物聯網裝置及網關裝置的製作方法

2023-10-22 23:40:52 3

本發明涉及物聯網技術領域，具體是指一種物聯網裝置及網關裝置。

背景技術：

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是「信息化」時代的重要發展階段。物聯網裝置(Internet of Things)越來越普及，部署好的物聯網裝置，卻可以伴隨著數年的使用時間，與傳統的電子裝置不同，許多物聯網裝置不需要傳輸大量的數據。但有些物聯網裝置還是會傳輸比較多的數據量，其傳輸的特性跟傳統設計中用來跟人互動的電子裝置還是有相當的不同的。

隨著物聯網時代的到來，物聯網的通信技術也在發展，在物聯網的通信技術中，對於物聯網裝置的節點的數據包發送的周期、字節數，通常在物聯網的伺服器後端有一定的限制，主要是為了針對不同的服務提供不同的服務質量，如流量的大小限制、發送周期快慢的限制等。一般來說，通常的服務質量(QoS)控制方式是在物聯網基站(網關)或後臺伺服器上對物聯網裝置進行QoS控制。這種方式的主要過程通常是：當物聯網裝置的數據包已經通過無線通信發送至基站(網關)或後臺伺服器後，再由基站(網關)或後臺伺服器根據物聯網裝置對應的QoS策略進行QoS控制。如果該終端的數據包無法通過QoS策略時，說明這個數據包就是無效的數據包或非法的數據包，但是在物聯網裝置發送無線通信數據包至基站(網關)的時候，這個數據包已經佔用了無線通信帶寬(信道)資源，從而降低信道資源的有效利用率。除此之外，物聯網裝置的部署往往也是成本的一個重要部分。如何能夠讓物聯網裝置與對應的網關裝置更智能，在傳輸數據更有效率，都是有待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明提供一種物聯網裝置及網關裝置，以解決現有技術中物聯網系統中物聯網裝置與對應的網關裝置傳輸數據效率低，成本高的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明採用的一個技術方案是：提供一種物聯網裝置，包括：數據採集器、通信電路以及處理器；其中，數據採集器採集或接收物聯網數據；通信電路與網關裝置通信；處理器分別耦合所述數據採集器和所述通信電路，所述處理器和/或所述通信電路通過網路服務質量規則處理所述物聯網數據而得到是否發送或如何發送所述物聯網數據的結果，依據所述結果進一步處理所述物聯網數據。

根據本發明一實施例，所述網路服務質量規則預先存儲於本地。

根據本發明一實施例，進一步包括：存儲器，耦合所述處理器，存放所述網路服務質量規則；或網路服務質量控制器，耦合所述處理器、或與所述處理器集成於一體、或與所述通信電路集成於一體，內置所述網路服務質量規則。

根據本發明一實施例，所述網路服務質量規則由所述網關裝置下發給所述通信電路而得到。

根據本發明一實施例，所述網路服務質量規則具體由所述網關裝置根據其管轄下的多個物聯網裝置的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，並下發給所述通信電路而得到；或

所述網路服務質量規則具體由所述網關裝置根據其自身、或所屬的伺服器當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，並下發給所述通信電路而得到。

根據本發明一實施例，所述網路服務質量規則由所述網關裝置定時或不定時通過所述通信電路下發，更新本地的原網路服務質量規則而得到。

根據本發明一實施例，所述根據所述網關裝置管轄下的多個物聯網裝置的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，包括：根據所述多個所述物聯網裝置的優先順序而產生，優先級高的所述物聯網裝置優先通信。

根據本發明一實施例，所述根據所述網關裝置管轄下的多個物聯網裝置的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，包括：所述處理器在傳送所述物聯網數據前，先傳送預告到所述網關裝置，所述網關裝置根據來自管轄下的多個物聯網裝置的傳送預告，指定各個所述物聯網裝置設定對應的網路服務質量設定。

