CN114398055A - 一种单灯控制器固件远程批量升级装置及升级方法 - Google Patents

Abstract

一种单灯控制器固件远程批量升级装置及升级方法，包括：公网型单灯控制器直接与升级服务器连接；非公网型单灯控制器通过照明集控器（单灯集中器）与升级服务器连接；通信处理模块实现升级服务器与单灯控制器之间的通信连接；升级管理模块负责具体的固件远程升级处理工作；应用平台提供人机交互界面、监控单灯控制器运行、实现单灯控制功能以及向升级管理模块下发固件升级请求；通信处理模块、升级管理模块以及应用平台之间通过消息队列进行通信。本发明采用异步通信方式，实现了单灯通信指令的批量快速下发；采用状态机和上下文机制实现单灯控制器固件的异步升级操作；采用分治策略和多线程/多进程机制，提升了升级服务器的并行处理能力。

Description

一种单灯控制器固件远程批量升级装置及升级方法

技术领域

本发明涉及城市照明智能化控制的技术领域，尤其涉及单灯控制器固件远程批量升级装置及升级方法的技术领域。

背景技术

目前，很多城市的照明管理已经采用了单灯控制系统，以达到道路照明的自动化控制、精细化管理和节能减排的目的。单灯控制系统采用中心站/云平台、照明集控器(单灯集中器)和单灯控制器的三层架构。单灯控制器根据其通信方式分为公网型单灯控制器和非公网型单灯控制器。公网型单灯控制器主要通过NB-IoT或4G Cat.1方式与中心站/云平台进行连接，非公网型单灯控制器则需要借助照明集控器（单灯集中器）间接与中心站/云平台建立连接，非公网型单灯控制器与照明集控器（单灯集中器）之间一般通过ZigBee(无线)、电力线载波（有线）等通信方式进行连接。

对单灯控制器固件进行升级，一般有现场直连升级和远程集中升级两种方式。

目前，单个单灯控制系统中的单灯控制器数量已经达到上万级别，采用现场直连方式进行固件升级不现实；远程集中升级方式一般采用多线程技术，可同时对多个单灯控制器进行远程批量升级操作，此方法虽然可以提高升级效率，但当线程数量较多时，也会极大地消耗系统资源，不能同时对上万级别数量的单灯控制器进行快速批量升级。因此，需要采用新技术对上万级别的公网及非公网型单灯控制器进行并行批量升级操作。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种快速、高并发、低系统开销的单灯控制器固件远程批量升级装置及升级方法。

一种单灯控制器固件远程批量升级装置，包括：

公网型单灯控制器、照明集控器、非公网型单灯控制器、升级服务器，其中升级服务器包括通信处理模块、升级管理模块以及应用平台；

公网型单灯控制器直接与升级服务器连接；非公网型单灯控制器通过照明集控器与升级服务器连接；

通信处理模块实现升级服务器与公网型单灯控制器或非公网型单灯控制器之间的通信连接；升级管理模块负责具体的固件远程升级处理工作；应用平台提供人机交互界面、监控单灯控制器运行、实现单灯控制功能以及向升级管理模块下发固件升级请求；通信处理模块、升级管理模块以及应用平台之间通过消息队列进行通信。

基于本发明的单灯控制器固件远程批量升级装置的升级方法，包括如下步骤：

步骤S1：选定升级文件和升级设备列表，并提交任务请求至升级管理模块；

步骤S2：升级管理模块接收到固件升级请求消息后，读取并缓存升级文件数据；

步骤S3:升级管理模块先判断单灯控制器的通信类型，若判断为公网型单灯控制器，执行步骤S4，若判断为非公网型单灯控制器，执行步骤S5；

步骤S4：对于公网型单灯控制器，升级管理模块直接传送升级文件数据；

步骤S5：对于非公网型单灯控制器，升级管理模块先通过照明集控器广播传送升级文件数据，然后再一一核对其关联的非公网型单灯控制器的升级接收情况以及固件版本号，进行必要的补发操作；

步骤S6：步骤S4或步骤S5的数据传送完成后，核对版本号，若检测为一致，则升级成功，若不一致，重新执行步骤S4或步骤S5。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：

本发明采用异步通信方式，实现了单灯通信指令的批量快速下发；采用状态机和上下文机制实现单灯控制器固件的异步升级操作；采用分治策略和多线程/多进程机制，提高了升级的并行处理能力。提供了一种快速、高并发、低系统开销的单灯远程集中固件升级的方法和系统。当系统单灯控制器数量级达到上万甚至十几万数量级时，可以开启多个升级管理模块程序实例，将整个系统的单灯固件升级任务分摊到各个升级管理模块程序实例中执行，以提高整个系统单灯控制器固件升级的并行处理能力。

附图说明

图1是本发明单灯控制器固件远程批量升级装置的系统结构框图；

图2是本发明单灯控制器固件远程批量升级方法的流程示意图；

图3是本发明通信处理模块工作过程的示意图；

图4是本发明公网型单灯控制器异步升级的流程示意图；

图5是本发明升级任务请求消息结构示意图；

图6是本发明升级包的升级位图示意图；

图7是本发明公网型单灯控制器升级任务项处理流程示意图；

图8是本发明非公网型单灯控制器升级任务项处理流程示意图；

图9是本发明当前非公网型单灯控制器升级核查处理流程示意图；

图10是本发明设备消息到达处理流程示意图；

图11是本发明公网型单灯控制器设备消息处理流程示意图；

图12是本发明非公网型单灯控制器设备消息处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

实施例1：

如图1所示，一种单灯控制器固件远程批量升级装置，包括：

公网型单灯控制器、照明集控器（单灯集中器）、非公网型单灯控制器、升级服务器，其中升级服务器包括通信处理模块、升级管理模块以及应用平台；

公网型单灯控制器直接与升级服务器连接；非公网型单灯控制器通过照明集控器（单灯集中器）与升级服务器连接；

通信处理模块实现升级服务器与公网型单灯控制器或非公网型单灯控制器之间的通信连接；升级管理模块负责具体的固件远程升级处理工作；应用平台提供人机交互界面、监控单灯控制器运行、实现单灯控制功能以及向升级管理模块下发固件升级请求；通信处理模块、升级管理模块以及应用平台之间通过消息队列进行通信。

