CN102395218A - 一种通用无线传感网智能控制系统及实现方法 - Google Patents

一种通用无线传感网智能控制系统及实现方法 Download PDF

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康昕
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无锡爱房信科技发展有限公司
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Abstract

本发明公开了一种通用无线传感网智能控制系统及实现方法。其中,该系统包括具有应用领域的兼容性和无线通信协议兼容性的无线传感网智能控制系统中央控制器、以及具有通信协议转换功能的通信协议翻译组件、集成无线收发器和远程智能移动终端装置。由于系统的设计方法中采用了高度可配置的控制面板、动态加载被控场景图、可随意布置及更改的虚拟控制节点、相关被控元素集、场景联动功能、通信协议协议转换机制等设计实现技术,解决了跨场合应用的兼容性和多种传输协议的兼容性这两个无线传感网应用领域的瓶颈问题。与现有技术相比,本发明在跨场合的应用和多种传输协议的兼容性方面性能更优。

Description

一种通用无线传感网智能控制系统及实现方法
技术领域
[0001] 本发明涉及通讯领域,具体地,涉及无线传感网智能控制系统。 背景技术
[0002] 无线传感网控制与应用技术,作为物联网的核心,在技术进步、政策支持、需求扩张等综合因素的影响下将呈现爆发式增长。但是,在市场占有率最大的传输层和应用层方面,由于存在“多种不同的低功耗无线通信协议互不兼容”和“跨行业的应用互不兼容”等问题,已经成为无线传感网应用领域发展的瓶颈。
[0003] 但由于目前无线传感网技术处于快速发展阶段,国际市场尚未形成统一的通信协议和应用标准,市场急需一种具有能够适用于多个应用领域并支持多种通信协议的功能的通用无线传感网控制系统。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于,针对“跨行业应用的互不兼容”和“低功耗通信协议的互不兼容”这两个无线传感网应用领域的技术瓶颈,提出一种通用无线传感网智能控制系统的实现方法。使该系统具有能够适用于多个应用领域并支持多种通信协议的功能。
[0005] 为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是系统包括:具有应用领域的兼容性和无线通信协议的兼容性的通用智能控制系统中央控制器、支持多协议多频段的集成无线信号收发器、无线传感节点、和远程遥控终端装置。其中,通用智能控制系统通过串行数据链路与集成无线信号收发器相连;远程遥控终端通过互联网与智能控制系统中央控制器相连接;集成无线信号收发器通过低功耗无线传输协议与无线传感节点相连。
[0006] 所述通用智能控制系统中央控制器包括:应用控制及用户界面、通信控制管理层、 通信协议翻译层、操作系统和通信协议适配组件。
[0007] 所述应用控制及用户界面模块包括:用户登录注册模块、用户帐户管理模块、数据库模块、传感节点管理模块、场景管理模块和控制面板管理及存取模块。
[0008] 所述通信控制管理层模块包括:控制指令控制转换组件、远程控制终端通信管理组件。
[0009] 所述集成无线信号收发器包括:一个或多个支持不同频率、支持相同或不同低功耗无线通信协议的无线信号收发器。
[0010] 所述远程遥控终端包括:一个或多个通过局域或广域网并与主控制系统相连的远程固定或移动智能控制终端设备。
[0011] 应用控制及用户界面包括一个或多个被控环境;每个被控环境包括有被控环境图,被控环境图包括传感节点列表和相关被控元素集。
[0012] 为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:本发明系统实现的基本方法如下:
(1)通用智能控制系统启动,当系统的用户界面接收到创建一个新的控制面板的请求后,系统将执行创建一个新的控制面板的相关操作;
(2) 通用智能控制系统系统用户界面接收并处理用户产生虚拟控制节点的请求,执行产生并设置虚拟控制节点的相关操作;
(3) 控制面板产生后,用户即可以通过该控制面板上的虚拟节点对相应的无线传感实际节点进行远程状态监控;
(4) 当通用智能控制系统接收到保存控制面板的请求后,系统将执行保存控制面板功能,它能够将每个控制面板上的环境图、控制节点、相关被控元素等保存到外部文件中; 在保存的过程中,系统还能将该控制面板自动导出到一个相应的远程控制页面,以实现控制面板的远程智能终端访问;
(5) 当系统接收到产生新的控制面板的请求时,程序自动跳转到步骤O);否则,当系统接收到程序退出请求时,系统将执行程序退出,终止程序运行。
[0013] 所述创建新的控制面板的步骤如下:
(1)当系统接收到用户创建一个新的控制面板的请求后,系统将执行创建一个新的控制面板的操作;这包括产生一个缺省的控制场景图和参数,产生一个空白的控制节点列表和空白的相关被控元素列表;
