CN117412360A - 一种智能电缆沟盖板的无线告警*** - Google Patents

一种智能电缆沟盖板的无线告警*** Download PDF

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CN117412360A CN202311328735.2A CN202311328735A CN117412360A CN 117412360 A CN117412360 A CN 117412360A CN 202311328735 A CN202311328735 A CN 202311328735A CN 117412360 A CN117412360 A CN 117412360A
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Abstract

本发明提供一种智能电缆沟盖板的无线告警***，应用于具有多个智能电缆沟盖板的电缆沟。所述无线告警***包括主机及多个从机，各从机安装于相对应的智能电缆沟盖板并与其智能监测装置相连接，用于从智能监测装置获取环境数据、运行数据以及状态信息。所述主机依据预定的顺序轮询多个从机，获取状态信息，并将所获取的所述状态信息传送至服务器。各从机在响应所述主机的轮询时处于正常工作状态，将其获取的状态信息传送至所述主机，并在响应所述主机的轮询之后进入休眠状态，直到下一次响应所述主机的轮询。本发明能够以超低的功耗实现智能电缆沟盖板与服务器之间的多节点实时双向通讯。

Description

一种智能电缆沟盖板的无线告警***
技术领域
本发明涉及电力巡检技术领域，特别是涉及一种智能电缆沟盖板的无线告警***。
背景技术
电缆沟是用以敷设和更换电力或电讯电缆设施的地下管道，也是被覆设电缆设施的围护结构。在城市电网建设中，电缆沟是输配电电缆线路必不可少的基础设施。
由于电缆沟处于地下，环境状况差且难以控制，而电缆沟的环境状况又与电缆设施的运行安全息息相关，因此，通常会在电缆沟附近设置各种传感监测装置，例如溢水传感器、温度传感器、湿度传感器、各种气体传感器等，通过实时通讯，监测电缆沟内的环境状况，以便工作人员及时了解和改善。
电缆沟通常采用电缆沟盖板覆盖沟道，既方便打开和关闭电缆沟，又能够保护电缆沟内设施及方便电缆沟上方的通行。为了安装和更换的方便，还可将用于监测电缆沟各种环境状况的监测装置和通讯装置设计构成智能监测设备，设置于电缆沟盖板上，形成智能电缆沟盖板。然而，由于智能电缆沟盖板是采用电池供电，而其智能监控设备不仅要进行各种环境数据的监测，还要及时将获得的环境数据以及相应产生的状态信息，传送至远端服务器，功耗大，难以维持较长的待机时间；而且，一条电缆沟通常设置有多个智能电缆沟盖板，这些智能电缆沟盖板需不间断地同时与远端服务器通讯，也存在电能上的浪费。可见，现有智能电缆沟盖板的这种监控***并不适用于电缆沟这样需要长期待机且无人照料的情形。
此外，有些智能电缆沟盖板上的监控装置或者通讯装置仅存在支持单向通讯的情况，导致其组网也比较复杂，亦需要进行改善。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种智能电缆沟盖板的无线告警***，能够以简洁的网络结构、超低的功耗实现智能电缆沟盖板与服务器之间的多节点实时双向通讯。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种智能电缆沟盖板的无线告警***，应用于具有多个智能电缆沟盖板的电缆沟，其中，各所述智能电缆沟盖板设有智能监测装置，所述智能监测装置用以监测所述电缆沟的环境，获得相应的环境数据并产生状态信息，所述无线告警***包括主机及多个从机，所述多个从机与所述多个智能电缆沟盖板一一对应，各所述从机安装于相对应的所述智能电缆沟盖板并与其智能监测装置相连接，用于从所述智能监测装置获取所述环境数据、所述智能监测装置的运行数据以及所述状态信息；所述主机与所述多个从机均建立有配对连接关系以能够与各所述从机进行无线通讯；其中，所述主机依据预定的顺序轮询所述多个从机，获取所述状态信息，并将所获取的所述状态信息传送至服务器；各所述从机在响应所述主机的轮询时处于正常工作状态，将其获取的状态信息传送至所述主机，并在响应所述主机的轮询之后进入休眠状态，直到下一次响应所述主机的轮询。
进一步地，所述主机在依据预定的顺序轮询所述多个从机的过程中，若检测到从被轮询的当前从机获取的所述状态信息中包含非法的告警码或/及错误码，则与所述当前从机进入单独通讯状态，从所述当前从机中获取与所述告警码或/及错误码相对应的所述环境数据或/及所述运行数据，并在获取所述环境数据或/及所述运行数据之后退出所述单独通讯状态，继续依据所述预定的顺序轮询下一个从机。
进一步地，各所述从机在每次被所述主机轮询时，均响应所述主机的轮询，将其获取的状态信息传送至所述主机。
