CN101808427A - 基于物联网的无线通信终端及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的无线通信终端及其应用方法，上述无线通信终端包括：主控模块，用于与物联网对应的终端设备进行连接；应用软件模块，用于处理与物联网对应的业务数据；软件适配接口模块，用于实现应用软件模块与主控模块之间的业务数据的传输。根据本发明提供的技术方案，可以较好地适应原有应用模式，为物联网行业应用开发商提供深度定制的无线通信终端，业务可以转移在无线通讯终端上直接实现，并降低了行业应用终端成本。

Description

基于物联网的无线通信终端及其应用方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种基于物联网的无线通信终端及其应用方法。

背景技术

物联网(Machine to Machine，简称为M2M)时代的到来，被称之为又一次信息技术革命，其潜在应用巨大，将带动许多相关产业的大爆发。显然，为物联网提供互连的通信管道还是以现有的电信运营商为主。

下面以数据采集与监视控制系统(Supervisory Control And DataAcquisition，简称为SCADA)为例进行说明。SCADA系统是一个典型的数据采集与实时控制系统，涉及的应用范围极其广泛，例如，电力、石油、城市供水检测等。图1为相关技术中SCADA系统结构图。如图1所示，对SCADA系统进行了一定的简化，抽象出一些通用元素。该SCADA系统包括：企业内部网、Internet公网、以及采集终端(图中示出了终端1、终端2…终端N)，其中，企业内部网可以由以下设备组成：信道机、领导工作站(PC机)、维护工作站(PC机)、监控工作站(PC机)、数据库服务器、备份服务器等。Internet公网可以由以下设备组成：领导工作站(PC机)、监控工作站(PC机)。采集终端通过行业通信专用通道(例如，光纤、载波等)与企业内部网的信道机相连接，Internet公网通过防火墙与企业内部网进行数据传输。

从图1可以看出，目前在典型行业SCADA系统应用中，存在以下问题：

(1)系统中各种工作站基本形态只能为PC机，便携性、移动性较差、而且成本较高。各种工作站之间或终端之间无法直接完成业务，业务处理能力很弱，需要经过服务器来完成。

(2)在远离企业内部网的环境中，使用行业应用服务受到了极大的限制：没有英特网(internet)网络环境；如果通过公网中的某台计算机充当系统终端或工作站，安全性得不到可靠保证。想要做到行业应用服务的随时随地接入，比较困难，而且成本(例如，由于添加防火墙等原因)较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无线通信终端及其应用方法，以解决上述问题至少之一。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于物联网的无线通信终端。

根据本发明的无线通信终端包括：主控模块，用于与所述物联网对应的终端设备进行连接；应用软件模块，用于处理与所述物联网对应的业务数据；软件适配接口模块，用于实现所述应用软件模块与所述主控模块之间的业务数据的传输。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于物联网的无线通信终端的应用方法。

根据本发明的基于物联网的无线通信终端的应用方法包括：所述无线通信终端获取与所述物联网对应的业务数据，并对所述业务数据进行处理。

通过本发明的上述技术方案，在现有无线通信终端软件及硬件模块(以下称为主控模块)的基础上，扩展了应用软件模块、软件适配接口模块等模块，设计出一种适用于物联网的无线通信终端，解决了物联网中终端便携性和移动性较差、且行业应用终端成本较高等问题，进而较好地适应了原有应用模式，为物联网行业应用开发商提供深度定制的无线通信终端，业务可以转移在无线通讯终端上直接实现，并降低了行业应用终端成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术中SCADA系统架构图；

图2是根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端的结构框图；

图3是根据本发明优选实施例的基于物联网的无线通信终端的架构图；

图4为根据本发明优选实施例的无线通信终端在典型行业数据采集与实时控制(SCADA)系统中的应用示意图；

图5是根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端的应用方法的流程图；

图6是根据本发明优选实施例的行业应用功能初始化的流程图；

图7是根据本发明优选实施例一的M2M行业应用数据的处理(发送)的流程图；

图8是根据本发明优选实施例二的M2M行业应用数据的处理(发送)的流程图；

图9是根据本发明优选实施例三的M2M行业应用数据的处理(发送)的流程图；

图10是根据本发明优选实施例的M2M行业应用数据的处理(接收)的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图2是根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端的结构框图。如图2所示，该无线通信终端包括：主控模块20、应用软件模块22、软件适配接口模块24。

