CN106899662A - 一种异种智能传感网协作通信的通用平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异种智能传感网协作通信的通用平台，包括中心控制器模块、网络流表定制与下发模块和节点定制与部署模块；其中中心控制器模块用于管理和维护整个通用平台的运作；网络流表定制与下发模块用于定制交换机的转发流表，并将定制的转发流表下发至可定制流表的交换机中，使得交换机能够根据制定的流表对送来的数据包进行转发；所述节点定制与部署模块用于对某一智能传感网的传感网节点文件进行创建，并在文件中对传感网节点的功能进行制定，然后将节点文件部署到相应的交换机中。

Description

一种异种智能传感网协作通信的通用平台

技术领域

本发明涉及智能传感网领域，更具体地，涉及一种异种智能传感网协作通信的通用平台。

背景技术

智能传感网络是由多个具有传感能力、存储能力、计算能力和网络通信能力的智能传感器，通过某种通信协议连接起来的网络系统。得益于科技的发展，智能传感网络的应用范围不断扩大，现已在安全监控、环境监测、工业流程控制、智能电网等方面得到较广泛的应用。但不同的智能传感网络之间的差异性较大，存在着拓扑结构不同、通信协议不同、协同机制不同等诸多差异，这使得人们需要为每一种传感网络单独定制仅适用于特定网络的单一平台。

事实上，智能传感网络与普通计算机网络的最大不同，是前者的应用维度更加多样化，从工业生产到农业劳作，从视频监控到智能家居，尤其在很多时候同一地点需要同时部署气候监测网络、视频监控网络、工业传感信息网络等多个异种的智能传感网络。多个智能传感网在同一地点共存时，需要解决的一大问题就是网络隔离问题，即网络之间要保证相互独立运行，互不干扰。并且，为实现多个智能传感网在同一地点同时部署，传统的做法是为每个智能传感网络分别设计不同的硬件器件，搭设单独的通信模块，分别设计不同的软件对每个智能传感网络进行控制，这在提倡可持续发展、鼓励节约成本、提倡提高资源利用率的当今社会是较不科学的做法，也缺乏灵活性。同时，不同智能传感网络运行时的监控方式不一样，这就需要花费更多的人力物力对每一个智能传感网络、每一个传感网络节点进行单独维护，维护成本较高且应对异常的反应延迟较大。

发明内容

本发明为解决以上现有技术的缺陷，提供了一种异种智能传感网协作通信的通用平台，该平台能够同时对多个异种的智能传感器网进行部署，实现灵活定制，稳定共存，其兼容性、灵活性、隔离性、部署效率较高。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种异种智能传感网协作通信的通用平台，包括中心控制器模块、网络流表定制与下发模块和节点定制与部署模块；其中中心控制器模块用于管理和维护整个通用平台的运作；网络流表定制与下发模块用于定制交换机的转发流表，并将定制的转发流表下发至可定制流表的交换机中，使得交换机能够根据制定的流表对送来的数据包进行转发；所述节点定制与部署模块用于对某一智能传感网的传感网节点文件进行创建，并在文件中对传感网节点的功能进行制定，然后将节点文件部署到相应的交换机中。

