉电或传输电网中的某个区域掉电，而启动相邻的用户节点执行数据中继传输。

用户设备中还有具有一个检测模块，所述检测模块中具有一个交流前端掉电检测功能，所述检测模块中具备还有具有一个预测功能，设置的掉电功能对于供电网络的输入电压进行采样，所述输入电压的采样，在所述***中，对于电网的采样进行周期性采样，当采样数据出现波动性，即采样的数据符合掉电预期设置的阈值时，触发用户设备中的***充电电源执行数据的快速备份，所述***电源的快速备份，依据用户的设备前端用户设备存储数据的不同而设置或分配不同的备份电源，所述备份电源的中的具有选择相应的电容执行。所述用户设备的检测功能，也可以包含接收服务器端发送的紧急掉电提醒，进而执行数据的缓存快速存储。

用户检测模块可以接收服务器发送的掉电警告，结合前端的检测数据综合判断是否会发生掉电事故。当掉电警告为紧急掉电警告时，直接执行数据备份。当检测模块检测到符合阈值的掉电信号时，也制止数据备份。在检测值不符合阈值，却接收到服务器发送的掉电警告时，检测模块可以与相邻的节点进行通信信息或历史数据信息判断是否发生掉电事故。

依据数据存储量的不同和存储时间不一致，可以设置5--30F的法拉第电容量的充电电源。所述充电电源在***运行能够实时保持充放电源，本领域技术人员知晓在备份电源能有具备一个稳压器予以输出稳定电压。

所述的用户设备也即用户节点，与网络中的上位的服务器执行相互联系，所述网络中的上位服务器用户执行数据的存储，解析，整理，显示，故障诊断等功能。很显然，所述上位服务器可以具有LCD显示屏幕，能够配合人机互动，设置参数，查看数据和故障查询等功能，所述上位服务器可以通过有线或无线的方式与网络中的用户节点进行连接，各个用户节点的数据可以表格形式存储在上位服务器中，所述上位服务器可以设置在某个楼层中，所述上位服务器具备直流自用电源，上位服务器中可以实时接收用户节点的请求，依据需要可以为用户分配存储空间，用户节点可以依据与服务器的距离，可以采用红外遥控无线传输数据的方式。

服务器中，具体可以包括一个存储模块，用于数据的存储。所述存储模块可以包括一个存储器分配单元，用于对用户存储空间的分配，服务器也具备一个控制器，依据各个用户节点传输数据的传输速率及时有效性等判断各个用户节点的健壮性，从而设置各个用户节点成为传输的中继节点，作为中继节点的用户节点或用户设备，能在发生掉电之后，由于用户自身存储空间或电源供电的影响，将自身的存储的数据一部分发送给用户中继节点，再由用户中继节点发送给远端的服务器。用户服务器中的控制器能够根据预测可能掉电的数据，向相应的用户节点发送紧急提示，从而触动数据的备份和存储。具体的实施情形可以是，可以是服务器发现用户的传输数据量或数据速率远低于预设的阈值时，执行将所述的楼层的预先设置的存储空间较大的用户节点作为用户中继节点的功能予以触发，从而实现，在大面积掉电情形发生时，用户之间的数据能够实现很好的传输。

用户设备在发生掉电时，当缓存模块的数据接近预设警报值时，对周边的设备进行发送询问，当确定有中继节点应答时执行，数据的传输转发，由中继节点接收数据，并由中继节点发送服务器，所述传输的数据中携带有掉电用户设备的ID信息，及掉电时刻信息，便于服务器对于掉电数据执行处理，通过告知服务器这是断点数据。当恢复供电时，掉电断的用户将自身存储的数据和标注掉电信息，一并发送给远端存储信息，同时服务器将关闭冗余的中继用户节点的广播应答功能，以减少能量的消耗。