主控模块20，用于与物联网对应的终端设备进行连接；

应用软件模块22，用于处理与物联网对应的业务数据；

软件适配接口模块24，用于实现应用软件模块与主控模块之间的业务数据的传输。

相关技术中，对于物联网行业，各种工作站基本形态只能为PC机，因而便携性、移动性较差，且实现成本较高，采用上述无线通信终端，可以在兼容原有应用模式的基础上，为物联网行业应用开发商提供深度定制的无线通信终端，业务可以转移在无线通讯终端上直接实现，并降低了行业应用终端成本。

其中，上述无线通信终端可以为所有无线通信终端产品，例如，手机(普通手机，功能手机，智能手机等)、数据卡、模块(上网本)、MID、家庭/办公信息机等。

上述无线通信终端即可作为M2M终端的一种形式，也可以作为一般的无线通讯终端(即只启用主控模块)，具有一般无线通讯终端所有功能和M2M行业应用功能，即可应用在M2M环境，也可以应用在一般的移动通信领域。

在优选实施过程中，根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端可以包括以下各模块：

主控模块20(即原有无线通讯终端软件及硬件模块)，用于完成原有无线通信终端全部功能的软/硬件模块。根据本发明实施例的无线通信终端可以使用其所有功能和硬件。

应用软件模块22，为实现M2M行业应用功能的软件模块，该模块可以实现一部分功能，也可以实现全部功能，涉及物联网行业应用领域的业务管理、安全控制、用户鉴权、流程处理、数据处理和解析算法等全部过程。

软件适配接口模块24，为行业应用功能提供软件适配接口以及接口规范。以下详细描述该模块的功能：

(1)软件适配接口模块24用于完成软件应用模块与原有无线通讯终端软件模块调用接口，用以完成与软件应用模块的数据通信、流程控制、硬件操作等调用。

(2)软件适配接口模块24还可以具有单纯一般无线通讯终端功能和包含M2M行业应用功能的软开关。

(3)软件适配接口模块24提供的接口或接口规范涵盖与各种不同行业应用模块的接口，以满足不同行业应用的实际需求。

(4)根据本发明实施例的无线通信终端完成物联网对应的业务数据的处理后，通过软件适配接口模块24调用无线通讯终端的通讯部分，从而完成与其他的行业M2M终端、M2M平台或M2M应用平台的数据通信。

(5)优选地，软件适配接口模块可以通过软件方式实现主控模块之间的数据传输，其中，软件方式包括：传输AT指令方式、注册回调函数方式、消息处理方式、终端处理方式。

优选地，软件适配接口模块也可以通过硬件方式实现主控模块之间的数据传输，其中，硬件方式包括：传输AT指令方式。

通过上述多种数据传输方式，将主控模块与应用软件模块之间的数据传输联系起来，可以在兼容主控模块的基础上进行扩展，形成适合行业发展需求的无线通信终端。

优选地，如图3所示，上述无线通信终端还可以包括：应用硬件模块26，用于连接另一个无线通信终端或者另一个主控模块(相当于另一个行业应用原有终端)；以及应用硬件驱动适配模块28，用于驱动应用硬件模块。

上述应用硬件模块26可以为本发明的无线通信终端提供与其他适用于M2M领域的无线通信终端之间通信的接口。实现基于物联网的无线通信终端之间的互通，从而便于用户高效传输数据，提高了用户体验。

其中，应用硬件模块26可以包括两部分：硬件单元260和硬件连接接口262。

优选地，硬件单元260可以为感应或采集信号的硬件装置，例如，传感器等，也可以为其他装置。

优选地，硬件连接接口262可以包括以下至少之一：蓝牙接口、通用串行总线(USB)接口、管脚对管脚(PIN/PIN)、连接外部设备的计算机内部总线(PCIE)、通用异步收发器(UART)。

其中，硬件连接接口262可以为上述无线通信终端提供与行业应用原有终端(即由主控模块组成的终端)或另一个无线通信终端(也是根据本发明实施例的无线通信终端)的连接接口实体，上述应用硬件驱动适配模块28可以驱动应用硬件模块26，实现本无线通信终端与行业应用原有终端或其他无线通信终端之间的数据交互。

优选地，由图3可知，应用硬件驱动适配模块28也可以直接驱动其他无线通信终端。

图4为根据本发明优选实施例的无线通信终端在典型行业SCADA(能量采集与控制)系统中的应用示意图。如图4所示，在图1所示的SCADA系统架构上进行扩展，通过有线网络或者移动通信网络链路将移动通信网络连接至企业内部网，其中，该移动通信网络包括：M2M平台以及M2M行业应用平台。移动通信网络连接至有一个或多个监控工作站，其中，该监控工作站可以为本发明实施例的无线通信终端(图中阴影模块)。另外，采集终端层的终端也可以直接与本发明实施例的无线通信终端相连接(图中示出终端2与上述无线通信终端相连接)。

