CN106100866B - 一种基于区域联动的智能探测装置、配置装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于区域联动的智能探测装置、配置装置及方法，该智能探测装置系统可基于区域联动的机理，进行协作探测，以降低外部环境对系统的干扰，该配置方法是新配置节点利用物联网系统中已经存在的，与其相关联的节点提供的配置信息，进行自动化配置，并快速进行区域变动配置，并正常工作的方法，该配置装置是配合配置方法的一种装置。本发明能够提高系统性能降低环境干扰。

Description

一种基于区域联动的智能探测装置、配置装置及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于区域联动的智能探测装置、配置装置及方法。

背景技术

物联网(Internet of Tings)是当前国际上备受关注的、多学科高度交叉的前沿研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。物联网通过各类集成化传感器实时地监测、感知和采集各种信息，利用嵌入式系统对信息进行处理，并经由自组织通信网络以多跳中继方式进行汇聚，通过包括有线和无线在内的各种制式的传输网(或接入网) 传送到后端数据支撑平台进行处理，实现“无处不在的计算”理念，可广泛地应用于智能城市与市政管理、移动医疗、智能家居、环境监测、工业控制与产品管理、智能交通、精准农业和电子商务等诸多领域。

随着物联网系统在各个应用领域的不断应用，利用分散的大量弱功能节点，来替代单个的复杂设备节点的功能，已经成为物联网应用领域的主要方向。然而，如何让大量的弱功能节点能够很好的协作工作，成为物联网应用领域的一大难点。如采用人工前期设定的工作方式，其大量节点设备的设置维护工作和现场系统调试工作，将会产生巨大的工作量，并且随着应用范围的扩大和节点数目的增长，设备调试的工作量和复杂度将成几何方式增长。安装维护成本高将导致系统使用成本高，最终导致系统规模无法扩大，无法发挥出物联网的规模效应，从而限制物联网系统的应用发展。

现在的物联网系统中，利用多维度变量来提高系统准确性，一般采用以下两种方案。

一种方案，利用多鉴传感，即在一个设备节点上，安装不同类型的传感器，利用其相互配合，来提高系统的准确性。这种方案需要防止多传感器之间的相互干扰，增加了设备设计难度，另外其无法利用地理位置的多集效应，使提高准确度更加困难，需要设计复杂的胖节点来完成相关任务。由于其设计的复杂和造价的高昂，使其在物联网系统中不能被广泛应用。

另一种方案，采用多节点的传感器网络，每个节点功能单一简单，在系统工作前需要进行前期的节点配置。这种方案，利用更多的瘦节点的协同工作来代替复杂的胖节点的功能，充分利用了地理位置的多集效应，更符合物联网系统的特性，但是前期需要大量的配置和调试工作，后期变动配置也需要技术人员到场，大大提高了系统后期维护的复杂度，在使用推广的过程中，其配置的单一和不灵活，限制了其在很多应用领域的推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于区域联动的智能探测装置、配置装置及方法，能够提高系统性能降低环境干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于区域联动的智能探测装置，包括：接口单元，用于与前端传感器设备连接，提供与前端传感器和控制模块的物理通道；射频单元，用于与各个节点无线连接，提供协作节点间交互的物理通道；点对点单元，用于提供与配置控制器进行点对点指向性通信的物理通道；通信单元，用于建立点对点单元与配置控制器之间的逻辑通道、建立射频单元与各个节点的逻辑通道，建立接口单元与前端传感器和控制模块的逻辑通道；存储单元，用于负责提供区域联动和智能化配置的数据基础；功能单元，用于实现区域联动协作逻辑功能和智能配置方法。

所述通信单元包括点对点通信单元、传感数据协议单元和无线通信协议单元；所述点对点通信单元利用与配置控制器相匹配的协议，通过点对点单元与其建立逻辑通道；所述传感数据协议单元利用与前端传感器和控制模块相匹配的协议，通过接口单元与前端传感器和控制模块建立逻辑通道，完成信息交互；所述无线通信协议单元利用与各相关节点定义的通信协议，通过射频单元与各个节点完成信息交互与转发。

所述存储单元包括区域信息表、传感器数据表和节点配置信息表；所述区域信息表用于存储节点所在区域信息，并存储区域中其他节点的标识；所述传感器数据表以关系树形式存储区域中传感器相关数据；节点配置信息表用于存储节点的详细配置信息，并以节点标识为索引。

