(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210908749.0 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 上海弘青石科技有限公司 地址 200131 上海市浦东 新区中国 （上海） 自由贸易试验区临港新片区新杨公路 1588号4栋 (72)发明人 陈赟　吴昊俣　孙浩东　谢宇　 纪德宝　辛紫萱　方武宏　 (74)专利代理 机构 上海正旦专利代理有限公司 31200 专利代理师 陆飞　陆尤 (51)Int.Cl. H04L 67/12(2022.01) H04L 67/06(2022.01) H04W 56/00(2009.01)H04L 61/5007(2022.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 一种远距离无线自组网的核酸信息收集系 统 (57)摘要 本发明属于数据通信传输技术领域， 具体为 一种远距离无线自组网的核酸信息收集系统。 本 传输系统由三个层次构成： 数据中心、 中继节点、 数据节点。 在核酸检测信息传输的场景下， 存在 检测网点数量多、 分布范围大、 网络接入存在随 机性等问题， 故采用树状分层结构作为系统架 构， 并引入时钟校准和传输速率调整机制， 以适 应网络动态变化、 实现数据可靠有效传输， 为以 后的大规模核酸常态化快速检测提供了依据和 保障。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115442395 A 2022.12.06 CN 115442395 A 1.一种无线自组织网的核酸信息收集系统， 其特征在于， 由三个层次构成： 数据中心、 中继节点、 数据节点； 其中， 数据中心布置在高性能服务器上， 向上层单位提供信息查询服 务； 中继节点布置在基站上， 用来保障信息的远程可靠传输； 数据 节点布置在各个核酸采集 站点里； 采用树状拓扑 结构来搭建网络； 对于任何新建核酸采集站点， 首先需要完成数据节点入网， 然后才能进行信息录入与 传输； 所述数据节 点入网， 是数据节 点通过邻近的中继节点向数据中心发送请求信息， 请求 分配一个网络地址用于后续通信； 所述信息传输， 是数据节点完成入网后维持一个缓存文 件， 当其中存满一定长度的连续数据时， 数据节 点将这一段数据上报 到中继节 点， 中继节 点 再将其报向数据中心、 完成更新。 2.根据权利要求1所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 所述数据节 点入网的具体流 程为： 数据节点向周围的中继节点发起入网申请帧， 用来申请一个入网地址， 并开启一个定 时器； 数据 节点周围的中继节 点接收到申请帧后， 查询当前本地的节点容量， 决定是否响应 数据节点的申请； 如果同意入网， 就发起一个响应 帧； 数据节点接 收到响应帧后， 向发送响 应帧的中继节点发送一个确认帧； 收到确认帧后， 中继节点在自己的网络地址基础上分配 一个地址， 将这一地址传给上层根节点即数据中心， 请求注册； 数据中心完成注册过程后， 向中继节点发送确认帧， 中继节点将被注册的地址发送给数据节点， 收到数据节点的确认 帧后即完成入网的整个过程； 如果在一个规定的定时器时间后没有得到任何响应， 则数据节点再次发起申请； 如果 在经历规定数量的定时器时间后还是没有得到响应， 则判定数据 节点所在网点不在当前的 有效范围内。 3.根据权利要求2所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 所述核酸信 息传输的具体流 程为： 数据节点处于整个网络的底端， 是树型网络的叶部分， 数据节点在本地缓存的信息达 到一定数量后向中继节点发送数据上传请求， 同时监听从中继节点传回的确认帧； 收到确 认帧后， 数据 节点开始连续 发送缓存中的数据； 在接收完所有的信息后， 中继节点向数据 节 点回传一个确认信息， 表示该段数据已成功上传， 数据 节点从内存中清空这段数据； 如果没 有收到确认信息， 数据 节点将会重启入网过程， 寻找可用的中继节点； 中继节 点将接收到的 数据段立刻上传到数据中心； 若上传成功， 则收到数据中心发送的确认信号。 4.根据权利要求3所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 系统 的传输 协议采用低功耗广域网无线标准Lora， 以满足远距离低功耗的网络传输； 传输的数据包采 用AES128加密算法， 其密钥由云服 务器生成， 用于保证数据安全。 5.根据权利要求4所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 数据或者指 令传输采用CSMA ‑CA媒介访问方式， 具体来说， 当信道 需要发送数据 或者指令时， 首先要等 候一段随机长度的时间， 然后检测当前信道的状态； 如果信道状态为空闲， 那么设备开始发 送待发的数据或命令； 如果信道状态为忙碌， 设备要继续等待一段随机长度的时间后再次 检测信道的状态， 一直到能够将信息发送出去为止； 若在规定的重传次数内没能成功传出 数据， 则放弃发送。 6.根据权利要求5所述的的无线自组织网的核酸信息收集系统， 其特征在于， 还包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115442395 A 2部署富余的中继节点， 并允许中继节点向数据中心上报链路损坏情况， 以便及时派遣工程 人员到现场布设新的中继节点。 7.根据权利要求5所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 为了保证信 息有效传输， 各级设备间的通信都采用帧确认机制； 具体地， 帧发送设备发送一帧后． 接收 设备使用校验码验证收到的数据是否出错， 并将包含了校验结果的确认帧回传到发送设 备； 如果在一定的时间内没有收到确认帧， 或者确认帧显示校验结果失败， 就认为传输失 败， 需要重新选择时机发送该帧。 8.根据权利要求1 ‑7之一所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 为核 酸采集站点基站通信的过程中产生的时钟漂移， 对核酸采集站点的设备时钟进行校准， 具 体采用TPSN算法来计算时钟漂移： 设T1时刻核酸网点发送一个数据帧， 在T2时刻被基站接 收； 经过一段处理时间后， 基站于T3时刻回传一个响应帧， 在T4时刻被核酸网点接收； 考虑 两端设备的时钟偏移， 同时忽略传输期间带来的时钟偏移， 则有以下 方程组成立： ； 其中， d为核 酸网点和基站之间的传输延迟， 是校准时刻两端设备的时钟偏差， δ是 两端设备时钟初始时间的偏差， 于是解得： ； 求得时钟偏差后， 核酸采集站点减去偏差值， 实现和基站间的同步。 9.根据权利要求1 ‑7之一所述的无线自组织网的核酸信 息收集系统， 其特征在于， 节点 与基站之间传输数据的速率采用自适应调节的方法， 具体如下： 核酸采集站点首先将发送成功次数置零,并以基准速率发送上传数据； 如果接收到基 站的确认信号帧则说明发送成功， 发送成功次数加一； 当发送成功次数达到十次以后， 核酸 采集站点的设备将提高发送速率； 在新速率 发送期间， 如果第一次传输 即失败， 则立刻将传 输速率降为上一个速率等级， 发送成功次数置零， 并增大速率升级 所需的发送成功次数； 第 一次传输成功后， 如果连续三次传输失败， 则将传输速率降级， 发送成功 次数置零， 继续发 送。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115442395 A 3