根據本發明一實施例，所述通過網路服務質量規則處理所述物聯網數據而得到是否發送或如何發送所述物聯網數據的結果，依據所述結果進一步處理所述物聯網數據包括：

依據所述網路服務質量規則判斷是否傳送所述物聯網數據，如果目前傳送情況不符合所述網路服務質量規則，停止、暫停或壓縮傳送所述物聯網數據；或

所述網路服務質量規則判斷是否不夠資源傳送所述物聯網數據，如果不夠資源傳送所述物聯網數據，從高到低傳送所述物聯網數據中優先級別排在前面的數據。

為解決上述技術問題，本發明採用的另一個技術方案是：提供一種網關裝置，包括：通信電路和處理器；其中，通信電路與物聯網裝置通信；處理器耦合所述通信電路，通過所述通信電路向至少一個物聯網裝置下發網路服務質量規則，使得所述物聯網裝置依據所述網路服務質量規則處理物聯網數據而得到是否發送或如何發送所述物聯網數據的結果，依據所述結果進一步處理所述物聯網數據。

本發明的有益效果是：區別於現有技術的情況，本發明提供的物聯網裝置由於設有處理器和通信電路，處理器可以設定網路服務質量規則或者處理器通過通信電路接收網路服務質量規則，並依據網路服務質量規則處理物聯網數據，因此，不需要將物聯網數據發送到網關一側後再判斷要不要進一步上傳，而是在發送之前就根據網路服務質量規則處理，能有效提高傳輸效率，節約成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖，其中：

圖1是本發明提供的物聯網系統第一實施例的結構示意圖；

圖2是本發明提供的網關裝置第一實施例的結構示意圖；

圖3是本發明提供的物聯網裝置第一實施例的結構示意圖；

圖4是本發明提供的物聯網裝置第二實施例的結構示意圖；

圖5是本發明提供的物聯網裝置第三實施例的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請一併參閱圖1至圖3，圖1、圖2、圖3分別是本發明提供的物聯網系統、網關裝置以及物聯網裝置第一實施例的結構示意圖。

如圖1所示，該物聯網系統1包括伺服器2、網關裝置10以及物聯網裝置100。物聯網裝置100與網關裝置10進行通信連接，網關裝置10與伺服器2進行通信連接。網關裝置10可以作為基地臺，為多個物聯網裝置100提供通信服務。其中，一個伺服器2可以與多個網關裝置10進行通信連接，一個網關裝置10可以與多個物聯網裝置100進行通信連接，數量在此不做限制。具體的，多個網關裝置10可以進一步跟伺服器2之間進行通信，從而匯整成統一管理相關的信息，以達成需要完成的物聯網任務。在此說明，本實施例提供的物聯網系統1隻是用來說明和解釋本發明，並不用來限制本發明。例如，伺服器2還可以與多個其他伺服器及網關裝置相對應，再或者，網關裝置之間可以互相通信合作，組成分散式系統，將原本伺服器的工作分散到一個或多個網關裝置直接加以處理。

如圖2所示，該網關裝置10包括：通信電路12和處理器13。其中，通信電路12與物聯網裝置100通信；處理器13耦合通信電路12，通過通信電路12向至少一個物聯網裝置100下發網路服務質量規則，使得物聯網裝置100依據網路服務質量規則處理物聯網數據而得到是否發送或如何發送物聯網數據的結果，依據結果進一步處理物聯網數據。

其中，網路服務質量規則具體根據至少一個物聯網裝置100的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生；或網路服務質量規則具體由網關裝置10根據其自身、或所屬的伺服器當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生。網路服務質量規則定時或不定時通過通信電路12下發。

根據至少一個物聯網裝置的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生的步驟中具體包括：根據至少一個物聯網裝置的優先順序而產生，優先級高的物聯網裝置優先通信。後文將詳細介紹，此處不再贅述。