如图3所示，本发明的通信处理模块负责处理与公网型单灯控制器或照明集控器（单灯集中器）之间的协议通信，还负责处理与升级服务器内其他功能模块的设备消息收发工作；通信处理模块负责所有单灯控制器、照明集控器（单灯集中器）的协议帧接收，经过协议解码并转换成升级服务器内部可用的消息结构体，然后通过设备消息广播队列分发给升级管理模块和应用平台；反之，升级管理模块和应用平台能够直接通过通信处理模块的设备消息下发队列，将设备消息经编码处理后发送至指定的单灯控制器或照明集控器（单灯集中器）。

进一步的，本发明的升级管理模块由升级监控任务、设备消息处理任务、升级上下文列表、固件内容缓存池组成，其中，升级监控任务负责监听并处理应用平台下发的固件升级请求消息、监控所有单灯控制器的升级过程以及向应用平台推送升级结果消息；设备消息处理任务负责接收并处理来自通信处理模块的设备消息；升级上下文列表保存有效的升级任务项的升级上下文信息；固件内容缓存池用于缓存升级固件的数据内容，避免升级文件重复加载。

进一步的，本发明的单灯控制器固件升级过程为典型的消息对话过程（即:下发-应答模式），升级管理模块将原本一个个完整的同步对话过程拆分成一个个由状态机及消息驱动的异步升级处理过程，通过后台升级监控任务与设备消息处理任务的配合处理，实现单灯控制器的远程批量升级操作。

如图4所示，本发明的公网型单灯控制器固件异步升级处理的具体过程为：首先，由升级服务器为每一个待升级的公网型单灯控制器分配一个升级状态对象，记录和对应单灯升级任务项有关的信息；然后，升级服务器向所有待升级的公网型单灯控制器下发版本号查询消息；当收到版本号查询应答消息并确认需要升级的情况下，从第1包开始向待升级的公网型单灯控制器下发升级包；等待升级的公网型单灯控制器收完最后一包并且应答完升级服务器后，会自动重启并上传心跳消息，此时再一次查询待升级公网型单灯控制器的当前软件版本号，如果当前软件版本号和升级版本号一致，则升级成功。

本发明的非公网型单灯控制器固件异步升级处理的具体过程为：首先，由升级服务器为每一个照明集控器和非公网型单灯控制器分配一个升级状态对象，记录升级包广播下发的状态以及非公网型单灯控制器的升级过程；然后，升级服务器向照明集控器依次下发广播升级包下发消息；待照明集控器接收并广播转发完毕后，再由升级服务器依次对每一个非公网型单灯控制器进行升级核查操作，检查各个非公网型单灯控制器的当前软件版本号以及升级包接收情况，并进行必要的补发操作；待照明集控器对所辖所有非公网型单灯控制器核查完毕之后，即对应升级任务项执行完毕。

进一步的，本发明的升级管理模块包含两个消息接收队列：一个接收来自应用平台的任务消息，由升级监控任务负责监听和处理；另一个接收来自通信处理模块的设备消息，由设备消息处理任务负责监听和处理；

升级过程的每一帧都需要设备的应答，如果应答超时需要进行补发操作；通信失败次数用来记录设备应答超时的次数，同时为升级管理模块配置最大通信超时次数，如果通信失败次数超过限值，则本轮升级过程失败；或者升级失败次数用来记录单灯控制器升级失败的次数，每个升级任务项配置升级尝试的次数，若超过则表示对应的升级任务项执行失败，升级管理模块将会删除对应的升级任务项及升级上下文对象。

进一步的，本发明的固件升级请求消息包括升级固件版本号、升级文件地址、消息发送时间、任务项个数以及一个或多个升级任务项，每个任务项则由任务项类型、设备信息以及附加信息三部分组成。

进一步的，本发明的设备消息处理任务始终处于侦听设备消息队列的状态，一旦收到设备消息，即先对消息类型进行筛选，去掉和单灯控制器升级无关的设备消息；然后，根据设备消息中保存的单灯控制器通信标识到升级列表中寻找对应的升级上下文，若找到，则根据升级上下文中保存的升级类型，分别进行公网型单灯控制器升级消息处理和非公网型单灯控制器升级消息处理过程。

实施例2：

如图2所示，一种单灯控制器固件远程批量升级方法，包括如下步骤：

步骤S1：选定升级文件和升级设备列表，并提交任务请求至升级管理模块；

步骤S2：升级管理模块接收到固件升级请求消息后，读取并缓存升级文件数据；

步骤S3:升级管理模块将升级文件数据传送至通信处理模块；通信处理模块先判断单灯控制器的通信类型，若判断为公网型单灯控制器，执行步骤S4，若判断为非公网型单灯控制器，执行步骤S5；

