CN103209383A

CN103209383A - 一种基于物联网的信息系统

Info

Publication number: CN103209383A
Application number: CN2013100809469A
Authority: CN
Inventors: 曹伟
Original assignee: GLOBAL VILLAGE INTELLIGENT MACHINE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: GLOBAL VILLAGE INTELLIGENT MACHINE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2013-07-17

Abstract

本发明提出一种基于物联网的信息系统，由传感器层、无线信号接入层、网络传输层、数据管理层和应用服务层所组成，用户只需要将自己的传感器设备接入无线传输节点，即可方便的接入物联网，并通过相应的系统数据服务平台接口，在互联网上获得所需要的数据信息，再使用自己专用的应用服务软件实现其应用服务。

Description

一种基于物联网的信息系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于物联网的信息系统。

背景技术

物联网中比较关键的部分是信息传输，目前常见的传输方式分为有线和无线两种方式，由于无线具有部署灵活、使用方便等优点，所以大部分物联网设备是使用无线的方式传输信息。无线的物联网的信息系统需要集成射频硬件设计、无线网络协议、网络终端、配套通讯设备、网络设备管理、应用服务等环节的技术开发工作。但各个厂家的感知类技术种类繁多，使用不用的通讯协议，根本不能实现真正的互连互通。因此，物联网发展到今天，因为各厂家的产品的差异无法形成规模性效应，增加了使用复杂度和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的信息系统，将不同厂家、协议的物联网设备整合到一起，为用户提供数据信息服务和应用信息服务。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种基于物联网的信息系统，由传感器层、无线信号接入层、网络传输层、数据管理层和应用服务层所组成，所述传感器层包括各种温度湿度、电压电流、设备运营检测、工业控制及第三方提供的传感器设备，所述无线信号接入层将所述传感器层的各种传感器设备提供自组网通信接口作为无线数据传输节点，形成无线传输网络，所述网络传输层为所述无线信号接入层提供TCP/IP网络接入，所述数据管理层对传感器数据进行集中处理并提供客制化的多种功能接口，为传感器网络提供最基础的运营服务支持，所述应用服务层对传感器数据进行进一步解析转换为客户需要的数据信息，同时提供对整个系统的管理，包括终端传感器管理、统计分析，图表数据和商业分析。

所述无线数据传输节点通过串口连接传感器设备，无线数据传输节点还包括射频模块、微处理器模块和电源管理模块，所述无线数据传输节点之间采用自组网络协议网络进行通讯。

所述自组网络协议为每一个无线数据传输节点提供一个唯一的32位地址。

所述自组网网络协议还提供一套无线数据传输命令，用户通过串口向任一无线数据传输节点输入无线数据传输命令，即可将数据信息传输到目标节点。

所述无线数据传输命令的格式为同步码（2字节）+指令字（1字节）+目标地址（4字节模块地址）+数据包+校验字（2字节）。

所述无线数据传输节点还采用载波侦听、冲突避让、频分复用、时分复用、重发机制和前项纠错等技术保证了数据传输的可靠性。

所述自组网网络采用对等网架构，使任一无线数据传输节点具备接管整个无线传输网络的能力。

所述无线数据传输节点的电源模块采用链路功耗管理降低单一节点的电源功耗，使其可通过电池供电。

所述链路功耗管理在节点之间建立数据通道之后，通过无线信号的强度，判断终端之间的距离，并根据距离调整射频模块的无线发射功率以降低电源功耗。

所述网络传输层根据接入平台的需求，使用对应的硬件接入设备，完成硬件接口和网络协议的转换，所述硬件接入设备包括GPRS网关设备、3G网关设备、Mbus网关设备、LAN网关设备、WLAN网关设备、USB网关设备、RS232网关设备和RS485网关设备。

通过上述技术方案，用户只需要将自己的传感器设备接入无线传输节点，即可方便的接入物联网，并通过相应的系统数据服务平台接口，在互联网上获得所需要的数据信息，再使用自己专用的应用服务软件实现其应用服务。

附图说明

图1为本发明的系统连接图；

图2为本发明的网络拓扑图；

图3为本发明无线数据传输节点的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步地说明。

如图1和图2所示，本发明的一种基于物联网的信息系统，由传感器层11、无线信号接入层12、网络传输层13、数据管理层14和应用服务层15所组成。

传感器层包括11各种温度湿度、电压电流、设备运行检测、工业控制及第三方提供的传感器设备。

无线信号接入层12将所述传感器层的各种传感器设备提供自组网通信接口作为无线数据传输节点20，形成无线传输网络。

网络传输层13为所述无线信号接入层提供TCP/IP网络接入。

数据管理层14对传感器数据进行集中处理并提供客制化的多种功能接口，为传感器网络提供最基础的运营服务支持。

应用服务层15对传感器数据进行进一步解析转换为客户需要的数据信息，同时提供对整个系统的管理，包括终端传感器管理、统计分析，图表数据和商业分析。

如图3所示，无线数据传输节点20的设计目的是可使各种传感器、仪器仪表、自动化设备和工业监测设备接入物联网络当中，通过网络服务平台，用户可方便地获取和传输数据信息，使物联网设备连接更简单方便。

无线数据传输节点20包括无线通信模块21，射频模块24，电源系统23以及通过标准串口相连的传感器设备22。

无线通信模块21采用嵌入式芯片架构实现无线通信中的软硬件功能。嵌入式系统赋予每个无线通信终端100一个唯一的32位地址，采用32位的地址簿拥有近43亿地址，完全可以满足物联网的应用。

