CN102131282A - 一种基于gnss/ntp的无线传感器网络信息发布装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于GNSS/NTP的无线传感器网络信息发布装置及方法，属于无线传感网络技术。本发明利用NTP协议把无线传感网中各节点的时间都调整为同主控制中心一致的国际标准时间，保证了各传感器节点上的时间的准确性，在这种融合的基础上，开发出一种信息发布与反馈装置，用于实验室等场所的信息有效发布、远程控制、各终端信息反馈等。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于GNSS/NTP的无线传感器网络信息发布装置及方法，属于无线传感网络技术。
背景技术
随着无线传感网技术发展迅猛，现实生活中的无线传感网应用也越来越广泛，各节点和总控制中心之间能否实现时间同步，关系到信息采集过程中时间记录的准确与严密性。
目前，在计算机与网络应用中，比较常见的一种时间同步方法是NTP协议，它是一种基于TCP/IP中的IP和UDP协议栈，也能被许多其它协议组使用的用于在分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步的协议。NTP协议完整地定义了时间同步实现过程中所使用的结构、算法、实体和协议，在计算机与网络中的应用已经相当广泛。同时，GNSS的发展也使实际应用中的各个终端都追求一个更加可靠、准确的国际标准时间，来保证一个高水准的工作效率。其中，GNSS：Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统，其主要用途是为船舶、汽车、飞机等运动物体进行定位导航，同时，它还有提供准确时间的授入，进行各种精确测量等功能；NTP：Network Time Protocol，是用来使计算机时间同步化的一种协议，它使计算机对其服务器或时钟源做同步化，提供高精确度的时间校正；无线传感器网络(即WSN是wireless sensor network的简称)。
在现有技术中，无线传感网中各节点所采用的时间是本地时钟芯片的时间，长时间得不到校准，就会产生偏差，时间越长，误差就会越大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于GNSS/NTP的WSN信息发布装置。本发明还提供了一种利用本发明的装置实现GNSS/NTP的WSN信息发布的方法。本发明利用NTP协议把无线传感网中各节点的时间都调整为同主控制中心一致的国际标准时间，保证了各传感器节点上的时间的准确性，在这种融合的基础上，开发出一种信息发布与反馈装置，用于实验室等场所的信息有效发布、远程控制、各终端信息反馈等。
本发明的技术方案如下：
一种基于GNSS/NTP的WSN信息发布装置，其特征在于，包括GNSS接收单元101、NTP服务器单元102、信息管理与发布单元103和信息显示与环境信息采集单元104；所述的GNSS接收单元101通过数据线与NTP服务器单元102、信息管理与发布单元103和信息显示与环境信息采集单元104顺序连接。
所述的信息管理与发布单元103包括数据处理与存储单元201和信息发送接收单元202；所述NTP服务器单元102通过数据线与数据处理与存储单元201和信息发送接收单元202顺序连接。
所述的信息显示与环境信息采集单元104包括信息采集单元203、数据处理与存储单元204、人机交互单元205、信息显示单元206和信息发送接收单元207；所述的信息管理与发布单元103通过数据线与信息发送接收单元207、数据处理与存储单元204和信息显示单元206顺序连接，所述的信息采集单元203通过数据线与数据处理与存储单元204和人机交互单元205顺序相连。
所述GNSS接收单元101选用GPS接收机；NTP服务器102选用通用的NTP服务器。
所述信息管理与发布单元103中的数据处理与存储单元201选用一台连接有显示器的电脑主机；信息管理与发布单元103中的信息发送接收单元202选用CC2402射频收发机。
在信息显示与环境信息采集单元104中，信息采集单元203为温、湿度传感器元件；数据处理与存储单元204为51单片机；人机交互单元205为键盘；信息显示单元206为LED显示屏；信息发送接收单元207为CC2402射频收发机。
GNSS接收单元101为与其相连的NTP服务单元102提供一个国际标准时间。
NTP服务器单元102，是一个嵌入了NTP协议的服务器，它使与其相连的客户端与其保持时间同步，即各客户端都保持国际标准时间，理论上精度可达到十亿分之一秒。
信息管理与发布单元103中的信息发送接收单元202是用来接收或发送数据信息的，数据处理与存储单元201进行各种数据的解析、操作、存储等操作。
信息显示与环境信息采集单元104中，信息发送接收单元207发送或接收来自信息管理与发布单元103的数据信息，数据处理与存储单元204对数据进行解析、操作和存储，信息显示单元206作为信息发布的终端将相应信息进行显示，信息采集单元203采集环境温度、湿度等可监控信息。人机交互单元205由人对其进行操作，发送请求信息至信息管理与发布单元103。
一种利用以上所述装置实现GNSS/NTP的WSN信息发布的方法，具体步骤如下：
步骤一：GNSS接收单元101接收GNSS的国际标准时间的时间信息，并通过数据接口传输给NTP服务器单元102，NTP服务器单元102的时间即为国际标准时间；
