一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備，采集裝置（1）與監(jiān)測設(shè)備（2）通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)測設(shè)備（2）與數(shù)據(jù)中心平臺（3）通過網(wǎng)絡(luò)連接，通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊（4）和應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊（6）分別與無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊（5）連接；監(jiān)測設(shè)備（2）包括反饋模塊（7）、斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊（8）、第一冗余機(jī)制模塊（9），斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊（8）與第一冗余機(jī)制模塊（9）連接；數(shù)據(jù)中心平臺（3）內(nèi)設(shè)置有第二冗余機(jī)制模塊（10）。本實(shí)用新型能夠有效的解決針對目前建筑能耗數(shù)據(jù)傳輸過程中容易出現(xiàn)的通信可靠性問題，為建筑能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)提供了一個完整的數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制。
【專利說明】一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中，需要對現(xiàn)場的不同類型、不同傳輸協(xié)議的多個儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集后的數(shù)據(jù)要通過有線或無線的方式匯聚至現(xiàn)場數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備，并根據(jù)實(shí)際需要再將數(shù)據(jù)傳送至指定的數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析。
[0003]目前，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的傳送一般采取有線傳輸或者Zigbee無線傳輸?shù)姆绞?，有線傳輸存在成本高、適應(yīng)性差、擴(kuò)展性低，布線實(shí)施困難等缺陷。Zigbee無線傳輸雖然能很好的解決有線傳輸?shù)娜毕?，但?dāng)現(xiàn)場障礙物遮擋、電磁環(huán)境不良的不利情況下，會造成數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃韵陆怠?br> [0004]因此，在既定的現(xiàn)場工作條件和數(shù)據(jù)傳輸形式下，如何能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃猿蔀榻ㄖ芎谋O(jiān)測設(shè)備的各個設(shè)計環(huán)節(jié)中都應(yīng)著重考慮的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對上述技術(shù)問題提出了一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備，能夠有效的解決針對目前建筑能耗數(shù)據(jù)傳輸過程中容易出現(xiàn)的通信可靠性問題，為建筑能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)提供了一個完整的數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制。
[0006]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:
[0007]—種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備，包括前端儀表信息的米集裝置1、匯總和上傳信息的監(jiān)測設(shè)備2、對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析的數(shù)據(jù)中心平臺3，采集裝置I與監(jiān)測設(shè)備2通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)測設(shè)備2與數(shù)據(jù)中心平臺3通過網(wǎng)絡(luò)連接，
[0008]采集裝置I包括用于控制信息容量大小的通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊4、用于上傳信息的無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊5、用于響應(yīng)采集裝置I與監(jiān)測設(shè)備2之間信息傳輸反饋的應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊6，通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊4和應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊6分別與無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊5連接；
[0009]監(jiān)測設(shè)備2包括對應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊6上傳信息響應(yīng)的反饋模塊7、用于網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)后信息繼續(xù)上傳的斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊8、用于無線3G網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)進(jìn)行自行切換的第一冗余機(jī)制模塊9，斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊8與第一冗余機(jī)制模塊9連接；