根據至少一個物聯網裝置的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生網路服務質量規則的步驟中具體包括：接收來自至少一個物聯網裝置的傳送預告；評估傳送預告以設置各個物聯網裝置對應的網路服務質量規則。後文將詳細介紹，此處不再贅述。

如圖3所示，該物聯網裝置100包括數據採集器101、通信電路102以及處理器103。其中，數據採集器101採集或接收物聯網數據；通信電路102與網關裝置10通信；處理器103分別耦合數據採集器101和通信電路102，處理器103和/或通信電路102通過網路服務質量規則處理物聯網數據而得到是否發送或如何發送物聯網數據的結果，依據結果進一步處理物聯網數據。

本發明提供的物聯網裝置100由於設有處理器103和通信電路102，處理器103可以設定網路服務質量規則或者處理器103通過通信電路102接收網路服務質量規則，並依據網路服務質量規則處理物聯網數據，因此，不需要將物聯網數據發送到網關一側後再判斷要不要進一步上傳，而是在發送之前就根據網路服務質量規則處理，能有效提高傳輸效率，節約成本。

物聯網裝置100的數據採集器101包括各種傳感器，從而採集或接收終端設備的物聯網數據，傳感器包括但不限於動作偵測、射頻識別(RFID)、流量偵測、位置偵測、重量偵測、信號偵測等傳感器，傳感器還包括紅外感應器、全球定位系統、雷射掃描器、氣體感應器等信息傳感設備。數據採集器101可以應用於貨櫃、加油站、建築物、倉庫、攝像頭、交通燈、運輸工具、購物車、動物追蹤、穿戴裝置等等各個領域。

物聯網裝置100的通信電路102與網關裝置10的通信電路12進行通信，且均包括有線通信電路和無線通信電路，具體的，有線通信電路包括USB或其他接口等，無線通信電路進一步包括近距離無線通信電路和遠距離無線通信電路，近距離無線通信電路包括藍牙、Wi-Fi、Zigbee、NFC等，遠距離無線通信電路包括IP網路等。其中，物聯網裝置100的通信電路102和網關裝置10的通信電路12使用的通信協議一致。

本實施例中，網路服務質量規則由網關裝置10下發給通信電路102而得到。具體的，網路服務質量規則具體由網關裝置10根據其管轄下的多個物聯網裝置100的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，並下發給通信電路102而得到；或網路服務質量規則具體由網關裝置10根據其自身、或所屬的伺服器2當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，並下發給通信電路102而得到。

網關裝置10可以將物聯網數據傳給所屬的伺服器2，但網管裝置10負責計算並設定所服務的多個物聯網裝置100的網路服務質量規則。換言之，即使物聯網裝置100的物聯網數據會傳送到伺服器2，仍然可以只透過網關裝置10，而不一定要使用伺服器2，來設定網路服務質量規則。

具體來講，有些物聯網裝置在部署完成後，會長期保持不動；然而有些物聯網裝置，例如貨櫃、動物追蹤器、車輛追蹤器，其位置會不斷變化；亦或者物聯網裝置本身位置不變動，但空間中的幹擾訊號是否會干擾，是否有其他物聯網裝置也需要同時跟同一網關裝置進行通信，物聯網裝置當前需要傳輸的數據量，物聯網裝置當前需要傳輸的緊急程度，例如要求最久必須在多少時間內完成數據傳輸等，或者物聯網裝置的終端設備電池剩下多少使用量，是否進入省電模式，都有可能造成物聯網裝置目前狀態的改變。或是遠端伺服器發現特定物聯網裝置在特定時間有特別重要的數據傳輸需求，也可以指定這些物聯網裝置調整網路服務質量規則。

其中，網路服務質量規則由網關裝置10定時或不定時通過通信電路102下發，從而更新本地的原網路服務質量規則而得到。網路服務質量規則的設定可以是一次性的，也可以是動態調整的；網路服務質量規則還可以設定不同的權限，例如有些網路服務質量規則可以自由讓使用者或部署人員隨時設定，有些網路服務質量規則必須在工廠或通過身份確認機制才能進行設定。

