CN204117187U - 一种移动物联网感知系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及物联网通信技术领域，具体为一种移动物联网感知系统，其通过移动动态感知的方式，既能明显扩大物联网的感知范围，又能避免建立大型物联网感知层，降低使用成本，其包括无线识别标签，智能手机和网络云端服务器，无线识别标签具有唯一性的标识码，智能手机上有识别无线识别标签的标签识别管理客户端，无线识别标签通过短距离无线电通道连接智能手机，智能手机通过网络通信通道连接互联网，互联网连接网络云端服务器，标签识别管理客户端作为移动感知节点实时将其探测到的周边无线标签识别码，估测的物体位置，以及当前时间等信息通过智能手机通信通道连接互联网传送至网络云端服务器。

Description

一种移动物联网感知系统

技术领域

本实用新型涉及物联网通信技术领域，具体为一种移动物联网感知系统。 

背景技术

物联网具体地说就是把感应器嵌入和装备到自然和人类社会的物理世界各种物体中，如电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等等，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。 

传感技术使物体可以感知它所存在的环境，射频识别和通讯技术赋予物体被感知和与世界联系的信息窗口。现有的物联网感知层有两种基本物体感知方式：一种是由固定的特殊的物体识别器来感知进入它的感知范围的带有射频标签的物体，识别器通过有线或无线的通讯和互联网链接，从而将它所感知的物体联网；另外一种将长距离无线通讯模块（WiFi，3G，4G等）直接植入物体中而实现移动物体的网络链接。这两种方式的感知范围都有限，因为都依赖于物联网基础设施（Infrastructure）的建设。前一种方式无法感知在物体识别器识别范围外面的物体，特别是行踪不固定的运动物体。而后一种方式受价格、电源功耗等限制，也只可以用于少数有限的应用。如何实现最大范围的、低成本的，特别是面向于具有动态移动特征的物联感知网，是一个有难度也是非常有价值的挑战。 

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种移动物联网感知系统，其通过移动动态感知的方式，既能明显扩大物联网的感知范围，又能避免建立大型物联网感知层，降低使用成本。 

其技术方案是这样的：一种移动物联网感知系统，其特征在于，其包括无线识别标签，智能手机和网络云端服务器，所述无线识别标签具有唯一性的标识码，所述智能手机上有识别所述无线识别标签的标签识别管理客户端，所述无线识别标签通过短距离无线电通道连接所述智能手机，所述智能手机通过网络通信通道连接互联网，所述互联网连接网络云端服务器，所述标签识别管理客户端作为移动感知节点实时将其探测到的周边无线标签识别码，估测的物体位置，以及当前时间等信息通过智能手机通信通道连接互联网传送至网络云端服务器。 

其进一步特征在于，所述无线识别标签上设置低功耗蓝牙发送和接收器，所述智能手机通过蓝牙通信连接所述无线识别标签，所述无线识别标签上的低功耗蓝牙发送器间歇式通过其广告通道发送其标识码和电源状态等基本信息。 

本实用新型采用上述方案后，在需要进行感知的物体或者人身上放上无线识别标签，无线识别标签具有唯一性的标识码用于与其他标签区别开来，由于智能手机具有无线发射、接收能力，有足够的数据处理和传输能力，可以和互联网无缝链接，将智能手机作为一个物联网结点，智能手机分布广泛，不同的智能手机接收周围的无线识别标签的信号，将信息传给互联网后传至网络云端服务器，即可以将需要感知的物体或人的位置、时间等信息实时连上互联网，网络云端服务器实时接收所有移动感知节点发送的物体标识，位置和时间等其它信息实时记录，更新和管理对应物体的动态网络数据库系统，当需要查找对应的信息时，通过自己的智能手机或其它网络终端设备进入网络云端服务器即可得到需要的信息，由于智能手机的移动和广泛分布特性，可以形成一个超大范围的动态感知网，可以有效解决有不可预知移动范围的物体的动态联网，这是静态感知网所无法实现的，同时利用智能手机的网络连接功能将感知层和传输层有机结合，有效利用手机网络已有的基础设施，可以实现超低成本的物联网络，通过在云端进行大数据的处理，可以发展出各种各样的高端应用。 

附图说明

图1本实用新型结构框图。 

具体实施方式

见图1所示，一种移动物联网感知系统，其包括无线识别标签1，智能手机2和网络云端服务器3，无线识别标签具有唯一性的标识码，智能手机2上有识别无线识别标签的标签识别管理客户端，无线识别标签1通过短距离无线电通道连接智能手机2，智能手机2通过网络通信通道连接互联网4，互联网连接网络云端服务器3，标签识别管理客户端作为移动感知节点实时将其探测到的周边无线标签识别码，估测的物体位置，以及当前时间等信息通过智能手机2通信通道连接互联网4传送至网络云端服务器3；无线识别标签1上设置低功耗蓝牙发送和接收器，智能手机2通过蓝牙通信连接无线识别标签1，无线识别标签1上的低功耗蓝牙发送器间歇式通过其广告通道发送其标识码和电源状态等基本信息。 