所述无线通信模块21还具有自组开发的协议栈，主要完成无线通信中的路径探测、维护、网络协调、链路功耗管理和数据传输功能。用户需要传输数据时，向串口输入“同步码（2字节）+指令字（1字节）+目标地址（4字节模块地址）+数据包+校验字（2字节）”格式的命令，终端便会通过与其他终端的协调工作，将信息传递到目标节点位置，从目标节点的串口输出“同步码（2字节）+指令字（1字节）+目标地址（4字节模块地址）+数据包+校验字（2字节）”的命令信息。在信息的传输过程中，通过载波侦听、冲突避让、频分复用、时分复用、重发机制和前项纠错等技术保证了数据传输的可靠。这些信息传输的过程，完全是由各无线通信模块21自组协作。用户在二次开发的过程当中可直接调用协议栈命令，实现无线通信模块21的各种行业应用，从而提高了软件开发效率。

本发明的无线通信模块21还具有自组网功能，通过自组网技术可以扩大模块的通信覆盖范围，每个无线通信终端100都可探测到自己周围存在节点的其他无线通信模块21，通过节点与节点间的路由信息交换，最终可以探知整个网络的架构，当需要通讯时，依据已有的路由表搜索出一条最可靠最快捷的路径，从而建立通信通道，此后数据信息就可以在此通道上进行传输了。通信通道可被无线通信模块21记录，当以后再有向此目标节点传输的信息，就不需要再重复进行路由搜索工作，只有当数据传输失败时，才会重新建立通道。

组成物联网的任一节点的无线通信模块21之间采用对等的网状网结构，并拥有相同的权限，使用动态接管技术，每个节点的无线通信模块21均可接管整个网络。

本发明在硬件上使用低功耗的MCU，低功耗的射频基带和低功耗的电源模块101，并且严格限定各电路漏电流，降低整个硬件平台功耗。

由于自组网的特性，本发明工作时始终处于接收数据状态，待机时需要耗费大量电能。本发明采用间隙侦听的方式，使射频模块24按一定占空比自动切换于休眠状态和接收数据状态。当无线通信模块21的工作电流为16mA，工作在1/2000的占空比下，此时终端待机接收数据时的平均电流可以降低到8uA。

在数据发送时，本发明采用链路评估的方法，通过无线信号强度判断互通模块的距离，在保证可靠通信的前提下，调整无线发射功率，尽可能降低功耗。

作为一个优选实施例，采用上述方法本发明的平均工作电流可以降低到10uA，满足电池供电的基本要求，使无线通信模块21在具体应用中具备移动性和便携性，也大大提高了设备的生存周期。

本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种替换、修改和改变。因此，将理解，上述实施例仅仅是示意目的，并且不被解释为对本发明的限制。

Claims

1.一种基于物联网的信息系统，其特征在于，由传感器层、无线信号接入层、网络传输层、数据管理层和应用服务层所组成，所述传感器层包括各种温度湿度、电压电流、设备运营检测、工业控制及第三方提供的传感器设备，所述无线信号接入层将所述传感器层的各种传感器设备提供自组网通信接口作为无线数据传输节点，形成无线传输网络，所述网络传输层为所述无线信号接入层提供TCP/IP网络接入，所述数据管理层对传感器数据进行集中处理并提供客制化的多种功能接口，为传感器网络提供最基础的运营服务支持，所述应用服务层对传感器数据进行进一步解析转换为客户需要的数据信息，同时提供对整个系统的管理，包括终端传感器管理、统计分析，图表数据和商业分析。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述无线数据传输节点通过串口连接传感器设备，无线数据传输节点还包括射频模块、微处理器模块和电源管理模块，所述无线数据传输节点之间采用自组网络协议网络进行通讯。

3.如权利要求2所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述自组网络协议为每一个无线数据传输节点提供一个唯一的32位地址。

4.如权利要求3所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述自组网网络协议还提供一套无线数据传输命令，用户通过串口向任一无线数据传输节点输入无线数据传输命令，即可将数据信息传输到目标节点。

5.如权利要求4所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述无线数据传输命令的格式为同步码（2字节）+指令字（1字节）+目标地址（4字节模块地址）+数据包+校验字（2字节）。

6.如权利要求4所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述无线数据传输节点还采用载波侦听、冲突避让、频分复用、时分复用、重发机制和前项纠错等技术保证了数据传输的可靠性。

7.如权利要求2所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述自组网网络采用对等网架构，使任一无线数据传输节点具备接管整个无线传输网络的能力。

8.如权利要求2所述的一种基于物联网的信息系统，其特征在于，所述无线数据传输节点的电源模块采用链路功耗管理降低单一节点的电源功耗，使其可通过电池供电。

9.如权利要求8所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，所述链路功耗管理在节点之间建立数据通道之后，通过无线信号的强度，判断终端之间的距离，并根据距离调整射频模块的无线发射功率以降低电源功耗。

10.如权利要求1所述的一种无线通信终端的连接方法，其特征在于，所述网络传输层根据接入平台的需求，使用对应的硬件接入设备，完成硬件接口和网络协议的转换，所述硬件接入设备包括GPRS网关设备、3G网关设备、Mbus网关设备、LAN网关设备、WLAN网关设备、USB网关设备、RS232网关设备和RS485网关设备。