所述功能单元包括配置交互功能单元、区域联动协作功能单元和协同配置功能单元；所述配置交互功能单元根据协议与配置控制器进行点对点信息交互，并修改本节点的相关数据；所述区域联动协作功能单元按照相关的区域联动模型及算法，执行区域联动的相关功能要求；所述协作配置功能单元负责遵循相关流程和在协同中所处地位进行相关配置过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种基于区域联动的配置控制器，包括，USB接口单元，利用USB接口与终端设备连接的物理通道，用于提供相关信息交互的物理通道；点对点通讯单元，与上述的智能探测装置进行点对点指向性通信的物理通道；界面交互单元，用于提供人机交互接口；逻辑控制单元，用于完成点对点配置信息交互和与后端数据交互的逻辑实现单元。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种智能协作式配置方法，使用上述的智能探测装置和上述的配置控制器，包括以下步骤：

(1)配置控制器通过点对点的指向性通信方式，向指定的智能探测器装置发送获取区域信息和相关节点基本信息指令；

(2)智能探测器装置从区域信息表和节点配置信息表中获得相关信息，并回送给配置控制器；

(3)配置控制器存储相关信息，并通过点对点的指向性通信方式，将区域信息和相关锚点基本信息传送给需要配置的变动智能探测器装置；

(4)需要配置的变动智能探测器装置通过区域信息和相关锚点信息进行初步配置，并回送配置相关情况信息；

(5)配置控制器记录相关配置事件；

(6)需要配置的变动智能探测器装置将自已唯一识别码、区域信息和锚点信息作为协作配置信息，发送协作配置需求内容信息，给同区域的相关智能探测器装置；

(7)同区域的相关智能探测器装置接收到协作请求后，通过区域信息表判断，是否是本区域的，如果是本区域的，通过协同配置逻辑，更新节点关系表，提取相关配置信息，回送给需要配置的变动智能探测器；

(8)需要配置的变动智能探测器装置接收相关信息，进行第二次自动配置，完成自动部署。

所述配置控制器通过USB接口将相关配置事件信息导入后端网关设备中，所述网关设备通过配置操作记录，进行相关数据表的更新和操作，并完成初步配置；后端网关设备向新配置的变动智能探测器发送配置查询请求；后端网关设备接收配置信息回复，完成后台自动配置更新任务。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用物联网系统中多个基于区域联动规则模型的传感节点，进行多节点的协同工作，达到提高系统性能降低环境干扰的目的。另外提供了基于该系统的一种配置方法，利用点对点通信提供相关联的节点的配置和规则信息，进行自动化配置，提高设备的智能化，降低后期维护使用成本，提高用户使用体验。

附图说明

图1是本发明智能探测装置的结构示意图；

图2是本发明配置控制器的结构示意图；

图3是本发明智能协作配置方法的流程图；

图4是本发明实施例的应用场景图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的第一实施方式涉及一种基于区域联动的智能探测装置，如图1所示，包括：接口单元，用于与前端传感器设备连接，提供与前端传感器和控制模块的物理通道；射频单元，用于与各个节点无线连接，提供协作节点间交互的物理通道；点对点单元，用于提供与配置控制器进行点对点指向性通信的物理通道；通信单元，用于建立点对点单元与配置控制器之间的逻辑通道、建立射频单元与各个节点的逻辑通道，建立接口单元与前端传感器和控制模块的逻辑通道；存储单元，用于负责提供区域联动和智能化配置的数据基础；功能单元，用于实现区域联动协作逻辑功能和智能配置方法。

通信单元，包括点对点通信单元、传感数据协议单元和无线通信协议单元，点对点通信单元利用与配置控制器相匹配的协议，通过点对点单元与其建立逻辑通道。传感数据协议单元利用与前端传感器和控制模块相匹配的协议，通过接口单元与前端传感器和控制模块建立逻辑通道，完成信息交互。无线通信协议单元利用与各相关节点定义的通信协议，通过射频单元，与各个几点完成信息交互与转发；

存储单元，包括区域信息表、传感器数据表和节点配置信息表，将负责提供区域联动和智能化配置的数据基础。区域信息表，存储了节点所在区域信息，并存储区域中其他节点的标识。传感器数据表，以关系树形式，存储了区域中传感器相关数据。节点配置信息表，存储了节点的详细配置信息，其以节点标识为索引；

