CN117336689A - 一种基于nb通讯模块的数据监测方法 - Google Patents

一种基于nb通讯模块的数据监测方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于NB通讯模块的数据监测方法，涉及NB通讯领域。具体为：利用NB通讯模块定时向仪表读取数据，并将数据保存并按周期向云端上报数据记录文件；对监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3进行设置；当产生告警信息时，立即上报，云端处理告警信息处理并推送数据到用户端，用户端显示告警信息；当修改操作仪表设置参数产生事件信息，立即上报云端，云端对事件信息进行处理并推送修改后的参数到用户端，用户端更新仪表显示参数信息。本申请采用的NB通讯模块既能解决通讯将工业仪表的采集数据连续上传至云端，同时当有报警或异常、操作发生时，及时将相关数据上传至云端，且满足仪表低功耗的要求。

Description

一种基于NB通讯模块的数据监测方法
技术领域
本申请涉及NB通讯技术领域，尤其涉及一种基于NB通讯模块的数据监测方法。
背景技术
工业现场测量大多采用独立的仪表，而随着科技的进步，大家对仪表上云的需求越来越强烈，而大多的工业仪表一般只支持到485通讯，采用MODBUS标准协议，能直接支持无线通讯的相对比较少，传统的方式使用无线模块进行数据转发，由云端发起对每台表进行数据读取。无线通讯按通讯原理有：3G、4G、5G、NB-Iot等，3G、4G、5G一般采用常连接，由云端发起数据读取，而NB-Iot窄带通讯，只能支持慢速的数据读取，目前一般采用上报型，半小时或更长时间周期上报一次数据，需要每分钟或更快的时候只能用4G通讯方式。4G通讯方式需要常连接，功耗大，不适合于一些低功耗***中使用，并且费用高。而NB-Iot可以做到低功耗，但通讯不及时，通讯间隔大，当仪表报警等意外时不能及时将有关信息上报到平台。
发明内容
基于此，本申请为解决如何实现仪表报警上报及时且仪表功耗低的问题，提供了一种基于NB通讯模块的数据监测方法。
本申请提供了一种基于NB通讯模块的数据监测方法，包括：
利用NB通讯模块定时向仪表读取数据，并将所述数据以一定时间间隔保存至数据记录文件，且每隔一定时间向云端集中上报所述数据记录文件；
对监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3进行设置；当产生告警信息时，启动立即上报，云端接收到告警信息，对所述告警信息进行处理并推送数据到用户端，用户端显示告警信息以提醒用户；
当仪表运行时修改操作仪表设置参数产生事件信息，则启动立即上报，云端接收到事件信息，对所述事件信息进行处理，并推送修改后的操作仪表设置参数到用户端，用户端更新仪表显示参数信息；
所述NB通讯模块与所述仪表采用Modbus协议进行通讯，NB通讯模块定时T1从仪表读取的数据并按T2的时间周期将读取到的数据保存至数据记录文件，并每隔一定时间T3将数据记录文件上报至云端。
设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式包括PC软件设置和云端设置。
当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为PC软件设置时，在PC软件的串口与无线通信模块的485串口连接成功后，通过PC软件设置T1、T2、T3的时间和需要发送数据的数据寄存器，在PC软件设置完成后，模组进入工作。
当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为云端设置，在模组首次上电在云端注册设备时，云端会下发监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3；
无线通讯模块发送注册帧到云端时，若云端有配置T1、T2、T3时间和数据寄存器命令时，则下发相关数据的命令。
当仪表运行故障或者仪表检测数据发生异常时，会产生告警信息，则启动立即上报，云端接收到告警信息，并对所述告警信息进行处理的具体操作包括，
当NB通讯模块在每T1时间周期读取仪表数据时发现仪表有报警信息时，则NB通讯模块启动立刻上报，发送至云端；云端收到告警数据后推送数据到用户手机App软件，并在App软件上显示告警信息以提醒用户。
用户在收到告警信息后，可根据需求对仪表告警进行确认并对参数进行修改，当仪表参数被修改时会触发参数修改事件，产生事件上报；当模组在每T1时间周期读取仪表数据发现事件上报信息时，则启动立刻上报，发送至云端，云端收到后推送到用户手中App，在App中更新仪表显示参数信息。
当无告警信息、参数修改事件上报时，NB通讯模块进入低功耗状态，CPU也进入处理低功耗方式，此时NB通讯模块与仪表每隔T1时间进行一次通讯；
当需要对告警信息、参数修改事件进行上报时，CPU将NB通讯模块从低功耗的休眠状态唤醒。
有益效果：本申请采用的NB通讯模块既能解决通讯将工业仪表的采集数据连续上传至云端，同时当有报警或异常、操作发生时，及时将相关数据上传至云端，并且能方便的进行组网，又能满足仪表低功耗的要求。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1是根据本申请提供的模块监测、记录、上报时序图；
图2是根据本申请提供的数据周期上报流程图；
图3是根据本申请提供的设备注册流程图；
图4是根据本申请提供的告警信息上报流程图；
图5是根据本申请提供的NB通讯模块示意图；
图6是根据本申请提供的数据采集流程图；