进一步地，所述休眠状态包括正常休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述正常休眠状态持续的时间为正常休眠周期，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间；
各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述正常休眠状态，经过所述正常休眠周期从所述正常休眠状态醒来，进入轮询判断过程；
在所述轮询判断过程，各所述从机接收并解析所述主机发送的数据包，在所述数据包是针对本从机进行轮询的轮询数据包时响应所述主机的轮询；在所述数据包不是针对本从机进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程。
进一步地，所述正常休眠周期基于下式确定：
Z1i= N×T－△t
其中，Z1i为第i个从机的正常休眠周期，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0；
所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i>j时，Z2i= (i - j) ×T；
当i<j时，Z2i= (N - j + i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i= Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts>0。
进一步地，各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述休眠状态，并允许以所述休眠状态跳过所述主机的L次轮询，响应所述主机的第L+1次轮询，其中L为动态变化的值且有最大值限制。
进一步地，L的初始值为0，各所述从机每响应一次所述主机的轮询，L增加1次，直到L达到预设最大次数。
进一步地，所述休眠状态包括低功耗休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述低功耗休眠状态持续的时间为低功耗休眠时间，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间；
各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述低功耗休眠状态，经过所述低功耗休眠时间从所述低功耗休眠状态醒来，进入轮询判断过程；
在所述轮询判断过程，各所述从机接收并解析所述主机发送的数据包，在所述数据包是针对本从机进行轮询的轮询数据包时响应所述主机的轮询，在所述数据包不是针对本从机进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程；
其中，所述低功耗休眠时间基于下式确定：
Z3i= (N × T) × (L + 1) －△t
其中，Z3i为第i个从机的低功耗休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，L为允许所述从机跳过的所述主机的轮询的次数，0≤ L≤预设最大次数，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0；
所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i>j时，Z2i= (i - j) ×T；
当i<j时，Z2i= (N - j + i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i= Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts>0。
进一步地，所述主机在依据预定的顺序轮询所述多个从机之前，将所述从机数量以及各所述从机在所述预定的顺序中的次序发送至对应的所述从机。
进一步地，所述主机基于其与所述多个从机建立配对连接关系的先后顺序确定所述预定的顺序。
进一步地，所述主机通过线缆连接至所述服务器，所述主机与各所述从机之间基于2.4G无线通讯协议进行无线通讯，各所述从机通过UART接口与相对应的所述智能电缆沟盖板的智能监测装置电性连接。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***通过主机和多个从机的设置，在电缆沟的多个智能电缆沟盖板与服务器之间建立一对多的星型网络，以简洁的网络结构，实现电缆沟的多个智能电缆沟盖板与服务器之间的多节点实时双向通讯，将各智能电缆沟盖板的状态信息以及所需的环境数据、运行数据传送至服务器，更新服务器的数据，便于工作人员及时进行维护工作；由于多个从机仅在各自响应主机的轮询时处于正常工作状态，其他时刻可以处于休眠状态，因此能够大大降低功耗，延长从机及智能电缆沟盖板的工作时间；而且，本发明实施例可以允许从机在一定范围内不响应主机的正常轮询请求，即允许从机跳过一定次数的主机的轮询，延长从机的休眠状态，从而进一步降低功耗；因此，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***能够以超低功耗在小型电池供电的***中实现多节点实时双向通讯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***的***框图。