低功耗技术是蓝牙4.0版本的重大突破，其具备超低峰值、平均值与待机功耗，用标准钮扣电池就可以使用数年，它支持多种设备间的兼容性，并增强了发射/接收距离，理想情况下可以达到100米的工作距离。另外，它还支持很短的8到27字节的数据包，数据传输速度可达1Mbps，蓝牙低功耗技术和其它版本的蓝牙技术一样使用调节性跳频，以尽量减少2.4GHz ISM波段其它技术的干扰。 

蓝牙低功耗设计提供三种应用模式：独立运作模式（Stand-alone）、双模工作模式（DualMode）及整合模式。在双模应用中，蓝牙低功耗的功能会整合至现有的传统蓝牙控制器中，共享传统蓝牙技术既有的射频和功能。除此之外，还可以利用升级版蓝牙低功耗技术的堆栈，整合目前的蓝牙3.0高速版本、或2.1+EDR等传统蓝牙芯片组来增进传统蓝牙装置的效能。蓝牙低功耗技术的独立运作模式是对本实用新型最重要的一个非常关键的模式。低功耗蓝牙独立运作芯片组是一个高度集成的装置。它具备轻量的链路层（Link Layer）， 并能在最低成本的前提下，支持低功耗的待机模式、简易的设备识别、以及可靠的点对点数据传输和安全的加密连接等。这样的一个低功耗独立工作模式使低功耗蓝牙技术成为一个理想的有源无线标签技术。 

将使用低功耗蓝牙技术的无线识别标签植入相关的物体，并在智能手机运行相应的客户端应用，智能手机就可以成为一个物联网的一个移动感知节点，同时利用其已有的无线网络通信能力，这样的一个移动感知节点可以将物体和物体数据管理系统通过互联网紧密联系起来，实现最基本的物体感知功能，只需要从物体到移动感知节点的单向通讯，物体内的无线识别标签的低功耗蓝牙发送器通过自己的广告通道间断性地向四周广播该无线识别标签的标志号，而在该范围内的智能手机移动节点接收周围的蓝牙广播信号，对于收集到的物体标签号，可以跟据不同的应用有不同的处理模式。其中一种是选择性识别模式，即局域模式，移动节点对照一个由云端的物体数据管理中心实时更新的热点物体列表，如果是热点物体则向数据中心汇报该物体的标志号，位置和时间，如果不是热点物体则忽略该物体标志信息。另外一种模式即为广域模式，将所有收集到物体的无线识别标签的信息加上时间和位置信息打包发送到网络云端服务器，这种广域模式需要更多的网络流量和带宽来支持。 

装备了物体感知功能的智能手机将感知和传输集成于一体，可以将有标识物体无缝链接至已存在的互联网络上。由于人（手机）的广泛分布，这些移动的节点通过其移动网络连接可以形成一个广泛链接的物联网络。这是一个别的方法没法替代的，具有超大感知范围的移动感知网。它可以有效利用已有的智能手机通信的基础设施（Infrastructure）进行数据传输，从而省去另外建立物联网感知和传输网络基础设施的巨大费用。无论是有有限移动范围的物体，还是有不可预知移动范围的物体，只要有智能手机用户接近都可以被有效联网，尽管这样的链接可能要通过动态变化的节点来实现。而这往往是一个静态的感知网无法做到的。 

无线识别标签：采用低功耗蓝牙技术，纽扣电池供电。不同类型的物体赋予不同的标识类别，并根据不同的应用灵活集成不同的功能，最低功耗的简单版本只需单向标识广播（advertising）功能，无须与标识感知节点建立通讯通道和数据传输。为了最大可能地延长电池寿命，可以采用间歇式广播的形式。对某些特殊应用，也可以与标识感知节点建立通讯通道和数据传输。比如集成语音传感器实现单向或双向的语音传输。 

智能移动设备客户端应用：利用低功耗蓝牙技术的扫描收听（Scanner）或使链接发起（Initiator）使智能手机或其它移动设备成为一个动态感知节点。它可以有局域和广域两层并行功能。局域模式下，智能手机或其它移动设备只动态识别和控制该用户设定的在局域范围内的物体。根据不同的客户需求，可以植入各种应用功能。而在广域模式下，智能手机或其它移动设备作为无联网的动态感知节点识别（和控制）所有在识别范围内的有标识物体。并根据云端智能数据控制中心的要求上传被感知物体的信息。 

