CN106023704A - 基于实时水质监测系统的物联网实践平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开基于实时水质监测系统的物联网实践平台，该物联网实践平台包括：无线传感网模块、云端中间件和多个移动交互试验平台；无线传感网模块感应水质监测系统的水质数据；云端中间件被配置成连接于无线传感网模块以对感应数据进行解析并将解析后的数据打包导入服务器；移动交互试验平台被配置成连接于云端中间件，以接受并显示解析后的数据。该基于实时水质监测系统的物联网实践平台克服了现有技术中的物联网实践平台内容限制了学生动手操作的时间，不利于教学且上传数据要使用PC机，限制了实训灵活性的问题。

Description

基于实时水质监测系统的物联网实践平台
技术领域
本发明涉及智能物联网的领域，具体地，涉及基于实时水质监测系统的物联网实践平台。
背景技术
近年来，随着物联网技术的发展，各类教学仪器，实验平台，层出不穷。从15年在武汉举行的次物联网技术博览会展出情况来看，这些教学平台大体上可分为试验箱和实训平台两类。
以上两种教学平台均存在一些固有的弊端：试验箱教学平台因其偏重某一固定知识，无法将知识体系联系起来；实训平台实现了知识体系的整合，但其结构较为复杂，在有限时间内学生无法掌握透彻，结果往往导致学生产生畏难心理，使得学习流于形式，不能很好的领会物联网的知识要点。
此外，由于以上两类设备数量往往有限，更进一步限制了学生动手操作的时间，不利于教学。同时，由于上传数据要使用PC机，也提高了成本，限制了实训的灵活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于实时水质监测系统的物联网实践平台，该基于实时水质监测系统的物联网实践平台克服了现有技术中的物联网实践平台内容限制了学生动手操作的时间，不利于教学且上传数据要使用PC机，限制了实训灵活性的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于实时水质监测系统的物联网实践平台，该物联网实践平台包括：无线传感网模块、云端中间件和多个移动交互试验平台；
所述无线传感网模块感应水质监测系统的水质数据；
所述云端中间件被配置成连接于所述无线传感网模块以对所述感应数据进行解析并将解析后的数据打包导入服务器；
所述移动交互试验平台被配置成连接于所述云端中间件，以接受并显示解析后的数据。
优选地，该无线传感网模块包括：水质传感器、网关和WIFI通讯模块，所述水质传感器感应水质监测系统的水质的pH值，所述网关连接于所述水质传感器的多个节点，以将感应的数据传送至所述云端中间件；所述WIFI通讯模块被配置成连接于所述网关以所述感应的数据发送至互联网中。
优选地，所述网关连接于多个ZigBee节点，每个所述ZigBee节点对应一个水质传感器。
优选地，所述云端中间件还包括：数据挖掘模块，所述数据挖掘模块被配置成连接于所述水质传感器，以对感应的数据进行动态分析，挖掘相关数据。
优选地，所述云端中间件为集成平台LNAMP。
通过上述的实施方式，本发明的基于实时水质监测系统的物联网实践平台相对于当前各高校物联网实训平台而言，硬件结构非常简单，仅需若干器件即可实现硬件布设；利用无线传感网实现水质数据采集，并发送组内数据。这一改进后的实践平台中所用到的硬件系统较为简洁，软件系统完全体现了物联网随时随地的特点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是说明本发明的一种基于实时水质监测系统的物联网实践平台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种基于实时水质监测系统的物联网实践平台，该物联网实践平台包括：无线传感网模块、云端中间件和多个移动交互试验平台；
所述无线传感网模块感应水质监测系统的水质数据；
所述云端中间件被配置成连接于所述无线传感网模块以对所述感应数据进行解析并将解析后的数据打包导入服务器；
所述移动交互试验平台被配置成连接于所述云端中间件，以接受并显示解析后的数据。
通过上述的实施方式，本发明的基于实时水质监测系统的物联网实践平台相对于当前各高校物联网实训平台而言，硬件结构非常简单，仅需若干器件即可实现硬件布设；利用无线传感网实现水质数据采集，并发送组内数据。这一改进后的实践平台中所用到的硬件系统较为简洁，软件系统完全体现了物联网随时随地的特点。
为了让学生在有限的时间内掌握代码级的知识，必须对单个模块涉及到的知识进行取舍，本发明结合作者工作实践，对三个模块涉及到的知识进行了深入分析，无线传感网模块部分代码对学生开放，屏蔽掉难以段时间难以掌握的部分；云端仅使用基本的网站知识和J2EE的部分内容设计；手机APP设计也可以简单的理解透彻。
本项目中引入的基于ZigBee的水质监测系统是近年来研究应用较多的一项物联网具体应用，从最初纯粹的数据采集到近年来的实时在线监控，该技术在不断的发展完善。但目前的实时监控多集成于WINDOWS平台，这与物联网应用环境中强调的万物相连，随时随地有一定差异。如何对其进行改进，使系统使用者能使用移动设备随时随地监控数据，是一个符合物联网特征的研究方向。