所述用户设备信息的管理***还可以进一步包括，用户ID信息关于掉电数据的采集传输，用户掉电数据及用户用电数据等也是涉及国民经济发展等参数的重要指标，因此，当本***的用户节点具体是大的关键点的网络节点时，所述用户设备在发生掉电数据时，对于用户掉电数据的传输，可以进一步包括，将用户节点的MAC或IP信息，及标识用户数据的信息和掉电时刻信息做哈希运算，再次与用户的掉电数据作加扰运算后，再通过私钥方式予以加密，服务器端在接收到该信息时，能够直接通过公钥或对称密钥的方式予以解密，和存储的哈希或加扰运算对数据进行可逆运算和解密及时获得掉电的数据和时刻信息，有利于数据的保存，而相应的掉电数据在发生时，可选的用户设备依据其重要性可以选择合理的直流或交流备份电源。

所述用户设备的掉电检测，进一步可以结合自身前端检测设备检测的交流电压情形，同时结合服务器端网络数据传输的掉电警告，做预判提前启动大容量的备份电源充电，以保障用户在数据传输时有足够的电源储备进行数据的传输，在传输数据完毕后，执行数据的自毁。可选的，所述自毁数据，在断点数据被的相邻用户节点存储完毕之后，且相应的掉电用户节点的数据已经传输到服务器，且服务器给相邻的中继节点反馈，数据解析完全正确后执行自毁。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种基于物联网***的掉电数据的管理***，其特征在于：

所述***包括多个用户节点和服务器；服务器与多个用户节点进行无线或有线通信；

所述服务器包括控制模块和存储模块；所述控制模块用于依据用户的历史数据传输记录和用户节点的存储空间大小，将所述多个用户节点中的部分节点设置为用户中继节点；所述控制模块还用于依据与其连接用户节点实时传输数据的速率及数据的内容预先判断是否会发生掉电事件，当确定为紧急掉电事件时，将向对应区域的用户节点发送紧急掉电警告；

所述存储模块用户存储用户节点发送过来的数据信息和与其连接的所有用户节点的服务信息；

所述用户点包括检测模块，通信模块和缓存单元；所述通信模块用于通信协议的转换及与其它用户节点和服务器执行通信；所述检测模块，用于接收通信模块发送过来的数据和执行数据采集，还用于检测用户节点前端的交流电源的信号，判断是否会发生掉电事件；

所述缓存单元，用于存储数据，当接收检测模块发送的掉电信号时，缓存单元进行数据的存储。

2.如权利要求1所述的***，当所述服务器发送的掉电警告为优先级最高的紧急掉电警告时，接收到所述紧急掉电警告的用户节点，执行用户节点数据的采集和存储。

3.如权利要求2所述的***，当用户节点中的检测模块未接收到紧急掉电警告时，用户节点中的检测模块检测到掉电事件后，将触发检测模块执行数据采集并将数据存储在缓存单元中；

检测前端的交流电源信号，判断是否会发生掉电事件，具体为对于供电网络的输入电压进行采样，所述输入电压的采样是执行周期性的采样，当采样的数值符合掉电预期设置的阈值时，触发用户节点中的备份电源启动。

4.如权利要求1-3所述任一***，其中所述用户节点的通信模块进一步包括，用户节点接收到服务器发送的配置信息，当该配置信息中包含将该用户节点配置为用户中继节点并指示为激活状态时，设置为用户中继节点的用户节点，将通过自身的通信模块向邻近区域的用户节点发送广播消息，并接收邻近用户节点发送的数据。

5.如权利要求4所述的***，所述广播消息中包含有被设置为用户中继节点的标识信息和存储空间大小的信息。

6.如权利要求5所述的***，当发送掉电事件的用户节点中的缓存单元存储空间不足时，将通过通信模块接收邻近用户中继节点的广播消息，并建立数据传输链路。

7.如权利要求6所述的***，所述邻近用户节点的发送数据中，包含有邻近用户节点的用户ID信息和断点信息。

8.如权利要求7所述的***，当确定为紧急掉电警告时，所述用户中继节点在完整接收并存储即将发生掉电事件的用户节点的数据后，用户中继节点立即向服务器转发掉电事件用户节点的数据，在服务器返回为解析正确时，用户中继节点通知将发生掉电事件的用户节点执行数据的自毁。

9.如权利要求1-8所述的***，当所述用户节点对应的设备由扫描码标识时，第三方用户执行扫描访问时，所述用户节点中的通信模块向所述用户节点的设备匹配的用户终端设备发送提示消息。

10.如权利要求9中所述的***，其中用户终端设备可以是手机或具备大型屏幕的操作台。