图2为本发明实施例的主机的正常轮询过程的时序图。
图3为本发明实施例的主机在轮询过程中建立一个单独通讯的时序图。
图4为本发明一实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***的设置结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
本发明实施例提供一种智能电缆沟盖板的无线告警***，应用于具有多个智能电缆沟盖板的电缆沟，能够大大降低智能电缆沟盖板以及覆盖所述电缆沟的整个无线告警***的功耗，延长智能电缆沟盖板的工作时间。
所述电缆沟的各智能电缆沟盖板设有智能监测装置，所述智能监测装置用以监测所述电缆沟的环境，获得相应的环境数据并产生状态信息。其中，所述环境数据可以包括所述电缆沟的溢水数据、温度数据、湿度数据、气体数据等，所述状态信息则可以包括智能监测装置根据所述环境数据以及其运行数据而产生的告警码、错误码以及其他***参数如电量等。进一步地，所述多个智能电缆沟盖板并不限于设置于同一电缆沟，亦可以分别设置于多条电缆沟上。
如图1所示，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***包括主机10及多个从机20。所述多个从机20与所述电缆沟的多个智能电缆沟盖板30一一对应，各从机20安装于相对应的智能电缆沟盖板30并与其智能监测装置（图未示）相连接，用于从所述智能监测装置获取其监测获得的环境数据、智能监测装置的运行数据和产生的状态信息。所述主机10与所述多个从机20均建立有配对连接关系，以能够与各所述从机20进行无线通讯。其中，所述主机10依据预定的顺序轮询所述多个从机20，获取所述状态信息，并将所获取的所述状态信息传送至服务器40；各所述从机20则在响应所述主机10的轮询时处于正常工作状态，将其获取的状态信息传送至所述主机10，并在响应所述主机10的轮询之后进入休眠状态，直到下一次响应所述主机10的轮询。
如此，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***通过主机10和多个从机20的设置，在电缆沟的多个智能电缆沟盖板30与服务器40之间建立一个一对多的星型网络，以简洁的网络结构，实现多个智能电缆沟盖板30与服务器40之间的多节点实时双向通讯，将各智能电缆沟盖板30的状态信息传送至服务器40，更新服务器40的数据。由于多个从机20仅在各自响应主机10的轮询时处于正常工作状态，其他时刻可以处于休眠状态，无需不间断地同时与远端服务器通讯，因此，无论各从机20是采用单独供电方式还是由智能电缆沟盖板30供电，均能够大大降低功耗，延长从机20及智能电缆沟盖板30的工作时间。可见，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***能够以超低功耗在小型电池供电的***中实现多节点实时双向通讯。
具体地，所述主机10可以通过线缆连接至所述服务器40，从所述服务器40获得电能，并将所获取的数据传送至所述服务器40，接收所述服务器40的控制指令；所述主机10与各所述从机20之间可以基于2.4G无线通讯协议进行无线通讯，以实现低功耗的双向无线通讯；各所述从机20则可以通过UART接口（Universal Asynchronous Receiver-Transmitter，通用异步收发器）与相对应的智能电缆沟盖板30的智能监测装置电性连接。
在本发明实施例中，所述主机10与所述多个从机20建立配对连接关系的过程可以为：所述主机10先进入配对模式，之后所述多个从机20依次进入配对模式，令所述主机10可以依次与各所述从机20配对连接，从而能够与各所述从机20进行无线通讯。在一较佳实施例中，所述主机10基于其与所述多个从机20建立配对连接关系的先后顺序确定所述预定的顺序，即第一个与所述主机10配对连接的从机20在所述预定的顺序中的次序为第1位，第二个与所述主机10配对连接的从机20在所述预定的顺序中的次序为第2位，依次类推。当然，所述主机10确定所述预定的顺序的方式不限于此，亦可以采用其他可行的方式。
通过与所述多个从机20配对连接，所述主机10可以统计获得所述多个从机20的个数，即从机数量。在依据预定的顺序轮询所述多个从机20之前，所述主机10将获知的从机数量以及所确定的各从机20在所述预定的顺序中的次序发送至对应从机20。