(2)用户根据具体的应用,通过系统的应用层用户界面加载相应的被控场景图;
(3)根据具体的应用,用户在被控场景图上添加相关的被控元素;
(4)设置控制面板参数,这些参数包括:控制面板的名称、背景颜色、背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等。
[0014] 所述产生并虚拟控制节点的步骤如下:
(1)接收到用户请求,系统将执行产生一个新的虚拟控制节点的操作;其中包括产生一个根据用户选择的控制节点类型相一致的缺省的控制节点、缺省的节点状态值、节点状态声音和状态图标;
(2)虚拟节点产生后,用户可以通过应用层用户界面,将设置该虚拟节点ID以等同于某一相应的实际节点ID,从而完成了虚拟节点到实际节点的映射。由此,系统通过该虚拟节点实现对实际传感节点的状态监控;
(3)设置虚拟节点参数,这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等;
(4)系统允许用户选择是否产生新的虚拟节点,当系统接收到产生新的虚拟节点的请求时,程序自动跳转到步骤(1);否则,系统将继续执行以下步骤。
[0015] 所述通过虚拟节点控制实际节点的步骤如下:
(1)当系统接收到用户选择虚拟控制节点的请求后,系统根据节点ID自动将该虚拟节点关联到相应的实际传感节点;
(2)系统提示用户是否更改节点参数的选择,如果用户选择更改节点参数,系统执行步骤(3),否则跳转到步骤;
(3)用户可以通过系统的应用层用户界面实施节点参数更改,这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、 各状态显示图标、状态声音等;还包括部分节点特殊属性,如调光器的亮点,空调的温度、湿度、阀门的大小等;(4) 一旦应用层用户界面接收到用户对虚拟传感节点的点击指令,系统即实施节点控制状态切换,即根据该虚拟节点的ID及其特征属性将该用户界面点击指令其转换成相应的传感节点控制指令;
(5)系统将该控制指令发送给相应的实际节点,具体步骤包括:系统将传感节点的控制指令经控制系统的应用层用户界面传给通信控制管理层、经过通信协议翻译层将控制指令转换为控制信号、然后转发给相应的通信协议适配组件;通信协议适配组件根据控制信号的协议和频率的类型,经过串行数据通道,将该控制信号从相应的无线收发器发出给相应的实际传感节点;
(6)系统将继续执行以下步骤。
[0016] 所述保存控制面板的步骤如下:
(1)收到用户保存控制面板的请求后,系统首先开始保存被控环境图;
(2)收到用户保存控制面板的请求后,系统开始保存相关被控元素;
(3)系统随即保存控制面板参数,这些参数包括:控制面板的名称、背景颜色、背景图、 背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等;
(4)系统开始保存每个虚拟控制节点及其参数,这些参数包括:这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等;
(5)系统开始导出该控制面板所对应的远程控制页面,其中包括:该控制面板的名称、 背景颜色、背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等的所有参数,以及该控制面板所包括的控制场景图、相关被控元素和所有虚拟控制节点及其属性;
(6)系统将继续执行建立新的控制面板或系统将执行程序退出,终止程序运行。
[0017] 通信协议转换过程的流程包括以下步骤:
(1)控制节点A发出控制指令;
(2)通信协议适配组件从相应的无线收发器串行数据通道接收到控制信号);
(3)通信协议翻译层将该控制信号转换为应用层相应的控制指令;
(4)该控制指令上传到通信控制管理层进行处理;
(5)应用控制及用户界面找到该指令所对应的虚拟节点进行状态更新随后向节点B发出控制指令;
(6)该控制指令下传到通信控制管理层进行处理,然后下传到翻译层;
(7)通信协议翻译层将该应用层的控制指令转换为相应的控制信号,并发给相应的通信协议适配组件;
(8)通信协议适配组件根据控制信号的协议和频率的类型,从集成无线信号收发器中选择相应的无线通信频率及传输协议的无线收发器,通过串行数据通道,将该控制信号从无线收发器发出;
(9)控制节点B接受到控制指令。
[0018] 场景控制功能的流程包括以下步骤:
(1)当某个预设场景条件满足时,系统将自动启动场景控制操作;
(2)系统首先获取该场景的节点列表的首节点;
(3)系统检测首先当前节点是否为空,如果不是空继续执行下一步;否则跳转到(7f)。[0019] (4)系统获取并执行该节点预设的控制指令;
(5)系统从该场景的节点列表中获取下一个节点,然后自动跳转到步骤(3);
(6)完成场景控制。
[0020] 本发明的一种通用无线传感网智能控制系统实现方法,整体实施包括以下步骤: (1)通用智能控制系统用户界面接收到创建一个新的控制面板的请求。
