[發明專利]一種用于物聯網巡回維護的機器人設備及其管理系統

有效

• 申請號: 201810348193.8
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108769113B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 謝超
• 申請（專利權）人: 特斯聯（北京）科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 劉廣達

本發明提供了一種用于物聯網巡回維護的機器人設備及其管理系統。本發明的機器人可以自主設定巡回路徑，沿著巡回路徑實現定期巡回維護能夠保證覆蓋到每一個物聯網節點；在巡回維護過程中，該機器人與各個物聯網節點直接進行通信，實現物聯網節點的功能狀態檢測、時鐘同步、位置更新以及電池電量的監測采集。所述管理系統用于對負責物聯網巡回維護的多臺機器人設備執行任務分配和巡回結果的后臺管理。本發明節約物聯網節點維護的人力成本和時間成本，可以檢測物聯網節點的多個工作狀態，實現對節點的時鐘同步，不會給物聯網自身帶來額外的通信和能量開銷，能夠實現物聯網維護區域以及每個區域內巡回路徑的優化。

技術領域：

本發明涉及物聯網技術領域，尤其涉及一種用于物聯網巡回維護的機器人設備及其管理系統。

背景技術：

隨著物聯網技術的發展，小到一棟建筑，中到一個社區，大到一個城市，都正在形成由各種具有無線通信功能的傳感器(例如溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、空氣顆粒傳感器等)和功能設施(例如門禁、空調、供暖設備、燈具)等網絡節點相互進行信息連通所形成的廣域網絡。

物聯網技術綜合了無線通信，傳感器、嵌入式和分布式系統等多方面的技術手段。物聯網中的每個網絡節點一方面發揮自身功能，另一方面持續或者間歇性作為數據源生成節點數據。例如各種傳感器類型的網絡節點用于感測周邊環境狀態并生成相應的傳感數據，各種功能設施類型的網絡節點執行自身功能并且生成反映功能設施自身狀態以及功能執行情況的設施數據。物聯網節點的節點數據通過節點之間通過預先規劃或者自組織的通信路徑上傳至網絡層，節點相互協作，完成對信息的感知、采集、傳輸以及對功能命令的遠程傳達與執行等特定任務，并支持應用層的數據調用分析與遠程控制。

物聯網的網絡規模大，結構復雜，網絡節點類型多元化，網絡節點總數量可達到海量級別，為了保證物聯網系統能夠低成本、低功耗運行，因此網絡節點本身一般會采用功能較為單一和通信能力有限的節點。特別是，物聯網節點采用簡單化的能力設計，能夠充分降低能量消耗，可以長期持續地采集信息和執行遠程命令；同時有限的通信能力也使得其輻射很小，在長期運行過程中在周圍人體和環境的影響都很小。

不過，簡單化的物聯網節點設計，也使得對物聯網節點的狀態監測與定期維護需要借助單獨的外部手段來實現。一方面，物聯網節點可能產生各種隨機故障，在海量節點的環境下，物聯網中節點的各種隨機故障難以被實時發現和準確定位。另一方面，為了簡化節點結構，物聯網節點自身一般不具備時鐘糾錯電路、GPS或其它定位電路以及電源狀態的監測電路，需要定期的外部調試來糾正其時鐘漂移、更新其位置登記以及監視其電源電量。以上工作是保證物聯網節點維持正常工作狀態所必需的，首先，對節點故障的及時發現是在平臺層過濾物聯網異常數據和異常節點的前提條件，能夠從整體上保證物聯網運行的穩定性和可靠性；其次，物聯網節點提供的數據信息和功能一般要通過與準確的位置信息和時間信息結合才能夠發揮實際效果，而且物聯網節點保持時間同步也是正確進行通信收發的基礎；第三，物聯網節點的電量監視可以為合理化的電池更新策略提供保障，避免過于頻繁的電池更新，也可以防止因節點斷電而給數據采集、功能執行以及通信鏈路帶來影響。

可見，由于需要借助外部手段實現對物聯網節點的維護，因此當物聯網規模足夠大以后，節點的巡回維護成為了一個新的突出問題。目前，由維護工程師人力巡檢的方式，要花費大量的時間監測物聯網節點的運行狀態，需要調取很多資料，耗費時間與精力，極大增加了人力資源成本，而且人工巡回維護難免存在死角，會導致對物聯網節點的巡回維護覆蓋率不能達標。而利用物聯網后臺的遠程監測維護本身就依賴節點以及由節點構成的通信鏈路的正常工作，不能可靠發現和排除異常節點，也不能監測電量耗盡的節點；而且隨著物聯網通信過程中誤差累積，定位和時鐘同步精度也隨著網絡規模的增大而降低也逐漸降低。因此，遠程維護難以根本上滿足物聯網節點故障排除、時鐘同步、精確定位和電池監測的需求。另外，頻繁的遠程維護使得會使物聯網節點產生額外的通信能耗，從而使整個網絡額外產生了較大的能量開銷。

發明內容：