具体实施时，所述从机20在配对完成后，可以按照其配对成功的顺序，接收到所述主机10发过来的ID，这个ID就是所述从机20的序号ID，用于决定其在后续通讯中的所述预定的顺序中的次序，所述序号ID保存在所述从机20的Flash闪存中，掉电不丢失。
进一步地，所述主机10在依据预定的顺序轮询所述多个从机20的过程中，若检测到从被轮询的当前从机20获取的所述状态信息中包含非法的告警码或/及错误码，则与所述当前从机20进入单独通讯状态，从所述当前从机20中获取与所述告警码或/及错误码相对应的所述环境数据或/及所述运行数据，并在获取所述环境数据或/及所述运行数据之后退出所述单独通讯状态，继续依据所述预定的顺序轮询下一个从机20。
由此，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***能够在智能电缆沟盖板30监测的环境数据有异样或/及运行数据有异样时，及时将相关数据传送至服务器40，供工作人员及时进行维护。
具体而言，所述主机10的正常轮询过程，如图2所示，以从机数量为60为例，所述主机10依次轮询每个从机20，从各从机20获取状态信息，采用T表示通讯时间槽，则图2中的T1表示轮询预定的顺序中位于第1位的从机20的通讯时间槽的开始，T2表示轮询预定的顺序中位于第2位的从机20的通讯时间槽的开始，依次类推，T60表示轮询预定的顺序中位于第60位的从机20的通讯时间槽的开始。
在此，进一步对所述通讯时间槽进行说明。本发明实施例中，所述主机10与所述从机20之间的通讯方式是基于时间片的通讯，即，每一次通讯都是由主机10发起的，从机20则是被动响应所述主机10的指令，以应答帧的方式将主机10要求的信息传送至主机10。所述主机10每次发起通讯的时间间隔是一个定值，因此，所述主机10与所述多个从机20通讯的时间片是一份一份的，主机10和各从机20均可以基于该时间片计算下一次通讯的时间。其中，每一次通讯的时间片从开始到结束，称为一个时间槽，即所述通讯时间槽，且任何一次通讯的时间长度不允许超过一个时间槽。对于所述主机10而言，必须在每个时间槽开始的时候发起通讯，因此，图2中T1、T2...T60标记处为每个时间槽的开始，也是主机10分别发起与预定的顺序中位于第1位、第2位...第60位的从机20的通讯的时刻，两个相邻标记之间例如T1标记与T2标记之间为一个时间槽T。
图2呈现了所述主机10的正常轮询过程。在正常轮询的过程中，若所述主机10需要进入单独通讯状态，也就是说，所述主机10检测到从正被轮询的当前从机20获取的状态信息中包含非法的告警码或/及错误码，则所述主机10与所述当前从机20建立单独通讯，与所述当前从机20进入单独通讯状态，以从所述当前从机20中获取所述环境数据或/及所述运行数据。图3呈现了主机10在正常轮询过程中建立一个单独通讯的轮询过程。如图3所示，主机10在第n个时间槽Tn轮询预定的顺序中位于第n位的从机20，当检测到从该从机20的获取的状态信息包含非法的告警码或/及错误码，则在下一个时间槽即第n+1个时间槽Tn+1开始时发起与该从机20的单独通讯，在第n+1个时间槽Tn+1中与该从机20进入单独通讯状态，并在从该从机20获取所需的环境数据或/及运行数据之后退出所述单独通讯状态，在接下来的第n+2个时间槽Tn+2继续依据所述预定的顺序轮询下一个从机20，即预定的顺序中位于第n+1位的从机20。
在本发明的第一较佳实施方式中，各所述从机20在每次被所述主机10轮询时，均响应所述主机10的轮询，将其获取的状态信息传送至所述主机10。这种状况下，各从机20在响应所述主机10的轮询之后的休眠状态可以包括正常休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述正常休眠状态持续的时间为正常休眠周期，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间。
具体而言，各所述从机20在响应所述主机10的轮询之后进入所述正常休眠状态，经过所述正常休眠周期从所述正常休眠状态醒来，进入轮询判断过程。
在所述轮询判断过程，各所述从机20接收并解析所述主机10发送的数据包，在所述数据包是针对本从机20进行轮询的轮询数据包时响应所述主机10的轮询，在所述数据包不是针对本从机20进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机20的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程。
具体地，所述正常休眠状态持续的时间即正常休眠周期，可以对应为所述主机10的轮询过程中未出现单独通讯状态时各从机20的休眠时间；所述延迟休眠状态持续的时间即延迟休眠时间，可以对应为因所述主机10的轮询过程出现了单独通讯状态致使各从机20增加的休眠时间。
较佳地，所述正常休眠周期可以基于下式确定：
Z1i= N×T－△t