[0021] (2)系统将执行创建一个新的控制面板的操作。这包括产生一个缺省的控制场景, 产生一个空白的控制节点列表和一个空白的相关被控元素列表。
[0022] (3)控制面板参数的更改,这些参数包括:控制面板的名称、背景颜色、背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等。
[0023] (4)用户根据具体的应用,通过应用层用户界面加载相应的被控场景图,创建适用于不同应用领域的无线传感网控制面板。
[0024] (5)控制面板产生后,系统即接受用户产生虚拟控制节点的请求。
[0025] (6)当系统接收到产生节点的请求后,系统将创建一个新的虚拟控制节点;产生一个根据用户选择的控制节点类型相一致的缺省的控制节点、产生缺省的节点状态值、节点状态声音和状态图标。
[0026] (7)虚拟节点产生后,用户可以通过应用层用户界面,设置该虚拟节点ID以等同于某一相应的实际节点ID,从而完成虚拟节点到实际节点的映射。
[0027] (8)虚拟节点参数的更改,。其中包括:节点名称、节点名称字体样式、类型及大小、 节点在环境背景图上的相对位置、节点提示说明文字、节点状态值、节点各状态显示图标和声音效果等参数。
[0028] (9)用户在控制面板上产生多个虚拟节点。当系统接收到产生新的虚拟节点的请求时,程序自动跳转到步骤(6);否则,系统将处于等待用户操作状态。
[0029] (10)当收到用户选择了某个虚拟控制节点的请求后,系统将根据该虚拟节点ID 自动将该虚拟节点关联到相应的实际传感节点。
[0030] (11)用户更改虚拟节点的参数。如果用户选择更改节点参数,系统执行步骤下一步;否则跳转到步骤(13)。
[0031] (12)用户可以通过系统的应用层用户界面更改虚拟节点参数。这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等;还包括部分节点特殊属性,如调光器的亮点,空调的温度、湿度、阀门的大小等。
[0032] (13)当应用层用户界面接收到用户对虚拟传感节点的点击指令后,系统即执行节点控制操作。即根据该虚拟节点的ID及其特征属性用点击指令其转换成相应的节点控制指令。
[0033] (14)系统将该节点控制指令发给相应的实际节点。其中步骤包括:系统将传感节点的控制指令由控制系统的应用控制用户界面传给通信控制管理层、通信协议翻译层、通信协议适配组件,然后通过串行数据链路传给集成无线信号收发器发给相应的实际传感节
点ο
[0034] (15)当通用智能控制系统中央控制器接收到保存控制面板的请求后,系统将执行保存控制面板操作。它能够将每个控制面板上的被环境图、控制面板参数、控制节点列表、及相关被控元素等保存到外部文件中。在保存的过程中,系统还能将每个控制面板自动导出到一个相应的远程控制页面,以便实现控制面板的远程智能终端访问。
[0035] (16)当系统接收到产生新的控制面板的请求时,程序自动跳转到步骤(2)。
[0036] 在应用本发明时,根据不同的具体应用领域,用户可以使用本系统来快速创建适用于相应领域的无线传感网被控区域监控面板;动态加载、修改或删除相应的被控环境的场景图,修改被控环境监控面板的特征属性;动态添加、布局或删除虚拟被控节点,移动和调整各虚拟被控节点在被控场景图中的位置,修改虚拟被控节点的名称、显示字体、提示文本、状态声音、状态图标等相关参数。
[0037] 所述中央控制器的通信协议栈、协议适配组件和通信协议翻译层能够将从不同无线信号收发器接收到的数字信号,进行分析、翻译和处理转换成系统应用层的节点控制指令,从而使不同协议的无线通讯信号在抵达通信管理层时能够互通。这使得本系统具有了类似无线网关的通信协议转换器的功能,具有能够支持不同无线传输协议以及协议转换的能力。
[0038] 每个无线传感网被控环境的场景图代表了被控无线传感节点所在的物理环境,而该物理环境可以用一个被控环境的场景图及相关被控元素来表示。
[0039] 被控环境的场景图可以用无线传感节点所在场所环境的照片、环境示意图或户型图来表示。
[0040] 在系统程序运行过程中,用户可以对被控环境的场景图进行动态的增加、删除、和修改等操作。在系统程序运行过程中,用户可以往对被控环境的场景图里动态加入附加元素。例如在智能家居应用中添加家具等。而且,这些附加元素也可以被动态地从被控环境的场景图中移动、删除或修改。
[0041] 在系统程序运行过程中,无线传感网被控区域监控面板的属性可以被动态修改。 这些属性包括,监控面板名称、监控面板边框颜色、监控面板背景图布局格式、字体、监控面板的图标等。
[0042] 实际物理节点与虚拟节点与具有一多对应关系。即对于每个实际物理节点,用户可根据需要创建一个或多个虚拟节点。使得每个实际节点所对应的虚拟节点可以被布置在不同的控制面板上,实现了通过不同控制面板对同一实际传感节点的监控。这一方面增强了节点在不同控制面板上配置应用的灵活性,另一方面也为创建复杂的联动场景功能创造了条件。
