CN104869156A - 一种远距离传输信息的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种远距离传输信息的系统及方法，本发明通过构建一包括基站单元的系统，第一基站接收作为监测节点的第一传感器节点单元发送的短距离无线协议信号并经过信号转换器将其转换为基站天线可以识别的信号，发送给基站单元中的第二基站，第二基站通过第二基站天线将可以识别的信号经过信号转换器转换为短距离无线协议信号后转发给第二传感器节点单元，第二传感器节点单元接收到基站发送的短距离无线协议信号并判断是否需要发送反馈命令，以完成对第一传感器节点单元的操作，本技术方案有效解决了物联网中远距离传输信息的问题且功耗低，解决了有线传输方式的困扰。

Description

一种远距离传输信息的系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种远距离传输信息的系统及方法。

背景技术

随着信息技术的发展，物联网在人类的生活中扮演着越来越重要的角色，随着物联网的发展，两个甚至多个物联网之间的数据交换就变得越来越重要，目前多个物联网之间的数据交换的方式主要有有线和无线两种，在这里以两个物联网的数据交换为例说明。如果两个物联网的物理距离较近，数据可以通过短距离的有线通信方式传输(比如短距离的现场总线技术(Field Bus)和电力线载波技术(PLC，Power Line Communication)等)，也可以通过短距离无线通信方式传输(比如采用蓝牙、ZigBee或者超宽带无线通信)；如果两个物联网的距离较远，数据的传输方式有远距离的有线通信(通过互联网进行通信，一个物联网中的传感器节点通过路由器或者电脑接入互联网，数据在各个中继节点之间通过网线、光纤传输，最后到达另外一个物联网)和远距离的无线通信(主要通过无线广域网，如利用2G、3G、4G或GPRS等技术传输数据)两种方式。

但是，远距离的有线通信利用互联网传输数据的一个缺点是互联网协议(IP，Internet Protocol)地址不够，在Ipv6(Internet Protocol  Version 6)没有完全实施的情况下，这个问题将制约互联网在物联网中的应用，另外一个缺点是要通过多跳中继的方式才能将数据传输到另外一个物联网中；而远距离的无线通信主要通过无线广域网，这种传输方式是通过基站进行传输，但是在物联网传感器节点中的无线通信模块向基站发送信息所消耗的功耗比较大，不符合物联网传感器节点低功耗的特点。

因此，如何实现无线通信模块消耗的功耗低，无需高价格高规格的传感器且能有效进行远距离传输成为本领域技术人员面临的一大难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种远距离传输信息的物联网及远距离传输信息的方法，应用于获取监测对象的数据信息中，具体的，远距离传输信息的物联网包括：

一种远距离传输信息的系统，应用于物联网中对若干对象进行监控，其中，所述物联网包括：第一传感器节点、基站单元和第二传感器节点单元，其中第二传感器节点单元中包括若干第二传感器节点，基站中包括一信号转换器；

所述第一传感器节点包括传感器模块、无线通信模块和第一天线；所述传感器模块对所述若干对象进行监测以获取监测数据，并对所述监测数据进行处理得到所述监测数据的传输信息后，将所述传输信息发送至所述无线通信模块，以在所述无线通信模块将所述传输信 息转换为短距离无线协议信号后，通过所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述基站；

所述基站单元中包括若干基站，第一基站包括第二天线、第一信号转换器和第一基站天线，第二基站包括第三天线、第二信号转换器和第二基站天线，所述第二天线接收所述短距离无线协议信号，经过第一信号转换器将第二天线接收的该短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号给第一基站天线，第一基站天线发送该可以识别的信号给第二基站天线，第二基站接收到的该可以识别的信号经过第二信号转换器转换为短距离无线协议信号并经第三天线发送给第二传感器节点。

上述的系统，其中，所述传感器模块包括传感器和微处理器，所述传感器获取所述监测数据并将所述监测数据传输给所述微处理器，所述微处理器处理所述监测数据并将满足警告标准的监测数据的传输信息发送至所述无线通信模块。

上述的系统，其中，所述第一传感器节点与所述第二传感器节点的结构相同。

一种应用于上述远距离传输信息系统的远距离传输信息的方法，其中，应用于包括第一传感器节点、基站单元和第二传感器节点的物联网，所述第一传感器节点包括传感器模块、无线通信模块和第一天线，所述基站包括第一基站和第二基站，所述第一基站包括第二天线、第一信号转换器和第一基站天线，所述第二基站包括第三天线、第二信号转换器和第二基站天线，所述方法包括：