其中，Z1i为第i个从机的正常休眠周期，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0。
由于各从机20在每次被所述主机10轮询时均响应所述主机10的轮询，在主机10的正常轮询过程中，也就是主机10的轮询过程中没有单独通讯的情况下，各从机20的相邻两次被轮询之间的通讯延迟是一定的，因此各从机20可以根据主机10轮询之前发送的从机数量进行所述通讯延迟的计算。例如，从机数量N为16，时间槽T通常为固定值2ms，则所述通讯延迟为：
N × T = 16 × 2 = 32ms
也就是说，各从机20与所述主机10本次通讯结束之后，下一次通讯需在约32ms之后，因此，各从机20可以在这段时间（32ms）保持休眠状态，这样可以极大地节省功耗。
优选地，为了避免晶振的差异导致计时误差，各从机可以提前醒来，该提前醒来的时间记作△t，即计时误差补偿，例如提前1ms醒来，即△t=1ms。承接上例，也就是，各从机20在与所述主机10本次通讯结束之后，可以休眠31ms再醒来，响应所述主机10的下一次轮询。
由此可见，所述正常休眠状态也就是所述主机10的正常轮询过程中各从机20的休眠状态。
一旦所述主机10的轮询过程中存在单独通讯状态，也就是产生上文所述与某个从机20单独通讯的情形，则从所述正常休眠状态醒来的从机20会解析发现，所接收的所述主机10的数据包不是针对本从机20进行轮询的轮询数据包，此时本从机20需要基于所述数据包确定本从机20的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态。所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i>j时，Z2i= (i - j) ×T；
当i<j时，Z2i= (N - j + i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i= Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts>0。
需要说明的是，当所述数据包不是轮询数据包时，例如所述数据包是单独通讯中的数据包，固定延迟通讯Ts时间，Ts可设定为10ms。
仍以从机数量N为16，时间槽T为2ms为例，若当前从机20为所述预定的顺序中第9位的从机，当前从机20接收的所述数据包所针对的从机20为所述预定的顺序中第3位的从机，则当前从机20的延迟休眠时间为：
Z29= (i - j) × T = (9 - 3) × 2 = 12ms。
若当前从机20为所述预定的顺序中第9位的从机，当前从机20接收的所述数据包所针对的从机20为所述预定的顺序中第12位的从机，则当前从机20的延迟休眠时间为：
Z29= (N - j + i) ×T = (16-12 + 9) × 2 = 26ms。
所述当前从机20在进入所述延迟休眠状态休眠，经所述延迟休眠时间之后醒来，再次进入上述轮询判断过程。
在本发明的第二较佳实施方式中，各所述从机20在响应所述主机10的轮询之后进入所述休眠状态，并允许以所述休眠状态跳过所述主机的L次轮询后，响应所述主机的第L+1次轮询，其中L是个动态变化的值，有最大值的限制。
较佳地，L的初始值为0，各所述从机每响应一次所述主机的轮询，L增加1次，直到L达到预设最大次数。
具体而言，在本发明实施例中，所述从机20无论是采用单独供电方式还是由智能电缆沟盖板30供电，均为电池供电方式，为了进一步降低功耗，本发明第二较佳实施方式中的无线告警***允许各从机20在一定范围内不响应主机10的正常轮询请求，亦即允许各从机20跳过一定次数的主机10的轮询。各从机20可以自行设定其能够跳过所述主机10的轮询的次数，其设定方法可以如下：
各从机20维护一个称为连接成功率的指标，称为连接系数L，该连接系数L的值同时表示允许从机20跳过的主机10的轮询的次数。连接系数L的取值范围可以根据需要进行设定，其初始值为0，最大值则为一预设最大次数，例如20。在一较佳实施例中，当L为0时，表示不信任连接，从机20不能进行跳过任何一次主机10的轮询；从机20每响应一次主机10的轮询，连接系数L增加1，直到连接系数L达到最大值即预设最大次数。
在这种状况下，各所述从机20在响应所述主机10的轮询之后的所述休眠状态可以包括低功耗休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述低功耗休眠状态持续的时间为低功耗休眠时间，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间。
具体地，各所述从机20在响应所述主机10的轮询之后进入所述低功耗休眠状态，经过所述低功耗休眠时间从所述低功耗休眠状态醒来，进入轮询判断过程。