[0043] 在系统程序运行过程中,每个虚拟被控节点的特征属性可以被动态地改变。这些属性包括:虚拟节点所对应实际物理节点的ID,在被控环境中的位置、节点名称、提示文字、字体、状态值、各种状态的声音和显示图标等。
[0044] 用户通过点击虚拟节点来向实际传感节点发出控制指令。
[0045] 系统支持本地中央控制终端,本地远程控制终端,网络远程固定控制终端以及网络远程移动智能控制终端。
[0046] 当实际物理传感节点的状态发生改变时,系统将其所对应的所有虚拟节点的状态进行同步更新。该同步状态更新包括将该节点状态的改变及时反馈到与中央控制系统相连的所有的控制终端上。这些控制终端包括:系统本地中央控制器、系统本地远程控制器、网络远程固定终端以及网络远程移动智能终端。[0047] 用户可以在各监控面板之间随意切换的功能,即设定某一监控面板为当前控制页面。用户可以同时监控一个或多个监控面板。
[0048] 系统支持场景功能,即设定一组或多组传感节点的联动。一旦预设条件满足时,系统即触发相应的节点群的联动。场景所对应的节点群中每个节点的联动状态可预先设定或采用缺省值。
[0049] 针对每种低功耗无线传输协议信号收发器,本系统具有一个相应的通信协议栈, 用来接收控制状态反馈信息和发送控制指令。
[0050] 中央控制器的通信协议适配组件,一方面它能将从通信协议栈接收到的数据经过处理,传送给通信协议翻译层;另一方面,它可以根据从通信协议翻译层接收到的数据的通信协议和频率的类型,选择相应的串行数据通道,将该信号从相应的无线收发器发出给实际传感节点。
[0051] 中央控制器的通信协议翻译层,将从协议适配组件收到的数据转化成应用层通用命令,然后再传递给通信管理层。同时,它还能将从通信管理层发来的控制指令转换为相应的控制信号,然后转发给相应的通信协议适配组件。这一方面使得本系统具有支持不同无线传感协议的能力,另一方面也使得本系统的用户界面层具有不依赖与任何通信协议的特性。
[0052] 中央控制器的被控区域监控面板,每个控制面板所包含的被控场景图、控制面板参数属性、所有虚拟节点的位置和状态参数等信息均可以保存到外部文件中,以便在未来重新加载。另外,每个监控面板还可以分别被导出成独立的远程监控页面,以实现系统的远程监控功能。
[0053] 中央控制器的虚拟被控节点,当虚拟节点在控制面板接收到用户触发的节点指令时,系统能根据该虚拟节点的ID和属性,生成相应实际节点的控制指令,通过集成无线信号收发器将该指令传送给相应的无线传感节点设备。
[0054] 中央控制器的实际被控节点,当实际被控节点的状态发生改变并发出状态更新信号时,该信号将被系统的集成无线信号收发器接收;经过控制系统翻译处理后,将该节点最新的状态反馈到本地和远程监控终端。
[0055] 在本发明设计方法中采用了高度可配置的控制面板、动态加载被控场景图、可随意布置及更改的虚拟控制节点、相关被控元素集和灵活的场景联动功能等设计实现技术, 从而根本上解决了一个系统可适用于多个应用领域的无线传感网应用领域的瓶颈问题。对于不同的应用领域,用户只需通过运用本系统所提供的用户界面进行简单的设置,就能快速生成适用于相应领域的传感器节点部署图及场景控制面板。另外,本方法所提出的通信协议适配层和协议转换机制还使系统具有支持多种不同低功耗无线通信协议的能力。从而实现了跨场合应用的兼容性和多种传输协议的协调和兼容性的创新功能。
[0056] 综上所述,本发明各实施例的无线传感网智能控制系统,由于包括该系统包括具有应用领域的兼容性和无线通信协议兼容性的无线传感网智能控制系统中央控制器、以及具有通信协议转换功能的通信协议翻译组件、集成无线收发器以及远程智能移动终端装置;实现了一个系统适用于多个应用领域并支持多种通信协议的功能;从而克服了现有技术中不同的低功耗无线通信协议互不兼容和跨行业的应用互不兼容这两大阻碍无线传感网控制应用领域发展的瓶颈问题;具有广泛的跨场合应用的兼容性和多种传输协议的协调和兼容性的优点。
[0057] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
首先,具有跨场合应用的兼容性。由于本发明在系统设计中采用了高度可配置的控制面板、动态加载被控场景图、可随意布置及更改的虚拟控制节点、和灵活的场景联动功能等设计实现技术。针对不同的应用领域,用户可以方便灵活地设置和修改被控场景及被控传感节点的布局及各种参数,迅速创建适应于该应用领域的无线传感网控制面板。从而实现了一个无线传感网控制系统可以适用于多个应用领域的功能。
[0058] 其次,具有支持多种传输协议和协议互通功能。支持基于不同低功耗无线传输协议的传感器。由于本系统所具有的‘通信协议翻译层’和‘协议适配组件’,使得基于不同通信协议的传感节点通过本系统的协议转换功能形成互通。
附图说明
