CN106060109A - 一种基于路灯的城市物联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于路灯的城市物联网系统，涉及物联网技术领域，包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备；所述节点控制器包括第一计算处理模块、第一存储模块、与所述集中控制器进行通讯的第一通信接口、以及与所述物联网设备进行通讯的第二通信接口；所述集中控制器包括第二计算处理模块、第二存储模块、与所述节点控制器进行通讯的第三通信接口、以及与所述云端服务器进行通信的第四通信接口。本发明的每个节点控制器的采集信息最终均汇总至集中控制器，由集中控制器发送至云端服务器，而不是每个节点控制器均与云端服务器进行通信，从而节约了成本。

Description

一种基于路灯的城市物联网系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种基于路灯的城市物联网系统。

背景技术

随着国民经济的发展，全国的城市化进程迅速发展，大量人员涌入城市，各个城市的规模日益庞大，使得交通、环境等问题越来越凸显，而智慧城市物联网是解决这一问题的有效途径之一。

现有技术中构建智慧城市物联传感网络通常有两种方式，第一种方式是直接拉光纤到城市的各个角落，并在各个角落设置与光纤连接的物联网设备，物联网设备将采集的各种信息通过光纤传输至监控中心；第二种方式是在传感器上配套安装电信运营商的SIM卡，传感器在完成数据的采集后通过电信运营商的无线网络传输至云端，但上述两种方式的成本均很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于路灯的城市物联网系统，其每个节点控制器的采集信息最终均汇总至集中控制器，由集中控制器发送至云端服务器，而不是每个节点控制器均与云端服务器进行通信，从而节约了成本。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

本发明的基于路灯的城市物联网系统，包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备；所述节点控制器包括第一计算处理模块、第一存储模块、与所述集中控制器进行通讯的第一通信接口、以及与所述物联网设备进行通讯的第二通信接口；所述集中控制器包括第二计算处理模块、第二存储模块、与所述节点控制器进行通讯的第三通信接口、以及与所述云端服务器进行通讯的第四通信接口。

进一步，所述第二计算处理模块用于通过所述第三通信接口接收所述第一计算处理模块通过所述第一通信接口发送的入网信息，将所述节点控制器的入网信息缓存至第二存储模块，并将接收到的所述入网信息通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器；其中，所述节点控制器的入网信息包括:所述节点控制器的标识信息和与节点控制器连接的物联网设备的列表信息。

进一步，所述第一计算处理模块用于通过所述第二通信接口接收所述物联网设备发送的入网信息，将所述物联网设备的入网信息缓存至第一存储模块，并通过所述第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；其中，所述物联网设备的入网信息包括：所述物联网设备的标识信息和所述物联网设备的类型；所述第二计算处理模块用于将接收到的所述物联网设备的入网信息缓存至第二存储模块，并通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。

进一步，所述第一计算处理模块用于通过第一通信接口向所述第二计算处理模块发送注销信息；所述注销信息包括所述节点控制器的标识信息和与节点控制器连接的物联网设备的列表信息；所述第二计算处理模块用于根据所述注销消息从所述第二存储模块中删除对应的节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

进一步，所述第二计算处理模块用于在确定第一预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的信息时，通过第三通信接口向所述第一计算处理模块发送询问消息；所述第二计算处理模块还用于在确定第二预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的询问响应消息时，从所述第二存储模块中删除所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

进一步，所述第二计算处理模块还用于通过第四通信接口向所述云端服务器发送删除信息，所述删除信息包括：所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

进一步，所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据采集指令，并在所述第二存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，则通过所述第三通信接口向所述第一计算处理模块发送所述数据采集指令；所述第一计算处理模块用于在接收到所述数据采集指令时，在所述第一存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，或者与所述数据采集指令匹配的数据信息存储时间大于第三预设时间时，则通过第二通信接口向所述物联网设备发送所述数据采集指令，以使得所述物联网设备根据所述数据采集指令进行采集数据，并将采集到的数据发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至所述第一存储模块，并通过所述第二通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至第二存储模块，并将所述采集到的数据通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。

进一步，所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的设备控制指令，并将所述设备控制指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块用于将接收到的所述设备控制指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备。

进一步，所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据订阅指令，并将所述数据订阅指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块用于确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备是否具有接受所述数据订阅指令的接口，若确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备不具有接受所述数据订阅指令的接口，则按照预设周期通过第二通信接口查询与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据是否发生变化，若查询到与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据发生变化，则将变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。