步骤S4：对于公网型单灯控制器，通信处理模块直接传送升级文件数据；

步骤S5：对于非公网型单灯控制器，通信处理模块先向照明集控器（单灯集中器）下发广播升级包下发指令，传送升级文件数据，然后再逐一核对所辖非公网单灯控制器的升级包接收情况，并进行必要的补发操作；

步骤S6：步骤S4或步骤S5的数据传送完成后，核对版本号，若检测为一致，则升级成功，若不一致，重新执行步骤S4或步骤S5。

如图2所示，本发明步骤S4的具体过程为：对于公网型单灯控制器，通信处理模块首先会向所有公网型单灯控制器下发固件版本号查询指令，并异步等待其应答；如果发现当前软件版本号小于待升级固件版本号则确认要进行升级，之后便升级包下发升级文件的内容至单灯控制器，待所有升级包下发及校验完成后，公网型单灯控制器会自动重启上线；公网型单灯控制器上线后，再次核对其当前软件版本号是否于升级软件版本号一致，一致则升级成功。

进一步的，本发明的步骤S4还包括：

步骤S41:判断升级文件的升级状态：

步骤S42:当升级状态为“未开始”状态时，下发固件版本号查询消息，同时将升级状态转变为“版本号查询”状态，通信状态转变为“等待应答中”状态；

步骤S43:当升级状态为“版本号查询”状态时，检查当前应答是否超时，如果超时，则再检查超时次数有没有到上限，有则将此轮升级过程置为失败，没有则向单灯控制器重发一次版本号查询消息；

步骤S44:当升级状态为升级包下发状态时，检查设备应答是否超时，如果超时则再检查超时次数有没有到上限，如果没有则再重新下发一次当前升级包，否则将此轮升级过程标记为失败；

步骤S45:当升级状态为“升级核查”状态时，先检查单灯重启上线等待时间是否已到，如果已到，则再检查当前通信状态是否为“等待应答中”状态；如果不是则下发固件版本查询消息，如果是则再检查设备是否应答超时；如果应答超时，则将此轮升级过程标记为失败，如果没有应答超时，则补发一次固件版本号查询消息；

步骤S46:再次检查本升级任务项升级失败的次数是否超出了限值，如果是则将当前任务从升级上下文列表中删除。

进一步的，本发明步骤S41-S46中设备消息的处理过程如下：

步骤S4.1:当收到版本号查询应答消息时，首先要检查单灯的升级状态是“版本号查询”状态还是“升级核查”状态：如果是“版本号查询”状态，则比对上传的当前软件版本号与升级版本号是否相同，如果相同，则将对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除，否则，将单灯控制器的升级状态改为“升级包下发”状态，同时向单灯下发第一个升级包数据；如果是“升级核查”状态，如果上传的当前软件版本号与升级版本号一致，则标记当前公网型单灯控制器升级成功，并将其升级上下文信息从升级上下文列表中删除，否则，则将当前单灯的升级状态置为失败，等待下一轮升级尝试；

步骤S4.2:当收到升级包下发应答消息时，首先检查返回的应答状态字是否为成功，如果是成功，则再检查后续是否有升级包需要发送，如果有，则下发下一包，如果没有，则将升级状态切换至“升级核查”状态；如果因特殊原因而导致应答接收失败，则补发当前升级包进行尝试，但如果是超出了重试次数限值，则直接将该单灯控制器的升级状态置为失败，并将其对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除；

步骤S4.3:当收到心跳消息时，如果当前的升级状态为“升级核查”状态时，则下发版本号查询消息。

进一步的，本发明的步骤S5的具体过程为：对于非公网型单灯控制器，通信处理模块先向照明集控器（单灯集中器）下发广播升级包下发指令，照明集控器（单灯集中器）每收到并确认一个升级包都会向升级服务器进行应答，同时向现场的非公网型单灯控制器进行消息广播。待广播下发工作全部完成后，再由升级服务器依次核查每一个非公网型单灯控制器的升级包接收情况，进行必要的补发操作，以及版本号核对工作，如果一致则升级成功。

进一步的，本发明步骤S5还包括：

步骤S51:当升级状态为“未开始”时，向照明集控器（单灯集中器）下发第一个广播固件升级包；

步骤S52:当升级状态为“广播下发”时，先判断照明集控器（单灯集中器）是否应答超时，如果有但通信失败次数小于限值，则补发当前升级包；

步骤S53:当升级状态为“升级核查”时，先从照明集控器（单灯集中器）的升级状态对象的扩展信息字段获得当前核查单灯的通信标识，如果为空，则从升级任务项中取出第一个非公网型单灯控制器作为当前核查对象，并向其下发固件版本号查询消息；如果不为空，则获取对应的非公网型单灯控制器升级状态对象，并对其进行进一步的升级处理。

进一步的，本发明步骤S51-53中升级核查处理的具体过程为：

步骤S5.1:当升级状态为“未开始”时，下发版本号查询消息，并将升级状态改为“版本号查询”；

步骤S5.2:当升级状态为“版本号查询”时，通过单灯状态对象中保存的设备消息的最近下发时间判断版本号查询消息是否应答超时；如果有，则补发版本号查询消息；而当重试次数超限时，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到升级任务项中下一个非公网型单灯控制器进行核查；

步骤S5.3:当升级状态为“升级包下发”时，先判断设备有没有应答超时，如果有则补发当前升级包；如果超过了重试次数，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到下一次非公网型单灯控制器作为当前核查单灯；

步骤S5.4:当升级状态为“升级核查”时，先检查有没有过核对等待时间，等待时间通过最近的应答消息接收时间判断；然后再判断有没有下发过版本号查询消息，如果没有则下发，如果已经下发但是应答超时，则进行补发操作或是将当前非公网型单灯控制器升级状态置为失败，并找打下一个非公网型单灯控制器进行核查。