功能单元，包括配置交互功能单元、区域联动协作功能单元和协同配置功能单元，用于实现区域联动协作逻辑功能和该设备装置的智能配置方法。其中配置交互功能单元负责根据协议与配置控制器进行点对点信息交互，并修改本节点的相关数据。区域联动协作功能单元，负责按照相关的区域联动模型及算法，执行区域联动的相关功能要求。协作配置功能单元，负责遵循相关流程和在协同中所处地位进行相关配置过程。

本发明的第二实施方式涉及一种配置控制器设备，如图2所示，包括：USB接口单元，利用USB接口与电脑或移动设备连接的物理通道，用于提供相关信息交互的物理通道；点对点通讯单元，与智能探测装置进行点对点指向性通信的物理通道；界面交互单元，提供人机交互接口，方便用户进行相关操作；逻辑控制单元，完成点对点配置信息交互和与后端数据交互的逻辑实现单元。

本发明的第三实施方式涉及智能协作式配置的方法，如图3所示，包括：

配置控制器通过点对点的指向性通信方式，向指定的智能探测器节点(锚点)发送获取区域信息和相关节点基本信息指令。

智能探测器节点(锚点)从区域信息表和节点配置信息表中获得相关信息，回送给配置控制器。

配置控制器存储相关信息，并通过点对点的指向性通信方式，将区域信息和相关锚点基本信息传送给需要配置的变动节点。

需要配置的变动节点通过区域信息和相关锚点信息进行初步配置，并回送配置相关情况信息。

配置控制器记录相关配置事件。

需要配置的变动节点设备，将自已唯一识别码，区域信息，锚点信息作为协作配置信息，发送协作配置需求内容信息，给同区域的节点。

同区域的相关节点接收到协作请求，通过区域信息表判断，是否是本区域的，如果是本区域的，通过协同配置逻辑，更新节点关系表，提取相关配置信息，回送给请求节点。

节点设备接收相关信息，进行第二次自动配置，完成自动部署。

在所有配置完成后，配置控制器通过USB将相关配置事件信息导入后端网关设备中，网关设备通过配置操作记录，进行相关数据表的更新和操作，并完成初步配置。

后端网关设备向新配置变动节点发送配置查询请求。

后端网关设备接收配置信息回复，完成后台自动配置更新任务。

下面以在智能家居中的应用来进一步说明本发明。

图4为实施例的应用场景图。在智能家庭应用场景下，有若干传感功能节点和智能网关组成智能家居系统。并根据其部署的位置不同智能家居节点可分为三个区域：主要提供休息功能的主卧区域，定义为区域A，主要提供活动空间的客厅区域，定义为区域B，主要的入户区域，定义为区域C，主要孩子活动的次卧区域，定义为区域D。

其中传感节点103为区域A的锚节点，传感节点113为区域B的锚节点,传感节点123为区域C的锚节点，传感节点133为区域D的锚节点。传感节点112为区域A和区域B 的重合节点，传感节点122为区域B和区域C的重合节点，传感节点131为区域B和区域D的重合节点。

这些传感节点都是由上述的基于区域联动的智能探测装置组成，当系统处于设防状态的情况下，如果传感节点111发出告警信号，它会发出信号通知同区域的传感节点提高设防等级，如果同区域的传感节点在此时也发出告警信号，系统判定为真实入侵，并发出警报；如果其他区域的传感节点被触动，则该区域的传感节点提高设防等级，直到该区域的其他节点被触动，才发出警报。即只有同区域的两个传感节点被触动，才发出警告。一个区域提高设防等级一定时间，如果没有其他传感节点再次被触动，则降低设防等级。区域重合点有两个区域属性，其发生告警信号，两个区域都提高设防等级。

当传感节点132需要更换时候，利用配置控制器201，指向性与传感节点133进行通信，获取相关区域信息和基本节点信息。

然后配置控制器201，在指向新安装的传感节点132，将区域信息和基本节点信息推送给传感节点132，传感节点132完成初次配置后，将配置事件回送给配置控制器201。

传感节点132根据区域信息和基本节点信息，向传感节点133发送需要协助的详细配置内容，如上报信息时间间隔，传感器节点的依赖关系等。

传感器节点133接收到需要协助的内容报文后，查找节点信息配置表中，传感器节点 132的相关配置信息，并将相关信息回送传感节点132。

新的传感器节点，根据信息完成相关配置，取代原来的传感器节点132，成为新的传感器节点132。使系统完成正常工作。

配置控制器201，拥有增加，修改，查询相关节点配置的功能，当完成所有配置后，其通过USB等接口，将记录的配置事件传送给后台网关设备301，网关设备根据配置事件，完成初步修改更新后，向新的传感节点132，发送配置查询命令，接收新的传感器节点132 的回复命令后，更新相关系统配置。