[0059] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的无线传感网通用智能控制系统在多场景控制应用中的系统拓扑图; 图2是本发明的无线传感网通用智能控制系统中央控制器程序的结构图; 图3是本发明的无线传感网通用智能控制系统中央控制器程序的主流程图; 图4是本发明的无线传感网通用智能控制系统创建一个新的控制面板程序的子流程
图;
图5是本发明的无线传感网通用智能控制系统产生并设置虚拟节点程序的子流程图; 图6是本发明的智能控制系统通过虚拟节点控制实际节点程序的子流程图; 图7是本发明的智能控制系统保存控制面板并导出远程控制页面程序的子流程图; 图8是本发明的无线传感网通用智能控制系统通信协议转换过程的流程图; 图9是本发明的无线传感网通用智能控制系统场景控制功能的流程图; 图10是本发明的无线传感网通用智能控制系统在智能农业领域的应用实例; 图11是本发明的无线传感网通用智能控制系统在智能家居领域的应用实例。
[0060] 图1,是一个无线传感网的通用智能控制系统。系统包括:具有应用领域的兼容性和无线通信协议的兼容性的无线传感网通用智能控制系统中央控制器软件及系统17、串行数据链路15、支持多协议多频段的集成无线信号收发器16、被控环境10、无线传感节点11、 网络连接18、互联网19和远程遥控终端装置20。其中,通用智能控制系统中央控制器17 通过串行数据链路15与集成无线信号收发器16相连;远程遥控终端20通过互联网19与智能控制系统中央控制器17相连接;集成无线信号收发器16通过低功耗无线传输协议14 与无线传感节点11相连。根据无线传感节点所在的环境,被控环境被逻辑分割成多个被控环境10 ;被控环境相对于动态产生的远程控制面板;每个被控环境包括被控环境图13,相关被控元素集12和若干传感节点11。
[0061] 图2,是本发明的无线传感网的通用智能控制系统中央控制器软件系统的结构框图。其中包括:应用层用户界面20、通信控制管理层25、通信协议翻译层沈、通信协议适配组件27和操作系统观。
[0062] 应用控制及用户界面20包括一个或多个被控环境21 ;每个被控环境对应于一个相应的由系统产生的控制面板。
[0063] 进一步地,被控环境21包括被控传感节点所在的环境场景图22 ;
进一步地,被控环境场景图22包括传感节点列表23和相关被控元素集M,该相关被控元素是指与被控节点及其所在环境相关的元素。例如,在智能家居领域中的家居、家电、室内陈设;在智能农业中的动、植物;在智能医疗中的病床、监护设备;在智能工业中的生产流水线;以及在智能矿山中的井下设备等。
[0064] 集成无线信号收发器四,是指一组使用不同无线通信协议或者是相通协议不同频段的无线信号收发器的集合。从各个无线信号收发器收集的信号,将途径通信协议适配组件27和通信协议翻译层沈传送到系统的通信控制管理层25、经过协议的分析翻译和处理后,上传到系统的应用层用户界面20,从而显示各被控传感节点的当前状态。
[0065] 与此类似,当应用层用户界面20接受到用户的控制触发指令时,它将根据该控制指令所对应的传感节点的ID和属性,转换成相应的传感节点控制命令,通过应用层用户界面20、通信控制管理层25、通信协议翻译层沈、通信协议适配组件27等,通过串行数据链路传给集成无线信号收发器四发出。
具体实施方式
[0066] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[0067] 实施例1
如图10所示,是根据本发明的无线传感网通用智能控制系统在智能农业领域的一个应用实例。包括以下步骤:
(1)通用智能控制系统用户界面接收到创建一个新的控制面板的请求。
[0068] (2)系统将执行创建一个新的控制面板的操作。这包括产生一个缺省的控制场景, 产生一个空白的控制节点列表和一个空白的相关被控元素列表。
[0069] (3)用户运用本系统更改控制面板的参数(房间属性)。这些参数包括:控制面板的名称(温室大棚浇灌远程控制)、背景颜色(浅紫色)、背景图(无)、背景图布局(瓦片式)、 字体(微软无衬线,字号8. 25)、前景颜色(黑色)、控制面板图标(圆标)等。
[0070] (4)系统允许用户根据具体的应用(智能农业的温室大棚浇灌控制),通过应用层用户界面加载相应的被控场景图(大棚照片),创建适用于不同应用领域的无线传感网控制面板。随后,用户可以在该被控场景图上添加相关被控元素(水管等)。该相关被控元素是指与被控节点及其所在环境相关的元素。
[0071] (5)控制面板产生后,系统即接受用户产生虚拟控制节点的请求。
[0072] (6)当系统接收到产生节点的请求后,系统将创建一个新的虚拟控制节点;产生一个根据用户选择的控制节点类型相一致的缺省的控制节点(喷水头)、产生缺省的节点状态值(关闭)、节点状态声音和状态图标(喷水头图标)。
[0073] (7)虚拟节点产生后,用户可以通过应用层用户界面,设置该虚拟节点ID以等同于某一相应的实际节点ID (ID=9),从而完成了虚拟节点到实际节点的映射。
[0074] (8)系统提供了设置更改虚拟节点参数的功能。其中包括:节点名称(喷头9)、节点在环境背景图上的相对位置(X=197 Y=108)、节点提示说明文字(大棚2喷头9)、节点状态值(关、开)、节点各状态显示图标和声音效果等参数。
