CN104468717A - 物联网传感器网关数据采集分析平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种物联网传感器网关数据采集分析平台，硬件部分由网络和R232串口或R485串口传输方式的摄像机、报警传感器、温湿度传感器、烟感等传感器、RFID设备、网关服务器、无线传感器和客户端PC组成；在硬件部分的网关服务器的硬盘中安装物联网传感器网关数据采集分析系统，在客户端PC的硬盘中安装客户端软件数据呈现系统；客户端软件数据呈现系统包括数据呈现模块、数据应用模块、数据应用模块、数据管理模块、数据存储模块；通过数据采集分析平台摆脱读写器、非标准化协议对开发、维护和扩展限制，支持“不同厂家、不同型号、不同通信方式、不同通信协议、不同数据格式”的物联网RFID终端设备，为应用软件提供基于SQL标准的表数据调用平台。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息技术领域，特别涉及一种物联网传感器网关数据采集分析平台。
背景技术
目前，在电力行业已有基于传感设备的电力设施监测系统，但仍有一些不足，距离大范围推广和切实支撑智能电网稳定运行还有一定的差距。
其中，在感知层，输电线状态监测环节的传感器设备种类多、建设成本高、系统集成难度大；变电站设备监测环节，传统传感设备能耗大、成本高，且探测范围有限，亟需低成本、低功耗和小型化的传感设备；在网络通信层，通信网络的无线接入环节依赖公网技术，信道专用程度低，缺乏在无线接入环节实现专网专用的技术基础；同时，光纤通信的覆盖距离和建设成本难以兼顾，远距离覆盖的建设成本较高；在应用层，输电线动态增容时，缺乏对数据进行综合分析的辅助决策技术；变电设备关键部件（结合部）的监测及巡检管理依靠人工，自动化程度低，响应速度慢，缺少信息技术支撑；配网设备的监测信息较多，缺少对探测数据进行综合感知和分析的技术手段。
可见，在电网电力设施监测方面存在以下需求：
(1) 降低感知层设备功耗和成本的需求；
(2) 扩展传感设备监测范围，丰富其监测内容的需求；
(3) 降低网络层投资和建设成本的需求；
(4) 提高网络通信层无线接入环节可靠性的需求；
(5) 对感知数据进行综合分析，为电力生产提供辅助决策和科学依据的需求。
针对上述问题，为了更好的示范针对智能电网的物联网典型应用，促进物联网在智能电网领域的应用，保护智能电网建设成果，物联网示范工程定位在生产辅助控制及智能检修两个领域，将物联网技术作为对智能电网技术的重要补充，对电力系统的生产运行环境、设备自身运行状态进行监测、对设备资产信息进行全寿命管理，为电力系统的生产管理提供辅助决策信息，建设内容涉及输、变、配等各环节。
物联网传感器网关数据采集分析技术是物联网的核心关键技术，对该技术的研究受两方面的制约：
一方面，受限于底层不同的网络技术和硬件平台，研究内容主要还集中在底层的感知和互联互通方面，距离现实目标包括屏蔽底层硬件及网络平台差异，支持物联网应用开发、运行时共享和开放互联互通，保障物联网相关系统的可靠部署与可靠管理等还有很大差距；
另一方面，当前物联网应用复杂度和规模还处于初级阶段，支持大规模物联网应用还存在环境复杂多变、异构物理设备、远距离多样式无线通信、大规模部署、海量数据融合、复杂事件处理、综合运维管理等诸多问题需要攻克。
为了打破物联网感知数据采集技术研究的现阶段局面，为我国物联网的大规模应用提供核心支撑技术，很多物联网的厂家致力于研究中间件的开发，然而，在文献中尚未有关物联网传感器网关的技术公开，因此，研发物联网应用中间件及支撑平台技术就成为了本领域技术人员所要研究和解决的课题。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对物联网应用中间件及支撑平台技术问题，提供一种物联网智能网关中间件的技术方案，通过可扩展的开放性物联网中间件软件平台彻底摆脱读写器非标准化协议，带来的开发、维护和扩展的限制。
支持“不同厂家、不同型号、不同通信方式、不同通信协议、不同数据格式”的物联网RFID终端设备，为应用软件提供基于SQL标准的表数据调用。彻底摆脱读写器的非标准化协议，带来的开发、维护和扩展的限制。