实施例3：

本发明的单灯控制器固件远程批量升级装置由现场的公网型单灯控制器、照明集控器（单灯集中器）、非公网型单灯控制器以及升级服务器组成，而升级服务器则由通信处理模块、升级管理模块以及应用平台组成。

如图1所示，公网型单灯控制器是指直接通过NB-IoT/4G Cat.1等通信方式连接到升级服务器的单灯控制器，而非公网型单灯控制器是指通过照明集控器（单灯集中器）间接与升级服务器建立连接的单灯控制器，其与照明集控器（单灯集中器）一般通过电力线载波/ZigBee/LoRa等非公网方式建立连接，而照明集控器（单灯集中器）则通过GPRS/CDMA/4G/5G等无线通信方式与升级服务器进行通信连接；通信处理模块实现升级服务器与设备之间的通信连接；升级管理模块负责具体的固件远程升级处理工作；应用平台提供人机交互界面、监控单灯控制器运行、实现单灯控制功能以及向升级管理模块下发固件升级请求；通信处理模块、升级管理模块及应用平台之间通过消息队列进行通信。

通信处理模块：通信处理模块主要负责处理与单灯控制器或照明集控器（单灯集中器）之间的协议通信以及与升级服务器内其他功能模块的设备消息收发工作，如图3所示。通信处理模块负责所有单灯控制器、照明集控器（单灯集中器）的协议帧接收，经过协议编码转换成升级服务器内部可用的消息结构体，然后通过设备消息广播队列分发给升级管理模块和应用平台；反之，升级管理模块和应用平台都可以直接通过通信处理模块的设备消息下发队列，将设备消息经编码处理后发送至指定的公网型单灯控制器或是照明集控器（单灯集中器）。

升级管理模块：升级管理模块由升级监控任务、设备消息处理任务、升级上下文列表、固件内容缓存池组成。其中，升级监控任务负责监听并处理应用平台下发的固件升级请求消息、监控所有单灯控制器的升级过程以及向应用平台推送升级结果消息；设备消息处理任务负责接收并处理来自通信处理模块的设备消息；升级上下文列表保存有效的升级任务项的升级上下文信息；固件内容缓存池用于缓存升级固件的数据内容，避免升级文件重复加载。

单灯控制器的固件升级过程是典型的消息对话过程（即：下发-应答模式），本发明所述的升级管理模块，将原本一个个需要同步完成的升级对话过程拆分成一个个由状态机及消息驱动的异步升级处理过程，通过后台升级监控任务与设备消息处理任务的配合处理，实现高效率的单灯控制器固件远程批量升级操作。

图4展示了本发明的公网型单灯控制器异步升级处理过程：首先，由升级服务器为每一个待升级的单灯控制器分配一个升级状态对象，记录与单灯控制器升级过程有关的信息；然后，升级服务器向所有待升级的公网型单灯控制器下发版本号查询消息，并异步等待各个公网型单灯控制器的应答；当收到版本号查询应道消息并确认需要升级的情况下，从第1包开始向公网型单灯控制器下发升级包；待公网型单灯控制器收完最后一包并且应答完升级服务器后，会自动重启并上传心跳包消息，此时再一次查询对应公网型单灯控制器的固件版本号，如果当前软件版本号和升级版本号一致，则升级成功。

本发明的非公网型单灯控制器固件异步升级处理的具体过程为：首先，由升级服务器为每一个照明集控器和非公网型单灯控制器分配一个升级状态对象，记录升级包广播下发的状态以及非公网型单灯控制器的升级过程；然后，升级服务器向照明集控器依次下发广播升级包下发消息；待照明集控器接收并广播转发完毕后，再由升级服务器依次对每一个非公网型单灯控制器进行升级核查操作，检查各个非公网型单灯控制器的当前软件版本号以及升级包接收情况，并进行必要的补发操作；待照明集控器对所辖所有非公网型单灯控制器核查完毕之后，即对应升级任务项执行完毕。

本发明的升级管理模块包含两个消息接收队列：一个接收来自应用平台的任务消息，由升级监控任务负责监听和处理；另一个接收来自通信处理模块的设备消息，由设备消息处理任务负责监听和处理。

固件升级请求消息由升级固件版本号、升级文件地址、消息发送时间、任务项个数以及一个或多个升级任务项组成，每个任务项则由任务项类型、设备信息以及附加信息三部分组成，如图5所示。其中，升级固件版本号作为后续判断单灯控制器是否需要升级的标志；升级固件文件地址提供用于固件升级的文件路径；任务发送时间用来判断升级任务是否有效，如果该时间戳超出了升级服务器设定的任务执行有效时限，将直接抛弃，不进行升级处理；任务项结构中的任务项类型有公网型单灯控制器升级和非公网型单灯控制器升级两种取值；当任务项类型为公网型单灯控制器升级时，设备信息字段包含公网型单灯控制器的通信标识及通信地址，否则，设备信息字段则填充照明集控器（单灯集中器）的地址信息；附加信息字段只在任务项类型为非公网型单灯控制器升级时有效，其保存一个或多个非公网型单灯控制器器的设备通信标识。