进一步，所述第一计算处理模块还用于在确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备具有接受所述数据订阅指令的接口时，将所述数据订阅指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备；所述物联网设备用于在采集的数据发生变化时，将变化后的数据通过第二通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块还用于将接收到的变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。

本发明的一种基于路灯的城市物联网系统具有以下有益效果：

本发明的一种基于路灯的城市物联网系统，包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备，每个物联网设备实时采集城市的各种信息，并将采集信息发送至与其连接的节点控制器，由各个节点控制器再将接收到的采集信息均发送至集中控制器，集中控制器再将接收到的所有采集信息通过网络发送至云端服务器。这样，每个节点控制器的采集信息最终均汇总至集中控制器，由集中控制器发送至云端服务器，而不是每个节点控制器均与云端服务器进行通信，从而节约了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的基于路灯的城市物联网系统的结构框图；

图2为本发明的节点控制器的结构示意图；

图3为本发明的集中控制器的结构示意图；

图4为本发明的节点控制器入网流程示意图；

图5为本发明的物联网设备入网流程示意图；

图6为本发明的节点控制器注销流程示意图；

图7为本发明的数据采集流程示意图；

图8为本发明的设备控制指令下发流程示意图；

图9为本发明的数据订阅与通知流程示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1、图2和图3所示：本实施例的一种基于路灯的城市物联网系统，包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备；所述节点控制器包括第一计算处理模块、第一存储模块、与所述集中控制器进行通讯的第一通信接口、以及与所述物联网设备进行通讯的第二通信接口；所述集中控制器包括第二计算处理模块、第二存储模块、与所述节点控制器进行通讯的第三通信接口、以及与所述云端服务器进行通讯的第四通信接口。

其中，所述物联网设备为传感器、摄像头或控制器等。

需要说明的是，图1中仅以4个节点控制器和4个物联网设备为例，每个节点控制器连接一个物联网设备，具体可根据需求增加，本发明对此不做限制。

所述第二计算处理模块用于通过所述第三通信接口接收所述第一计算处理模块通过所述第一通信接口发送的入网信息，将所述节点控制器的入网信息缓存至第二存储模块，并将接收到的所述入网信息通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器；其中，所述节点控制器的入网信息包括:所述节点控制器的标识信息和与节点控制器连接的物联网设备的列表信息。如图4所示，其为节点控制器入网流程示意图。

具体的，第二存储模块的存储结构可以为：

<节点控制器ID，入网时间，其它信息>，用来记录所有的节点控制器信息。例如，<101,2015-11-11 18:30,…>，表示标识信息为101的节点控制器在2015年11月11日18时30分加入该网络。

<物联网设备ID，类型，所属节点控制器ID，入网时间，其他信息>，用来记录节点控制器下接入的物联网设备的信息。例如，<10101,温度传感器，101,2015-11-11 18:40…>，表示标识信息为10101的温度传感器，在2015年11月11日18时40分接入到标识信息为101的节点控制器中。

<数据类型ID，数据值，采集时间，所属物联网设备ID>，用来记录物联网设备中数据信息的变化情况。例如，<1010101,25,2015-11-11 19:30,10101>，表示标识信息为1010101的数据类型在2015年11月11日19时30分时的数据值为25，该数据类型是属于温度传感器上的数据类型。

所述第一计算处理模块用于通过所述第二通信接口接收所述物联网设备发送的入网信息，将所述物联网设备的入网信息缓存至第一存储模块，并通过所述第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；其中，所述物联网设备的入网信息包括：所述物联网设备的标识信息和所述物联网设备的类型；所述第二计算处理模块用于将接收到的所述物联网设备的入网信息缓存至第二存储模块，并通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。如图5所示，其为物联网设备入网流程示意图。

示例性的，假设物联网设备为温度传感器，则温度传感器通过485总线方式接入到节点控制器，节点控制器在接收到温度传感器的入网信息后，将温度传感器的入网信息存储至第一存储模块，第一存储模块的存储结构可以为：

<物联网设备ID，类型，入网时间，其他信息>，用来记录节点控制器下接入的物联网设备的信息。例如，<10101,温度传感器，2015-11-11 18:40…>，表示标识信息为10101的温度传感器，在2015年11月11日18时40分接入到节点控制器中。

所述第一计算处理模块用于通过第一通信接口向所述第二计算处理模块发送注销信息；所述注销信息包括所述节点控制器的标识信息和连接的物联网设备的列表信息；所述第二计算处理模块用于根据所述注销消息从所述第二存储模块中删除对应的节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

