CN104348921B - 多传感器统一接入方法及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种多传感器统一接入方法，所述方法包括：节点获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器；云端服务器接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包进行解析，存储解析后的有效数据。本发明还提供一种传感器网络接入系统，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用，大大降低开发成本，缩短开发周期，传感器数据统一解析和存储后方便客户随时调取，且能提供一定范围的历史数据。

Description

多传感器统一接入方法及系统

技术领域

本发明属于传感器网络技术领域，具体地涉及一种多传感器统一接入方法及系统。

背景技术

无线传感网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)是以信息采集为主要目的网络，其中含有多个无线设备，这些无线设备通过无线通信协议方法(或称无线通信方法)将采集到的信息传到数据中心。一般地，无线传感网络中，根据功能将无线传感网络中的无线设备分为三类：节点、中继器、基站和数据中心。节点接入具体的传感器，并将传感器采集到的信息以无线方式发给基站，或通过中继器以多跳的方式发给基站。基站是一个传感器网络的接入汇聚点(AP)，整个网络的传感器数据都会先到达基站，并经基站以无线或有线的方式发给数据中心。

传感器网络的节点跟传感器的常用连接接口有I2C、A/D和RS485等。现有的传感器网络对传感器的接入方式是开发不同的节点接入特定的传感器，即一个节点只能接入一种或有限种传感器，无法在同一个节点上接入多种传感器。现有技术的局限性使得要接入不同传感器必须开发多种对应的节点，开发成本和周期都比较高。此外，现有传感器接入技术对不同种类传感器的采集数据也往往单独开发解析模块，直接面向用户的应用软件(APP)无法在一个单一平台提取和使用不同的传感器数据。比如一个节点设计为接入特定厂商的适用于RS485接口的某种传感器后，往往无法再接入其他厂商的同类传感器，因为不同厂商的同类传感器的数据解析方式很可能是不相同的。而不同类传感器更是难以通过一个节点接入，且经统一的解析模块解析各种各样的传感器数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多传感器统一接入方法及系统，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用。

根据本发明的一方面，提供一种多传感器统一接入方法，包括：节点获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器；云端服务器接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包进行解析，存储解析后的有效数据。

优选地，在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

优选地，在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：节点主动将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

优选地，节点将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：节点通过无线通信方式将数据包传输给传感网接入基站；传感网接入基站以有线或无线的方式将数据包上传给云端服务器。

优选地，云端服务器接收所述数据包后，还在所述数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间进行二次封装。

根据本发明的另一方面，提供一种多传感器统一接入系统，所述系统包括：节点、网络和云端服务器，所述节点通过所述网络与所述云端服务器连接；其中，所述节点用于获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器；所述传感网接入基站用于将节点封装后的数据包上传给云端服务器；所述云端服务器用于接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包进行解析，存储解析后的有效数据。

优选地，所述节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

优选地，所述节点主动将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

优选地，传感网接入基站，还用于接收节点通过无线通信方式传输的数据包，并以有线或无线的方式将数据包上传给云端服务器。

优选地，所述云端服务器包括通讯模块、数据解析模块和数据中心，所述通讯模块用于接收节点通过传感网接入基站上传的数据包并在所接收数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间进行二次封装后发送至所述数据解析模块；所述数据解析模块用于接收所述数据包，并根据数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包解析，并将解析后的有效数据发送至所述数据中心；所述数据中心用于接收解析后的有效数据并存储。

优选地，所述云端服务器的通讯模块、数据解析模块和数据中心可以部署于同一台服务器或不同服务器。

根据本发明的多传感器统一接入方法及系统，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用，大大降低开发成本，缩短开发周期；传感器数据统一解析和存储后方便客户随时调取，且能提供一定范围的历史数据。

附图说明

图1示出了根据本发明的多传感器统一接入系统的结构框图；

图2示出了单传感器类型编码的示意图；

图3示出了组合传感器类型编码的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的多传感器统一接入方法的流程图；

图5示出了根据本发明另一实施例的多传感器统一接入方法的流程图。

具体实施方式

以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本发明。

此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本发明的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。

应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于下文所列出的手段，它并不排除其他元件或步骤。由此，它应当被解释为指定如涉及的所述特征、数字、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、数字、步骤或部件、或者其组合的存在或添加。因此，措词“包括装置A和B的设备”的范围不应当仅限于仅由组件A和B构成的装置。这意味着相对于本发明而言，设备的相关组件是A和B。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。由此，在说明书的各处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”不一定都指同一实施例，但是可能如此。此外，根据本发明公开对本领域技术人员而言显而易见的是，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出了根据本发明的多传感器统一接入系统的结构框图，所述多传感器统一接入系统包括节点1、传感网接入基站2、云端服务器3和客户端管理模块4。