当升级监控任务接收到有效的升级任务请求消息后，随即为每一个升级任务项创建对应的升级上下文，并将其保存到升级上下文列表中，用于跟踪并控制每个升级任务项的执行过程。当升级过程结束后，会自动从升级上下文列表中删除对应的升级上下文信息。升级上下文由升级任务项信息指针、固件内容缓存标识、升级任务开始时间戳、升级任务结束时间戳以及一个或多个设备升级状态对象组成。其中：1）升级任务项信息指针：用于记录该单灯控制器的固件升级是由哪个升级任务项发起的；2）固件内容缓存标识：用于在固件内容缓存池中找到相应的升级文件数据；3）设备升级状态对象的结构定义，如表1所示：

表1 设备升级状态对象结构

其中，升级包是指：当升级文件较大时，需要将其等分成多个较小的升级数据包，并为每一个升级包进行编号，然后分批下发给单灯控制器。升级包的字节大小一般为128、256或1024字节。

升级位图用字节的每一位记录每一个升级包的接收状态。单灯控制器在成功收到每一个升级包后，会用升级位图标记对应升级包已经接收成功，并在升级服务器查询软件版本号时一并返回。升级位图由字节数组组成，其用每一个字节的每一个位表示各个升级包的接收状态，对应位为1表示升级包已确认接收，对应位为0则表示对应升级包没有确认接收。升级位图按低位到高位、低字节到高字节的顺序从小到大进行记录升级包接收状态，如图6所示。当需要检查某一个升级包是否已经被单灯控制器成功接收的话，只需要在查询返回的升级位图中，先按照如下公式进行查找：

升级包所在字节序号M=包序号/8（取整）；

升级包所在位序号N=包序号%8（取余）；

上述序号都从0开始编号。

当找到对应的字节后，采用位运算的方式即可得知该字节对应位是否为1，也即对应升级包是否已经下发成功。

升级过程的每一帧都需要设备的应答，如果应答超时则需要进行补发操作。通信失败次数用来记录设备应答超时的次数，同时升级管理模块也有最大通信超时次数的配置，如果通信失败次数超过限值，则本轮升级过程失败。同理，升级失败次数用来记录单灯控制器升级失败的次数，每个升级任务项可以有多次升级尝试的次数配置，超过则表示对应的升级任务项执行失败，升级管理模块将会删除对应的升级任务项及升级上下文对象。

升级监控任务：升级监控任务周期性检查升级上下文列表中每一个升级任务项的执行情况，并针对公网型单灯控制器和非公网型单灯控制器进行不同的升级处理操作。

对于公网型单灯控制器升级任务项，首先，根据升级上下文对象的升级状态进行不同的判断处理：

（1）当升级状态为“未开始”状态时，下发固件版本号查询消息，同时将升级状态转变为“版本号查询”状态，通信状态转变为“等待应答中”状态；

（2）当升级状态为“版本号查询”状态时，检查当前应答是否超时，如果超时，则再检查超时次数有没有到上限，有则将此轮升级过程置为失败，没有则向单灯控制器重发一次版本号查询消息；

（3）当升级状态为“升级包下发”状态时，检查设备应答是否超时，如果超时则再检查超时次数有没有到上限，如果没有则再重新下发一次当前升级包，否则将此轮升级过程标记为失败；

（4）当升级状态为“升级核查”状态时，先检查单灯重启上线等待时间是否已到，如果已到，则再检查当前通信状态是否为“等待应答中”状态；如果不是则下发固件版本查询消息，如果是则再检查设备是否应答超时；如果应答超时，则将此轮升级过程标记为失败，如果没有应答超时，则补发一次固件版本号查询消息；

（5）上述状态判断之后，再检查本升级任务项升级失败的次数是否超出了限值，如果是则将当前任务项对应的升级上下文从升级上下文列表中删除。

升级监控任务中，整个公网型单灯控制器升级任务项的处理流程如图7所示。

如图8所示，对于非公网型单灯控制器，先根据升级任务项的升级状态进行处理。其中：当升级状态为“未开始”时，向照明集控器（单灯集中器）下发第一个广播升级包；当升级状态为“非公网单灯广播下发”时，先判断照明集控器（单灯集中器）是否应答超时，如果有但通信失败次数小于限值，则补发当前升级包；当升级状态为“升级核查”时，先从照明集控器（单灯集中器）关联的升级状态对象的扩展信息字段获得当前核查单灯的通信标识，如果为空，则从升级任务项中取出第一个非公网型单灯控制器作为当前核查对象，并向其下发固件版本号查询消息；如果不为空，则获取对应的非公网型单灯控制器升级状态对象，并对其进行进一步的升级处理。

如图9所示，当前非公网型单灯控制器升级核查处理过程，主要就是根据非公网型单灯控制器状态对象中的升级状态进行分类处理：1）当升级状态为“未开始”时，下发版本号查询消息，并将升级状态改为“版本号查询”；2）当升级状态为“版本号查询”时，通过单灯状态对象中保存的（设备消息）最近下发时间判断版本号查询消息是否应答超时；如果有，则补发版本号查询消息；而当重试次数超限时，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到升级任务项中下一个非公网型单灯控制器进行核查；3）当升级状态为“升级包下发”时，先判断设备有没有应答超时，如果有则补发当前升级包；如果超过了重试次数，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到下一次非公网型单灯控制器作为当前核查单灯；4）当升级状态为“升级核查”时，先检查有没有过核对等待时间（通过最近的应答消息接收时间判断），然后再判断有没有下发过软件版本号查询消息，如果没有则下发，如果已经下发但是应答超时，则进行补发操作或是将当前非公网型单灯控制器升级状态置为失败，并找打下一个非公网型单灯控制器进行核查。

