CN202931564U - 一种基于移动互联网技术的物联网终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于移动互联网技术的物联网终端，该终端由检测单元(1)，电源单元(2)，智能设备(3)，检测单元MCU(4)，近程无线通讯组件(5)，模拟或数字采集器(6)，电子标签读写器(7)组成，通过物联网云系统(8)，远程无线通讯网(9)，近程无线通讯网(10)对电子标签(11)和传感器(12)进行检测，其中检测单元(1)、电源单元(2)、智能设备(3)、电子标签(11)、传感器(12)构成了物联网系统的感知层，检测单元(1)、电源单元(2)、智能设备(3)、近程无线通讯网(10)、远程无线通讯网(9)、物联网云系统(8)构成了物联网系统的网络层，物联网云系统(8)和智能设备(3)中的软件构成物联网系统的应用层。

Description

一种基于移动互联网技术的物联网终端

技术领域

本实用新型是一种物联网终端，涉及移动互联网和电子标签技术领域，特别是提供了一种基于移动互联网技术的物联网终端。 

背景技术：

物联网感知层的关键设备是各种物联网终端，其网络层是互联网，而其应用层则是基于云计算的应用服务。 

实际应用中，物联网终端可以用于物品流通过程中对物品的编码和识别的手持终端，也可以是各种供电计量表、供水计量表、燃气计量表、热力供应计量表、输油管道流量计量终端、加油站计量终端等。其基本内部结构是由CPU及存储器单元、人机操作界面单元、传感器数据采集和电子标签读写单元、电源单元组成，部分检测设备还配备远程通讯单元。

在现有物联网终端的使用中存在以下问题，一是由于现行手持终端的结构是将人机操作界面与感知与检测部件集成为一体，终端成本较高，因体积所限，手持终端的感知灵敏度受到限制，二是大部分计量终端位置分散，权属不同，只有少数计量终端具备通讯功能，为每一个计量终端配置远程通讯网络又不现实，致使物联网技术在计量终端的应用受到“最后一公里”的瓶颈限制难以发挥优势。

现实需要发明一种新型物联网终端的结构，由这种结构构成的终端具有物联网所必须的远程通讯能力，手持终端具有较高的检测灵敏度，同时大幅度降低终端成本。

发明内容：

本实用新型所要解决的问题是：提供一种基于移动互联网技术的物联网终端，使其能够克服现有物联网终端存在的缺点。本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种基于移动互联网技术的物联网终端，包括检测单元、电源单元、智能设备三部分组成。检测单元与智能设备之间是通过近程无线通讯传输信息的，检测单元与电源单元之间是通过电连接。 

本实用新型提供了一种基于移动互联网技术的物联网终端，所述物联网终端由检测单元（1）、电源单元（2）、智能设备（3）、检测单元MCU（4）、近程无线通讯组件（5）、模拟或数字采集器（6）和电子标签读写器（7）组成，通过物联网云系统（8）、远程无线通讯网（9）和近程无线通讯网（10）对电子标签（11）和传感器（12）进行检测。

通过上述的物联网终端可以解决本实用新型所要解决的技术问题。

所述的检测单元是由检测MCU模块、近程无线通讯组件、传感器模块、电子标签读写模块组成。其中MCU模块包括MCU、存储器；近程无线通讯组件以是任何近程无线通讯组件，现阶段可以采用WiFi、Bluetooth、Zigbee、nRF、IrDA等技术；传感器模块可以是传感器接口，如A/D接口或数字接口，也可以将传感器集成在模块内；电子标签读写模块既可以是接触式也可以是非接触式。

所述近程无线通讯组件（5）可以采用短距离无线通讯技术。

所述的电源单元可根据使用需要配置电池或外接电源，用于向检测单元提供电源。

所述的智能设备是具有远程和近程无线通讯功能且安装了物联网终端软件的智能设备，可以是智能手机、笔记本电脑、平板电脑等，智能设备即是物联网终端的人机界面，同时又负责通过远距离无线网将检测单元获取的检测结果发往物联网云。

所述的远程无线通讯是指2G、3G、4G以及未来各种广域无线通讯技术。

附图说明

图1为本实用新型结构及连接关系示意图。 

图1中，1为检测单元，2为电源单元，3为智能设备，4为检测单元MCU，5为近程无线通讯组件，6为模拟或数字采集器，7为电子标签读写器，8为物联网云系统，9为远程无线通讯网，10为近程无线通讯网，11为电子标签，12为传感器。

图1中，由检测单元（1）、电源单元（2）、智能设备（3）、电子标签（11）、传感器（12）构成了物联网系统的感知层，由检测单元（1）、电源单元（2）、智能设备（3）、近程无线通讯网（10）、远程无线通讯网（9）、物联网云系统（8）构成了物联网系统的网络层，由物联网云系统（8）和智能设备（3）中的软件构成物联网系统的应用层。