其中，所述节点1用于获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站2上传给云端服务器3。

在本实施例中，节点可以接入具体的传感器，采集传感器数据，并把预先配置好的节点接口信息以及接入的具体传感器的编码信息与传感器按照规定格式封装成数据包。节点与传感器的连接接口可以是I2C、A/D和RS485。节点除了可以采集数据外，还可以通过网络将数据包上传给云端服务器。所有接入节点的传感器，都需经过认证编码，不同传感器有不同的编码，该编码标明传感器类型(sensortype)。该编码信息通过客户端管理模块4经由云端服务器3和传感网接入基站2配置到具体节点。此外，节点还可以使采集数据能以无线方式可靠地向上传输。

由于一个节点可以通过多个通信接口(AD、I²C或RS485等)同时接入多段数据，因此对每个采集接口的数据要单独封装，即在有效数据前插入该段数据长度和传感器类型信息，使得该段数据变成预封装数据。所有的预封装数据集合到一起，再添加数据段数信息，插入数据格式信息作为数据包头，完成数据的第一次封装。

节点接入的传感器可以分为单传感器和组合传感器，单传感器即其采集的物理量只有一种，比如温度或湿度。组合传感器是在一个传感器上可以同时采集多种类型的物理量，比如同时采集温度和湿度。单传感器与组合传感器编码以其高字节来区分，即高字节为FA的编码表示组合传感器，其他编码为单传感器。单传感器和组合传感器类型编码示意图如图2和图3所示。

对于组合传感器(sensortype高字节为0xFA)，云端服务器3的传感器编码表要附带该类型编码的内部组合信息，即对应于该编码，需要说明总共有多少种物理量的传感器，每种传感器数据长度以及各传感器数据的排列位置。组合传感器的数据经解析后的多个物理量要分开存储到标准单传感器对应的类型下。假设标准的温度传感器编码为000100，湿度传感器类型编码为000200，现有一类组合传感器叫温湿度传感器，类型编码为FA1000，则云端服务器的编码表附带以下信息：(1)编码数据为两类物理量的传感器数据，两类分别为温度和湿度，(2)两类数据各占二字节且温度在前湿度在后，(3)解析后需将温度和湿度两个数据分别存放到000100和000200下。

优选地，当节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，节点将封装后的数据包通过网络上传到云端服务器。

优选地，节点采集到数据后，主动将采集到的数据封装并通过网络上传到云端服务器。

具体地，节点与云端服务器之间有两种通讯方式：一种是当云端服务器定时轮询整个传感器网络内的所有节点，收到轮询指令的节点才将采集到的数据封装并上传给云端服务器；一种是当节点采集到数据后主动向云端服务器上传。所以节点可以分为主控轮询节点和异步传输节点。

具体地，节点将数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：节点首先通过无线通信方式将封装后的数据包直接或间接的发送给传感网接入基站，传感网接入基站再通过有线或无线的方式上传给云端服务器。

节点可以通过中继间接地将数据包发送给传感网接入基站。中继负责向上转发节点的采集数据，或向下转发来自上层的控制指令。中继本身也可作为节点完成传感器接入和数据采集。中继的转发职能只有在需要经过多跳转发才能完成数据传输的情况使用。

所述传感网接入基站2，用于将节点1封装后的数据包上传给云端服务器3。

在本实施例中，传感网接入基站是一个传感器网络的接入汇聚点(AP)。传感网接入基站和节点之间以无线通信方式传输数据；传感网接入基站和云端服务器之间以有线或无线的方式传输数据，比如以太网、3G、GPRS等。AP还可以接收来自上层的控制指令，然后以无线方式将控制指令下发到指定节点。

所述云端服务器3，用于接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对该数据包进行解析，存储解析后的有效数据。

在本实施例中，云端服务器3接收通过传感网接入基站21转发的节点采集并封装的数据包，该数据包包括有效数据、接口信息和传感器的编码信息，根据数据包中传感器的编码信息查询已经存储在云端服务器中对应的解析公式对该数据包进行解析，并将解析到的有效数据存储起来以供客户端应用程序(APP)调用。

云端服务器还将客户端管理模块下发的传感器编码连通接口信息经由传感网接入基站配置到具体节点。配置传感器编码时还可以将该传感器的采集规则也下发到节点，使得节点能明确在哪个具体接口如何采集。传感器的采集规则存储于云端服务器数据解析模块32，不同编码的传感器可以有自己对应的采集规则。客户端管理模块4配置传感器编码之前先从数据解析模块32获取该编码对应的采集规则，然后随同传感器编码信息一起配置到节点。

