CN102882896A - 一种基于物联网的数据信息访问系统及其访问方法 - Google Patents

Abstract

一种基于物联网的数据信息访问系统，属于网络信息技术领域，系统包括不同区域的物联网、本地的上位机和远端的WEB站点。本发明中位于不同区域的物联网利用传感器信息采集节点进行数据采集，采集到的数据信息经过初步的简单处理后经过路由器传输到汇聚节点，最终由汇聚节点将各个传感器信息采集节点采集到的数据信息传输到网关节点。网关节点通过RS232接口与上位机PC相连。上位机上的上位机软件调用WEB站点的MySQL数据库提供的接口，通过Internet网的连接从而使远端WEB站点的数据库为不同区域的物联网建立一个数据库，供WEB站点访问使用。

Description

一种基于物联网的数据信息访问系统及其访问方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的数据信息访问系统及其访问方法，属于网络信息技术领域。

背景技术

物联网（Internet of Things,简称IOT）,是通过射频识别（Radio FrequencyIdentification，简称RFID）、红外感应器、全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）等信息传感设备，按规定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网通过信息传感设备实现了人与人、人与物、物与物的全面互联，其主要特征是通过信息传感设备等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网主要由感知层，网络层和应用层组成。其中感知层包括传感器，二维码，射频识别，多媒体设备等数据采集和自组织网络系统；网络层包括各种网关和接入网络以及异构网融合，云计算等承载网支撑系统；应用层包括信息管理，业务分析管理，服务管理，目录管理等物联网业务中间件和物联网应用子集系统。

WAMP（Windows+Apache+MySQL+PHP）或者LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)架构是网站常用的架构，该构架呈分层结构，每一层都提供了整个软件栈的一个关键部分。Linux和Windows处在最低层，提供操作系统，其他组件都在在操作系统上运行。但是，并不一定局限于Linux和Windows，如有必要，其他组件如Mac OSX或UNIX都可以作为最底层的操作系统。Apache是次低层，它是一个Web服务器，它提供了让用户获得Web页面的机制。Apache是一款稳定的、支持多任务的服务器，由于其跨平台性和安全性被广泛使用，在Internet上超过65％的网站都使用它作为Web服务器。MySQL提供WAMP和LAMP系统的数据存储端。MySQL是一个小型关系型数据库管理系统，它支持标准C的API、JDBC、ODBC、NET、PHP、Python、Perl、Ruby、VB等接口，用户可以在这些编程语言中调用MySQL接口进行MySQL数据库操作。有了MySQL，便可以获得一个非常强大的、适合运行大型复杂站点的数据库。在Web应用程序中，所有数据、产品、帐户和其他类型的信息都存放在这个数据库中，通过SQL语言可以很容易地查询这些信息。PHP是一门简单而有效的对象脚本语言，它像是粘合剂，可以将WAMP系统和LAMP系统所有其他的组件粘合在一起。PHP语言是开源模式的，支持多种操作系统，具有强大的可伸缩性，能稳定高效运行，快速开发，面向对象的编程，支持与JAVA的交互。PHP有时候也可以用Perl或Python等编程语言进行代替。用户可以使用PHP等编程语言访问MySQL数据库中的数据和Linux提供的一些特性的动态内容。

物联网覆盖的范围极广，其感知层进行的数据信息采集需通过节点、路由和网关上传到其覆盖范围内本地数据库。针对物联网的不同覆盖范围会存在多个本地数据库。采用WAMP构架或是LAMP构架进行的WEB站点的搭建包括数据库和服务器两部分。目前还未发现一种将物联网和数据信息访问结合起来的数据信息访问系统，本发明将物联网和WEB站点进行结合，实现通过WEB站点对物联网节点数据的最优化信息访问。传统的数据信息访问系统的每个本地系统都单独的创建一个WEB站点，即本地系统由一个独立的数据库和独立的服务器构成。当在物联网的不同覆盖区域建立数据信息访问系统的时候就要建立多个WEB站点，这个意味着需要配置多个服务器和数据库。随着物联网覆盖范围的增大，这将不仅对硬件资源造成极大的浪费，也容易对众多的数据库产生混淆，进而干扰相关的应用。“基于物联网的农产品质量安全信息系统平台”（《中国科学：信息科学》，2010年第S1期，2010年08月，第40卷，增刊：216~225）中所介绍的信息访问方式即属此列。