由图4可知，在兼容原有系统的基础上，为物联网行业应用开发商提供了深度定制的无线通讯终端产品，拓展其在M2M下产品范围。另外，由于集成行业应用到无线通信终端上，该无线通信终端可以是各种通信设备，例如，数据卡，(无线上网模块)上网本，手机，MID等，极大地丰富了行业应用终端的产品类型。克服了原有终端受物理网络和网络安全等因素影响，可做到任何时间，任何地点接入到行业应用服务环境中。即M2M应用模式下，在终端之间传输强业务数据，实现更复杂的功能。因此，可以提高行业应用终端的移动性和便携性，丰富了M2M行业应用终端的产品形态，并降低了行业应用终端成本。

根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端的应用方法的流程图。该应用方法主要包括以下处理：

步骤S502：无线通信终端获取与物联网对应的业务数据；

步骤S504：无线通信终端对业务数据进行处理。

采用上述无线通信终端，可以在兼容原有应用模式的基础上，为物联网行业应用开发商提供深度定制的无线通信终端，业务可以转移在无线通讯终端上直接实现，并降低了行业应用终端成本。

上述无线通信终端可以参见图1至图4的描述，以下对如何实现上述无线通信终端进行描述。具体可以包括以下处理：

1、设计和实现应用软件模块适配接口和制定接口规范。

其中，软件适配接口模块可以通过软件方式实现主控模块之间的数据传输，其中，软件方式包括：传输AT指令方式、注册回调函数方式、消息处理方式、终端处理方式。

或者，软件适配接口模块也可以通过硬件方式实现主控模块之间的数据传输，其中，硬件方式包括：传输AT指令方式。

具体实现适配接口的方式如下：

(1)定义适配接口的抽象基层，即高度抽象出针对不同行业应用的共有接口；

(2)以适配接口的抽象基层为依据，设计实现适配层的逻辑处理过程；

(3)设计、实现不同行业应用适配接口的切换方法或接口，以完成动态切换。

2.集成(移植)适用于物联网行业的无线通信终端。

按照功能适配接口方式或规范，进行行业应用功能移植，其中，上述移植包括：软件功能移植、硬件功能移植。

软件模块的集成(移植)：多种方式的集成(移植)，包括源代码形式或第三方软件库形式，需要遵守行业应用软件模块适配接口(规范)。

硬件模块的集成(移植)：多种方式的集成(移植)，包括PIN/PIN，USB，PCIE，UART等不同硬件连接形式。

或者以片上系统(System on chip，SOC)芯片(行业专用芯片)的方式将行业应用软件、硬件所有功能集成在一起。

3.在无线通信终端上设计和实现行业应用硬件驱动适配接口。

通过该接口可以与其他行业应用M2M终端(也是根据本发明实施例的无线通信终端)或行业应用原有终端相连接，完成数据通信、控制、信息交互功能。

具体地，上述连接的形式包括但不限于以下至少之一：USB接口连接、串口连接、蓝牙连接。

优选地，在无线通信终端获取与物联网对应的业务数据之前，还可以包括以下处理：

(1)无线通信终端响应于用户操作，启用物联网应用处理功能；

(2)无线通信终端进入物联网对应的业务数据处理等待状态。

根据本发明实施例的无线通信终端既可以作为M2M终端的一种形式，也可以作为一般的无线通信终端，具有一般无线通信终端的所有功能和M2M行业应用功能，既可以适用于M2M场景下，也可以应用在一般的通信领域。

通过上述初始化处理，可以选择是否启用M2M行业应用功能，因此可以根据用户需求选择使用在什么场景下，有效提高了用户体验。

上述过程具体可以参见图6。

图6是根据本发明优选实施例的行业应用功能初始化的流程图。如图6所示，该行业应用功能初始化过程包括以下处理：

步骤S602：根据本发明实施例的无线通信终端开机、启动。

步骤S604：判断该终端是否具有M2M行业应用功能，如果具有此功能，执行步骤S606，否则，则退出行业应用初时化模块。

步骤S606：打开表示此终端具有M2M行业应用功能标识(即启用M2M行业应用功能)。

步骤S608：判断与行业应用软件适配接口是否需要打开。如果是，执行步骤S610，否则，则退出行业应用初时化模块。

步骤S610：打开行业应用适配接口开关标识。

步骤S612：根据此终端应用行业参数，选择行业应用适配接口实例。

步骤S614：启动行业应用功能。

步骤S616：进入业务数据处理等待状态，等待行业应用数据的到来。

优选地，上述无线通信终端包括但不限于：应用软件模块、软件适配接口模块、主控模块、应用硬件驱动适配模块、以及应用硬件模块，则该无线通信终端获取业务数据包括以下至少之一：