优选地，所述通用平台还包括有节点删除模块，所述节点删除模块用于删除某一指定的已部署的传感网节点。

优选地，节点删除模块删除传感网节点的具体过程如下：

（1）停止传感网节点所在交换机上的对应进程；

（2）删除相应交换机上传感网节点的节点文件以及对应的心跳文件。

优选地，所述通用平台还包括有数据库模块，数据库模块用于对各个交换机信息、智能传感网的网络的运行信息以及传感网节点信息进行存储，便于对平台进行统一管理。

优选地，所述网络流表定制与下发模块定制转发流表的具体过程如下：

（1）根据实际的数据流走向对每一个网络的match-action结构的转发流表进行规划与制定；

（2）中心控制器模块与可定制流表的交换机之间使用STL通信协议进行通信，将制定好的流表项发送到对应的可定制流表的交换机中。

优选地，节点定制与部署模块创建与部署节点的具体过程如下：

（1）创建属于指定智能传感网节点的节点文件与节点心跳文件；

（2）在节点文件上对节点的计算功能与通信功能进行定制；

（3）定制完节点功能后，通过node_send函数将节点文件与节点心跳文件部署到对应的传感网节点所属的交换机中。

优选地，所述传感网节点包括节点间计算与通信模块、心跳模块、监控模块和日志模块；

其中节点间计算与通信模块用于进行计算，并且用于传感网节点与同一智能传感网中的其他传感网节点之间进行通信；

心跳模块用于对已部署的传感网节点的运行状态进行检测，并定时发送心跳报文至中心控制器模块；

监控模块用于向中心控制器模块提供传感网节点运行时所占用的资源监控信息；

日志模块用于记录传感网节点的运行信息、心跳信息和异常信息。

优选地，所述心跳模块检测传感网节点运行状态的具体过程如下：

（1）每隔一段时间，使用ps –no-heading {进程号}这一命令对传感器节点的进程号存在与否进行查询；

（2）若查到对应进程号，则说明传感器节点工作正常，发送传感器节点名字至中心控制器模块的心跳接收端口；

（3）若查不到对应进程号，则说明传感器节点运行不正常，将传感器节点名字与”Timeout”字符串记录到日志模块中，与此同时，停止每隔一段时间对进程号的查询，停止向中心控制器模块的心跳接收端口发送心跳报文。

优选地，所述中心控制器模块在运行时初始化其心跳接收端口，并生成一个字典形式的数据结构，接下来的具体过程如下：

（1）所述中心控制器模块接收到心跳报文后，判断报文内容中的节点名称是否在字典中；

（2）若节点名字在字典中，则删除对应的计时器；

（3）若节点名字不在字典中，则创建一个新的计时器并启动计时器，用于计算节点此次接收心跳报文与上次接收心跳报文的时间间隔是否超过特定时间；

（4）若超过特定时间，则说明节点出现故障；

（5）若没超过特定时间，则说明节点正常运行。

优选地，所述监控模块的具体工作原理如下：

（1）每隔一段时间，通过ps aux | grep {节点名字} | grep –v ‘grep’指令查询传感网节点运行时所占用的资源监控信息；

（2）然后将获得的资源监控信息发送给中心控制器模块进行实时监控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种异种智能传感网协作通信的通用平台，实现不同拓扑结构、不同通信协议、不同协同机制等多个异种传感网络灵活地部署在同一个通用平台上，并且能够稳定共存；提高了网络部署效率。

附图说明

图1为通用平台的一种实施方式的示意图。

图2为通用平台的另一种实施方式的示意图。

图3为传感网节点的示意图。

图4为通用平台、传感网节点的示意图。

图5为通用平台、传感网节点的工作流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1~5所示，通用平台包括中心控制器模块、网络流表定制与下发模块和节点定制与部署模块；其中中心控制器模块用于统筹整个通用平台的运作；网络流表定制与下发模块用于定制交换机的转发流表，并将定制的转发流表下发至可定制流表的交换机中，使得交换机能够根据制定的流表对送来的数据包进行转发；所述节点定制与部署模块用于对某一智能传感网的传感网节点文件进行创建，并在文件中对传感网节点的功能进行制定，然后将节点文件部署到相应的交换机中。

在具体的实施过程中，如图1所示，所述通用平台还包括有节点删除模块，所述节点删除模块用于删除某一指定的已部署的传感网节点。其中，节点删除模块删除传感网节点的具体过程如下：

（1）停止传感网节点所在交换机上的对应进程；

（2）删除相应交换机上传感网节点的节点文件以及对应的心跳文件。

在具体的实施过程中，如图2所示，所述通用平台还包括有数据库模块，数据库模块用于对各个交换机信息、智能传感网的网络的运行信息以及传感网节点信息进行存储，便于对平台进行统一管理。