本发明提出的基于物联网的数据信息访问系统和实现方法正是用于解决这一问题的。基于物联网的数据信息访问系统只创建一个WEB站点，包括一个单独的数据库和服务器，避免了用户访问多个数据库的麻烦，而且降低了硬件成本。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷和不足，避免在物联网的不同覆盖区域建立多个WEB站点的重复性操作和访问多个数据库的麻烦，本发明提供一种基于物联网的数据信息访问系统及其访问方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于物联网的数据信息访问系统，包括不同区域的物联网、本地的上位机和远端的WEB站点，其特征在于物联网主要包括传感器信息采集节点、路由节点、汇聚节点和网关节点，物联网内部进行无线通信；本地的上位机通过串口与网关节点相连接，上位机与远端的WEB站点通过Internet网络相连接，远端的WEB站点包括单独的服务器和数据库，能供用户实时地访问物联网不同区域各传感器信息采集节点以采集各种数据信息；其中传感器信息采集节点包括温度传感器、无线传输模块、单片机和电源，单片机分别和温度传感器及无线传输模块相连接，电源分别和温度传感器、无线传输模块及单片机相连接为其供电；路由节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；汇聚节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；网关节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电。

所述的传感器信息采集节点中的传感器包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、定位传感器。

一种上述系统的数据信息的访问方法，步骤如下：

1）物联网不同区域各种传感器信息采集节点进行数据信息采集和上传：

<1>布置传感器信息采集节点，在需要进行数据信息采集的区域放置对应类型的传感器信息采集节点；

<2>启动传感器信息采集节点，传感器信息采集节点自动组网；

<3>传感器信息采集节点感知环境变量，用数据流的形式进行数据信息的传输；

<4>采集到的数据信息经过一个或多个路由节点传输到网关节点，数据信息也可以不经过路由节点直接传输到网关节点

<5>网关节点通过RS232接口将传感器信息采集节点采集到的数据信息上传到上位机PG；

2）上位机软件进行数据信息的解析并将数据信息写入到MySQL数据库：

①上位机软件对网关节点传输的数据信息按照本地系统的数据格式进行解析；

②调用WEB站点的MySQL数据库提供的C++接口,通过网络连接MySQL数据库，利用MySQL插入语句（insert into）向MySQL数据库写入解析之后的数据信息；

③服务器端的MySQL数据库则为物联网不同区域系统分别建立一个数据库，在每个数据库中建立一个统一的数据表来存储传感器信息采集节点采集到的数据信息；

3）用户通过WEB站点访问物联网的传感器信息采集节点采集到数据信息：

a.用户在客户端可以通过各种形式的浏览器发送对物联网数据信息进行查询的请求；

b.服务器接收用户请求，通过PHP语言连接MySQL数据库；

c.服务器根据用户发送的请求类型，在给定的权限范围内，用户可以查询、删除和更新MySQL数据库的内容；

d.操作结束，结果返回到PHP语句内；

e.服务器将操作后的结果返回客户端，在浏览器内显示。

本发明中位于不同区域的物联网利用传感器信息采集节点进行数据采集，采集到的数据信息经过初步的简单处理后经过路由器传输到汇聚节点，最终由汇聚节点将各个传感器信息采集节点采集到的数据信息传输到网关节点。网关节点通过RS232接口与上位机PC相连。上位机上的上位机软件调用WEB站点的MySQL数据库提供的接口，通过Internet网的连接从而使远端WEB站点的数据库为不同区域的物联网建立一个数据库，供WEB站点访问使用，从而克服传统数据信息访问系统的缺陷和不足。本发明中的WEB站点的搭建采用WAMP构架或LAMP构架。