在所述轮询判断过程，各所述从机20接收并解析所述主机10发送的数据包，在所述数据包是针对本从机20进行轮询的轮询数据包时响应所述主机10的轮询，在所述数据包不是针对本从机20进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机20的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程。
较佳地，所述低功耗休眠时间可以基于下式确定：
Z3i= (N × T) × (L + 1) －△t
其中，Z3i为第i个从机的低功耗休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，L为允许所述从机跳过的所述主机的轮询的次数，0≤ L≤预设最大次数，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0。
由于各从机20每次响应主机10轮询后的低功耗休眠时间是随从机20已响应主机10轮询的次数而变化的，因此各从机20在每次响应主机10轮询后均重新计算其允许跳过的所述主机轮询的次数以及此次的低功耗休眠时间。
依旧以从机数量N为16，时间槽T为2ms，预设最大次数为20为例，各从机20在相邻两次响应主机10轮询之间的通讯延迟的计算方式如下：
如果L = 1，则所述通讯延迟为：
(N×T)×(L+1) = (16×2)×(1 + 1) = 64ms；
如果L = 20，则所述通讯延迟为：
(N×T)×(L+1) = (16×2)×(20+1) =672ms。
也就是说，各从机20与所述主机10本次通讯结束之后，下一次响应所述主机10的轮询需在64ms甚至672ms之后，因此，各从机20可以在这段时间保持休眠状态，这样可以更好地节省功耗。
优选地，为了避免晶振的差异导致计时误差，各从机20可以提前醒来，该提前醒来的时间记作△t，即计时误差补偿，例如提前1ms醒来，即△t=1ms。
由此可见，在所述主机10的正常轮询过程中，各所述从机20可以根据各自的情形保持所述低功耗休眠状态，所述低功耗休眠状态持续时间比第一较佳实施方式中的正常休眠状态持续时间更久，如此在确保能够及时获得各所述从机20的状态信息的情况下，令各从机20的功耗进一步大大降低。所述低功耗休眠状态持续的时间即低功耗休眠时间，也就可以对应为各从机20正常可以具有的正常休眠周期加上由于跳过一定次数的主机10的轮询而具有的休眠时间。
一旦所述主机10的轮询过程中存在单独通讯状态，也就是产生上文所述与某个从机20单独通讯的情形，则从所述低功耗休眠状态醒来的从机20会解析发现，所接收到所述主机10发送的数据包不是针对本从机20进行轮询的轮询数据包，此时本从机20需要基于所述数据包确定本从机20的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态。所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i>j时，Z2i= (i - j) ×T；
当i<j时，Z2i= (N-j+i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i= Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts>0。
需要说明的是，当所述数据包不是轮询数据包时，例如所述数据包是单独通讯中的数据包，固定延迟通讯Ts时间，Ts可设定为10ms。
本发明的第二较佳实施方式中的延迟休眠状态与第一较佳实施方式中的延迟休眠状态均是针对所述主机10的轮询过程中存在单独通讯状态的情况，对应的延迟休眠时间的确定方式相同，故在此不再举例说明。
通过上述说明可知，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***通过主机和多个从机的设置，在电缆沟的多个智能电缆沟盖板与服务器之间建立一个一对多的星型网络，以简洁的网络结构，实现电缆沟的多个智能电缆沟盖板与服务器之间的多节点实时双向通讯，将各智能电缆沟盖板的状态信息以及所需的环境数据、运行数据传送至服务器，更新服务器的数据，便于工作人员及时进行维护工作。
由于多个从机仅在各自响应主机的轮询时处于正常工作状态，其他时刻可以处于休眠状态，无需不间断地同时与远端服务器通讯，因此，无论各从机是采用单独供电方式还是由智能电缆沟盖板供电，均能够大大降低功耗，延长从机及智能电缆沟盖板的工作时间。
而且，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***可以允许从机在一定范围内不响应主机的正常轮询请求，即允许从机跳过一定次数的主机的轮询，延长从机的休眠状态，从而进一步降低功耗。
因此，本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***能够以超低功耗在小型电池供电的***中实现多节点实时双向通讯，特别适用于电缆沟这样需要长期待机且无人照料的应用场景。