[0010]數(shù)據(jù)中心平臺3內(nèi)設(shè)置有第二冗余機(jī)制模塊10。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]1.采集裝置和監(jiān)測設(shè)備之間的無線通信，通過采取控制通信數(shù)據(jù)幀的長度、建立應(yīng)答與超時重傳機(jī)制、無線采集節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制等進(jìn)行通信可靠性保證；
[0013]2.監(jiān)測設(shè)備和數(shù)據(jù)中心之間的通信，除通過以太網(wǎng)傳輸外，建立3G無線通信的冗余機(jī)制和數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制，二者作為整體對數(shù)據(jù)上傳的可靠性和完整性進(jìn)行保證；[0014]3.針對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中各個可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸可靠性問題的環(huán)節(jié)，建立一套由具體應(yīng)對措施組成的整體的可靠性保證機(jī)制，大大提高了整個系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)傳輸可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)流程圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型中通信數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)組成。
【具體實(shí)施方式】
[0017]一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備，以應(yīng)對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中各個通信環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸可靠性問題，它包括:現(xiàn)場采集裝置I與監(jiān)測設(shè)備2之間的數(shù)據(jù)傳輸可靠性措施、監(jiān)測設(shè)備2與數(shù)據(jù)中心平臺3之間的數(shù)據(jù)傳輸可靠性措施。
[0018]1.采集裝置和監(jiān)測設(shè)備之間的可靠性措施
[0019]采集裝置I和監(jiān)測設(shè)備2之間數(shù)據(jù)通過Zigbee無線傳輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及Zigbee無線通信的特點(diǎn)，采取的可靠性保證措施如下:
[0020]( I)通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊4:
[0021]與有線傳輸相比，無線通信可靠性相對較差，隨著通信數(shù)據(jù)幀長度增加，該數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)某晒β示蜁档?。基于此，本方案中在保證數(shù)據(jù)傳輸信息量的前提下，合理分配組織數(shù)據(jù)幀內(nèi)容，盡可能降低數(shù)據(jù)幀的長度，以保證無線傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。
[0022]完整的數(shù)據(jù)幀包括:幀頭、幀長、幀類型、備用字節(jié)、地址域、包序列號、數(shù)據(jù)域、校驗碼和幀尾；具體內(nèi)容格式如圖2所示，其中，數(shù)據(jù)域分為普通能耗數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域和配置命令幀的數(shù)據(jù)域兩種，在保證能耗監(jiān)測通信應(yīng)用的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)幀和配置幀的數(shù)據(jù)域長度進(jìn)行了限制性的分包處理，從而降低ZigBee通信鏈路的數(shù)據(jù)負(fù)荷量；普通能耗數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域中，每個儀表采集點(diǎn)數(shù)據(jù)長度8個字節(jié)；限制每次最多傳輸8個采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，從而限制每次ZigBee通信鏈路上的數(shù)據(jù)量。
[0023]配置命令幀的數(shù)據(jù)域中，配置信息包括:基本配置信息和采集點(diǎn)配置信息。配置幀分為兩種類型:使配置數(shù)據(jù)信息分為兩部分，截短每包的數(shù)據(jù)長度。把每個采集點(diǎn)的配置信息單獨(dú)分為一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，完成配置應(yīng)用的分包處理，實(shí)現(xiàn)對ZigBee通信鏈路上的數(shù)據(jù)量控制。
[0024](2)應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊6:
[0025]通信雙方中，如果發(fā)送方發(fā)出數(shù)據(jù)幀后要求接收方回復(fù)應(yīng)答信息，由此判斷對方收到正確信息并此次通信結(jié)束；如果發(fā)送方在發(fā)出數(shù)據(jù)幀后IOOms內(nèi)未能接收到應(yīng)答信息，則判斷通信失敗，需重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀等待監(jiān)測設(shè)備2的反饋模塊7進(jìn)行確認(rèn)。由此應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊6保證了通信雙方數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0026](3)無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊5:
[0027]建筑能耗數(shù)據(jù)采集應(yīng)用現(xiàn)場具有環(huán)境復(fù)雜性，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭环矫嫦擞芯€方式帶來的布線難度，另一方面，也使得無線通信面臨較差的現(xiàn)場通信環(huán)境，如:采集裝置節(jié)點(diǎn)I與監(jiān)測設(shè)備2間通信距離較遠(yuǎn)、現(xiàn)場臨時性或永久性障礙物的出現(xiàn)等，都會對Zigbee通信帶來不利影響，且隨著整個通信系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大，通信障礙也會增多。