所述第二计算处理模块用于在确定第一预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的信息时，通过第三通信接口向所述第一计算处理模块发送询问消息；所述第二计算处理模块还用于在确定第二预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的询问响应消息时，从所述第二存储模块中删除所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

所述第二计算处理模块还用于通过第四通信接口向所述云端服务器发送删除信息，所述删除信息包括：所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。如图6所示，其为节点控制器注销流程示意图。

需要说明的是，节点控制器的信息包括节点控制器的入网信息及与节点控制器相关的所有数据信息；物联网设备的信息包括物联网设备的入网信息及与物联网设备相关的所有数据信息。

示例性的，当第二计算处理模块在接收到注销信息或者在第二预设时间内未接收到第一计算处理模块发送的询问响应消息时，则第二计算处理模块将存储在第二存储模块中的节点控制器信息<101,2015-11-11 18:30,…>删除。

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据采集指令，并在所述第二存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，则通过所述第三通信接口向所述第一计算处理模块发送所述数据采集指令；

所述第一计算处理模块用于在接收到所述数据采集指令时，在所述第一存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，或者与所述数据采集指令匹配的数据信息存储时间大于第三预设时间时，则通过第二通信接口向所述物联网设备发送所述数据采集指令，以使得所述物联网设备根据所述数据采集指令进行采集数据，并将采集到的数据发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至所述第一存储模块，并通过所述第二通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至第二存储模块，并将所述采集到的数据通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。如图7所示，其为数据采集流程示意图。

示例性的，结合上述示例，存储至第一存储模块中的温度传感器的入网信息为<10101,温度传感器，101,2015-11-11 18:40…>，节点控制器上暂存的最近一个温度值是25度，存储为<1010101,25,2015-11-11 19:30,10101>。而在2015年11月11日20时30分时，集中控制器发来温度数据采集命令，则节点控制器根据当前时间20时30分与最近一条温度值的时间19时30分进行比较，大于预设的10分钟过期时间，此时，节点控制器向温度传感器发送数据采集指令，获取到最新的温度值为30度，并将最新的温度值在第一存储模块中进行更新，更新为<1010101,30,2015-11-11 20:30,10101>，并将其发送到集中控制器，集中控制器更新第二存储模块中的温度数据，添加记录<1010101,30,2015-11-11 20:30,10101>，同时将最新的温度值发送至云端服务器。

需要说明的是，集中控制器若查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，则将查找到的与所述数据采集指令匹配的数据信息通过第四通信接口发送至云端服务器。

需要说明的是，节点控制器若查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，则将查找到的与所述数据采集指令匹配的数据信息通过第一通信接口发送至集中控制器，集中控制器将接收到的与所述数据采集指令匹配的数据信息存储至第二存储模块，并将查找到的与所述数据采集指令匹配的数据信息通过第四通信接口发送至云端服务器。

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的设备控制指令，并将所述设备控制指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块用于将接收到的所述设备控制指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备。如图8所示，其为设备控制指令下发流程示意图。

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据订阅指令，并将所述数据订阅指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块用于确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备是否具有接受所述数据订阅指令的接口，若确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备不具有接受所述数据订阅指令的接口，则按照预设周期通过第二通信接口查询与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据是否发生变化，若查询到与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据发生变化，则将变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。

所述第一计算处理模块还用于在确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备具有接受所述数据订阅指令的接口时，将所述数据订阅指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备；

所述物联网设备用于在采集的数据发生变化时，将变化后的数据通过第二通信接口发送至所述第一计算处理模块；所述第一计算处理模块还用于将接收到的变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。如图9所示，其为数据订阅与通知流程示意图。

示例性的，假设物联网设备包括温度传感器和PM2.5检测设备，其中，温度传感器不具有接受订阅指令的接口，PM2.5检测设备具有接受订阅接口指令的接口，则温度传感器只能通过节点控制器不断定时的查询其上收集的数据，来实现数据更新后通知的功能；而PM2.5检测设备具有较强的处理能力，其中的控制设备具有订阅和通知的接口，当空气的PM2.5发生变化时，将主动将变化数据发送给节点控制器。

本发明的一种基于路灯的城市物联网系统，包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备，每个物联网设备实时采集城市的各种信息，并将采集信息发送至与其连接的节点控制器，由各个节点控制器再将接收到的采集信息均发送至集中控制器，集中控制器再将接收到的所有采集信息通过网络发送至云端服务器。这样，每个节点控制器的采集信息最终均汇总至集中控制器，由集中控制器发送至云端服务器，而不是每个节点控制器均与云端服务器进行通信，从而节约了成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：包括：集中控制器、云端服务器、安装在每个路灯上的节点控制器和物联网设备；