本发明的方法在编写串口通信程序时，为了按规定格式从串口接收数据，也为了从接收到的数据中将需要的信息提取出来，还需要编制用户通信协议。串口通信协议分为底层通信协议和用户通信协议，底层通信协议一般由计算机硬件提供商和设备厂家提供，在一般性的通信编程中很少涉及，而用户层协议则是面向使用者的，也就是我们这里所说的通信协议。这种用户层的通信协议，简单的说，就是数据以何种格式发送出去，或者如何从接收的某种格式的数据串中提取出需要的数据，以及在发送和接收过程中如何保证这些数据的正确性，数据校验。

本发明中使用的通信规范定义了五种形式的命令：上位机启动/关闭协调器无线功能命令，上位机允许特定终端工作命令，汇聚节点上传数据与上位机下传数据命令，汇聚节点上传终端地址信息命令，回复确认命令。上位机启动/关闭协调器无线功能命令用于启动和关闭物联网。协调器开启，促使各个传感器信息采集节点自动获取网络地址，形成网络。网络搭建完毕之后各个传感器信息采集节点开始数据信息的采集和上传。上位机允许特定终端工作命令用于控制特定传感器信息采集节点的工作情况。通过该命令可以灵活的控制各个节点，当某一区域的传感器信息采集节点存在冗余时，可以在通过上位机控制，关闭冗余的传感器信息采集节点，避免硬件资源的浪费。汇聚节点上传数据与上位机下传数据命令该命令用于上位机与物联网传感器信息采集节点之间的通信。传感器信息采集节点采集的数据信息通过该命令将环境变量转换为数据流上传，上位机对传感器信息采集节点的控制信息通过该命令下传。汇聚节点上传终端地址信息命令用于将各传感器信息采集节点的地址上传上位机，然后上位机通过各传感器信息采集节点的地址对各个传感器信息采集节点进行操作和控制。回复确认命令用于确保通信的可靠性。本发明中使用的五种命令都是以0x7e开始和结束，从而区分先后到达的两个命令。命令中包括命令长度、命令类型、终端号、网络地址、数据、IEEE地址和循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，简称CRC）等字段。不同命令中包含的字段不同，需单独进行设置。

本发明将物联网和WEB站点进行了有效的结合，能以统一方式访问物联网各部分采集的数据信息而不用逐一访问多个本地网络，同时在上位机上对传感器信息采集节点采集的数据信息进行解析，从而屏蔽了数据的形式差异，通过WEB站点实现了对物联网节点数据的高效访问。

附图说明

图1是本发明数据信息访问系统的结构示意图。

其中：1、物联网，2、上位机，3、WEB站点，4、网关节点，5、传感器信息采集节点，6、路由节点，7、汇聚节点，8、Internet网络，9、用户。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

本发明实施例1如系统图1所示：一种基于物联网的数据信息访问系统，包括不同区域的物联网1、本地的上位机2和远端的WEB站点3，其特征在于物联网1主要包括传感器信息采集节点5、路由节点6、汇聚节点7和网关节点4，物联网1内部进行无线通信；本地的上位机2通过串口与网关节点4相连接，上位机2与远端的WEB站点3通过Internet网络8相连接，远端的WEB站点3包括单独的服务器和数据库，能供用户9实时地访问物联网1不同区域各传感器信息采集节点5以采集各种数据信息；其中传感器信息采集节点5包括温度传感器、无线传输模块、单片机和电源，单片机分别和温度传感器及无线传输模块相连接，电源分别和温度传感器、无线传输模块及单片机相连接为其供电；路由节点6包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；汇聚节点7包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；网关节点4包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电。