在具体的实施过程中，所述网络流表定制与下发模块定制转发流表的具体过程如下：

（1）根据实际的数据流走向对每一个网络的match-action结构的转发流表进行规划与制定；

（2）中心控制器模块与可定制流表的交换机之间使用STL通信协议进行通信，将制定好的流表项发送到对应的可定制流表的交换机中。

在具体的实施过程中，节点定制与部署模块创建与部署节点的具体过程如下：

（1）创建属于指定智能传感网节点的节点文件与节点心跳文件；

（2）在节点文件上对节点的计算功能与通信功能进行定制；

（3）定制完节点功能后，通过node_send函数将节点文件与节点心跳文件部署到对应的传感网节点所属的交换机中。

实施例2

本实施例对传感网节点进行了进一步的说明，如图3所示，所述传感网节点包括节点间计算与通信模块、心跳模块、监控模块和日志模块；

其中节点间计算与通信模块用于进行计算，并且用于与同一智能传感网中的其他传感网节点之间进行通信；

心跳模块用于对已部署的传感网节点的运行状态进行检测，并定时发送心跳报文至中心控制器模块；

监控模块用于向中心控制器模块提供传感网节点运行时所占用的资源监控信息；

日志模块用于记录传感网节点的运行信息、心跳信息和异常信息。

其中节点间计算与通信模块用于具体网络的具体节点计算，同时与其他同一网络的节点进行通信。具体执行办法如下：

示例网络一、定制温度监控网络的节点功能，实现多个温度传感器循环发送温度数据：

（1）一个节点收到上一个节点发送过来的温度数据后，结合本节点采集到的温度数据，取二者的平均值，作为发送给下一个节点的温度值；

（2）五个温度节点之间交换数据，每当循环六轮后，将六轮后的数据发送给第六个节点作为协同工作后温度采集的一次结果。

（3）如此不断循环，使第六个节点采集多次协同工作后的温度数据。

示例网络二、定制电力监控网络的节点功能，实现电力故障实时监控：

（1）传感节点定时发送数据给监控节点，监控节点收到数据后，更新本地的定时器；

（2）若监控节点没在特定时间内获得传感节点发送过来的报文，则认定节点故障；

（3）监控节点将故障信息上报给中心控制器模块；

（4）中心控制器模块收到故障信息后，立即启动与前一个故障网络并行运行的备份传感网络。

示例网络三、定制视频监控网络的节点功能，实现视频网络的正常运转：

（1）视频采集到的每一视频数据用指定端口号进行标记；

（2）将摄像头将采集到的图像数据，发送给指定录像机进行相应处理后进行显示；

在具体的实施过程中，所述心跳模块检测传感网节点运行状态的具体过程如下：

（1）每隔一段时间，使用ps –no-heading {进程号}这一命令对传感器节点的进程号存在与否进行查询；

（2）若查到对应进程号，则说明传感器节点工作正常，发送传感器节点名字至中心控制器模块的心跳接收端口；

（3）若查不到对应进程号，则说明传感器节点运行不正常，于是将传感器节点名字与”Timeout”字符串记录到日志模块中，与此同时，停止每隔一段时间对进程号的查询，停止向中心控制器模块的心跳接收端口发送心跳报文。

其中，所述中心控制器模块在运行时初始化其心跳接收端口，并生成一个字典形式的数据结构，接下来的具体过程如下：

（1）所述中心控制器模块接收到心跳报文后，判断报文内容中的节点名称是否在字典中；

（2）若节点名字在字典中，则删除对应的计时器；

（3）若节点名字不在字典中，则创建一个新的计时器并启动计时器，用于计算节点此次接收心跳报文与上次接收心跳报文的时间间隔是否超过特定时间；

（4）若超过特定时间，则说明节点出现故障；

（5）若没超过特定时间，则说明节点正常运行。

在具体的实施过程中，所述监控模块的具体工作原理如下：

（1）每隔一段时间，通过ps aux | grep {节点名字} | grep –v ‘grep’指令查询硬件在运行时的监控信息；

（2）然后将获得的监控信息发送给中心控制器模块进行实时监控。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：包括中心控制器模块、网络流表定制与下发模块和节点定制与部署模块；其中中心控制器模块用于管理和维护整个通用平台的运作；网络流表定制与下发模块用于定制交换机的转发流表，并将定制的转发流表下发至可定制流表的交换机中，使得交换机能够根据制定的流表对送来的数据包进行转发；所述节点定制与部署模块用于对某一智能传感网的传感网节点文件进行创建，并在文件中对传感网节点的功能进行制定，然后将节点文件部署到相应的交换机中。