所有传感器编码和采集规则都存放在云端服务器数据解析模块32中，且每一个编码对应一个解析公式，这样当云端服务器数据解析模块32接收到一包传感器数据后，根据数据包中附带的传感器编码，去查询对应的解析公式并根据该解析公式完成对数据的解析。传感器类型编码(sensortype)存放在云端服务器中，每新增一种传感器就在云端服务器中动态添加一条编码及其对应的解析公式和采集规则。

优选地，云端服务器包括通讯模块31、数据解析模块32和数据中心33，其中，所述通讯模块31，用于接收节点通过传感网接入基站上传的数据包并发送至所述数据解析模块；所述数据解析模块32，用于接收该数据包，并根据数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对该数据包解析，并将解析后的有效数据发送至所述数据中心；所述数据中心33，用于接收解析后的有效数据并存储。所述云端服务器的通讯模块31、数据解析模块32和数据中心33可以部署于同一台服务器或不同服务器。

具体地，通讯模块31还可以接收来自传感网接入基站(AP)的传感器数据，并对数据进行二次封装，然后传输给数据解析模块32。二次封装是在数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间等信息。其中数据包类型指定节点ID是用完整的OID(Object ID)或是部分OID。

具体地，数据解析模块32将接收到的传感器数据包按规则进行拆包，然后对有效数据按传感器类型编码对应的解析规则进行解析，并将解析后的数据传输到数据中心33存储。

具体地，数据中心33用于存储所有解析后的传感器数据，或某些应用模式下不经解析的数据。此外，数据中心33还可以对外提供接口，使得经授权的客户应用程序(APP)能方便地获得提前想要的数据，或按需主动将数据推送到APP。所述客户端管理模块4，用于根据所选用的传感器及其在节点上的连接接口，将对应的传感器编码连同接口信息发送给云端服务器3中的通讯模块31，并通过云端服务器3中的通讯模块31下发到节点1。

具体地，客户端管理模块根据所选用的传感器及其在节点上的连接接口，将对应的传感器编码连同接口信息等经由云端服务器和传感网接入基站配置到具体节点。

节点1可以多次配置，且所有的配置都在节点1入网运行状态下进行，不需预先将配置信息固化到节点1。节点1根据配置信息指定的采集规则对传感器数据进行采集，并按照规定格式进行数据成帧封装，然后通过传感网接入基站发往云端服务器3的通讯模块31，由云端服务器3的通讯模块31对数据进行二次封装后传输到数据解析模块和数据中心进行解析和存储。二次封装是在数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间等信息。其中数据包类型指定节点ID是用完整的OID(Object ID)或是部分OID。

本发明实施例的多传感器统一接入系统，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用，大大降低开发成本，缩短开发周期；传感器数据统一解析和存储后方便客户随时调取，且能提供一定范围的历史数据。

图4示出了根据本发明实施例的多传感器统一接入方法的流程图，在上述实施例的多传感器统一接入系统的基础上，所述方法包括：

在步骤S401中，节点获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，当节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，节点将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

在本实施例中，节点接入具体的传感器，采集传感器数据，并把预先配置好的节点接口信息以及接入的具体传感器的编码信息与传感器数据按照规定格式封装成数据包。节点与传感器的连接接口可以是I2C、A/D和RS485。节点除了可以采集数据外，还可以通过网络将数据包上传给云端服务器。所有接入节点的传感器，都需经过认证编码，不同传感器有不同的编码，该编码标明传感器类型(sensortype)。

具体地，节点将数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：节点首先通过无线通信方式将封装后的数据包直接或间接的发送给传感网接入基站，传感网接入基站再通过有线或无线的方式上传给云端服务器。

在步骤S402中，云端服务器接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对该数据包进行解析，存储解析后的有效数据。

在本实施例中，云端服务器接收通过传感网接入基站转发的节点采集并封装的数据包，该数据包包括有效数据、接口信息和传感器的编码信息，根据数据包中传感器的编码信息查询已经存储在云端服务器中对应的解析公式对该数据包进行解析，并将解析到的有效数据存储起来以供客户端应用程序调用。

在本实施例中，客户端管理模块根据所选用的传感器及其在节点上的连接接口，将对应的传感器编码连同接口信息等经由云端服务器和传感网接入基站配置到具体节点。配置传感器编码时还可以将该传感器的采集规则也下发到节点，使得节点能明确在哪个具体接口如何采集。节点可以多次配置，且所有的配置都在节点入网运行状态下进行，不需预先将配置信息固化到节点。

所有传感器编码都存放在云端服务器中，且每一个编码对应一个解析公式，这样当云端服务器接收到一包传感器数据后，根据数据包中附带的传感器编码，去查询对应的解析公式并根据该解析公式完成对数据的解析。传感器类型编码(sensortype)存放在云端服务器中，每新增一种传感器就在云端服务器中动态添加一条编码及其对应的解析公式。