[0075] (9)系统允许用户在控制面板上产生多个虚拟节点。当系统接收到产生新的虚拟节点的请求时,程序自动跳转到步骤(6);否则,系统将处于等待用户操作状态。
[0076] (10)当收到用户选择了某个虚拟控制节点的请求后,系统将根据该虚拟节点ID 自动将该虚拟节点关联到相应的实际传感节点。
[0077] (11)系统允许用户更改虚拟节点的参数。如果用户选择更改节点参数,系统执行步骤下一步;否则跳转到步骤(13)。
[0078] (12)用户可以通过系统的应用层用户界面更改虚拟节点参数。这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等。
[0079] (13)—旦应用层用户界面接收到用户对虚拟传感节点的点击指令后,系统即执行节点控制操作。即根据该虚拟节点的ID及其特征属性将该用点击指令其转换成相应的节点控制指令(即喷头9的开和关)。
[0080] (14)系统将该节点控制指令发给相应的实际节点。其中步骤包括:系统将传感节点的控制指令由控制系统的应用控制用户界面传给通信控制管理层、通信协议翻译层、通信协议适配组件,然后通过串行数据链路传给集成无线信号收发器发给相应的实际传感节
点ο
[0081] (15)当通用智能控制系统中央控制器接收到保存控制面板的请求后,系统将执行保存控制面板操作。它能够将每个控制面板上的被环境图、控制面板参数、控制节点列表、 及相关被控元素等保存到外部文件中。在保存的过程中,系统还能将每个控制面板自动导出到一个相应的远程控制页面,以便实现控制面板的远程智能终端访问。
[0082] (16)当系统接收到产生新的控制面板的请求时,程序自动跳转到步骤(2)。
[0083] 实施例2
图11是根据本发明的无线传感网通用智能控制系统在智能家居领域的一个应用实例。包括以下步骤:(1)通用智能控制系统用户界面接收到创建一个新的控制面板的请求。
[0084] (2)系统将执行创建一个新的控制面板的操作。这包括产生一个缺省的控制场景, 产生一个空白的控制节点列表和一个空白的相关被控元素列表。
[0085] (3)用户运用本系统更改控制面板的参数(房间属性)。这些参数包括:控制面板的名称(温室大棚浇灌远程控制)、背景颜色(浅橙色)、背景图(无)、背景图布局(瓦片式)、 字体(微软无衬线,字号8. 25)、前景颜色(黑色)、控制面板图标(圆标)等。
[0086] (4)系统允许用户根据具体的应用(智能家居控制),通过应用层用户界面加载相应的被控场景图(房间户型图),创建适用于不同应用领域的无线传感网控制面板。随后,用户可以在该被控场景图上添加相关被控元素(家具等)。该相关被控元素是指与被控节点及其所在环境相关的元素。
[0087] (5)控制面板产生后,系统即接受用户产生虚拟控制节点的请求。
[0088] (6)当系统接收到产生节点的请求后,系统将创建一个新的虚拟控制节点;产生一个根据用户选择的控制节点类型相一致的缺省的控制节点、产生缺省的节点状态值(关闭)、节点状态声音和状态图标(灯、调光器、摄像头、门窗控制等)。
13[0089] (7)虚拟节点产生后,用户可以通过应用层用户界面,设置该虚拟节点ID以等同于某一相应的实际节点ID (例如饭厅灯ID=2),从而完成了虚拟节点到实际节点的映射。
[0090] (8)系统提供了设置更改虚拟节点参数的功能。其中包括:节点名称(例如饭厅灯)、节点在环境背景图上的相对位置(X=495 Y=335)、节点提示说明文字(饭厅灯开关)、节点状态值(关、开)、节点各状态显示图标和声音效果等参数。
[0091] (9)系统允许用户在控制面板上产生多个虚拟节点。当系统接收到产生新的虚拟节点的请求时,程序自动跳转到步骤(6);否则,系统将处于等待用户操作状态。
[0092] (10)当收到用户选择了某个虚拟控制节点的请求后,系统将根据该虚拟节点ID 自动将该虚拟节点关联到相应的实际传感节点。
[0093] (11)系统允许用户更改虚拟节点的参数。如果用户选择更改节点参数,系统执行步骤下一步;否则跳转到步骤(13)。
[0094] (12)用户可以通过系统的应用层用户界面更改虚拟节点参数。这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等。
[0095] (13)—旦应用层用户界面接收到用户对虚拟传感节点的点击指令后,系统即执行节点控制操作。即根据该虚拟节点的ID及其特征属性将该用点击指令其转换成相应的节点控制指令(如饭厅灯的开和关)。
[0096] (14)系统将该节点控制指令发给相应的实际节点。其中步骤包括:系统将传感节点的控制指令由控制系统的应用控制用户界面传给通信控制管理层、通信协议翻译层、通信协议适配组件,然后通过串行数据链路传给集成无线信号收发器发给相应的实际传感节
点ο