網路服務質量規則根據網關裝置10管轄下的多個物聯網裝置100的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，具體包括：根據多個物聯網裝置100的優先順序而產生，優先級高的物聯網裝置100優先通信。具體的，物聯網系統1中可以有成千上萬個物聯網裝置100，在這些物聯網裝置100之間可以設定優先順序，並根據這些優先順序來設定各個物聯網裝置100的網路服務質量規則。進一步的，在根據網路服務質量規則無法傳送全部物聯網數據時，網關裝置10的處理器13還可以將物聯網裝置100的物聯網數據區分重要等級，並將物聯網數據中比較重要的數據優先傳送。舉例來說，將物聯網數據區分成緊急數據和非緊急數據，或是分成重要數據和非重要數據；並且在無法進行全部傳輸時，優先輸送緊急數據或重要數據。

網路服務質量規則根據網關裝置10管轄下的多個物聯網裝置100的各自當前或歷史條件、通信質量和/或要求評估而產生，進一步包括：物聯網裝置100的處理器103在傳送物聯網數據前，先傳送預告到網關裝置10，網關裝置10根據來自管轄下的多個物聯網裝置100的傳送預告，指定各個物聯網裝置100設定對應的網路服務質量設定。具體的，物聯網裝置100可以在傳輸物聯網數據前，定期或不定期先傳送一個傳送預告給網關裝置10。網關裝置10統一整理來自多個物聯網裝置100的傳送預告，並且進行估計判斷後，指定各個物聯網裝置100設定適合的網路服務質量規則。

為了方便理解，將物聯網裝置100和網關裝置10之間進行通信，設定用於物聯網的網路服務質量規則的方法流程如下：

步驟A：物聯網裝置採集或接收物聯網數據，以執行物聯網工作。

步驟B：物聯網裝置設定或者接收網路服務質量規則。

步驟C：物聯網裝置判斷物聯網數據是否符合網路服務質量規則。

如果符合網路服務質量規則，則進行步驟D：向網關裝置傳輸物聯網數據。

如果不符合網路服務質量規則，則進行步驟E：暫停傳輸物聯網數據。

步驟F：物聯網裝置或者網關裝置根據要求調整或不調整步驟B中的網路服務質量規則。

其中，網路服務質量規則的產生參見上下文，此處不再贅述。

請參閱圖4，圖4是本發明提供的物聯網裝置第二實施例的結構示意圖。

如圖4所示，該物聯網裝置200進一步包括存儲器204，存儲器204耦合處理器203，存放網路服務質量規則。其中，網路服務質量規則還可以預先存儲於本地，或者預先存儲於存儲器204中。

網路服務質量規則可以由物聯網裝置200的處理器203自行設定，處理器203統計歷史傳輸記錄，並依據歷史傳輸記錄自行計算且動態調整網路服務質量規則。物聯網裝置200的處理器203還可以參照來自網關裝置10的指令，來設定網路服務質量規則，或者直接接收網關裝置10的設定的網路服務質量規則程序碼，然後調整設定成新的網路服務質量規則與網關裝置10進行通信。其中，網路服務質量規則的設定包括單位時間能夠上傳的數據量、以及在不同狀況、不同時間、不同條件下的其他網路服務質量相關參數。具體舉例說明，物聯網裝置可能會有突發的重要信息，例如原本是負責監控森林的含氧量或溫度的物聯網裝置，在測得類似火災的信息時，可根據預設規則，自動調增網路服務質量設定。

物聯網裝置200本身可以根據網路服務質量規則，自行過濾不符合網路服務質量規則的數據。由此，不會造成不應該傳送的數據佔用寶貴的頻段空間，造成數據之間的幹擾，可以增加整體的傳輸效能，提高傳輸效率，節約成本。

