CN102158876A

CN102158876A - 一种基于物联网的监测方法及系统

Info

Publication number: CN102158876A
Application number: CN2010106152955A
Authority: CN
Inventors: 张军国; 李文彬; 郑福; 周峰; 万千
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-08-17

Abstract

一种基于物联网的监测方法及系统，属于网络通讯技术领域。本发明的技术方案，首先，控制中心发送查询命令给网关节点，所述查询命令包括查询区域和查询内容；然后，所述网关节点将所述查询命令通过无线多媒体传感器网络发送给查询区域中的无线多媒体传感器节点，最后，所述无线多媒体传感器节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经过网关节点返回给控制中心。使研究人员可以在控制中心只要发送查询命令就可及时准确的获得监测区域的监测数据，节省了劳动量，且提高了监测效率。

Description

一种基于物联网的监测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的监测方法及系统，属于网络通讯技术领域。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

现有的监测方法一般采用卫星遥感测量法、人工直接测量法以及观测站监测法，但其中卫星遥感测量法是远距离的观测，并不能精确测量出局部微观信息；同时人工直接测量和观测站监测法存在劳动量大、效率低和实时性差的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种基于物联网的监测方法及系统，以解决现有监测技术中存在不能精确测量出局部微观信息、劳动量大、效率低和实时性差等问题，为此本发明采用如下的技术方案：

本发明实施例提供了一种基于物联网的监测方法，包括：

控制中心发送查询命令给网关节点，所述查询命令包括查询区域和查询内容；

所述网关节点将所述查询命令发送给查询区域中的无线多媒体传感器节点；

所述无线多媒体传感器节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经过网关节点返回给控制中心。

本发明实施例还提供了一种基于物联网的监测系统，包括控制中心、网关节点和无线多媒体传感器节点：

所述控制中心，用于发送查询命令给网关节点，所述查询命令包括查询区域和查询内容；还用于接收所述网关节点发送的监测数据；

所述网关节点，用于接收所述控制中心发送的查询命令，并将所述查询命令发送给查询区域中的无线多媒体传感器节点；还用于转发所述无线多媒体传感器节点发送的监测数据给所述控制中心；

所述无线多媒体传感器节点，用于接收所述查询命令，对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据发送给网关节点。

本发明实施方式提供的技术方案通过无线多媒体传感器节点对查询内容进行监测得到监测数据后经过网关节点转发给控制中心，使研究人员可以在控制中心只要发送查询命令就可及时准确的获得监测区域的监测数据，节省了劳动量，且提高了监测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述的一种基于物联网的监测方法的流程示意图；

图2是本发明所述树-簇结构的网络示意图，其中“▲”表示簇首节点，“●”表示簇成员节点，表示簇；

图3是本发明所述的又一种基于物联网的监测方法的流程示意图；

图4(1)是本发明所述的一种基于物联网的监测系统的结构示意图；

图4(2)是本发明所述的又一种基于物联网的监测系统的结构示意图；

图5是本发明所述的无线多媒体传感器节点的结构示意图；

图6是本发明所述的网关节点的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。本说明书主要以本发明在即时通信服务中的应用作为最佳实施例，当然，实际应用中也可以用于网络邮件服务系统、网络协同工作服务系统等其它互联网服务系统。

在本发明实施方式提供的一种基于物联网的监测方法，如图1所示，包括：

11、控制中心发送查询命令给网关节点，该查询命令包括查询区域和查询内容。

具体地，控制中心通过互联网或3G网络将查询命令发送给网关节点。若此方法应用到林业领域，则该查询命令具体包括查询区域、需要查询的图像、声音、温度等查询内容。

12、网关节点将查询命令发送给查询区域中的无线多媒体传感器节点。

具体地，无线多媒体传感器节点可以按照ZigBee协议组成拓扑结构的无线多媒体传感器网络，该拓扑结构可以是网状、树状、分簇或星型，也可以是它们之间两种或多种的组合。多媒体传感器节点之间或网关节点与多媒体传感器节点之间可以通过该无线多媒体传感器网络进行数据的传输。本发明实施例中以无线多媒体传感器网络为如图2所示的树状-分簇结构为例，无线多媒体传感器节点可以包括汇聚节点、簇首节点和簇成员节点。

13、无线多媒体传感器节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将该监测数据经过网关节点返回给控制中心。

具体地，无线多媒体传感器节点将监测区域的照片、采集的土壤水分信息、叶面湿度信息或天气信息等查询内容压缩后经过网关节点返回给控制中心；一般情况下，监测区域的照片采用小波变换的方法进行压缩。