[0097] (15)当通用智能控制系统中央控制器接收到保存控制面板的请求后,系统将执行保存控制面板操作。它能够将每个控制面板上的被环境图、控制面板参数、控制节点列表、 及相关被控元素等保存到外部文件中。在保存的过程中,系统还能将每个控制面板自动导出到一个相应的远程控制页面,以便实现控制面板的远程智能终端访问。
[0098] (16)当系统接收到产生新的控制面板的请求时,程序自动跳转到步骤(2)。
[0099] 通过上述的实施例,显示了本通用智能控制系统经过用户简单的配置,即实现了在‘智能农业’和‘智能家居’等不同应用领域的应用。由于系统的设计方法中采用了高度可配置的控制面板、动态加载被控场景图、可随意布置及更改的虚拟控制节点、相关被控元素集和灵活的场景联动功能等设计实现技术,从而根本上解决了一个系统可适用于多个应用领域的无线传感网应用领域的瓶颈问题。对于不同的应用领域,用户只需通过运用本系统所提供的用户界面进行简单的设置,就能快速生成适用于相应领域的传感器节点部署图及场景控制面板。另外,本方法所提出的通信协议适配层和协议转换机制还使系统具有支持多种不同低功耗无线通信协议的能力。从而实现了跨场合应用的兼容性和多种传输协议的协调和兼容性的创新功能。
[0100] 综上所述,本发明各实施例的无线传感网智能控制系统,由于包括该系统包括具有应用领域的兼容性和无线通信协议兼容性的无线传感网智能控制系统中央控制器、以及具有通信协议转换功能的通信协议翻译组件、集成无线收发器以及远程智能移动终端装置;实现了一个系统适用于多个应用领域并支持多种通信协议的功能;从而克服了现有技术中不同的低功耗无线通信协议互不兼容和跨行业的应用互不兼容这两大阻碍无线传感网控制应用领域发展的瓶颈问题;具有广泛的跨场合应用的兼容性和多种传输协议的协调和兼容性的优点。

Claims (9)

1. 一种无线传感网通用智能控制系统,其特征在于:包括具有应用领域的兼容性和无线通信协议兼容性的无线传感网通用智能控制系统中央控制器(17)、集成无线信号收发器 (16 )、无线传感节点(11)、以及远程遥控终端装置(20 ),其中:通用智能控制系统通过串行数据链路(15)与集成无线信号收发器(16)相连;远程遥控终端(20)通过互联网(19)与通用智能控制系统中央控制器(17)相连接,集成无线信号收发器通过低功耗无线传输协议与无线传感节点相连,集成无线信号收发器既可以是一个无线信号收发器,也可以多个使用不同频率或不同通信协议的无线信号收发器的集合,远程遥控终端包括远程固定或移动控制终端,是通过局域网或广域网与无线传感网通用智能控制系统中央控制器相连。
2.根据权利要求1所述的无线传感网通用智能控制系统,其特征在于无线传感网通用智能控制系统中央控制器包括:应用控制及用户界面(20)、通信控制管理层(25)、通信协议翻译层(26)、通信协议适配组件(27)和操作系统(28),应用控制及用户界面包括一个或多个被控环境(21);每个被控环境包括有被控环境图(22),被控环境图包括传感节点列表 (23)和相关被控元素集(24)。
3.根据权利要求1或2所述的无线传感网通用智能控制系统,其特征在于系统的实现方法如下:(Ia) 通用智能控制系统启动(30),当系统的用户界面接收到创建一个新的控制面板的请求后,系统将执行创建一个新的控制面板的相关操作(31);(Ib)通用智能控制系统系统用户界面接收并处理用户产生虚拟控制节点的请求,执行产生并设置虚拟控制节点的相关操作(32);(Ic)控制面板产生后,用户即可以通过该控制面板上的虚拟节点对相应的无线传感实际节点进行远程状态监控(33);(Id)当通用智能控制系统接收到保存控制面板的请求后,系统将执行保存控制面板功能(34),它能够将每个控制面板上的环境图、控制节点、相关被控元素等保存到外部文件中;在保存的过程中,系统还能将该控制面板自动导出到一个相应的远程控制页面,以实现控制面板的远程智能终端访问;(Ie)当系统接收到产生新的控制面板的请求时(35),程序自动跳转到步骤(Ib);否则,当系统接收到程序退出请求时,系统将执行程序退出(36),终止程序运行。
4.根据权利要求3所述的无线传感网通用智能控制系统的实现方法,其特征在于创建新的控制面板的步骤如下:(2a)当系统接收到用户创建一个新的控制面板的请求后,系统将执行创建一个新的控制面板的操作(40);这包括产生一个缺省的控制场景图和参数,产生一个空白的控制节点列表和空白的相关被控元素列表;(2b)用户根据具体的应用,通过系统的应用层用户界面加载相应的被控场景图(41);(2c)根据具体的应用,用户在被控场景图上添加相关的被控元素(42);(2d)设置控制面板参数(43),这些参数包括:控制面板的名称、背景颜色、背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等。