一个被检测对象至少包含一个电子标签用于为被检测对象命名，也可以是电子标签和传感器同时存在。一个配置了电子标签或同时配置电子标签和传感器的被测对象称为一个物联网节点。

具体实施方式：

下面结合说明书附图对实施例加以详述。 

图1中检测单元MCU（4）的程序存储器中安装操作系统和检测单元的监控程序，系统启动后，电源单元（2）首先为检测单元MCU（4）供电，并在检测单元MCU（4）的控制下分别为各工作单元供电，整个检测单元在检测单元MCU（4）的控制下完成初始化。

采用本实用新型所构成的设备工作可分为以下若干流程：

1、握手流程

由于检测单元（1）与智能设备（3）之间是通过近程无线通讯实现信息传输的，在智能设备（3）启动检测功能后，首先要与检测单元（1）进行通讯连接。在第一次握手时，按下检测单元（1）上的握手键，使检测单元（1）通过近程无线通讯组件（5）、近程无线通讯网（10）向智能设备（3）发送握手信息，智能设备（3）接到握手信息后保存此信息，并可以为检测单元（1）设置密码。第一次握手后，握手的发起权交付智能设备（3），下次握手时，只要在智能设备（3）上输入密码，即可实现与这一检测单元的握手。握手流程完成后，智能设备（3）与检测单元（1）即可通过近程无线通讯网（10）进行通讯。 

2、节点注册流程

节点注册流程的目的是通过对该节点的初次检测，采集该节点的UID信息、位置信息、传感器类型信息，并将这些标识该节点“特征”的信息上传至物联网云。检测单元MCU(4)在系统程序的引导下，通过电子标签读写器（7）读取电子标签（11）中的UID，通过模拟或数字采集器（6）采集到传感器类型，将这两个信息通过近程无线通讯组件（5）和近程无线通讯网（10）发往物联网智能设备（3），智能设备（3）将收到的该节点的UID和传感器类型信息连同该节点的位置信息打包透过远程无线通讯网（9）发往物联网云系统（8）。物联网云系统(8)将收到的该节点的UID、传感器类型信息和位置信息处理后，生成该节点的特征码N，保存到物联网云系统（8）中的数据库，由此完成了一次注册流程。 

该节点的位置信息可以用智能设备（3）中的GPS信息，也可以是物联网云系统（8）发给智能设备（3）的，用于确定该节点的位置信息。

3、节点身份认证流程

此流程是通过验证节点的特征码完成对被检测单元的身份认证，由此判断该节点的UID、传感器类型信息和位置信息是否正确。检测单元MCU(4)在系统程序的引导下，通过电子标签读写器（7）读取电子标签（11）中的UID，通过模拟或数字采集器（6）采集到传感器类型，将这两个信息通过近程无线通讯组件（5）和近程无线通讯网（10）发往智能设备（3），智能设备（3）将收到的该节点的UID和传感器类型信息连同该节点的位置信息打包并透过远程无线通讯网（9）发往物联网云系统（8）。物联网云系统(8)用收到的该节点的UID信息分别检索数据库中相同UID注册节点的传感器类型信息和节点位置信息，如两项比较均通过，说明该节点的序号、类型、位置均通过认证，返回正常值。如两项比较中有不等情况时，说明信息不一致的特征值出错，智能设备（3）上显示报错信息，并将报错结果上传物联网云系统（8）。 

4、被检测对象理化量采集流程

检测单元的传感器（12）与被检测设备连接，被检测理化量经传感器（12）转变为电信号，送达采集器（6），在检测单元MCU（4）的控制下，电信号转换成离散的数字序列，并送达检测单元MCU（4）；检测单元MCU（4）按照程序规定对采集器（6）的数据进行读取，并将结果保存在检测单元MCU（4），由此完成了一次理化量采集。 

5、数据通讯流程

检测单元MCU（4）启动近程无线通讯程序，控制无线通讯单元（5）通过近程无线通讯网（10）使检测单元（1）与智能设备（3）建立通讯，检测单元（1）将采集到且已经数字化的检测结果传送到智能设备（3），智能设备（3）按照其操作系统和监控程序的要求，对收到的数据进行处理，并启动远程无线通讯，通过远程无线通讯网（9）将数据上传至物联网云系统（8）。反之，当物联网云系统（8）需要与检测单元（1）传输数据时，则是根据本流程的逆过程完成。 

6、远程检测流程。

对本检测系统的访问和数据服务是通过各种具有Internet网络功能的智能设备（3）实现的。客户可以利用各种广域网络访问物联网云计算中心，在智能设备（3）上输入物联网云系统（8）的IP地址或域名，根据注册用户的访问权限，从物联网云系统（8）的浏览器、邮件、即时信息获得检测结果。 