图7是根据本申请提供的告警信息上传流程图；
图8是根据本申请提供的NB通讯流程图；
图9是根据本申请提供的基于NB通讯模块的告警应用场景图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
S1：利用NB通讯模块定时向仪表读取数据，并将所述数据以一定时间间隔保存至数据记录文件，且每隔一定时间向云端集中上报所述数据记录文件。需要说明的是：
所述NB通讯模块与所述仪表采用Modbus协议进行通讯，NB通讯模块定时T1从仪表读取的数据并按T2的时间周期将读取到的数据保存至数据记录文件，并每隔一定时间T3将数据记录文件上报至云端。
S2：当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为PC软件设置时，在PC软件的串口与无线通信模块的485串口连接成功后，通过PC软件设置T1、T2、T3的时间和需要发送数据的数据寄存器，在PC软件设置完成后，模组进入工作，模块监测、记录、上报时序图如图1所示。需要说明的是：
设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式包括PC软件设置和云端设置。
当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为PC软件设置时，在PC软件的串口与无线通信模块的485串口连接成功后，通过PC软件设置T1、T2、T3的时间和需要发送数据的数据寄存器，在PC软件设置完成后，模组进入工作，即为T3时间周期发一次数据，NB通讯模块会每T1读取仪表的数据，并每T2保存一次数据，到T3时间周期一次性上报给云端。
如图2所示，当到达上报周期T3时，无线通信模块建立通信连接，上报T3内存储的数据，发送成功后，若云端没有命令下发，则结束通信。
当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为云端设置，在模组首次上电在云端注册设备时，云端会下发监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3；
无线通讯模块发送注册帧到云端时，若云端有配置T1、T2、T3时间和数据寄存器命令时，则下发相关数据的命令。
如图3所示，无线通信模块获取仪表的信息后，开始启动通信，建立通信连接完成，发送注册帧在业务云端上注册设备，云端收到注册帧后，根据仪表类型下发数据上报寄存器和告警寄存器。
S3：当仪表运行时修改操作仪表设置参数产生事件信息，则启动立即上报，云端接收到事件信息，对所述事件信息进行处理，并推送修改后的操作仪表设置参数到用户端，用户端更新仪表显示参数信息。需要说明的是：
当仪表运行故障或者仪表检测数据发生异常时，会产生告警信息，则启动立即上报，云端接收到告警信息，并对所述告警信息进行处理的具体操作包括，
当模组在每T1时间周期读取仪表数据时发现仪表有报警信息时，则模组启动立刻上报，发送至云端；云端收到告警数据后推送数据到用户手机App软件，并在App软件上显示告警信息以提醒用户。例如：用户接水位测量相关的仪器仪表，当水位超过告警水位时，水位测量仪表产生告警信息，NB无线模块读取仪表数据，发现有水位告警信息时，立刻启动上报告警信息。云端收到告警信息后，推送到客户手机App，在App软件中显示告警水位信息。
如图4所示，当仪表运行故障或者仪表检测数据发生异常时，告警信息产生，无线通信模块查询并获取告警信息后，建立无线通信连接，上报告警数据给云端，如云端没命令下发，则结束通信。
用户在收到告警信息后，可根据需求对仪表告警进行确认并对参数进行修改，当仪表参数被修改时会触发参数修改事件，产生事件上报；当模组在每T1时间周期读取仪表数据发现事件上报信息时，则启动立刻上报，发送至云端，云端收到后推送到用户手中App，在App中更新仪表显示参数信息。
当无告警信息、参数修改事件上报时，模组进入低功耗状态，CPU也进入处理低功耗方式，此时模组与仪表每隔T1时间进行一次通讯；
由于仪表数据所在的数据寄存器地址不连续，可设置多个MODBUS地址的数据进行数据周期上报。
云端可在上报后的规定时间内向模组下发数据；此时模块收到数据，如是对仪表的通讯，则模块需转发给仪表，同时等仪表回复后，上报给云端。
当需要对告警信息、参数修改事件进行上报时，CPU将模组从低功耗的休眠状态唤醒。
所述NB通讯模块包括模组、CPU、无线传输模块和电源，如图5所示；
所述模组，用于与云端进行数据通讯，负责数据的发送与接收；
所述CPU，用于唤醒模组并与仪表通讯，并保存数据记录文件；
所述无线传输模块，用于实现数据的发送与接收；
所述电源，用于为模组、CPU、无线传输模块供电。
以下流程图是基于设置记录数据时间周期为1S，保存时间周期为30S，上报时间周期为30分钟举例。
如图6所示，NB通讯模块每间隔1S向仪表采集数据，且按照时间的顺序先存储在缓在内部RAM中，当采集30S后存储在FLASH中，待间隔30分钟时读取FLASH中存储的60个时刻的数据发送。
如图7所示，NB通讯模块每间隔1S查询告警状态寄存器，获取告警状态标识，是否有告警产生，如有告警产生则读取告警信息，启动无线通信，将告警信息上传。
如图8所示，模组的低功耗模式为PSM模式，如PSM模式进入失败，则给模组断电，此时总体设备能保证功耗最低。首次通信时，给NB模组先断电再上电，进过附着基站和登录平台，成功后发送数据，此时若接收到服务器下发命令，则解析命令；若无命令接收，空闲时间到，则设置NB模组进入PSM模式。在进入PSM模式失败时，则断电处理，以保持最低功能；如PSM进入成功，则NB模组不断电，处于PSM模式。下次通信时，若在断电情况下需要重新上电通信，走附着基站，登录平台流程；若在PSM模式下，则通过唤醒模组，进行登录平台操作。