步骤二：NTP服务器单元102利用NTP协议，将信息管理与发布单元103的时间同步为国际标准时间，信息管理与发布单元103将国际标准时间信息转发至各信息显示与环境信息采集单元104，信息显示与环境信息采集单元104再将国际标准时间进行显示；信息采集单元203采集环境温度、湿度监控信息，并传输至数据处理与存储单元204，在信息显示单元206进行显示，通过信息发送接收单元207发送至信息管理与发布单元103；
步骤三：数据处理与存储单元201发布管理信息时，将所输入待发布信息通过数据接口转发至信息发送接收单元202，信息发送接收单元202将管理信息发送至信息发送接收单元207，信息显示与环境信息采集单元104中的数据处理与存储单元204对数据进行解析、运算、存储后，转发至信息显示单元206显示信息；数据处理与存储单元201不发布管理信息时，转至步骤四；
步骤四：人机交互单元205接收到请求信息时，将请求信息传输至信息显示与环境信息采集单元104中的数据处理与存储单元204，数据处理与存储单元204对请求信息进行解析、运算、存储后将请求信息传输至信息发送接收单元207，信息发送接收单元207将请求信息发送至信息发送接收单元202，信息发送接收单元202将请求信息传输至数据处理与存储单元201；人机交互单元205没有接收到请求信息时，转至步骤五；
步骤五：循环重复以上步骤。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明融合了GNSS、NTP、无线传感网技术，把GNSS的时间信息通过NTP协议嵌入无线传感器网络技术中，可实现信息发布与管理的智能化，使信息发布与管理的应用过程更加便捷、有效。
2、本发明通过对环境信息的采集，实现远程监控，可以进一步与其他一些监控设施进行融合，对装置所在场所进行一个全方位立体化的监控，进而预防各类突发事件的发生。
3、本发明的应用前景广阔，将其应用于学生实验室，在已发明装置的基础上，开发出一款多模式软件，如实验模式、考试模式、项目攻关模式等，通过信息发布、采集、存储，对实验室进行有效的管理和控制，在这种场景中，时间同步功能就会显得尤为重要，能够实现最大化的公平、公正与透明。
附图说明
图1是本发明所述装置的结构框图；
图2是本发明所述装置内部的结构框图；
图3是本发明所述方法流程图；
在图1-2中，101、GNSS接收单元；102、NTP服务器单元；103、信息管理与发布单元；104、信息显示与环境信息采集单元；201、数据处理与存储单元；202、信息发送接收单元；203、信息采集单元；204、数据处理与存储单元；205、人机交互单元；206、信息显示单元；207、信息发送接收单元。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
一种基于GNSS/NTP的WSN信息发布装置，其特征在于，包括GNSS接收单元101、NTP服务器单元102、信息管理与发布单元103和信息显示与环境信息采集单元104；所述的GNSS接收单元101通过数据线与NTP服务器单元102、信息管理与发布单元103和信息显示与环境信息采集单元104顺序连接。
所述的信息管理与发布单元103包括数据处理与存储单元201和信息发送接收单元202；所述NTP服务器单元102通过数据线与数据处理与存储单元201和信息发送接收单元202顺序连接。
所述的信息显示与环境信息采集单元104包括信息采集单元203、数据处理与存储单元204、人机交互单元205、信息显示单元206和信息发送接收单元207；所述的信息管理与发布单元103通过数据线与信息发送接收单元207、数据处理与存储单元204和信息显示单元206顺序连接，所述的信息采集单元203通过数据线与数据处理与存储单元204和人机交互单元205顺序相连。
所述GNSS接收单元101选用GPS接收机；NTP服务器102选用通用的NTP服务器。所述信息管理与发布单元103中的数据处理与存储单元201选用一台连接有显示器的电脑主机；信息管理与发布单元103中的信息发送接收单元202选用CC2402射频收发机。在信息显示与环境信息采集单元104中，信息采集单元203为温、湿度传感器元件；数据处理与存储单元204为51单片机；人机交互单元205为键盘；信息显示单元206为LED显示屏；信息发送接收单元207为CC2402射频收发机。
如图2所示：GNSS接收单元101接收到的时间信息发送给NTP服务器单元102；NTP服务器单元102将信息管理与发布单元103的时间与其同步，数据处理与存储单元201通过信息发送接收单元202进行数据信息的发送与接收；数据处理与存储单元204通过信息发送接收单元207行数据信息的发送与接收；信息采集单元203将采集到的信息交送给数据处理与存储单元204，再由其进行相应处理；人机交互单元205将请求信息交送给数据处理与存储单元204，再由其进行相应处理；数据处理与存储单元204把待显示信息交送给信息显示单元206，由其进行信息显示，完成信息发布。
实施例2、
一种利用实施例1所述的装置实现GNSS/NTP的WSN信息发布的方法，具体步骤如下：
步骤一：GNSS接收单元101接收GNSS的国际标准时间的时间信息，并通过数据接口传输给NTP服务器单元102，NTP服务器单元102的时间即为国际标准时间；
步骤二：NTP服务器单元102利用NTP协议，将信息管理与发布单元103的时间同步为国际标准时间，信息管理与发布单元103将国际标准时间信息转发至各信息显示与环境信息采集单元104，信息显示与环境信息采集单元104再将国际标准时间进行显示；信息采集单元203采集环境温度、湿度监控信息，并传输至数据处理与存储单元204，在信息显示单元206进行显示，通过信息发送接收单元207发送至信息管理与发布单元103；