所述节点控制器包括第一计算处理模块、第一存储模块、与所述集中控制器进行通讯的第一通信接口、以及与所述物联网设备进行通讯的第二通信接口；

所述集中控制器包括第二计算处理模块、第二存储模块、与所述节点控制器进行通讯的第三通信接口、以及与所述云端服务器进行通讯的第四通信接口。

2.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第二计算处理模块用于通过所述第三通信接口接收所述第一计算处理模块通过所述第一通信接口发送的入网信息，将所述节点控制器的入网信息缓存至第二存储模块，并将接收到的所述入网信息通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器；其中，所述节点控制器的入网信息包括:所述节点控制器的标识信息和与节点控制器连接的物联网设备的列表信息。

3.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第一计算处理模块用于通过所述第二通信接口接收所述物联网设备发送的入网信息，将所述物联网设备的入网信息缓存至第一存储模块，并通过所述第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；其中，所述物联网设备的入网信息包括：所述物联网设备的标识信息和所述物联网设备的类型；

所述第二计算处理模块用于将接收到的所述物联网设备的入网信息缓存至第二存储模块，并通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。

4.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第一计算处理模块用于通过第一通信接口向所述第二计算处理模块发送注销信息；所述注销信息包括所述节点控制器的标识信息和与节点控制器连接的物联网设备的列表信息；

所述第二计算处理模块用于根据所述注销消息从所述第二存储模块中删除对应的节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

5.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第二计算处理模块用于在确定第一预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的信息时，通过第三通信接口向所述第一计算处理模块发送询问消息；

所述第二计算处理模块还用于在确定第二预设时间内未接收到所述第一计算处理模块发送的询问响应消息时，从所述第二存储模块中删除所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

6.根据权利要求4或5所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于，

所述第二计算处理模块还用于通过第四通信接口向所述云端服务器发送删除信息，所述删除信息包括：所述节点控制器的信息和与所述节点控制器连接的物联网设备的信息。

7.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据采集指令，并在所述第二存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，则通过所述第三通信接口向所述第一计算处理模块发送所述数据采集指令；

所述第一计算处理模块用于在接收到所述数据采集指令时，在所述第一存储模块中查找是否有与所述数据采集指令匹配的数据信息，若没有查找到与所述数据采集指令匹配的数据信息，或者与所述数据采集指令匹配的数据信息存储时间大于第三预设时间时，则通过第二通信接口向所述物联网设备发送所述数据采集指令，以使得所述物联网设备根据所述数据采集指令进行采集数据，并将采集到的数据发送至所述第一计算处理模块；

所述第一计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至所述第一存储模块，并通过所述第二通信接口发送至所述第二计算处理模块；

所述第二计算处理模块还用于将接收到的所述采集到的数据存储至第二存储模块，并将所述采集到的数据通过所述第四通信接口发送至所述云端服务器。

8.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的设备控制指令，并将所述设备控制指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；

所述第一计算处理模块用于将接收到的所述设备控制指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备。

9.根据权利要求1所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第二计算处理模块用于通过第四通信接口接收所述云端服务器发送的数据订阅指令，并将所述数据订阅指令通过第三通信接口发送至所述第一计算处理模块；

所述第一计算处理模块用于确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备是否具有接受所述数据订阅指令的接口，若确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备不具有接受所述数据订阅指令的接口，则按照预设周期通过第二通信接口查询与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据是否发生变化，若查询到与所述数据订阅指令对应的物联网设备采集的数据发生变化，则将变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；

所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。

10.根据权利要求9所述的基于路灯的城市物联网系统，其特征在于：

所述第一计算处理模块还用于在确定与所述数据订阅指令对应的物联网设备具有接受所述数据订阅指令的接口时，将所述数据订阅指令通过第二通信接口发送至所述物联网设备；

所述物联网设备用于在采集的数据发生变化时，将变化后的数据通过第二通信接口发送至所述第一计算处理模块；

所述第一计算处理模块还用于将接收到的变化后的数据存储至第一存储模块，并将所述变化后的数据通过第一通信接口发送至所述第二计算处理模块；

所述第二计算处理模块用于将接收到的变化后的数据缓存至第二存储模块，并将接收到的变化后的数据通过第四通信接口发送至所述云端服务器。