如图9所示，将NB模块接入超声波液位计后，该超声波液位计、服务器云端、用户手机形成一个完整的监测水槽液位***。
设置超声波液位计距离水槽的低位告警液面为7.5m，设置距离水槽液面高位报警界面为3.5m，告警恢复距离水面高度为5.5米；设置每间隔1S采集1次距离水槽液位的数据，每间隔30S保存一次，每间隔30分钟上报当前30分钟内的水槽液位信息数据。
正常情况水槽的水位在0.5m-4.5m之间时，NB模块每隔30分发送该30分钟的水槽水位信息。
当水槽的水位下降到0.5米时，超声波液位计监测到后，会立刻产生水位低告警信息，NB模块查询到报警信息后，立刻启动上报水位低告警信息给云端，云端收到后推送告警信息给用户手机，同时手机界面显示水槽液位低告警；用户得知水槽液位低时，将出水口阀门调小或者关闭，打开或者调大入水阀门，向水槽注入水，当超声波液位计监测到距离水槽液位为5.5时，产生水面恢复正常消息，同时产生告警恢复事件，NB模块查询到告警恢复事件时，上报消息给云端，云端推送给用户手机，此时手机显示水槽液位正常。
当水槽的水位加水到4.5米时，超声波液位计监测到后，会立刻产生水位高告警信息，NB模块查询到报警信息后，立刻启动上报水位高告警信息给云端，云端收到后推送信息给用户手机，同时手机界面显示水槽液位高告警；用户得知水槽液位高时，关闭或者调小入水阀门，调大出水阀门，当水槽的水流出到5.5ms时，超声波液位计监测到距离水槽液位为5.5时，产生水面恢复正常消息，同时产生告警恢复事件，NB模块查询到告警恢复事件时，上报消息给云端，云端推送给用户手机，此时手机显示水槽液位正常。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于，包括：
利用NB通讯模块定时向仪表读取数据，并将所述数据以一定时间间隔保存至数据记录文件，且每隔一定时间向云端集中上报所述数据记录文件；
对监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3进行设置；当产生告警信息时，启动立即上报，云端接收到告警信息，对所述告警信息进行处理并推送数据到用户端，用户端显示告警信息以提醒用户；
当仪表运行时修改操作仪表设置参数产生事件信息，则启动立即上报，云端接收到事件信息，对所述事件信息进行处理，并推送修改后的操作仪表设置参数到用户端，用户端更新仪表显示参数信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：所述NB通讯模块与所述仪表采用Modbus协议进行通讯，NB通讯模块定时T1从仪表读取的数据并按T2的时间周期将读取到的数据保存至数据记录文件，并每隔一定时间T3将数据记录文件上报至云端。
3.根据权利要求1所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式包括PC软件设置和云端设置。
4.根据权利要求3所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为PC软件设置时，在PC软件的串口与无线通信模块的485串口连接成功后，通过PC软件设置T1、T2、T3的时间和需要发送数据的数据寄存器，在PC软件设置完成后，模组进入工作。
5.根据权利要求3所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：当设置监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3的方式为云端设置，在模组首次上电在云端注册设备时，云端会下发监测仪表数据的时间周期T1、记录数据时间周期T2、数据寄存器、上报时间周期T3；
无线通讯模块发送注册帧到云端时，若云端有配置T1、T2、T3时间和数据寄存器命令时，则下发相关数据的命令。
6.根据权利要求5所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：当仪表运行故障或者仪表检测数据发生异常时，会产生告警信息，则启动立即上报，云端接收到告警信息，并对所述告警信息进行处理的具体操作包括，
当NB通讯模块在每T1时间周期读取仪表数据时发现仪表有报警信息时，则NB通讯模块启动立刻上报，发送至云端；云端收到告警数据后推送数据到用户手机App软件，并在App软件上显示告警信息以提醒用户。
7.根据权利要求6所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：用户在收到告警信息后，可根据需求对仪表告警进行确认并对参数进行修改，当仪表参数被修改时会触发参数修改事件，产生事件上报；当模组在每T1时间周期读取仪表数据发现事件上报信息时，则启动立刻上报，发送至云端，云端收到后推送到用户手中App，在App中更新仪表显示参数信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于NB通讯模块的数据监测方法，其特征在于：当无告警信息、参数修改事件上报时，NB通讯模块进入低功耗状态，CPU也进入处理低功耗方式，此时NB通讯模块与仪表每隔T1时间进行一次通讯；
当需要对告警信息、参数修改事件进行上报时，CPU将NB通讯模块从低功耗的休眠状态唤醒。
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