这一改进后的实践应用的知识体系较好体现了物联网专业的知识点，用一条清晰的知识链将物联网专业中核心的技术完美结合了起来，且项目中所用到的硬件系统较为简洁，软件系统完全体现了物联网随时随地的特点，具有很强的教学示范意义，因此，在这一应用的基础上构建一个物联网实践平台就显得非常贴切。
在本发明的一种具体实施方式中，该无线传感网模块包括：水质传感器、网关和WIFI通讯模块，所述水质传感器感应水质监测系统的水质的pH值，所述网关连接于所述水质传感器的多个节点，以将感应的数据传送至所述云端中间件；所述WIFI通讯模块被配置成连接于所述网关以所述感应的数据发送至互联网中。
在传感器数据采集方面，系统选用PH值传感器检测水的PH值，在室内实验过程中可以用滴醋和加碱的方式改变PH值以增加实验趣味性。组网部分ZigBee协议栈中有组网样本代码可加以改用，代码可根据组网需要进行修改，这一部分工作应留给学生完成。WIFI通讯模块涉及传感网和因特网融合问题，较为复杂，学生若要完全掌握时间花销太大，可直接使用市场成熟产品，相关程序有兴趣的学生可以留待实训后研究。
在该种实施方式中，所述网关连接于多个ZigBee节点，每个所述ZigBee节点对应一个水质传感器。
云端中间件解决与无线传感网之间的数据接收，数据解析，提供API接口等工作。实现过程为：1)编写服务器端servlet程序，接收来之无线传感网WIFI模块的数据；2)设计mysql数据库；3)配置apache或tomcat服务器；4)申请云服务器；5)将打包jar文件导入服务器。6)运行，相应APP请求，发送JSON格式数据。这一过程也可以使用LNAMP集成平台搭建。
在本发明的一种具体实施方式中，所述云端中间件还包括：数据挖掘模块，所述数据挖掘模块被配置成连接于所述水质传感器，以对感应的数据进行动态分析，挖掘相关数据。
在本发明的一种具体实施方式中，所述云端中间件为集成平台LNAMP。
移动交互试验平台中的一部分实现一个安卓界面，在界面上显示云服务器数据。开发过程中涉及安卓程序设计的知识，这一部分知识学生在实训前有所学习，但程度较浅，尤其是高级安卓程序设计完全没有学习过，故该APP设计实现数据请求，界面跳转，数据界面等功能即可。这样以来只需使用到安卓四大组件中的Activity，BroadcastReceiver和一个Intent即可，大大简化了APP设计的难度，也使得学生能在此APP的基础上独立开发改进程序。
本发明最优流程应该是一个增强版本的实时监测系统：
1)无线传感网模块应深入研究多跳组网问题，延长组网拓扑结构中结构树的深度，以增加监测范围。
2)云端中间件模块可新增数据挖掘模块，对水质数据进行动态分析，挖掘相关数据。
本发明的优势在于：
1、利用ZigBee无线传感网实现水质数据采集，组网发送组内数据，wifi模块连接网关，将数据直接发送至internet。此过程中，需根据学习时间限制对相关知识进行剪裁，经分析，只保留数据采集和组网发送部分留用教学比较符合实际。
2、云平台中间件设计与实现：本发明使用集成平台LNAMP来设计中间件，对该部分的知识结构裁剪选择MYSQL数据库设计和服务器端servlet程序设计，只实现接收保存数据功能。
3、APP部分要实现云端数据的显示，该部分设计剪裁的选择四大组件中的2个和intent，实现JSON数据解析，数据的访问和界面显示。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种基于实时水质监测系统的物联网实践平台，其特征在于，该物联网实践平台包括：无线传感网模块、云端中间件和多个移动交互试验平台；
所述无线传感网模块感应水质监测系统的水质数据；
所述云端中间件被配置成连接于所述无线传感网模块以对所述感应数据进行解析并将解析后的数据打包导入服务器；
所述移动交互试验平台被配置成连接于所述云端中间件，以接受并显示解析后的数据。
2.根据权利要求1所述的基于实时水质监测系统的物联网实践平台，其特征在于，该无线传感网模块包括：水质传感器、网关和WIFI通讯模块，所述水质传感器感应水质监测系统的水质的pH值，所述网关连接于所述水质传感器的多个节点，以将感应的数据传送至所述云端中间件；所述WIFI通讯模块被配置成连接于所述网关以所述感应的数据发送至互联网中。
3.根据权利要求2所述的基于实时水质监测系统的物联网实践平台，其特征在于，所述网关连接于多个ZigBee节点，每个所述ZigBee节点对应一个水质传感器。
4.根据权利要求1所述的基于实时水质监测系统的物联网实践平台，其特征在于，所述云端中间件还包括：数据挖掘模块，所述数据挖掘模块被配置成连接于所述水质传感器，以对感应的数据进行动态分析，挖掘相关数据。
5.根据权利要求1所述的基于实时水质监测系统的物联网实践平台，其特征在于，所述云端中间件为集成平台LNAMP。
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