(1)应用软件模块经由软件适配接口模块，获取来自于主控模块的业务数据；该业务数据主要来源于主控模块获取到的数据，具体可以参见图7。

(2)应用软件模块经由应用硬件驱动适配模块，获取来自于应用硬件模块的业务数据；该业务数据主要来源于应用硬件模块获取到的数据，具体可以参见图8。

(3)应用软件模块经由应用硬件驱动适配模块，获取来自于其他基于物联网的无线通信终端的业务数据；该业务数据主要来源于其他基于物联网的无线通信终端获取到的数据，具体可以参见图9。

对于来源于不同模块的业务数据，无线通信终端均可以有效进行处理，形成适合行业标准的业务数据。因此无线通信终端适用于多种应用场景，有效提高了用户体验。

图7是根据本发明优选实施例一的M2M行业应用数据的发送流程图。该M2M行业应用数据的处理包括以下处理：

步骤S702：主控模块(相当于上述无线通信终端软件及硬件模块)获取到业务数据(或称为事件)。

步骤S704：主控模块通过软件适配接口模块将业务数据传输至应用软件模块；

步骤S706：应用软件模块对业务数据进行处理，形成标准的行业业务数据；

步骤S708：应用软件模块通过软件适配接口模块，由主控模块将处理后的业务数据进行发送。

需要说明的是：终端本地硬件资源属于主控模块，主控模块获取的数据来源于主控模块协议栈(即M2M平台或其他本发明终端通过无线通讯网络发送过来的业务数据)。因而终端本地硬件获取的数据只是主控模块获取到的数据中的一小部分。

图8是根据本发明优选实施例二的M2M行业应用数据的发送流程图。该M2M行业应用数据的处理包括以下处理：

步骤S802：应用硬件模块获取到业务数据；

步骤S804：应用硬件模块通过应用硬件驱动适配模块将业务数据发送至应用软件模块；

步骤S806：应用软件模块对业务数据进行处理，形成标准的行业业务数据；

步骤S808：应用软件模块通过软件适配接口模块，由主控模块将处理后的业务数据进行发送。

在优选实施过程中，处理完数据后，如果需要将数据进行发送，还是应该通过软件适配接口，由主控模块(不仅包括终端本地硬件资源，还包括主控模块软件协议栈)完成发送。

图9是根据本发明优选实施例三的M2M行业应用数据的发送流程图。该过程主要包括以下处理：

步骤S902：其他基于物联网的无线通信终端(即根据本发明实施例的无线通信终端)或行业应用原有终端获取到业务数据；

步骤S904：上述无线通信终端通过应用硬件驱动适配模块将业务数据发送至应用软件模块；

步骤S906：应用软件模块对业务数据进行处理，形成标准的行业业务数据；

步骤S908：应用软件模块通过软件适配接口模块和主控模块将处理后的业务数据进行发送。

通过图7至图9可知，无线通信终端获取的数据来源包括但不限于和上述三个方面：(1)主控模块(相当于上述无线通信终端软件及硬件模块)；(2)M2M行业应用功能硬件模块(即应用硬件模块)；(3)其他M2M设备(即根据本发明实施例的基于物联网的无线通信终端)或行业应用原有终端。

优选地，由图7至图9可知，在执行步骤S504之后，应用软件模块将处理后的业务数据经由主控模块进行发送。

通过上述处理，可以将处理过的业务数据发送出去，满足用户需求。

优选地，无线通信终端对业务数据进行处理之后，还包括以下处理：

(1)无线通信终端判断对业务数据的后续处理是否需要启用操作硬件资源；

(2)如果是，分别判断是否启用主控模块、应用硬件模块、以及其他基于物联网的无线通信终端；

(3)执行与判断结果对应的操作。

下面结合图10进一步描述上述的优选实施例。

图10是根据本发明优选实施例的M2M行业应用数据的处理(接收)的流程图。该过程可以进一步包括以下处理：

步骤S1002：应用软件模块获取业务数据；

其中，应用软件模块通过设定-适配接口形式(例如，AT命令方式、注册回调函数方式、消息处理方式、中断处理方式等)来获取数据。若初始化过程的各种标志未被设定或打开，即初始化失败，则不会获取到业务数据。