上文中，本发明实施例针对多个从机响应主机的方式提供了第一较佳实施方式和第二较佳实施方式，第一较佳实施方式中各从机处于正常轮询响应工作模式，第二较佳实施方式中各从机处于低功耗轮询响应工作模式，显而易见地，所述正常轮询响应工作模式和所述低功耗轮询响应工作模式可以单独应用于从机，亦可以同时应用于从机，当同时应用于从机时，可以由各从机提供选择模式，来选择确定其当前工作模式，较佳地，所述多个从机的工作模式相同。
接下来，以一具体应用实例来说明本发明实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***的具体设置方式。
如图4所示，本发明一实施例的智能电缆沟盖板的无线告警***包括主机11、第一从机21和第二从机22。所述主机11设置于电力***的控制箱41内，通过线缆连接至服务器（图未示）。所述第一从机21安装于第一电缆沟31的智能电缆沟盖板33底部，并通过UART接口与智能电缆沟盖板33的智能监测装置电性连接，进行有线通讯。所述第二从机22安装于第二电缆沟32的智能电缆沟盖板34底部，并通过UART接口与智能电缆沟盖板34的智能监测装置电性连接，进行有线通讯。所述主机11与所述第一从机21、第二从机22之间基于2.4G无线通讯协议进行无线通讯。在此说明的是，本实施例中以2个从机进行示例，但从机的数量并不限于此，例如从机的数量可以多达60个。
所述主机11和所述第一从机21、所述第二从机22可以基于微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）芯片、结合无线数据收发模块（图中标号110为其天线）实现。例如，所述MCU芯片可以是CH581F/QFN28低功率芯片，当然不限于此。
在将所述主机11和所述第一从机21、所述第二从机22设置完毕并上电之后，首先进行所述主机11与所述第一从机21、所述第二从机22的配对连接，以便所述主机11能够与所述第一从机21、所述第二从机22进行无线通讯。完成配对连接之后，所述主机11、所述第一从机21、所述第二从机22处于同一通讯网络中。当所述主机11与所有从机21、22均进行配对连接之后，即可退出配对模式，完成配对工作。此时，所述主机11可以统计得到配对连接的所有从机的数量即从机数量，并可以以与所述第一从机21、所述第二从机22配对的先后顺序作为后续轮询时的顺序，即确定所述预定的顺序。
之后，所述主机11会依据所述预定的顺序，依次与每个从机21、22进行首次通讯，将获知的从机数量以及所确定的各从机21、22在所述预定的顺序中的次序发送至对应从机21、22，以供第一从机21、第二从机22根据前述方式计算休眠周期或休眠时间。
在完成首次通讯后，所述主机11可以开始对于所述第一从机21、所述第二从机22的轮询，如上文所述，在此不再赘述。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种智能电缆沟盖板的无线告警***，应用于具有多个智能电缆沟盖板的电缆沟，其中，各所述智能电缆沟盖板设有智能监测装置，所述智能监测装置用以监测所述电缆沟的环境，获得相应的环境数据并产生状态信息，其特征在于，所述无线告警***包括主机及多个从机，所述多个从机与所述多个智能电缆沟盖板一一对应，各所述从机安装于相对应的所述智能电缆沟盖板并与其智能监测装置相连接，用于从所述智能监测装置获取所述环境数据、所述智能监测装置的运行数据以及所述状态信息；所述主机与所述多个从机均建立有配对连接关系以能够与各所述从机进行无线通讯；其中，所述主机依据预定的顺序轮询所述多个从机，获取所述状态信息，并将所获取的所述状态信息传送至服务器；各所述从机在响应所述主机的轮询时处于正常工作状态，将其获取的状态信息传送至所述主机，并在响应所述主机的轮询之后进入休眠状态，直到下一次响应所述主机的轮询。
2.根据权利要求1所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述主机在依据预定的顺序轮询所述多个从机的过程中，若检测到从被轮询的当前从机获取的所述状态信息中包含非法的告警码或/及错误码，则与所述当前从机进入单独通讯状态，从所述当前从机中获取与所述告警码或/及错误码相对应的所述环境数据或/及所述运行数据，并在获取所述环境数据或/及所述运行数据之后退出所述单独通讯状态，继续依据所述预定的顺序轮询下一个从机。
3.根据权利要求2所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，各所述从机在每次被所述主机轮询时，均响应所述主机的轮询，将其获取的状态信息传送至所述主机。