设备消息处理任务：设备消息处理任务周期性侦听设备消息队列的状态，一旦收到设备消息，即先对消息类型进行筛选，去掉和单灯控制器固件升级无关的消息。然后，根据设备消息中保存的照明集控器（单灯集中器）或单灯控制器通信标识到升级上下文列表中找到对应的升级上下文。如果找到，再根据升级上下文中保存的升级类型，分别进行公网型单灯控制器升级消息处理和非公网型单灯控制器升级消息处理，如图10所示。

如图11所示，公网型单灯控制器的设备消息处理流程，各类消息的处理过程如下：

1）当收到版本号查询应答消息时，首先要检查单灯的升级状态是“版本号查询”状态还是“升级核查”状态：如果是“版本号查询”状态，则比对上传的软件版本号与升级版本号是否相同，如果一致，则将对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除，否则，则将单灯的升级状态改为“升级包下发”状态，同时向单灯下发第一个升级包数据；如果是“升级核查”状态，如果上传的软件版本号与升级版本号一致，则标记当前公网型单灯控制器升级成功，并将其升级上下文信息从升级上下文列表中删除，否则，则将当前单灯的升级状态置为失败，等待下一轮升级尝试；

2）当收到升级包下发应答消息时，首先检查返回的应答状态字是否为成功，如果是成功，则再检查后续是否有升级包需要发送，如果有，则下发下一包，如果没有，则将升级状态切换至“升级核查”状态；如果因特殊原因而导致应答接收失败，则补发当前升级包进行尝试，但如果是超出了重试次数限值，则直接将该单灯控制器的升级状态置为失败，并将其对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除；

3）当收到心跳消息时，如果当前的升级状态为“升级核查”状态时，则下发固件版本号查询消息。

如图11所示，设备消息处理任务在处理公网型单灯控制器的升级消息时，需要关注软件版本号查询应答消息、升级包下发应答消息以及心跳消息。软件版本号应答消息出现在升级开始以及升级核查阶段，分别用来判别单灯控制器是否需要升级以及验证单灯控制器是否已经升级；升级包下发应答消息出现在固件升级包下发阶段，升级服务器每下发一包数据都需要等待单灯控制器应答才能下发下一包，而单灯控制器应答包中会包含当前的包序号以及接收状态等信息，如果接收出错，还要进行重发操作；心跳消息用在升级核查阶段核对单灯控制器是否已经成功，当在升级核查阶段收到心跳消息时，立刻向该单灯控制器下发一个软件版本号查询消息，并异步等待其应答。升级过程中使用的升级包应答消息，主要由当前软件版本号、升级软件版本号以及升级位图等信息组成。

如图12所示，非公网型单灯控制器的设备消息处理流程为：

1）当收到版本查询应答消息时，先检查当前软件版本号是否与升级版本号一致，则标记当前非公网型单灯控制器升级成功，并查找下一个非公网型单灯控制器作为下一个核查的对象；但如果单灯任务项中的非公网型单灯控制器都已经升级结束，则标记当前升级任务项升级完成，并将其对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除；

2）当收到升级包下发应答消息时，先判断升级状态是照明集控器（单灯集中器）的广播下发应答还是非公网型单灯控制器的核查应答：如果是广播下发应答，则对照明集控器（单灯集中器）下发下一包升级包数据；如果是升级任务项在“升级核查”状态下的升级包下发应答，则更新并检查单灯升级状态对象中的升级位图，查找并下发下一个丢失包，并在没有丢失包的时候将非公网型单灯控制器的升级状态改为“升级核查”，通信状态置为“空闲”。

经过上述升级监控任务和设备消息处理任务的配合处理，即可完成基于状态机和异步处理方式的公网及非公网型单灯控制器批量升级操作。

单灯固件远程批量升级过程如图2所示。首先，用户通过应用平台选择单灯控制器升级文件以及待升级的单灯控制器清单，然后向升级管理模块提交固件升级请求消息；升级管理模块接收到固件升级请求消息后，先从文件系统或网络上读取并缓存固件升级文件的数据，然后再根据单灯控制器的通信类型进行不同的升级处理。

对于公网型单灯控制器，升级服务器首先会向所有公网型单灯控制器下发固件版本号查询消息，并异步等待其应答；如果发现回传的当前软件版本号小于升级版本号则确认要进行升级，之后便下发升级文件的内容至单灯控制器，待所有升级包下发及校验完成后，单灯控制器会自动重启上线；单灯控制器上线后，须再次核对其当前软件版本号是否与升级版本号一致，一致则升级成功。

对于非公网型单灯控制器，升级服务器先向照明集控器（单灯集中器）下发广播升级包下发指令，照明集控器(单灯集中器)每收到并确认一个升级包都会向升级服务器进行应答，同时向现场的非公网型单灯控制器进行消息广播。待广播下发工作全部完成后，再由升级服务器依次核查每一个非公网型单灯控制器的升级包接收情况，进行必要的补发操作，以及版本号比对工作，如果一致则升级成功。

当系统单灯控制器数量级达到上万甚至十几万数量级时，可以开启多个升级管理模块程序实例，并将整个系统的单灯固件升级任务分摊到各个升级管理模块程序实例中，以提高整个系统单灯控制器固件升级的并行处理能力。

Claims (16)

1.一种单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于包括：

公网型单灯控制器、照明集控器、非公网型单灯控制器、升级服务器，其中升级服务器包括通信处理模块、升级管理模块以及应用平台；

公网型单灯控制器直接与升级服务器连接；非公网型单灯控制器通过照明集控器与升级服务器连接；

通信处理模块实现升级服务器与公网型单灯控制器或非公网型单灯控制器之间的通信连接；升级管理模块负责具体的固件远程升级处理工作；应用平台提供人机交互界面、监控单灯控制器运行、实现单灯控制功能以及向升级管理模块下发固件升级请求；通信处理模块、升级管理模块以及应用平台之间通过消息队列进行通信。