[0028]本方案中，各個采集裝置I節(jié)點(diǎn)除將其作為數(shù)據(jù)采集終端外，同時還充當(dāng)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中路由器的角色。在受障礙物影響的節(jié)點(diǎn)與監(jiān)測設(shè)備2之間直接通信存在連接障礙的情形下，利用各個節(jié)點(diǎn)兼具的自動路由功能，自動形成新的數(shù)據(jù)傳輸通道，通過相鄰路由器的自動轉(zhuǎn)送模塊11進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)直至傳輸?shù)奖O(jiān)測設(shè)備2，由此，通信的成功率及抗干擾能力大大提升。
[0029]2.監(jiān)測設(shè)備2和數(shù)據(jù)中心平臺3之間的可靠性措施
[0030]正常情況下，監(jiān)測設(shè)備2和數(shù)據(jù)中心平臺3之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾始翱煽啃跃休^好的保障。但是，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃酝耆Q于以太網(wǎng)的可靠性，一旦以太網(wǎng)出現(xiàn)故障或斷開連接，則數(shù)據(jù)傳輸完全中斷，且連接斷開期間的前端實(shí)時數(shù)據(jù)會造成丟失。
[0031]本方案為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式提供了一種冗余機(jī)制和斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制，冗余機(jī)制的存在，使得在有線傳輸中斷的情形下，仍能保證數(shù)據(jù)的可靠上傳。此外，通過增設(shè)斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊8，使得在連接斷開期間的數(shù)據(jù)在監(jiān)測設(shè)備2進(jìn)行保存，待連接重新建立后，繼續(xù)完成該批數(shù)據(jù)上傳，使得上傳數(shù)據(jù)的完整性得以保障。
[0032]( I)第一冗余機(jī)制模塊9、第二冗余機(jī)制模塊10:
[0033]在監(jiān)測設(shè)備2和數(shù)據(jù)中心平臺3兩端分別第一冗余機(jī)制模塊9和第二冗余機(jī)制模塊10，第一冗余機(jī)制模塊9和第二冗余機(jī)制模塊10內(nèi)均增設(shè)3G路由器接口，在以太網(wǎng)中斷的情況下，自動啟用3G路由器，通過3G無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在以太網(wǎng)恢復(fù)正常之后自動切換為以太網(wǎng)，關(guān)閉3G路由器。雖然3G路由器存在通信成本較高的問題，但是鑒于以太網(wǎng)通信的故障率較低且出現(xiàn)故障后一般情況下均可在短時間內(nèi)恢復(fù)通信，因此，將3G路由器作為一種備用方式，既不至于花費(fèi)較多通信成本，同時又很好地保證了通信的可靠性。
[0034]( 2 )斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊8:
[0035]在因連接斷開而無法進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳的情形下，監(jiān)測設(shè)備2將本段時間內(nèi)所接收到的前端采集數(shù)據(jù)通過監(jiān)測設(shè)備自帶的SD數(shù)據(jù)存儲卡進(jìn)行保存，在通信連接得到恢復(fù)之后，如有線連接恢復(fù)或啟用3G無線連接后，將為未正常上傳的數(shù)據(jù)繼續(xù)上傳，從而使得前端采集數(shù)據(jù)的完整性得到保證。
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)據(jù)傳輸可靠性保證機(jī)制的建筑能耗監(jiān)測設(shè)備，包括前端儀表信息的采集裝置(I)、匯總和上傳信息的監(jiān)測設(shè)備(2)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析的數(shù)據(jù)中心平臺(3)，采集裝置(I)與監(jiān)測設(shè)備(2)通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接，監(jiān)測設(shè)備(2)與數(shù)據(jù)中心平臺(3)通過網(wǎng)絡(luò)連接，其特征是: 采集裝置(I)包括用于控制信息容量大小的通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊(4)、用于上傳信息的無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊(5)、用于響應(yīng)采集裝置(I)與監(jiān)測設(shè)備(2)之間信息傳輸反饋的應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊(6)，通信數(shù)據(jù)幀長度控制模塊(4)和應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊(6)分別與無線節(jié)點(diǎn)路由機(jī)制模塊(5)連接； 監(jiān)測設(shè)備(2)包括對應(yīng)答與超時重傳機(jī)制模塊(6)上傳信息響應(yīng)的反饋模塊(7)、用于網(wǎng)絡(luò)中斷恢復(fù)后信息繼續(xù)上傳的斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊(8)、用于無線3G網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)進(jìn)行自行切換的第一冗余機(jī)制模塊(9)，斷點(diǎn)續(xù)傳機(jī)制模塊(8)與第一冗余機(jī)制模塊(9)連接；數(shù)據(jù)中心平臺(3)內(nèi)設(shè)置有第二冗余機(jī)制模塊(10)。
【文檔編號】H04L1/18GK203747845SQ201320812881
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】李瑋, 鄧中恒, 吳曉闖, 陶波, 王玉宏, 田濤, 柳飛榮, 張建江, 吳彥, 李鵬, 王耀華 申請人:太原羅克佳華工業(yè)有限公司