云端智能数据控制中心：智能标签和物体的智能数据库管理系统。实时监控由移动终端上传的动态物体和标签的信息。根据客户需求建立热点物体/标签列表并实时下发给各移动终端节点。并根据实时采集的动态物联网数据提供各种增值服务。 

具体应用可以根据以下三个实施例来实现，如图1所示中从左至右的三个系统是三个实施例的具体示意图。 

实施例1：儿童安全监控系统儿童的安全和健康成长是一个全社会都关注的问题。一个能实时感知孩子位置的系统可以提前预警甚至预防许多危害的发生。设想在每个孩子身上植入无线识别标签（可以在孩子佩戴的饰物里，或在校服或平常的衣物里等等），通过由智能手机节点的移动物联网络，孩子的动态位置就可以被实时探测和通过网络云端服务器的数据中心实时更新。父母可以在数据中心注册自己孩子的特有标识号码，通过自己的智能手机或网络应用随时查看，甚至家长可以设置自己孩子的正常活动范围，网络云端服务器的数据中心的高端应用可以根据父母的设定范围，和孩子的实时位置做智能化的数据分析处理，然后在孩子出现在不该出现的场合，或出现异常的活动图案等时自动给父母提供预警信号。当更严重的事情发生时，如孩子丢失，被绑架等等，同样可以通过这样的移动物联网络通过公众来寻找失踪的小孩。这类的无线识别标签应该可以被任何智能手机移动节点开放式访问，最靠近目标位置的手机自动把位置信息发送给在网络云端服务器的数据库管理中心。智能手机移动节点负责传输但不处理该类标识信息，而只由数据中心将信息发布给授权用户。这样的系统同样也可以用于老年人或其他需要特殊关注的人群如精神病人等。 

实施例2：失物找寻系统（重要物品，宠物等）。日常生活中人们丢失东西是经常的事。如何迅速有效的找到失物是每个丢过东西的人都非常想解决的问题，特别是宠物等会移动的非静态物体。通过以智能手机为节点的移动物联网络可以很好地解决这个问题。同样我们可以在自己容易丢失的物件上植入无线识别标签，通过自己的智能手机，打开客户端应用，我们可以在个人手机的感知范围内迅速找到它们。如果这些物件已经出了自己的智能手机的感知范围，我们可以通过向网络云端服务器的数据管理中心申请，将丢失物件的标识号向以智能手机为节点的移动物联网络发布而在更广泛的范围内搜寻，然后将搜寻结果反馈给失主。这类的标识可以是开放式访问的，也可以是有限制式访问的。这类的应用可以从上述的局域模式开始，给个人用户提供方便日常生活的便利。当越来越多的用户开始使用智能标签和客户端应用程序时，动态网络的覆盖就越广泛，广域运作模式将会给用户带来更有效也更完善好的用户体验。 

实施例3：车辆追踪等行业应用。同样的原理也可以用于交通和公共安全领域。现代化的城市交通管理系统通过路口的视频和地面传感器，已经建立了较完善的监控管理系统。但这些监控设施并不能覆盖城市的所有范围，而很多时候会有迅速搜寻目标车辆的需求。通过由智能手机节点的移动物联网络可以有效地辅助已有的车辆交通监控系统来满足这样的需求。当然，这也需要在车辆上植入无线标签。这可以和新一代的带无线标识的车牌技术相结合。管理系统将目标车辆的标识好发布给由智能手机为节点的移动物联网络来迅速发现目标并实时跟踪。这类的标识可以是有限制式访问的。对这一类的标识，移动节点上的应用只根据数据中心发布的目标标识感知。感知结果将被自动传输回云端数据处理、管理中心，而不需要手机用户介入。 

Claims (2)

1.一种移动物联网感知系统，其特征在于，其包括无线识别标签，智能手机和网络云端服务器，所述无线识别标签具有唯一性的标识码，所述智能手机上有识别所述无线识别标签的标签识别管理客户端，所述无线识别标签通过短距离无线电通道连接所述智能手机，所述智能手机通过网络通信通道连接互联网，所述互联网连接网络云端服务器，所述标签识别管理客户端作为移动感知节点实时将其探测到的周边无线标签识别码，估测的物体位置，以及当前时间通过智能手机通信通道连接互联网传送至所述网络云端服务器。

2.根据权利要求1所述的一种移动物联网感知系统，其特征在于，所述无线识别标签上设置低功耗蓝牙发送和接收器，所述智能手机通过蓝牙通信连接所述无线识别标签，所述无线识别标签上的低功耗蓝牙发送器间歇式通过其广告通道发送其标识码和电源状态。