本发明实施例提供的多传感器统一接入方法，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用，大大降低开发成本，缩短开发周期；传感器数据统一解析和存储后方便客户随时调取，且能提供一定范围的历史数据。

图5示出了根据本发明另一实施例的多传感器统一接入方法的流程图，该方法适用于上述实施例的多传感器统一接入系统，所述方法包括：

在步骤S501中，节点获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，判断节点是否产生数据包，是则将所述数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

在步骤S502中，云端服务器接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息轮询对应的预配置的解析公式对该数据包进行解析，存储解析后的有效数据。

在本实施例中，云端服务器接收通过传感网接入基站转发的节点采集并封装的数据包，该数据包包括有效数据、接口信息和传感器的编码信息，根据数据包中传感器的编码信息查询已经存储在云端服务器中对应的解析公式对该数据包进行解析，并将解析到的有效数据存储起来以供客户端应用程序调用。

在本实施例中，客户端管理模块根据所选用的传感器及其在节点上的连接接口，将对应的传感器编码连同接口信息等经由云端服务器和传感网接入基站配置到具体节点。配置传感器编码时还可以将该传感器的采集规则也下发到节点，使得节点能明确在哪个具体接口如何采集。节点可以多次配置，且所有的配置都在节点入网运行状态下进行，不需预先将配置信息固化到节点。

所有传感器编码都存放在云端服务器中，且每一个编码对应一个解析公式，这样当云端服务器接收到一包传感器数据后，根据数据包中附带的传感器编码，去查询对应的解析公式并根据该解析公式完成对数据的解析。传感器类型编码(sensortype)存放在云端服务器中，每新增一种传感器就在云端服务器中动态添加一条编码及其对应的解析公式。

本发明实施例提供的多传感器统一接入方法，可以即插即用地将不同类型的传感器在一种节点上接入使用，大大降低开发成本，缩短开发周期；传感器数据统一解析和存储后方便客户随时调取，且能提供一定范围的历史数据。

上述实施例只是本发明的举例，尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (9)

1.一种多传感器统一接入方法，其中，所述方法包括：

节点在入网运行状态下接收传感器的编码信息、接口信息和传感器的采集规则；

节点根据所述采集规则获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器；

云端服务器接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包进行解析，存储解析后的有效数据；

其中，云端服务器在解析所述数据包之前，还在所述数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间进行二次封装；

其中，所述节点可以通过多个不同的通信接口同时接入多段数据。

2.根据权利要求1所述的多传感器统一接入方法，其中，在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：

节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

3.根据权利要求1所述的多传感器统一接入方法，其中，在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：

节点主动将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

4.根据权利要求1所述的多传感器统一接入方法，其中，节点将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器包括：

节点通过无线通信方式将数据包传输给传感网接入基站；

传感网接入基站以有线或无线的方式将数据包上传给云端服务器。

5.一种多传感器统一接入系统，其中，所述系统包括：节点、网络和云端服务器，所述节点通过所述网络与所述云端服务器连接；

其中，所述节点用于在入网运行状态下接收传感器的编码信息、接口信息和传感器的采集规则，并根据所述采集规则获取与节点连接的传感器采集的数据，并根据预配置的接口信息以及接入传感器的编码信息按照一定格式将传感器数据封装成数据包，然后在预定条件下将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器；

所述传感网接入基站用于将节点封装后的数据包上传给云端服务器；

所述云端服务器用于接收所述数据包，并根据所述数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包进行解析，存储解析后的有效数据；

其中，所述节点可以通过多个不同的通信接口同时接入多段数据。

6.根据权利要求5所述的多传感器统一接入系统，其中，所述节点接收到云端服务器发送的轮询指令时，将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

7.根据权利要求5所述的多传感器统一接入系统，其中，所述节点主动将封装后的数据包通过传感网接入基站上传给云端服务器。

8.根据权利要求5所述的多传感器统一接入系统，其中，传感网接入基站，还用于接收节点通过无线通信方式传输的数据包，并以有线或无线的方式将数据包上传给云端服务器。

9.根据权利要求5所述的多传感器统一接入系统，其中，所述云端服务器包括通讯模块、数据解析模块和数据中心，

其中，所述通讯模块用于接收节点通过传感网接入基站上传的数据包并在所述数据包前添加数据包头、数据包类型、节点ID、网络ID和数据到达时间进行二次封装后发送至所述数据解析模块；

所述数据解析模块用于接收所述数据包，并根据数据包中传感器的编码信息查询对应的预配置的解析公式对所述数据包解析，并将解析后的有效数据发送至所述数据中心；

所述数据中心用于接收解析后的有效数据并存储。