2.根据权利要求1所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述通用平台还包括有节点删除模块，所述节点删除模块用于删除某一指定的已部署的传感网节点。

3.根据权利要求2所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：节点删除模块删除传感网节点的具体过程如下：

（1）停止传感网节点所在交换机上的对应进程；

（2）删除相应交换机上传感网节点的节点文件以及对应的心跳文件。

4.根据权利要求1所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述通用平台还包括有数据库模块，数据库模块用于对各个交换机信息、智能传感网的网络的运行信息以及传感网节点信息进行存储，便于对平台进行统一管理。

5.根据权利要求1所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述网络流表定制与下发模块定制转发流表的具体过程如下：

（1）根据实际的数据流走向对每一个网络的match-action结构的转发流表进行规划与制定；

（2）中心控制器模块与可定制流表的交换机之间使用STL通信协议进行通信，将制定好的流表项发送到对应的可定制流表的交换机中。

6.根据权利要求1所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：节点定制与部署模块创建与部署节点的具体过程如下：

（1）创建属于指定智能传感网节点的节点文件与节点心跳文件；

（2）在节点文件上对节点的计算功能与通信功能进行定制；

（3）定制完节点功能后，通过node_send函数将节点文件与节点心跳文件部署到对应的传感网节点所属的交换机中。

7.根据权利要求1所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述传感网节点包括节点间计算与通信模块、心跳模块、监控模块和日志模块；

其中节点间计算与通信模块用于进行计算，并且用于传感网节点与同一智能传感网中的其他传感网节点之间进行通信；

心跳模块用于对已部署的传感网节点的运行状态进行检测，并定时发送心跳报文至中心控制器模块；

监控模块用于向中心控制器模块提供传感网节点运行时所占用的资源监控信息；

日志模块用于记录传感网节点的运行信息、心跳信息和异常信息。

8.根据权利要求7所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述心跳模块检测传感网节点运行状态的具体过程如下：

（1）每隔一段时间，使用ps –no-heading {进程号}这一命令对传感器节点的进程号存在与否进行查询；

（2）若查到对应进程号，则说明传感器节点工作正常，发送传感器节点名字至中心控制器模块的心跳接收端口；

（3）若查不到对应进程号，则说明传感器节点运行不正常，将传感器节点名字与”Timeout”字符串记录到日志模块中，与此同时，停止每隔一段时间对进程号的查询，停止向中心控制器模块的心跳接收端口发送心跳报文。

9.根据权利要求7所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述中心控制器模块在运行时初始化其心跳接收端口，并生成一个字典形式的数据结构，接下来的具体过程如下：

（1）所述中心控制器模块接收到心跳报文后，判断报文内容中的节点名称是否在字典中；

（2）若节点名字在字典中，则删除对应的计时器；

（3）若节点名字不在字典中，则创建一个新的计时器并启动计时器，用于计算节点此次接收心跳报文与上次接收心跳报文的时间间隔是否超过特定时间；

（4）若超过特定时间，则说明节点出现故障；

（5）若没超过特定时间，则说明节点正常运行。

10.根据权利要求7所述的异种智能传感网协作通信的通用平台，其特征在于：所述监控模块的具体工作原理如下：

（1）每隔一段时间，通过ps aux | grep {节点名字} | grep –v ‘grep’指令查询传感网节点运行时所占用的资源监控信息；

（2）然后将获得的资源监控信息发送给中心控制器模块进行实时监控。