所述传感器模块对若干对象进行监测以获取监测数据,并对所述监测数据进行处理得到传输信息；

所述无线通信模块将所述传输信息转换为短距离无线协议信号；

所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线；

所述第二天线接收所述短距离无线协议信号经过第一信号转换器转化为基站可以识别的信号发送给第一基站天线；

第一基站天线将该可以识别的信号发送给所述第二基站；

第二基站天线接收到该可以识别的信号，通过第二信号转换器转换为短距离无线协议信号经第三天线发送给第二传感器节点。

上述的方法，其中，所述方法还包括：

所述第二传感器节点接收到所述短距离无线协议信号后，判断是否需要发出反馈命令至所述第一传感器节点；

若不需要，则直接丢弃，等待接收下一条短距离无线协议信号；

若需要，则发送反馈命令给所述第三天线，第二信号转换器将该所述反馈命令转换为第二基站可以识别的信号，第二基站天线发送该可以识别的信号并经过第一信号转换器将其转换为无线协议信号后经第二天线发送给第一传感器节点。

上述的方法，其中，所述第二传感器节点发送反馈命令至所述第一传感器节点的步骤具体为：

所述第二传感器节点发送短距离无线协议信号给第二基站，第二基站通过第二信号转换器将所述短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号，并传输至第二基站天线；

所述第二基站天线发送所述可以识别的信号给第一基站天线；

所述第一信号转换器将所述可以识别的信号转换为短距离无线协议信号，通过第二天线将所述短距离无线协议信号发送至第一传感器节点。

上述的方法，其中，所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线的步骤具体为：

所述第一天线对所述短距离无线协议信号进行放大后，将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线。

上述的方法，其中，所述第一基站天线发送所述可以识别的信号给第二基站天线的方式包括但不限于：无线广域网、2G、3G、4G和GPRS等。

上述的方法，其中，所述反馈命令包括配置所述第一传感器节点和调整所述第一传感器节点的状态。

本发明具有的优点以及利用本发明达到的有益效果：

本发明通过构建一包括信号转换器的基站，有效解决了物联网信息远距离传输中的问题，本技术方案功耗低且解决了有线传输方式的困扰。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记 指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

附图1为本发明远距离传输信息的物联网结构示意图；

附图2为本发明远距离传输信息的方法流程图；

具体实施方式

具体的，参见附图1所示结构示意图，该远距离传输信息的物联网包括第一传感器节点、基站单元和第二传感器节点单元，第二传感器节点单元中包括若干个第二传感器节点，其中：

该远距离传输信息的系统应用于对若干对象进行监控，其中，物联网包括：第一传感器节点、基站和第二传感器节点单元，其中，第一传感器节点1是第一传感器节点单元中的一个传感器节点，第二传感器节点3是第二传感器节点单元中的一个传感器节点，作为本发明一个优选实施例，物联网包括第一传感器节点1、基站2、基站4和第二传感器节点3；

第一传感器节点1包括传感器模块11、无线通信模块12和第一天线13，其中传感器模块11包括传感器111和微处理器112；传感器模块11对若干对象进行监测以获取监测数据并对该监测数据进行处理得到监测数据的传输信息后，将传输信息发送至该传感器节点的无线通信模块12，该无线通信模块12将传输信息转换为短距离无线协议信号后，通过第一天线13将该短距离无线协议信号发送至基站2，其中，传感器111获取监测数据并将该监测数据传输给微处理器 112，微处理器112处理监测数据并将满足警告标准的监测数据的传输信息发送给所述无线通信模块12。

作为本发明一个优选实施例，基站单元5包括第一基站2和第二基站4，基站的数量并非是对本发明的限定，基站通过无线方式发送可一识别的信号，基站单元中的基站均可接收此可以被识别的信号，然后发送给与本基站距离较近的传感器节点。

第一基站包括第二天线21和第一基站天线23，第一信号转换器22，第二天线21接收第一传感器节点1发送的短距离无线协议信号，第一信号转换器22将第一基站2接收的短距离无线协议信号转换为第一基站2可以识别的信号并发送给第一基站天线23，第一基站天线23发送该可以识别的信号给第二基站天线43，第二基站4接收该可识别的信号，通过第二信号转换器42将其转换为短距离无线协议信号后经第三天线41发送至第二传感器节点3。

其中，第一传感器节点1与第二传感器节点3的结构相同。 

参见附图2所示流程图，本发明提供一种远距离传输信息的方法，该方法基于本发明的远距离传输信息的系统，上述远距离传输信息的系统的内容在本方法中同样适用，其中，应用于包括第一传感器节点1、基站单元5和第二传感器节点单元的远距离传输信息的系统中。