4.根据权利要求3所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述休眠状态包括正常休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述正常休眠状态持续的时间为正常休眠周期，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间；
各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述正常休眠状态，经过所述正常休眠周期从所述正常休眠状态醒来，进入轮询判断过程；
在所述轮询判断过程，各所述从机接收并解析所述主机发送的数据包，在所述数据包是针对本从机进行轮询的轮询数据包时响应所述主机的轮询；在所述数据包不是针对本从机进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程。
5.根据权利要求4所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述正常休眠周期基于下式确定：
Z1i = N×T－△t
其中，Z1i为第i个从机的正常休眠周期，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0；
所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i > j时，Z2i = (i - j) ×T；
当i < j时，Z2i = (N - j + i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i = Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts > 0。
6.根据权利要求2所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述休眠状态，并允许以所述休眠状态跳过所述主机的L次轮询，响应所述主机的第L+1次轮询，其中L为动态变化的值且有最大值限制。
7.根据权利要求6所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，L的初始值为0，各所述从机每响应一次所述主机的轮询，L增加1次，直到L达到预设最大次数。
8.根据权利要求6所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述休眠状态包括低功耗休眠状态和延迟休眠状态，其中，所述低功耗休眠状态持续的时间为低功耗休眠时间，所述延迟休眠状态持续的时间为延迟休眠时间；
各所述从机在响应所述主机的轮询之后进入所述低功耗休眠状态，经过所述低功耗休眠时间从所述低功耗休眠状态醒来，进入轮询判断过程；
在所述轮询判断过程，各所述从机接收并解析所述主机发送的数据包，在所述数据包是针对本从机进行轮询的轮询数据包时响应所述主机的轮询，在所述数据包不是针对本从机进行轮询的轮询数据包时，基于所述数据包确定本从机的延迟休眠时间，并进入所述延迟休眠状态，在经过所述延迟休眠时间从所述延迟休眠状态醒来后，再次进入所述轮询判断过程；
其中，所述低功耗休眠时间基于下式确定：
Z3i = (N × T) × (L + 1) －△t
其中，Z3i为第i个从机的低功耗休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，L为允许所述从机跳过的所述主机的轮询的次数，0≤ L ≤预设最大次数，△t为计时误差补偿且△t ≥ 0；
所述延迟休眠时间基于下式确定：
所述数据包是轮询数据包时，所述数据包是针对第j个从机进行轮询的轮询数据包，则：
当i > j时，Z2i = (i - j) ×T；
当i < j时，Z2i = (N - j + i) ×T；
所述数据包不是轮询数据包时：
Z2i = Ts
其中，Z2i为第i个从机的延迟休眠时间，i为所述从机在所述预定的顺序中的次序，j为所述数据包所针对的从机在所述预定的顺序中的次序，N为从机数量，T为通讯时间槽，Ts为一设定时间值且Ts > 0。
9.根据权利要求5或8所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述主机在依据预定的顺序轮询所述多个从机之前，将所述从机数量以及各所述从机在所述预定的顺序中的次序发送至对应的所述从机。
10.根据权利要求1所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述主机基于其与所述多个从机建立配对连接关系的先后顺序确定所述预定的顺序。
11.根据权利要求1所述的智能电缆沟盖板的无线告警***，其特征在于，所述主机通过线缆连接至所述服务器，所述主机与各所述从机之间基于2.4G无线通讯协议进行无线通讯，各所述从机通过UART接口与相对应的所述智能电缆沟盖板的智能监测装置电性连接。
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