本平台拟通过在感知层、网络通信层和应用层进行相关系统和设备的研究与开发，完善支撑智能电网运行的信息通信平台，基于电力专用传感设备对输电线路、变电设备和配网设备的实时状态进行监测，同时利用射频识别技术（RFID）对变电设备进行资产全寿命周期管控和移动巡检管理，辅助电力系统生产设备的监控、管理和检修工作。
通过本平台的建设，拟实现感知层设备的小型化、低功耗和低成本；建立点对点的多模宽带通信系统，实现无线接入环节的低成本、高可靠、低功耗和高性能；同时，基于感知数据的综合分析，拓展应用模式，为输电线在线增容，变电设备资产全寿命周期管理、移动巡检管理以及配网设备状态监测等电力生产应用提供辅助决策信息，为电力生产相关工作人员提供科学依据。
本发明是通过这样的技术方案实现的：物联网传感器网关数据采集分析平台,包括硬件部分和软件部分，其特征在于，硬件部分由网络和R232串口或R485串口传输方式的摄像机、报警传感器、温湿度传感器、烟感等传感器、RFID设备、网关服务器、无线传感器和客户端PC组成；
在硬件部分的网关服务器的硬盘中安装物联网传感器网关数据采集分析系统，在客户端PC的硬盘中安装客户端软件数据呈现系统；
客户端软件数据呈现系统包括数据呈现模块、数据应用模块、数据应用模块、数据管理模块、数据存储模块；
所述平台中的网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器通过串口、以太网、模拟量、DIDO方式向网关服务器传送采集到的信息，网关上的程序将从网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器采集到的数据综合管理并存储；
客户端PC接收物联网网关发送过来解析好的前端采集信息，进行功能数据显示、查询历史信息记录，网络摄像机定时抓图并发到服务器端，客户端PC通过以太网连接到网关服务器将温湿度信息、报警信息、风速传感器的信息显示图片上，清晰原先现场情形；
所述物联网传感器网关数据采集分析平台实现数据采集分析的方法包括如下步骤：
1、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关定时从各个网络连接的传感器采集数据；
2、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关接收传感器信息或者接收客户端的通讯信息；
3、网关服务器程序通过R232、R485串口协议，物联网网关定时从各个串口连接的传感器采集数据；
4、网关服务器程序将负责与前端传感器以及平台客户端进行通讯，并将控制数据存储；
5、客户端程序连接网关服务器程序并进行操作；
6、客户端程序信息显示，后台功能设置以及数据库操作；
7、基于C2420芯片的网关，实现与无线传感器网络的通信，并利用无线网卡模块实现了网关设备与无线局域网的连接，该嵌入式网关设备由核心板、底板和通信模块组成，通过USB 2．0接口加载无线网卡设备，选用WLAN作为网关与监控中心的空中接口；
8、视频字符叠加后转为图片对网络相机进行控制调用字库RAM里的字符点阵，在读取超声波测量的数据后，对该数据进行处理转换为要调用字符的地址码，以调用字库RAM中要叠加的字符点阵。
有益效果是：针对物联网应用中间件及支撑平台技术问题，通过可扩展的开放性物联网传感器网关数据采集分析平台彻底摆脱读写器的非标准化协议，带来的开发、维护和扩展的限制。支持“不同厂家、不同型号、不同通信方式、不同通信协议、不同数据格式”的物联网RFID终端设备，为应用软件提供基于SQL标准的表数据调用平台。
附图说明
图1、本发明硬件结构图；
图2、软件和硬件交互图；
图3、软件流程图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明：
如图1至图3所示；物联网传感器网关数据采集分析平台,包括硬件部分和软件部分，硬件部分由网络和R232串口或R485串口传输方式的摄像机、报警传感器、温湿度传感器、烟感等传感器、RFID设备、网关服务器、无线传感器和客户端PC组成；
在硬件部分的网关服务器的硬盘中安装物联网传感器网关数据采集分析系统，在客户端PC的硬盘中安装客户端软件数据呈现系统；
客户端软件数据呈现系统包括数据呈现模块、数据应用模块、数据应用模块、数据管理模块、数据存储模块；