每个传感器节点，可以拥有1个或2个区域属性。

不难发现，本发明利用物联网系统中多个基于区域联动规则模型的传感节点，进行多节点的协同工作，达到提高系统性能降低环境干扰的目的。另外提供了基于该系统的一种配置方法，利用点对点通信提供相关联的节点的配置和规则信息，进行自动化配置，提高设备的智能化，降低后期维护使用成本，提高用户使用体验。

Claims (5)

1.一种智能协作式配置方法，使用智能探测装置和配置控制器，所述智能探测装置包括：接口单元，用于与前端传感器设备连接，提供与前端传感器和控制模块的物理通道；射频单元，用于与各个节点无线连接，提供协作节点间交互的物理通道；点对点单元，用于提供与配置控制器进行点对点指向性通信的物理通道；通信单元，用于建立点对点单元与配置控制器之间的逻辑通道、建立射频单元与各个节点的逻辑通道，建立接口单元与前端传感器和控制模块的逻辑通道；存储单元，用于负责提供区域联动和智能化配置的数据基础；功能单元，用于实现区域联动协作逻辑功能和智能配置方法；所述配置控制器包括：USB接口单元，利用USB接口与终端设备连接的物理通道，用于提供相关信息交互的物理通道；点对点通讯单元，是 与所述的智能探测装置进行点对点指向性通信的物理通道；界面交互单元，用于提供人机交互接口；逻辑控制单元，是 用于完成点对点配置信息交互和与后端数据交互的逻辑实现单元，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配置控制器通过点对点的指向性通信方式，向指定的智能探测装置发送获取区域信息和相关节点基本信息指令；

(2)智能探测装置从区域信息表和节点配置信息表中获得相关信息，并回送给配置控制器；

(3)配置控制器存储相关信息，并通过点对点的指向性通信方式，将区域信息和相关锚点基本信息传送给需要配置的变动智能探测装置；

(4)需要配置的变动智能探测装置通过区域信息和相关锚点信息进行初步配置，并回送配置相关情况信息；

(5)配置控制器记录相关配置事件；

(6)需要配置的变动智能探测装置将自已唯一识别码、区域信息和锚点信息作为协作配置信息，发送协作配置需求内容信息，给同区域的相关智能探测装置；

(7)同区域的相关智能探测装置接收到协作请求后，通过区域信息表判断，是否是本区域的，如果是本区域的，通过协同配置逻辑，更新节点关系表，提取相关配置信息，回送给需要配置的变动智能探测装置；

(8)需要配置的变动智能探测装置接收相关信息，进行第二次自动配置，完成自动部署。

2.根据权利要求1所述的智能协作式配置方法，其特征在于，所述配置控制器通过USB接口将相关配置事件信息导入后端网关设备中，所述网关设备通过配置操作记录，进行相关数据表的更新和操作，并完成初步配置；后端网关设备向新配置的变动智能探测装置发送配置查询请求；后端网关设备接收配置信息回复，完成后台自动配置更新任务。

3.根据权利要求1所述的智能协作式配置方法，其特征在于，所述通信单元包括点对点通信单元、传感数据协议单元和无线通信协议单元；所述点对点通信单元利用与配置控制器相匹配的协议，通过点对点单元与其建立逻辑通道；所述传感数据协议单元利用与前端传感器和控制模块相匹配的协议，通过接口单元与前端传感器和控制模块建立逻辑通道，完成信息交互；所述无线通信协议单元利用与各相关节点定义的通信协议，通过射频单元与各个节点完成信息交互与转发。

4.根据权利要求1所述的智能协作式配置方法，其特征在于，所述存储单元包括区域信息表、传感器数据表和节点配置信息表；所述区域信息表用于存储节点所在区域信息，并存储区域中其他节点的标识；所述传感器数据表以关系树形式存储区域中传感器相关数据；节点配置信息表用于存储节点的详细配置信息，并以节点标识为索引。

5.根据权利要求1所述的智能协作式配置方法，其特征在于，所述功能单元包括配置交互功能单元、区域联动协作功能单元和协同配置功能单元；所述配置交互功能单元根据协议与配置控制器进行点对点信息交互，并修改本节点的相关数据；所述区域联动协作功能单元按照相关的区域联动模型及算法，执行区域联动的相关功能要求；所述协同配置功能单元负责遵循相关流程和在协同中所处地位进行相关配置过程。

Images