上述流程中二、三、四为物联网感知层操作，流程一、五为网络层操作，流程六为应用层操作。

实施例

实施例一是用本实用新型所述的检测单元对流体的流量、压力和浓度等指标进行远程检测。 

用户为被检测对象配置电子标签（11）和传感器（12），形成物联网检测节点。检测过程开始后，人工点击智能设备（3）的操作界面，智能设备（3）启动节点身份认证流程，如认证未通过，则根据智能设备（3）中的程序报警，并将报警信息上传给物联网云系统（8），如认证通过，则根据智能设备（3）中的程序进入理化量采集流程，采集流程完成后，检测数据上传至物联网云系统（8），物联网云系统（8）中的应用层软件可以为客户提供各种服务。

本实用新型的检测单元应用于供电、供水、燃气等流量检测时，检测单元与被检查对象通过机械连接结合在一起形成物联网电表、水表和燃气表等计量设备。水、电和燃气供应商的网站提供专用查表软件，用户可以自行下载安装到自己的智能手机上，并用智能手机在供应商网站注册，取得查询权限。查表时，首先用户在规定距离内操作智能手机与检测单元握手，第二步对节点进行身份认证，第三步采集节点的流量数据，第四步用户可以在智能设备（3）上看到流量信息，与此同时智能设备（3）自动将流量信息上传至物联网云系统（8），物联网云系统（8）将检测信息录入到数据库，在应用层，供应商可以根据物联网云系统（8）中数据库的信息，对用户收取费用。

本实例中，供应商即不需要派人查表，也无需为查表架设网络，无需承担智能设备的成本（和费用），只要安装物联网流量表即可实现对用户电、水和燃气流量的远程检测。而用户的查表操作则是在距物联网流量表一定距离内（一般小于10米视距）观察手机显示即可完成，操作方便。

实施例二是由本实用新型所述的检测设备和物联网云构建的远程实时检测系统，用于对物品仓储和流通过程中的统计管理。

为在仓储物流过程中识别物品，每一物品被配置电子标签（11），形成物联网检测节点。检测过程开始后，人工点击智能设备（3）的操作界面，智能设备（3）启动节点身份认证流程，经过此流程，识别被检测物品，身份认证流程完成后，智能设备（ 3）将检测数据上传至物联网云系统（8），物联网云系统（8）中的应用层软件与智能设备（3）中的应用程序交互实现各种服务功能。

本实例中的智能设备（3）可采用智能手机，智能设备（3）是作为物联网终端的人机界面和远程无线通讯工具，检测单元（1）采用手持终端作为采集器的结构，智能设备（3）与检测单元（1）之间通过近程无线通讯传输数据，由于智能设备（3）与检测单元（1）是分体结构，可以不受智能设备（3）和检测单元（1）一体结构的限制，而将采集天线的截面积尽可能做大，以获得更高的信号增益进而提高采集灵敏度。使用时，分体结构还可以使采集器更加接近电子标签，智能设备（3）和检测单元（1）之间采用无线通讯，摆脱了有线连接的羁绊，使用方便。

本实用新型的有益效果

1.   分体结构用智能设备所具有的移动互联网通讯能力为物联网终端提供远程通讯能力，实现了所有被测节点的无线通讯覆盖，进而为物联网应用创造条件。

2.   分体结构使远程无线通讯和人机界面功能从检测终端中分离出来，而这部分功能可以由智能设备实现，因此使检测单元的成本大幅度降低。

3.   分体结构使检测单元可以不受体积限制，将感知部件做大，从而提高检测灵敏度。

4.   在检测单元与智能设备之间采用近程无线通讯，提升检测单元使用的灵活性和便利性。

Claims (8)

1.一种基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，由检测单元（1）、电源单元（2）、智能设备（3）、检测单元MCU（4）、近程无线通讯组件（5）、模拟或数字采集器（6）和电子标签读写器（7）组成，通过物联网云系统（8）、远程无线通讯网（9）和近程无线通讯网（10）对电子标签（11）和传感器（12）进行检测。

2.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述智能设备（3）可以是智能手机或计算机。

3.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述检测单元（4）与所述智能设备（3）之间是通过近程无线通讯传输信息的。

4.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于所述近程无线通讯组件（5）可以采用短距离无线通讯技术。

5.按照权利要求4所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述短距离无线通讯技术是WiFi、Bluetooth、Zigbee、nRF或IrDA。

6.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述远程无线通讯网（9）是2G、3G、4G及未来广域无线通讯网。

7.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述电子标签（11）是多个频率的电子标签。

8.按照权利要求1所述的基于移动互联网技术的物联网终端，其特征在于，所述传感器（12）是理化量传感器，也可以是变送器。

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