5.根据权利要求3所述的无线传感网通用智能控制系统的实现方法,其特征在于产生并虚拟控制节点的步骤如下:(3a)接收到用户请求,系统将执行产生一个新的虚拟控制节点的操作(50);其中包括产生一个根据用户选择的控制节点类型相一致的缺省的控制节点、缺省的节点状态值、 节点状态声音和状态图标;(3b)虚拟节点产生后,用户可以通过应用层用户界面(图2模块20),将设置该虚拟节点ID以等同于某一相应的实际节点ID (51),从而完成了虚拟节点到实际节点的映射,由此,系统通过该虚拟节点实现对实际传感节点的状态监控;(3c)设置虚拟节点参数(52),这些参数包括:节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等;(3d)系统允许用户选择是否产生新的虚拟节点(53),当系统接收到产生新的虚拟节点的请求时,程序自动跳转到步骤(3a);否则,系统将继续执行下一步(权利要求3第 33 步)。
6.根据权利要求3所述的无线传感网通用智能控制系统的实现方法,其特征在于通过虚拟节点控制实际节点的步骤如下:(4a)当系统接收到用户选择虚拟控制节点(60)的请求后,系统根据节点ID自动将该虚拟节点关联到相应的实际传感节点;(4b)系统提示用户是否更改节点参数的选择(61),如果用户选择更改节点参数,系统执行步骤(4c),否则跳转到步骤(4d);(4c)用户可以通过系统的应用层用户界面实施节点参数更改(62),这些参数包括: 节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、 状态值、各状态显示图标、状态声音等;还包括部分节点特殊属性,如调光器的亮点,空调的温度、湿度、阀门的大小等;(4d) 一旦应用层用户界面接收到用户对虚拟传感节点的点击指令,系统即实施节点控制状态切换(63),即根据该虚拟节点的ID及其特征属性将该用户界面点击指令其转换成相应的传感节点控制指令;(4e)系统将该控制指令发送给相应的实际节点(64),具体步骤包括:系统将传感节点的控制指令经控制系统的应用层用户界面(20)传给通信控制管理层(25)、经过通信协议翻译层(26)将控制指令转换为控制信号、然后转发给相应的通信协议适配组件(27); 通信协议适配组件根据控制信号的协议和频率的类型,经过串行数据通道,将该控制信号从相应的无线收发器(29)发出给相应的实际传感节点(11); (4f)系统将继续执行下一步(权利要求3第34步)。
7.根据权利要求3所述的无线传感网通用智能控制系统的实现方法,其特征在于保存控制面板的步骤如下:(5a)收到用户保存控制面板的请求后,系统首先开始保存被控环境图(70);(5b)收到用户保存控制面板的请求后,系统开始保存相关被控元素(71);(5c)系统随即保存控制面板参数(72),这些参数包括:控制面板的名称、背景颜色、 背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等;(5d)系统开始保存每个虚拟控制节点及其参数(73),这些参数包括:这些参数包括: 节点名称、节点名称字体及其样式尺寸、节点在环境背景图上的相对位置、提示说明文字、状态值、各状态显示图标、状态声音等;(5e)系统开始导出该控制面板所对应的远程控制页面(74),其中包括:该控制面板的名称、背景颜色、背景图、背景图布局、字体、前景颜色、控制面板图标等的所有参数,以及该控制面板所包括的控制场景图、相关被控元素和所有虚拟控制节点及其属性;(5f)系统将继续执行下一步(权利要求3第35步)或系统将执行程序退出(36),终止程序运行。
8.根据权利要求1或2所述的无线传感网通用智能控制系统,其特征在于通信协议转换过程的流程包括以下步骤:(6a)控制节点A发出控制指令(80);(6b)通信协议适配组件从相应的无线收发器串行数据通道接收到控制信号(81); (6c)通信协议翻译层将该控制信号转换为应用层相应的控制指令(82); (6d)该控制指令上传到通信控制管理层进行处理(83);(6e)应用控制及用户界面找到该指令所对应的虚拟节点进行状态更新随后向节点B 发出控制指令(84);(6f)该控制指令下传到通信控制管理层进行处理,然后下传到翻译层(85); (6g)通信协议翻译层将该应用层的控制指令转换为相应的控制信号,并发给相应的通信协议适配组件(86);(6h)通信协议适配组件根据控制信号的协议和频率的类型,从集成无线信号收发器中选择相应的无线通信频率及传输协议的无线收发器,通过串行数据通道,将该控制信号从无线收发器发出(87);(6i)控制节点B接受到控制指令(88)。
9.根据权利要求1或2所述的无线传感网通用智能控制系统,其特征在于场景控制功能的流程包括以下步骤:(7a)当某个预设场景条件满足时,系统将自动启动场景控制(90)操作; (7b)系统首先获取该场景的节点列表的首节点(91);(7c)系统检测首先当前节点是否为空(92),如果不是空继续执行下一步;否则跳转到 (7f);(7d)系统获取并执行该节点预设的控制指令(93);(7e)系统从该场景的节点列表中获取下一个节点(94),然后自动跳转到步骤(7c); (7f)完成场景控制(95)。
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