本发明实施例提供了又一种基于物联网的监测方法，具体是以如图2所示的树-簇结构为例进行的说明，如图3所示，包括

31、控制中心通过互联网或3G网络将查询命令发送给网关节点，该查询命令中包括查询区域和查询内容。

32、网关节点根据接收到的查询命令中的查询区域通过路由表确定是否存在相应的目的汇聚节点，若是，则执行34；若否，则执行33。

33、网关节点丢掉该查询命令，并对路由表进行更新后产生错误报告返回给控制中心，控制中心将接收到的错误报告存档。

34、网关节点将查询命令发送给确定的目的汇聚节点，若发送成功，则执行35；若发送失败，则执行33。

35、目的汇聚节点对隶属于它的簇网络支路进行通讯广播，判断是否成功唤醒查询命令中对应查询区域的簇的簇首节点，若是，则执行37；若否，则执行36。

36、目的汇聚节点丢掉该查询命令，并产生错误报告经由网关节点返回给控制中心，控制中心将接收到的错误报告存档。

37、簇首节点将查询内容广播给本簇的簇成员节点，簇成员节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经多跳传输给簇首节点，具体地监测数据可以是照片、土壤水分信息、叶面湿度信息或天气信息等。

38、簇首节点接收各簇成员节点发送的监测数据，并将各监测数据进行数据合成处理后打成数据包，经过ZigBee网络将该数据包发送给目的汇聚节点。

39、目的汇聚节点将该数据包经由网关节点转发给控制中心。

上述方法中一般情况下，汇聚节点、簇首节点和簇成员节点在接收到广播之前均处于休眠状态，这样可以节省能量，延长网络生存时间。簇首节点还可以存储查询命令以及各簇成员节点发送的压缩后的数据信息。

本发明实施例还提供了一种基于物联网的监测系统，其可以应用于林业领域中对图像、声音和/或温度参数进行监测，如图4(1)所示，包括控制中心41、网关节点42和无线多媒体传感器节点43。

控制中心41，用于发送查询命令给网关节点42，该查询命令包括查询区域和查询内容；还用于接收所述网关节点42发送的监测数据。

网关节点42，用于接收所述控制中心41发送的查询命令，并将查询命令转发给查询区域中的无线多媒体传感器节点43；还用于转发无线多媒体传感器节点43发送的监测数据给所述控制中心41。

组成无线多媒体传感器网络的无线多媒体传感器节点43，用于接收查询命令，对查询内容进行监测得到监测数据，并将得到的监测数据发送给网关节点42。

具体地，无线多媒体传感器节点可以按照ZigBee协议组成拓扑结构的无线多媒体传感器网络，该拓扑结构可以是网状、树状、分簇或星型，也可以是它们之间两种或多种的组合。多媒体传感器节点之间或网关节点与多媒体传感器节点之间可以通过该无线多媒体传感器网络进行数据的传输。

本发明实施例还提供了又一种基于物联网的监测系统，以无线多媒体传感器网络为如图2所示的树状-分簇结构为例，如图4(2)所示，无线多媒体传感器节点43可以包括汇聚节点431、簇首节点432和簇成员节点433，则网关节点42，具体用于根据控制中心41发送查询命令中的查询区域通过路由表选择目的汇聚节点，并将该查询命令转发给目的汇聚节点431，还用于接收目的汇聚节点431转发的数据包，并将该数据包发送给控制中心41。

作为可选的，若网关节点42根据查询命令中的查询区域通过路由表没有发现目的汇聚节点或与目的汇聚节点431通讯失败，则网关节点42丢掉所述查询命令，并产生错误报告返回给所述控制中心41。

目的汇聚节点431，用于对隶属于它的簇网络支路进行通讯广播，唤醒查询区域的簇的簇首节点432，并接收簇首节点432发送的数据包，将该数据包转发给网关节点42。

作为可选的，若目的汇聚节点431没有唤醒簇首节点432，则目的汇聚节点431丢掉该查询命令，并产生错误报告经由网关节点42返回给控制中心41，控制中心41将接收到的错误报告存档。

簇首节点432，将查询内容广播给本簇的簇成员节点433，并接收各簇成员节点的监测数据后，将各监测数据进行数据合成打成数据包后发送给目的汇聚节点431。

簇成员节点433，用于对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经多跳传输给簇首节点432。

具体地，如图5所示，无线多媒体传感器节点43具体可以包括第一微处理器51、第一电源管理模块52、图像采集模块53、第一ZigBee模块54、模数(AD)接口模块55、串口模块56、第一JTAG模块57、同步动态随机存储器(SDRAM，Synchronous Dynamic RandomAccess Memory)58和非易失存储器59。