步骤三：数据处理与存储单元201发布管理信息时，将所输入待发布信息通过数据接口转发至信息发送接收单元202，信息发送接收单元202将管理信息发送至信息发送接收单元207，信息显示与环境信息采集单元104中的数据处理与存储单元204对数据进行解析、运算、存储后，转发至信息显示单元206显示信息；数据处理与存储单元201不发布管理信息时，转至步骤四；
步骤四：人机交互单元205接收到请求信息时，将请求信息传输至信息显示与环境信息采集单元104中的数据处理与存储单元204，数据处理与存储单元204对请求信息进行解析、运算、存储后将请求信息传输至信息发送接收单元207，信息发送接收单元207将请求信息发送至信息发送接收单元202，信息发送接收单元202将请求信息传输至数据处理与存储单元201；人机交互单元205没有接收到请求信息时，转至步骤五；
步骤五：循环重复以上步骤。
Claims (7)
1.一种基于GNSS/NTP的无线传感器网络信息发布装置，其特征在于，包括GNSS接收单元(101)、NTP服务器单元(102)、信息管理与发布单元(103)和信息显示与环境信息采集单元(104)；所述的GNSS接收单元(101)通过数据线与NTP服务器单元(102)、信息管理与发布单元(103)和信息显示与环境信息采集单元(104)顺序连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的信息管理与发布单元(103)包括数据处理与存储单元(201)和信息发送接收单元(202)；所述NTP服务器单元(102)通过数据线与数据处理与存储单元(201)和信息发送接收单元(202)顺序连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的信息显示与环境信息采集单元(104)包括信息采集单元(203)、数据处理与存储单元(204)、人机交互单元(205)、信息显示单元(206)和信息发送接收单元(207)；所述的信息管理与发布单元(103)通过数据线与信息发送接收单元(207)、数据处理与存储单元(204)和信息显示单元(206)顺序连接，所述的信息采集单元(203)通过数据线与数据处理与存储单元(204)和人机交互单元(205)顺序相连。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，GNSS接收单元(101)选用GPS接收机；NTP服务器(102)选用通用的NTP服务器。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，信息管理与发布单元(103)中的数据处理与存储单元(201)选用一台连接有显示器的电脑主机；信息管理与发布单元(103)中的信息发送接收单元(202)选用CC2402射频收发机。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在信息显示与环境信息采集单元(104)中，信息采集单元(203)为温、湿度传感器元件；数据处理与存储单元(204)为51单片机；人机交互单元(205)为键盘；信息显示单元(206)为LED显示屏；信息发送接收单元(207)为CC2402射频收发机。
7.如利用权利要求1所述装置实现GNSS/NTP的无线传感器网络信息发布的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：GNSS接收单元(101)接收GNSS的国际标准时间的时间信息，并通过数据接口传输给NTP服务器单元(102)，NTP服务器单元(102)的时间即为国际标准时间；
步骤二：NTP服务器单元(102)利用NTP协议，将信息管理与发布单元(103)的时间同步为国际标准时间，信息管理与发布单元(103)将国际标准时间信息转发至各信息显示与环境信息采集单元(104)，信息显示与环境信息采集单元(104)再将国际标准时间进行显示；信息采集单元(203)采集环境温度、湿度监控信息，并传输至数据处理与存储单元(204)，在信息显示单元(206)进行显示，通过信息发送接收单元(207)发送至信息管理与发布单元(103)；
步骤三：数据处理与存储单元(201)发布管理信息时，将所输入待发布信息通过数据接口转发至信息发送接收单元(202)，信息发送接收单元(202)将管理信息发送至信息发送接收单元(207)，信息显示与环境信息采集单元(104)中的数据处理与存储单元(204)对数据进行解析、运算、存储后，转发至信息显示单元(206)显示信息；数据处理与存储单元(201)不发布管理信息时，转至步骤四；
步骤四：人机交互单元(205)接收到请求信息时，将请求信息传输至信息显示与环境信息采集单元(104)中的数据处理与存储单元(204)，数据处理与存储单元(204)对请求信息进行解析、运算、存储后将请求信息传输至信息发送接收单元(207)，信息发送接收单元(207)将请求信息发送至信息发送接收单元(202)，信息发送接收单元(202)将请求信息传输至数据处理与存储单元(201)；人机交互单元(205)没有接收到请求信息时，转至步骤五；
步骤五：循环重复以上步骤。
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