平台中的网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器通过串口、以太网、模拟量、DIDO方式向网关服务器传送采集到的信息，网关上的程序将从网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器采集到的数据综合管理并存储；
客户端PC接收物联网网关发送过来解析好的前端采集信息，进行功能数据显示、查询历史信息记录，网络摄像机定时抓图并发到服务器端，客户端PC通过以太网连接到网关服务器将温湿度信息、报警信息、风速传感器的信息显示图片上，清晰原先现场情形；
物联网传感器网关数据采集分析平台实现数据采集分析的方法如下：
1、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关定时从各个网络连接的传感器采集数据；
2、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关接收传感器信息或者接收客户端的通讯信息；
3、网关服务器程序通过R232、R485串口协议，物联网网关定时从各个串口连接的传感器采集数据；
4、网关服务器程序将负责与前端传感器以及平台客户端进行通讯，并将控制数据存储；
5、客户端程序连接网关服务器程序并进行操作；
6、客户端程序信息显示，后台功能设置以及数据库操作；
7、基于C2420芯片的网关，实现与无线传感器网络的通信，并利用无线网卡模块实现了网关设备与无线局域网的连接，该嵌入式网关设备由核心板、底板和通信模块组成，通过USB 2．0接口加载无线网卡设备，选用WLAN作为网关与监控中心的空中接口；
8、视频字符叠加后转为图片对网络相机进行控制调用字库RAM里的字符点阵，在读取超声波测量的数据后，对该数据进行处理转换为要调用字符的地址码，以调用字库RAM中要叠加的字符点阵。
根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。
Claims (1)
1. 物联网传感器网关数据采集分析平台,包括硬件部分和软件部分，其特征在于，硬件部分由网络和R232串口或R485串口传输方式的摄像机、报警传感器、温湿度传感器、烟感等传感器、RFID设备、网关服务器、无线传感器和客户端PC组成；
在硬件部分的网关服务器的硬盘中安装物联网传感器网关数据采集分析系统，在客户端PC的硬盘中安装客户端软件数据呈现系统；
客户端软件数据呈现系统包括数据呈现模块、数据应用模块、数据应用模块、数据管理模块、数据存储模块；
所述平台中的网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器通过串口、以太网、模拟量、DIDO方式向网关服务器传送采集到的信息，网关上的程序将从网络摄像机、温湿度传感器、模拟量传感器、风速传感器、红外报警器采集到的数据综合管理并存储；
客户端PC接收物联网网关发送过来解析好的前端采集信息，进行功能数据显示、查询历史信息记录，网络摄像机定时抓图并发到服务器端，客户端PC通过以太网连接到网关服务器将温湿度信息、报警信息、风速传感器的信息显示图片上，清晰原先现场情形；
所述物联网传感器网关数据采集分析平台实现数据采集分析的方法包括如下步骤：
1）、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关定时从各个网络连接的传感器采集数据；
2）、网关服务器程序通过Tcp/ip协议、onvif协议，物联网网关接收传感器信息或者接收客户端的通讯信息；
3）、网关服务器程序通过R232、R485串口协议，物联网网关定时从各个串口连接的传感器采集数据；
4）、网关服务器程序将负责与前端传感器以及平台客户端进行通讯，并将控制数据存储；
5）、客户端程序连接网关服务器程序并进行操作；
6）、客户端程序信息显示，后台功能设置以及数据库操作；
7）、基于C2420芯片的网关，实现与无线传感器网络的通信，并利用无线网卡模块实现了网关设备与无线局域网的连接，该嵌入式网关设备由核心板、底板和通信模块组成，通过USB 2．0接口加载无线网卡设备，选用WLAN作为网关与监控中心的空中接口；
8）、视频字符叠加后转为图片对网络相机进行控制调用字库RAM里的字符点阵，在读取超声波测量的数据后，对该数据进行处理转换为要调用字符的地址码，以调用字库RAM中要叠加的字符点阵。
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