作为本发明一个优选实施例，第二传感器节点单元包括一第二传感器节点3，第一传感器节点1包括传感器模块11、无线通信模块12和第一天线13，基站单元包括第一基站2和第二基站4，第一基站包括第一信号转换器22、第二天线21和第一基站天线23，第二基 站包括第二信号转换器42、第三天线41和第二基站天线43，方法包括：

传感器模块11对若干对象进行监测以获取监测数据并对监测数据进行处理得到传输信息；

无线通信模块12将传输信息转换为短距离无线协议信号；

第一天线13放大无线通信模块12发送的短距离无线协议信号并将放大后的短距离无线协议信号发送至第二天线21；

该短距离无线协议信号经过信号转换器22将其转换为基站可以识别的信号后发送给第一基站天线23，第一基站天线23发送该可以识别的信号给第二基站天线43，第二基站天线43接收该可以识别的信号并经过第二信号转换器转换42转换为短距离无线协议信号经第三天线41发送至第二传感器节点3。

其中，传输信息可以是经过传感器模块11的微处理器112处理后的监测数据，也可以是由于监测数据满足警告标准导致第一传感器节点1发出的警告信息。

在此基础上，进一步的，该方法还包括：

第二传感器节点3接收到短距离无线协议信号后，判断是否发出反馈命令给第一传感器节点1；

若不需要，则直接丢弃，等待接收下一条短距离无线协议信号；

若需要，则发送反馈命令给所述第三天线41，第二信号转换器42将该所述反馈命令转换为基站可以识别的信号发送给第二基站天线43，第二基站天线43发送该可以识别的信号给第一基站天线23， 第一基站天线接收该可以识别的信号并经过第一信号转换器22将其转换为无线协议信号后经第二天线21发送给第一传感器节点1。

在此基础上，进一步的，第二传感器节点3发送反馈命令给第一传感器节点的具体步骤包括：

第二传感器节点2发送短距离无线协议信号给第二基站4，第二基站4通过第二信号转换器42将所述短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号，并传输至第二基站天线43；

所述第二基站天线43发送所述可以识别的信号给第一基站天线23；

所述第一信号转换器22将所述可以识别的信号转换为短距离无线协议信号，通过第二天线21将所述短距离无线协议信号发送至第一传感器节点1。

第三天线41通过第二基站天线43将短距离无线协议信号发送至第二传感器节点3的步骤包括：

第二基站4接收第一基站2发送的可以识别的信号；

第二信号转换器42将该可以识别的信号转换为短距离无线协议信号并通过第三天线41发送给第二传感器节点3。

作为本发明一个优选实施例，第一基站天线发送可以识别的信号的给第二基站的方式包括但不限于：无线广域网、2G、3G、4G和GPRS等。

作为本发明一个优选实施例，第二基站天线发送可以识别的信号的给第一基站的方式包括但不限于：无线广域网、2G、3G、4G和 GPRS等。

作为本发明一个优选实施例，第二传感器节点3发送的反馈命令包括配置第一传感器节点和调整第一传感器节点的状态。

本实施例以一个第一传感器节点和一个第二传感器节点以及2个基站为例进行说明，并非对第一、第二传感器节点和基站数目的限定，只对第一传感器节点和第二传感器节点以及基站的数目变化同样属于本发明保护的范围。

下面以一个具体的实施例进行说明：

地域A是环境监测部门需要监测的地段，地域A处设置第一传感器节点并于第一传感器节点中设置警告标准，其中警告标准严格按照国家标准来制定，第一传感器节点用来监测当前环境是否满足警告标准。于环境监测部门设置第二传感器节点，构建一基站单元，第一传感器节点监测数据，当监测到满足警告标准的数据时发送传输信息给第一传感器节点的无线通信模块(传输信息可以是满足警告标准的监测数据，也可以是第一传感器节点发出的警告信息，依据用户需求而设定)，该无线通信模块将其转换为短距离无线协议信号并经过第一天线放大后发送给第一基站，第二天线接收到放大后的短距离无线协议信号并经过信号转换器转换为基站可以识别的信号发送给第一基站天线，第一基站天线收到该可以识别的信号后将其通过无线方式(可以但不仅限于无线广域网、2G、3G、4G和GPRS)发送给第二基站天线，第二基站天线接收到该可以被识别的信号经过第二信号转换器转化为短距离无线协议信号经第三天线发送给第二传感器节点， 即作为环境监测部门的节点，第二传感器节点的天线接收到该短距离无线协议信号后通过第二传感器节点的无线通信模块发送给该传感器节点的微处理器，该微处理器接收到该短距离无线协议信号对其进行判断处理，如果需发出反馈命令则发送反馈命令通过基站传输给作为监测节点的第一传感器节点，以完成对第一传感器节点的操作控制，其中发送反馈命令给第一传感器节点的过程与第一传感器节点发送信号给第二传感器节点过程类似，只不过发送的节点由第一传感器节点变为第二传感器节点，接收节点由第二传感器节点改为第一传感器节点，同时第一基站、第二基站也是发送的逆过程，为本领域技术熟知技术，在此不予赘述。