2.根据权利要求1所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于通信处理模块负责处理与公网型单灯控制器或非公网型单灯控制器之间的协议通信，还负责处理与升级服务器内其他功能模块的设备消息收发工作；通信处理模块负责所有公网型单灯控制器、照明集控器的协议帧接收，经过协议解码后再转换成升级服务器内部可用的消息结构体，然后通过设备消息广播队列分发给升级管理模块和应用平台；反之，升级管理模块和应用平台都能够直接通过通信处理模块的设备消息下发队列，将设备消息经编码处理后发送至指定的公网型单灯控制器或非公网型单灯控制器。

3.根据权利要求2所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于升级管理模块由升级监控任务、设备消息处理任务、升级上下文列表、固件内容缓存池组成，其中，升级监控任务负责监听并处理应用平台下发的固件升级请求消息、监控所有单灯控制器的升级过程以及向应用平台推送升级结果消息；设备消息处理任务负责接收并处理来自通信处理模块的设备消息；升级上下文列表保存有效的升级任务项的升级上下文信息；固件内容缓存池用于缓存升级固件的数据内容，避免升级文件重复加载。

4.根据权利要求3所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于单灯控制器的固件升级过程为典型的消息对话过程，升级管理模块将原本一个个需要同步完成的消息对话过程拆分成一个个由状态机及消息驱动的异步升级处理过程，通过后台升级监控任务与设备消息处理任务的配合处理，实现单灯控制器固件的远程批量升级操作。

5.根据权利要求4所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，针对公网型单灯控制器，其特征在于上述异步升级处理的具体过程为：首先，由升级服务器为每一个待升级的公网型单灯控制器分配一个升级状态对象，记录与对应单灯控制器升级过程有关的信息；然后，升级服务器向所有待升级的公网型单灯控制器下发版本号查询消息，并异步等待各个待升级的公网型单灯控制器的应答；当收到版本号查询应答消息并确认需要升级的情况下，从第1包开始向待升级的公网型单灯控制器下发升级包；待升级的公网型单灯控制器收完最后一包并且应答完升级服务器后，会自动重启并上传心跳消息，此时再一次查询对应单灯控制器的固件版本号，如果其当前软件版本号和升级版本号一致，则升级成功。

6.根据权利要求4所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，针对非公网型单灯控制器，其特征在于上述异步升级处理的具体过程为：首先，由升级服务器为每一个照明集控器和非公网型单灯控制器分配一个升级状态对象，记录升级包广播下发的状态以及非公网型单灯控制器的升级过程；然后，升级服务器向照明集控器依次下发广播升级包下发消息；待照明集控器接收并广播转发完毕后，再由升级服务器依次对每一个非公网型单灯控制器进行升级核查操作，检查各个非公网型单灯控制器的当前软件版本号以及升级包接收情况，并进行必要的补发操作；待照明集控器对所辖所有非公网型单灯控制器核查完毕之后，即对应升级任务项执行完毕。

7.根据权利要求5所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于升级管理模块包含两个消息接收队列：一个接收来自应用平台的任务消息，由升级监控任务负责监听和处理；另一个接收来自通信处理模块的设备消息，由设备消息处理任务负责监听和处理；

升级过程的每一条设备消息都需要设备的应答，如果应答超时则需要进行补发操作；通信失败次数用来记录设备应答超时的次数，同时为升级管理模块配置通信失败重试次数，如果单灯控制器的通信失败次数超过该限值，则本轮升级过程失败；同时，升级管理模块配置升级重试次数，每次升级失败都会累加升级失败次数，若超过该限值则升级管理模块将不会再尝试升级过程，并将该升级任务项关联的升级上下文对象从升级上下文列表中删除。

8.根据权利要求3所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于上述固件升级请求消息包括升级固件版本号、升级文件地址、消息发送时间、任务项个数以及一个或多个升级任务项，每个任务项则由任务项类型、设备信息以及附加信息三部分组成。

9.根据权利要求3所述的单灯控制器固件远程批量升级装置，其特征在于上述设备消息处理任务始终处于侦听设备消息队列的状态，一旦收到设备消息，即先对消息类型进行筛选，去掉和单灯控制器升级无关的设备消息；然后，根据设备消息中保存的单灯控制器或照明集控器通信标识到升级列表中寻找对应的升级上下文对象，若找到，则根据升级上下文对象中保存的升级类型，分别进行公网型单灯控制器升级消息处理和非公网型单灯控制器升级消息处理过程。

10.基于权利要求1-9任一所述的单灯控制器固件远程批量升级装置的升级方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1：选定升级文件和升级设备列表，并提交任务请求至升级管理模块；

步骤S2：升级管理模块接收到固件升级请求消息后，读取并缓存升级文件数据；

步骤S3：升级管理模块先判断单灯控制器的通信类型，若判断为公网型单灯控制器，执行步骤S4，若判断为非公网型单灯控制器，执行步骤S5；

步骤S4：对于公网型单灯控制器，通信处理模块直接升级包下发升级文件数据；

步骤S5：对于非公网型单灯控制器，通信处理模块先向照明集控器下发单灯固件广播升级包下发消息，然后再逐个核对其每一个非公网型单灯控制器的当前软件版本号和升级包接收情况；