請參閱圖5，圖5是本發明提供的物聯網裝置第三實施例的結構示意圖。

如圖5所示，物聯網裝置300還包括網路服務質量控制器305，網路服務質量控制器305耦合在處理器303中、或與處理器303集成於一體、或與通信電路302集成於一體，且內置網路服務質量規則。即網路服務質量控制器305可以是一個獨立的電路，也可以與處理器303，或通信電路302整合在一起。本實施例以網路服務質量控制器305耦合在處理器303中為例說明。

網路服務質量控制器305可以是通過硬體、軟體或軟體、硬體組合的方式來實現設定或者調整網路服務質量規則。網路服務質量規則的設定，一般在部署物聯網裝置時就加以選擇並初步設定，網路服務質量規則的設定可以是一次性的，也可以是動態調整的。網路服務質量規則的設定還可以設定不同的權限，讓有些網路服務質量規則可以自由讓使用者或部署人員隨時設定，有些網路服務質量規則必須在工廠或通過身份確認機制才能設定。

此外，網路服務質量規則可以整理成幾個不同的選項包，針對比較常見的幾種使用特性與類別，讓使用者直接挑選。網路服務質量規則也可以提供多個選項界面，讓使用者可以進行微調，用以達成更優化的調整。

在初步設定網路服務質量規則以後，或者在部署物聯網裝置300完成後，通過處理器303的一個指令來選擇設定好的網路服務質量規則，以告知網路服務質量控制器305去應用所選擇的網路服務質量規則。

如圖5所示，物聯網裝置300還包括人機接口電路306，人機接口電路306接收用戶指令以進行規制設置，進而得到網路服務質量規則。上述的網路服務質量規則可以是用戶通過人機接口電路306進行輸入設置的。

處理器303進一步判斷當前是否滿足預先設置的規制修改條件，在判斷滿足時，修改網路服務質量規則；在判斷不滿足時，保持原有的網路服務質量規則。

其中，預先設置的規制修改條件包括不同時間段需要對應不同的通信費率，或依據歷史通信情況得出的通信策略。在某些情況下，物聯網裝置跟網關裝置屬於不同的單位所有，並且由物聯網裝置的所有者根據一個預定的費率支付給網關裝置的所有者；在一些實際的操作中，這個預定的費率可以設定成單位時間所能傳輸的最大數據量，或在不同情況不同時段所分別能傳輸的最大數據量，或是所能傳輸數據的優先權限。

通過網路服務質量規則處理物聯網數據而得到是否發送或如何發送物聯網數據的結果，依據結果進一步處理物聯網數據的步驟進一步包括：依據網路服務質量規則判斷是否傳送物聯網數據，如果目前傳送情況不符合網路服務質量規則，停止、暫停或壓縮傳送物聯網數據；或網路服務質量規則判斷是否不夠資源傳送物聯網數據，如果不夠資源傳送物聯網數據，從高到低傳送物聯網數據中優先級別排在前面的數據。其中，壓縮包括無失真壓縮或有失真壓縮。

具體來說，假如所要傳輸的物聯網數據是影像或是聲音數據，此類數據可以用多種不同的壓縮方式加以壓縮，再進行傳輸；假如根據當時網路服務質量規則，無法按照原先的壓縮方式傳輸數據，可以調整不同的壓縮方式來壓縮數據再加以傳輸。由於不同的壓縮方式可能涉及不同程度的處理能量，甚至進而影響終端設備耗電的程度。因此，能提供最大壓縮比的方法並不一定就是最好的壓縮方式，甚至，在無法進行無失真壓縮的時候，可以採用失真的壓縮方式。

綜上所述，本領域技術人員容易理解，本發明提供的物聯網裝置由於設有處理器和通信電路，處理器可以設定網路服務質量規則或者處理器通過通信電路接收網路服務質量規則，並依據網路服務質量規則處理物聯網數據，因此，不需要將物聯網數據發送到網關一側後再判斷要不要進一步上傳，而是在發送之前就根據網路服務質量規則處理，能有效提高傳輸效率，節約成本。

以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。