步骤S1004：应用软件模块对获取到的业务数据进行处理，其中，处理涉及业务领域全过程，例如，业务管理、安全控制、用户鉴权、流程处理、数据处理和解析算法等；

步骤S1006：判断对业务的数据处理是否需要操作硬件资源；如果是，执行步骤S1008，若不需要，直接返回到获取数据阶段；

步骤S1008：根据不同的硬件操作需求，选择不同的硬件或硬件驱动适配接口，判断是否需要操作终端本地硬件资源；如果是，执行步骤S1010；否则，直接跳过；

其中，上述终端本地硬件资源，例如，显示屏，usb，uart等，也包括通过这些硬件资源与PC等外设相连等。

步骤S1010：操作终端本地硬件资源；

步骤S1012：判断是否需要控制M2M行业应用功能硬件模块(即应用硬件模块)；如果是，执行步骤S1014，否则，直接跳过。

步骤S1014：操作M2M行业应用功能硬件模块；

步骤S1016：判断是否与其他M2M设备连接，如果是，则执行步骤S1018，否则，返回到获取数据阶段。

步骤S1018：控制M2M硬件驱动适配接口，完成与其他M2M设备的连接。

由上述实施例可知，根据本发明的无线通信终端可以应用于多种场景下，克服了原有终端受物理网络和网络安全等影响，可做到任何时间，任何地点接入到行业应用服务环境中。即M2M应用模式下，在终端之间传递强业务数据，实现更复杂的功能。同时，可以满足某些M2M行业应用开发商安全性考虑，直接在终端上实现业务需求。

综上所述，借助本发明提供的上述实施例，提供了一种基于物联网的无线通信终端及其应用方法。将M2M行业应用功能集成到无线通讯终端上，为行业应用开发商提供深度定制的、适应M2M应用模式的无线通讯终端产品，扩展了M2M环境下行业应用终端的产品形态；提高行业终端可移动性、便携性；满足行业应用开发商对安全性考虑和开发成本高考虑；并且扩展了无线通讯设备供应商的客户领域(由通信运营商领域扩展到行业应用开发商领域)。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的无线通信终端，其特征在于，包括：

主控模块，用于与所述物联网对应的终端设备进行连接；

应用软件模块，用于处理与所述物联网对应的业务数据；

软件适配接口模块，用于实现所述应用软件模块与所述主控模块之间的业务数据的传输。

2.根据权利要求1所述的无线通信终端，其特征在于，所述应用软件模块通过软件方式实现所述主控模块之间的数据传输，其中，所述软件方式包括：传输AT指令方式、注册回调函数方式、消息处理方式、终端处理方式。

3.根据权利要求1所述的无线通信终端，其特征在于，所述应用软件模块通过硬件方式实现所述主控模块之间的数据传输，其中，所述硬件方式包括：传输AT指令方式。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无线通信终端，其特征在于，还包括：

应用硬件模块，用于连接另一个所述无线通信终端或者另一个主控模块；

应用硬件驱动适配模块，用于驱动所述应用硬件模块。

5.根据权利要求4所述的无线通信终端，其特征在于，所述应用硬件模块包括硬件连接接口，所述硬件连接接口包括以下至少之一：

蓝牙接口、通用串行总线USB接口、管脚对管脚PIN/PIN、连接外部设备的计算机内部总线PCIE、通用异步收发器UART。

6.一种基于物联网的无线通信终端的应用方法，其特征在于，包括：所述无线通信终端获取与所述物联网对应的业务数据，并对所述业务数据进行处理。

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，在所述无线通信终端获取与所述物联网对应的业务数据之前，还包括：

所述无线通信终端响应于用户操作，启用物联网应用处理功能；

所述无线通信终端进入所述物联网对应的业务数据处理等待状态。

8.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述无线通信终端获取所述业务数据包括以下至少之一：

应用软件模块经由软件适配接口模块，获取来自于主控模块的所述业务数据；

所述应用软件模块经由应用硬件驱动适配模块，获取来自于应用硬件模块的所述业务数据；

所述应用软件模块经由所述应用硬件驱动适配模块，获取来自于其他基于物联网的无线通信终端的所述业务数据；

其中，所述应用软件模块、所述软件适配接口模块、所述主控模块、所述应用硬件驱动适配模块、以及所述应用硬件模块包含于所述无线通信终端中。

9.根据权利要求8所述的应用方法，其特征在于，所述无线通信终端对所述业务数据进行处理之后，还包括：

所述应用软件模块将处理后的所述业务数据经由所述主控模块进行发送。

10.根据权利要求9所述的应用方法，其特征在于，所述无线通信终端对所述业务数据进行处理之后，还包括：

所述无线通信终端判断对所述业务数据的后续处理是否需要启用操作硬件资源；

如果是，分别判断是否启用所述主控模块、所述应用硬件模块、以及其他基于物联网的无线通信终端；

执行与判断结果对应的操作。

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