步骤S6：步骤S4或步骤S5完成后，核对对应的升级任务项是否已经完成，如果完成则将其对应的升级上下文从升级上下文列表中删除，否则，重新执行步骤S4或步骤S5。

11.根据权利要求10所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S4的具体过程为：对于公网型单灯控制器，通信处理模块首先会向所有公网型单灯控制器下发固件版本号查询指令，并异步等待其应答；如果发现公网型单灯控制器固件版本号小于待升级固件版本号则确认要进行升级，之后便分包下发升级文件的内容至单灯控制器，待所有升级包下发及校验完成后，公网型单灯控制器会自动重启上线；待公网型单灯控制器上线后，再次核对其当前软件版本号是否于升级软件版本号一致，一致则升级成功。

12.根据权利要求11所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S4还包括：

步骤S41:判断单灯控制器的升级状态：

步骤S42:当升级状态为“未开始”状态时，下发固件版本号查询消息，同时将升级状态转变为“版本号查询”状态，通信状态转变为“等待应答中”状态；

步骤S43:当升级状态为“版本号查询”状态时，检查当前应答是否超时，如果超时，则再检查超时次数有没有到上限，有则将此轮升级过程置为失败，没有则向单灯控制器重发一次版本号查询消息；

步骤S44:当升级状态为“升级包下发”状态时，检查设备应答是否超时，如果超时则再检查超时次数有没有到上限，如果没有则再重新下发一次当前升级包，否则将此轮升级过程标记为失败；

步骤S45:当升级状态为“升级核查”状态时，先检查单灯重启上线等待时间是否已到，如果已到，则再检查当前通信状态是否为“等待应答中”状态；如果不是则下发固件版本查询消息，如果是则再检查设备是否应答超时；如果应答超时次数超限，则将此轮升级过程标记为失败，如果没有，则补发固件版本号查询消息；

步骤S46:继续检查本升级任务项升级失败的次数是否超出了限值，如果是则将当前任务项所对应的升级上下文从升级上下文列表中删除。

13.根据权利要求12所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S41-S46中设备消息的处理过程如下：

步骤S4.1:当收到版本号查询应答消息时，首先要检查单灯的升级状态是“版本号查询”状态还是“升级核查”状态：如果是“版本号查询”状态，则比对上传的当前软件版本号与升级版本号是否相同，如果一致，则将对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除，否则，则将单灯的升级状态改为“升级包下发”状态，同时向单灯控制器下发第一个升级包数据；如果是“升级核查”状态，如果上传的当前软件版本号与升级版本号一致，则标记当前公网型单灯控制器升级成功，并将其升级上下文信息从升级上下文列表中删除，否则，则将当前单灯的升级状态置为失败，等待下一轮升级尝试；

步骤S4.2:当收到升级包下发应答消息时，首先检查返回的应答状态字是否为成功，如果是成功，则再检查后续是否有升级包需要发送，如果有，则下发下一包，如果没有，则将升级状态切换至“升级核查”状态；如果因特殊原因而导致应答接收失败，则补发当前升级包进行尝试，但如果是超出了重试次数限值，则直接将该单灯控制器的升级状态置为失败，并将其对应的升级上下文对象从升级上下文列表中删除；

步骤S4.3:当收到心跳消息时，如果当前的升级状态为“升级核查”状态时，则下发版本号查询消息。

14.根据权利要求10所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S5的具体过程为：对于非公网型单灯控制器，升级管理模块先向照明集控器下发广播升级包下发消息，照明集控器每收到并确认一个升级包都会向升级服务器进行应答，同时向现场的非公网型单灯控制器进行消息广播；待广播下发工作全部完成后，升级服务器会依次核查每一个非公网型单灯控制器的升级包接收情况，进行必要的补发操作，以及版本号核对工作，如果一致则升级成功。

15.根据权利要求14所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S5还包括：

步骤S51:当升级状态为“未开始”时，向照明集控器下发第一个广播固件升级包；

步骤S52:当升级状态为“非公网型单灯控制器广播下发”时，先判断照明集控器是否应答超时，如果有但通信失败次数小于限值，则补发当前升级包；

步骤S53:当升级状态为“升级核查”时，先从照明集控器的升级状态对象的扩展信息字段获得当前核查单灯控制器的通信标识，如果为空，则从升级任务项中取出第一个非公网型单灯控制器作为当前核查对象，并向其下发固件版本号查询消息；如果不为空，则获取对应的非公网型单灯控制器升级状态对象，并对其进行进一步的升级处理。

16.根据权利要求15所述的单灯控制器固件远程批量升级方法，其特征在于上述步骤S51-53中升级核查处理的具体过程为：

步骤S5.1:当升级状态为“未开始”时，下发版本号查询消息，并将升级状态改为“版本号查询”；

步骤S5.2:当升级状态为“版本号查询”时，通过单灯状态对象中保存的设备消息的最近下发时间判断版本号查询消息是否应答超时；如果有，则补发版本号查询消息；而当重试次数超限时，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到升级任务项中下一个非公网型单灯控制器进行核查；

步骤S5.3:当升级状态为“升级包下发”时，先判断设备有没有应答超时，如果有则补发当前升级包；如果超过了重试次数，则标记当前非公网型单灯控制器升级失败，找到下一个非公网型单灯控制器作为当前核查单灯；

步骤S5.4:当升级状态为“升级核查”时，先检查有没有过核查等待时间，等待时间通过最近的应答消息接收时间判断；然后再判断有没有下发过软件版本号查询消息，如果没有则下发，如果已经下发但是应答超时，则进行补发操作或是将当前非公网型单灯控制器升级状态置为失败，并找到下一个非公网型单灯控制器进行核查。

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