具体地，第一电源管理模块52提供3.3V的电压给无线多媒体传感器节点43；图像采集模块53通过CMOS摄像头和镜头对监控区域进行拍照来采集图像；AD接口模块55通过连接土壤水分传感器或叶面湿度传感器来获取土壤水分信息；串口模块56通过连接气象站等设备来获取天气信息等；第一ZigBee模块54用于与网关节点42或其它无线多媒体传感器节点43进行通信或数据的传输；第一JTAG模块57完成将采集的数据信息进行压缩的处理；非易失存储器59可以包括NOR FLASH和NAND FLASH，同步动态随机存储器58和非易失存储器59，用于存储图像采集模块53采集的图像或第一JTAG模块57处理后的数据信息或AD接口模块55获取的信息或串口模块56获取的信息；第一微处理器51用于控制并协调各模块之间的工作。

如图6所示，网关节点42具体可以包括第二微处理器61、第二电源管理模块62、第二ZigBee模块63、I/O通信接口模块64、第二JTAG模块65、存储模块66、3G模块67。

具体地，第二电源管理模块62提供3.3V或1.8V或1.3V或11V或1.25V的电压给网关节点42；第二ZigBee模块63用于与无线多媒体传感器节点43进行通信或数据的传输；I/O通信接口模块64用于与其它设备进行通信，可以包括USB接口、以太网接口和串口接口等；第二JTAG模块65完成数据包的转发；存储模块66可以包括数据存储器和指令存储器，用于存储查询命令以及各查询命令或转发的数据包，具体可以包括两片SDRAM和两片NORFLASH；3G模块67用于无线接入因特网，以完成与控制中心41进行通信或数据的传输；第二微处理器61用于控制并协调各模块之间的工作。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各方法实施例中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，相应的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

本发明实施例中无线多媒体传感器节点根据控制中心的查询命令采集数据信息，并通过网关节点将采集的数据信息转发给控制中心，使研究人员可以在控制中心就可以及时准确的监测到数据信息，节省了劳动量，且提高了监测效率。无线多媒体传感器节点在接到查询命令之前均处于休眠状态，这样可以节省能量，延长网络生存时间。本发明所述的系统应用到地理形势复杂的林业领域可以发挥更大的益处。

Claims

1.一种基于物联网的监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制中心通过互联网或3G网络将所述查询命令发送给网关节点，所述无线多媒体传感器节点按照ZigBee协议组成拓扑结构的无线多媒体传感器网络，所述多媒体传感器节点之间或所述网关节点与所述多媒体传感器节点之间通过所述无线多媒体传感器网络进行数据的传输，所述无线多媒体传感器节点具体包括汇聚节点、簇首节点和簇成员节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述网关节点将所述查询命令发送给查询区域中的无线多媒体传感器节点，包括：

所述网关节点根据所述查询命令中的查询区域通过路由表选择目的汇聚节点；

所述目的汇聚节点对隶属于它的簇网络支路进行通讯广播，唤醒所述查询区域的簇的簇首节点；

簇首节点将查询内容广播给本簇的簇成员节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无线多媒体传感器节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经过网关节点返回给控制中心，包括：

所述簇成员节点对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经多跳传输给簇首节点；

所述簇首节点对各簇成员节点的监测数据进行数据合成处理打成数据包，发送给所述目的汇聚节点；

所述目的汇聚节点将所述数据包经过所述网关节点返回给所述控制中心。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括

若所述网关节点根据所述查询命令中的查询区域通过路由表没有发现目的汇聚节点或与目的汇聚节点通讯失败，则所述网关节点丢掉所述查询命令，并产生错误报告返回给所述控制中心。

6.一种基于物联网的监测系统，其特征在于，包括控制中心、网关节点和无线多媒体传感器节点：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无线多媒体传感器节点包括汇聚节点、簇首节点和簇成员节点：

所述网关节点，具体用于根据所述查询命令中的查询区域通过路由表选择目的汇聚节点；

所述目的汇聚节点，用于对隶属于它的簇网络支路进行通讯广播，唤醒所述查询区域的簇的簇首节点；

所述簇首节点，将查询内容广播给本簇的簇成员节点。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

所述簇成员节点，用于对查询内容进行监测得到监测数据，并将所述监测数据经多跳传输给所述簇首节点；

所述簇首节点，还用于对各簇成员节点的监测数据进行数据合成处理打成数据包，发送给所述目的汇聚节点；

所述目的汇聚节点，还用于将所述数据包发送给所述网关节点；

所述网关节点，具体用于转发所述数据包给所述控制中心。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述网关节点还包括丢包报告模块：

所述丢包报告模块，若所述网关节点根据所述查询命令中的查询区域通过路由表没有发现目的汇聚节点或与目的汇聚节点通讯失败，则所述网关节点丢掉所述查询命令，并产生错误报告返回给所述控制中心。

10.根据权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，应用于林业领域中对图像、声音和/或温度参数进行监测。