所述的传感器信息采集节点5中的传感器包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、定位传感器。

一种上述系统的数据信息的访问方法，步骤如下：

1）物联网不同区域各种传感器信息采集节点进行数据信息采集和上传：

<1>布置传感器信息采集节点，在需要进行数据信息采集的区域放置对应类型的传感器信息采集节点；

<2>启动传感器信息采集节点，传感器信息采集节点自动组网；

<3>传感器信息采集节点感知环境变量，用数据流的形式进行数据信息的传输；

<4>采集到的数据信息经过一个或多个路由节点，传输到网关节点，数据信息也可以不经过路由节点直接传输到网关节点。

<5>网关节点通过RS232接口将传感器信息采集节点采集到的数据信息上传到上位机PG；

2）上位机软件进行数据信息的解析并将数据信息写入到MySQL数据库：

①上位机软件对网关节点传输的数据信息按照本地系统的数据格式进行解析；

②调用WEB站点的MySQL数据库提供的C++接口,通过网络连接MySQL数据库，利用MySQL插入语句（insert into）向MySQL数据库写入解析之后的数据信息；

③服务器端的MySQL数据库则为物联网不同区域系统分别建立一个数据库，在每个数据库中建立一个统一的数据表来存储传感器信息采集节点采集到的数据信息；

3）用户通过WEB站点访问物联网的传感器信息采集节点采集到数据信息：

a.用户在客户端可以通过各种形式的浏览器发送对物联网数据信息进行查询的请求；

b.服务器接收用户请求，通过PHP语言连接MySQL数据库；

c.服务器根据用户发送的请求类型，在给定的权限范围内，用户可以查询、删除和更新MySQL数据库的内容；

d.操作结束，结果返回到PHP语句内；

e.服务器将操作后的结果返回客户端，在浏览器内显示。

Claims (3)

1.一种基于物联网的数据信息访问系统，包括不同区域的物联网、本地的上位机和远端的WEB站点，其特征在于物联网主要包括传感器信息采集节点、路由节点、汇聚节点和网关节点，物联网内部进行无线通信；本地的上位机通过串口与网关节点相连接，上位机与远端的WEB站点通过Internet网络相连接，远端的WEB站点包括单独的服务器和数据库，能供用户实时地访问物联网不同区域各传感器信息采集节点以采集各种数据信息；其中传感器信息采集节点包括温度传感器、无线传输模块、单片机和电源，单片机分别和温度传感器及无线传输模块相连接，电源分别和温度传感器、无线传输模块及单片机相连接为其供电；路由节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；汇聚节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电；网关节点包括无线传输模块、单片机和电源，单片机和无线传输模块相连接，电源分别和无线传输模块及单片机相连接为其供电。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的数据信息访问系统，其特征在于所述的传感器信息采集节点中的传感器包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、定位传感器。

3.一种如权利要求1所述系统的数据信息的访问方法，步骤如下：

1）物联网不同区域各种传感器信息采集节点进行数据信息采集和上传：

<1>布置传感器信息采集节点，在需要进行数据信息采集的区域放置对应类型的传感器信息采集节点；

<2>启动传感器信息采集节点，传感器信息采集节点自动组网；

<3>传感器信息采集节点感知环境变量，用数据流的形式进行数据信息的传输；

<4>采集到的数据信息经过一个或多个路由节点传输到网关节点，数据信息也可以不经过路由节点直接传输到网关节点；

<5>网关节点通过RS232接口将传感器信息采集节点采集到的数据信息上传到上位机PC；

2）上位机软件进行数据信息的解析并将数据信息写入到MySQL数据库：

①上位机软件对网关节点传输的数据信息按照本地系统的数据格式进行解析；

②调用WEB站点的MySQL数据库提供的C++接口,通过网络连接MySQL数据库，利用MySQL插入语句（insert into）向MySQL数据库写入解析之后的数据信息；

③服务器端的MySQL数据库则为物联网不同区域系统分别建立一个数据库，在每个数据库中建立一个统一的数据表来存储传感器信息采集节点采集到的数据信息；

3）用户通过WEB站点访问物联网的传感器信息采集节点采集到数据信息：

a.用户在客户端可以通过各种形式的浏览器发送对物联网数据信息进行查询的请求；

b.服务器接收用户请求，通过PHP语言连接MySQL数据库；

c.服务器根据用户发送的请求类型，在给定的权限范围内，用户可以查询、删除和更新MySQL数据库的内容；

d.操作结束，结果返回到PHP语句内；

e.服务器将操作后的结果返回客户端，在浏览器内显示。

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