一种基于NB-IoT通信的工程机械物联网通信系统的制作方法

本发明涉及物联网，特别是一种基于nb-iot通信的工程机械物联网通信系统。

背景技术：

1、随着物联网技术的快速发展，其在工程机械领域的应用日益广泛。然而，传统的物联网通信协议存在功耗高、覆盖范围有限、连接密度低等问题，无法满足工程机械物联网平台对低功耗、广覆盖、高连接密度、高安全性及可靠性的需求。

2、中国发明专利cn108076151a提供了一种基于nb-iot网络的平台及控制方法，包括以下内容:登录所述平台；获取房间的信息，所述信息包括房间的地址信息、门锁编号、钥匙相关记录及开关锁记录；选择目标房间，并在所述目标房间的信息中录入新钥匙的信息；通过nb-iot网络下发新钥匙，激活检测所述新钥匙是否下发成功；所述新钥匙至少包括指纹、居民二代身份证和数字密码。该发明通过nb-iot网络连接门锁并通过钥匙分发的过程，实现了远程开门的目的。但该平台功能较单一，未考虑弱网异常处理，应用有局限。

3、中国专利cn112364952a提供了一个基于nb-iot、云计算和大数据技术，应用于应急电源与智能交通领域，包含安卓移动端、web(网页)前端和数据后端三部分的物联网设备管理平台，具体涉及基于nb-iot的电气设施物联网管理与数据智能平台。该发明旨在提出远程监控和管理物联网设备的服务平台，通过web端进行显示统计、任务发布、远程控制甚至是设备的自我修复，实现了线上任务管理和线下地勤人员服务相融合。但是，该平台业务指向性强，适用性受限，且未考虑弱网和任务优先级等问题。

4、期刊《基于nb-iot通信技术的共享单车系统研究与设计》深入探讨了共享单车系统在nb-iot通信技术支撑下的系统框架设计、硬件电路设计、软件程序设计以及调试方法。该系统凭借其独特的优势，实现了数据的远距离高效传输，具有低功耗、广覆盖、接入量大以及高安全性等特点。用户可通过用户端app，他们可以方便地查看自己的骑行路程、时长以及消费记录等详细信息，维修人员可通过管理端app提供了共享单车的投放状态、报修情况等实时监控功能，后台管理系统能够全面监控用户和工作人员的使用情况，为共享单车运营商提供有力的数据支持，有助于优化运营策略，提升服务质量。然而，该设计在消息重发和数据存储方面存在遗漏，不够完备。

技术实现思路

1、为了解决传统的物联网连接方式存在连接不稳定、功耗大、管理复杂等问题，本发明提供一种基于nb-iot通信的工程机械物联网通信系统，通过采用nb-iot（窄带物联网通信协议，narrow band internet of things）实现工程机械与云平台之间的稳定、高效通信，利用云平台对工程机械的运行数据进行实时监控和分析，实现设备的远程监控和智能化管理。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种基于nb-iot通信的工程机械物联网通信系统，包括：

4、设备端，所述设备端设备的车机控制器与nb-iot通信终端相连，所述设备端设备的车机控制器用于拉取运营商平台的配置指令，以及将拉取到的配置指令下发给车机控制器执行，并上传执行结果；所述nb-iot通信终端用于采集设备端设备运行数据，以及将所采集的数据上传至运营商平台；

5、运营商平台，用于通过回调方式将所述设备端上传的采集数据传送至物联网平台；

6、物联网平台，用于向应用平台进行数据展示；以及，将应用平台发送的配置指令下发至运营商平台；

7、应用平台，用于调用所述物联网平台进行设备配置下发，以及调用物联网平台进行车机运行数据监控、历史数据查询和数据分析，以及对设备进行管理。

8、优选的，所述设备端设备的车机控制器与nb-iot通信终端以can、串口或车载以太网的方式连接。

9、优选的，所述设备端设备的车机控制器通过定时保活或主动保活的方式拉取运营商平台的配置指令。

10、优选的，所述物联网平台用于以接口方式向所述应用平台进行数据展示。

11、优选的，所述应用平台包括web端和移动端。

12、优选的，所述物联网平台配置：

13、设备管理模块，用于注册、配置、监控和控制物联网设备；

14、数据管理模块，用于采集、存储物联网设备生成的数据；

15、安全和权限管理模块，用于进行设备认证、权限控制、数据加密和身份验证；

16、通信协议模块，支持多种物联网通信协议，用于与各种类型的物联网设备和网络进行互联互通。

17、优选的，所述物联网平台配置消息失败重试机制和消息有效期策略。

18、优选的，所述应用平台进行车机运行数据监控、历史数据查询和数据分析，所述数据包括：运行状态数据、工作参数数据、故障信息数据、位置数据和维护记录数据。

19、优选的，所述设备端具体用于，

20、将车机运行数据按优先级进行数据上报；所述优先级从高到低依次为：故障信息数据、运行状态数据、工作参数数据、维护记录数据和位置数据。

21、优选的，所述应用平台对设备进行管理，具体包括：设备信息录入与查询、设备状态监控、设备维护管理、故障预警与报警和权限管理。

22、优选的，所述设备端拉取配置指令并执行，具体实现方式为：

23、b1、设备上电，nb-iot通信终端初始化；

24、b2、设备端通过基站向运营商平台发送保活请求，查询消息列表有无消息数据；如有，接收指令，并将该指令发送给对应车机控制器；

25、b3、车机控制器执行完成后，将执行结果发送给设备端；

26、b4、设备端将执行结果发送给运营商平台；

27、b5、运营商平台调用预设回调接口，将执行结果返回给物联网平台。

28、优选的，所述设备端发起数据上传，具体实现方式为：

29、c1、设备上电，nb-iot通信终端初始化；

30、c2、设备端从车机控制器拉取整车运行数据；如有，将数据通过基站依次发送给运营商平台；

31、c3、运营商平台调用预设回调接口，将数据发送到物联网平台。

32、优选的，所述配置指令任务状态包括：

33、d1、配置指令下发后，当未被处理且未超过指定时间时，状态为配置中；

34、d2、配置指令下发后，当未被处理且已超过指定时间时，状态为已超时；

35、d3、配置指令下发后，当已被处理且处理结果为成功时，状态为已完成；

36、d4、配置指令下发后，当已被处理且处理结果为失败时，状态为配置失败。

37、本发明技术方案带来的有益效果如下：

38、（1）本发明设备端车机控制器配置nb-iot通信终端，采用nb-iot通信协议，显著降低了工程机械设备的功耗，从而延长了设备的使用寿命；并且，nb-iot通信凭借强大的信号穿透能力，实现了工程机械设备的室内外无缝覆盖；

39、（2）本发明中物联网平台支持大量设备的并发连接，充分满足了工程机械物联网平台对高连接密度的需求；借助云平台对工程机械设备的运行数据进行实时监控与深入分析，实现了设备的智能化管理与决策支持；

40、（3）本发明中物联网平台采用登录鉴权、配置指令鉴权、设备端访问令牌鉴权等多重安全机制，有效提升了系统安全性，严防非授权访问与控制的发生；借助高效的失败重试机制，确保了运行数据上传的完整性，并显著提高了配置指令下发的成功率；

41、（4）本发明中设备端根据车机运行数据的优先级和紧急程度，设计不同的上报策略。对于优先级和紧急度高的运行数据，实时生成对应警告或报警信息，并通过app推送、短信等方式发送给指定负责人。