综上所述，本发明通过构建一包括若干基站的基站单元，接收作为监测节点的第一传感器节点单元发送的短距离无线协议信号并做处理，通过基站的信号转换器将该短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号，基站天线发送该可以识别的信号给与第二传感器节点距离较近的基站，经过接收该可识别信号的基站的信号转换器将其转换为短距离无线协议信号并发送给第二传感器节点单元，第二传感器节点接收到通过基站发送的短距离无线协议信号并发送针对该信号的反馈命令，通过与第一传感器节点发送信息给第二传感器节点类似的过程将其发送给第一节点，本技术方案有效解决了物联网中信息远距离传输的问题且功耗低，解决了有线传输方式的困扰。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完 全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种远距离传输信息的系统，应用于物联网中对若干对象进行监控，其特征在于，所述物联网包括：第一传感器节点、基站单元和第二传感器节点单元，其中第二传感器节点单元中包括若干第二传感器节点，基站中包括一信号转换器；

所述第一传感器节点包括传感器模块、无线通信模块和第一天线；所述传感器模块对所述若干对象进行监测以获取监测数据，并对所述监测数据进行处理得到所述监测数据的传输信息后，将所述传输信息发送至所述无线通信模块，以在所述无线通信模块将所述传输信息转换为短距离无线协议信号后，通过所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述基站；

所述基站单元中包括若干基站，第一基站包括第二天线、第一信号转换器和第一基站天线，第二基站包括第三天线、第二信号转换器和第二基站天线，所述第二天线接收所述短距离无线协议信号，经过第一信号转换器将第二天线接收的该短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号给第一基站天线，第一基站天线发送该可以识别的信号给第二基站天线，第二基站接收到的该可以识别的信号经过第二信号转换器转换为短距离无线协议信号并经第三天线发送给第二传感器节点。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块包括传感器和微处理器，所述传感器获取所述监测数据并将所述监测数据传输给所述微处理器，所述微处理器处理所述监测数据并将满足警告标准的监测数据的传输信息发送至所述无线通信模块。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一传感器节点与所述第二传感器节点的结构相同。

4.一种远距离传输信息的方法，其特征在于，应用于包括第一传感器节点、基站单元和第二传感器节点的物联网，所述第一传感器节点包括传感器模块、无线通信模块和第一天线，所述基站包括第一基站和第二基站，所述第一基站包括第二天线、第一信号转换器和第一基站天线，所述第二基站包括第三天线、第二信号转换器和第二基站天线，所述方法包括：

所述传感器模块对若干对象进行监测以获取监测数据,并对所述监测数据进行处理得到传输信息；

所述无线通信模块将所述传输信息转换为短距离无线协议信号；

所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线；

所述第二天线接收所述短距离无线协议信号经过第一信号转换器转化为基站可以识别的信号发送给第一基站天线；

第一基站天线将该可以识别的信号发送给所述第二基站；

第二基站天线接收到该可以识别的信号，通过第二信号转换器转换为短距离无线协议信号后经第三天线发送给第二传感器节点。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述第二传感器节点接收到所述短距离无线协议信号后，判断是否需要发出反馈命令至所述第一传感器节点；

若不需要，则直接丢弃，等待接收下一条短距离无线协议信号；

若需要，则发送反馈命令给所述第三天线，第二信号转换器将该所述反馈命令转换为第二基站可以识别的信号，第二基站天线发送该可以识别的信号并经过第一信号转换器将其转换为无线协议信号后经第二天线发送给第一传感器节点。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二传感器节点发送反馈命令至所述第一传感器节点的步骤具体为：

所述第二传感器节点发送短距离无线协议信号给第二基站，第二基站通过第二信号转换器将所述短距离无线协议信号转换为基站可以识别的信号，并传输至第二基站天线；

所述第二基站天线发送所述可以识别的信号给第一基站天线；

所述第一信号转换器将所述可以识别的信号转换为短距离无线协议信号，通过第二天线将所述短距离无线协议信号发送至第一传感器节点。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一天线将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线的步骤具体为：

所述第一天线对所述短距离无线协议信号进行放大后，将所述短距离无线协议信号发送至所述第二天线。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一基站天线发送所述可以识别的信号给第二基站天线的方式包括但不限于：无线广域网、2G、3G、4G和GPRS等。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反馈命令包括配置所述第一传感器节点和调整所述第一传感器节点的状态。