一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，包括設(shè)置在廣域網(wǎng)層的中央服務(wù)器，設(shè)置在傳感器網(wǎng)絡(luò)層的多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和與每個(gè)主節(jié)點(diǎn)匹配的多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，以及設(shè)置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間的應(yīng)用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間通信平臺(tái)的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)；所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過局域網(wǎng)連接。本發(fā)明所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中監(jiān)測(cè)難度大、可靠性低和運(yùn)輸損失大等缺陷，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)難度小、可靠性高和運(yùn)輸損失小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異構(gòu)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(Heterogeneous Network)是一種類型的網(wǎng)絡(luò),其是由不同制造商生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和系統(tǒng)組成的，大部分情況下運(yùn)行在不同的協(xié)議上支持不同的功能或應(yīng)用。
[0003]所謂異構(gòu)是指兩個(gè)或以上的無線通信系統(tǒng)采用了不同的接入技術(shù)，或者是采用相同的無線接入技術(shù)但屬于不同的無線運(yùn)營商。利用現(xiàn)有的多種無線通信系統(tǒng)，通過系統(tǒng)間融合的方式，是多系統(tǒng)之間取長補(bǔ)短是滿足未來移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求一種有效手段，能夠綜合發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。由于現(xiàn)有的各種無線接入系統(tǒng)在很多區(qū)域內(nèi)都是重疊覆蓋的，所以可以將這些相互重疊的不同類型的無線接入系統(tǒng)智能地結(jié)合在一起，使多種不同類型的網(wǎng)絡(luò)共同為用戶提供隨時(shí)隨地的無線接入。
[0004]農(nóng)產(chǎn)品，包括水果和蔬菜，在物流運(yùn)輸過程中會(huì)由于微生物感染，生化狀態(tài)改變，不合理的環(huán)境條件導(dǎo)致物理損傷等因素造成損失。應(yīng)用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信可以保證可靠的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并管理整個(gè)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和銷售過程，從而降低食品在物流過程中的損失。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在監(jiān)測(cè)難度大、可靠性低和運(yùn)輸損失大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問題，提出一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)難度小、可靠性高和運(yùn)輸損失小的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，包括設(shè)置在廣域網(wǎng)層的中央服務(wù)器，設(shè)置在傳感器網(wǎng)絡(luò)層的多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和與每個(gè)主節(jié)點(diǎn)匹配的多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，以及設(shè)置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間的應(yīng)用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間通信平臺(tái)的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)；所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過局域網(wǎng)連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，包括主控制平臺(tái)，以及分別與所述主控制平臺(tái)連接的電源管理模塊、以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊；
所述WIF1-AP通信模塊，用于主控制平臺(tái)與每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)通信；所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，用于主控制平臺(tái)與服務(wù)器通信；以太網(wǎng)通信模塊和WIF1-STA通信模塊共用一個(gè)硬件模塊；
所述主控制平臺(tái)，通過WIF1-AP通信模塊接收傳感器網(wǎng)絡(luò)層中的物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息，并將接收到的信息通過以太網(wǎng)通信模塊或WIF1-STA通信模塊或GPRS通信模塊發(fā)送到廣域網(wǎng)層中的中央服務(wù)器。
[0009]進(jìn)一步地，所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，還包括分別與所述主控制平臺(tái)連接的調(diào)試串口模塊、外部FLASH模塊、JTAG下載接口和RJ45插座中的任意幾種；
所述以太網(wǎng)WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，通過調(diào)試串口模塊與主控平臺(tái)連接。
[0010]進(jìn)一步地，外部FLASH模塊與主控制平臺(tái)之間，通過4線制的SPI總線連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述主控制平臺(tái)的型號(hào)為STM32F103ZET6。
[0012]進(jìn)一步地，所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，分別通過串行通信接口與主控制平臺(tái)連接；
所述WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊的物理接口均為天線，以太網(wǎng)通信模塊的物理接口為RJ45插座。
[0013]進(jìn)一步地，所述主控制平臺(tái)的串口 USARTl與以太網(wǎng)通信模塊或WIF1-STA通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過以太網(wǎng)或者WIFI通信；
所述主控制平臺(tái)的串口 USART2與WIF1-AP通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過WIFI通信；
所述主控制平臺(tái)的串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過GPRS通信。
[0014]進(jìn)一步地，所述服務(wù)器，包括用于接收多域異構(gòu)云通信平臺(tái)數(shù)據(jù)的服務(wù)軟件模塊，用于顯示接收數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的用戶界面，以及用于存儲(chǔ)每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和每個(gè)從節(jié)點(diǎn)的類型信息的數(shù)據(jù)庫裝置；所述服務(wù)器與相應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間，使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
[0015]進(jìn)一步地，每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)，具有WIFI通信模塊，用于與多域異構(gòu)云通信平臺(tái)進(jìn)行通信。
[0016]進(jìn)一步地，每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)，包括用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供所在環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器，用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供易燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)的氣體濃度傳感器，以及用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供待監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)速率和加速度數(shù)據(jù)的速度傳感器和加速度傳感器。
[0017]本發(fā)明各實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，由于包括設(shè)置在廣域網(wǎng)層的中央服務(wù)器，設(shè)置在傳感器網(wǎng)絡(luò)層的多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和與每個(gè)主節(jié)點(diǎn)匹配的多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，以及設(shè)置在廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間的應(yīng)用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間通信平臺(tái)的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)；多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過局域網(wǎng)連接；可以保證節(jié)點(diǎn)到平臺(tái)到服務(wù)器的可靠有序的通信，更好的滿足農(nóng)產(chǎn)品加工運(yùn)輸?shù)耐ㄐ判枨?；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中監(jiān)測(cè)難度大、可靠性低和運(yùn)輸損失大的缺陷，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)難度小、可靠性高和運(yùn)輸損失小的優(yōu)點(diǎn)。
[0018]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0019]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置的應(yīng)用場景示意圖；
圖2為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置的工作原理示意圖；
圖3為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置中各模塊與主控芯片STM32連接口圖；
圖4為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置中云通信平臺(tái)到主節(jié)點(diǎn)的報(bào)文格式圖；
圖5為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置中主節(jié)點(diǎn)到云通信平臺(tái)的報(bào)文格式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖5所示，提供了一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，具體為一種可自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，主要應(yīng)用于農(nóng)場品生產(chǎn)、加工和物流運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)，相比傳統(tǒng)的服務(wù)器-網(wǎng)關(guān)-傳感器節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)構(gòu)架可以節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)成本，提高系統(tǒng)部署能力；保證節(jié)點(diǎn)到平臺(tái)到服務(wù)器的可靠有序的通信，更好的滿足農(nóng)產(chǎn)品加工運(yùn)輸?shù)耐ㄐ判枨蟆?br> [0023]該多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置的構(gòu)架可分為服務(wù)器-云通信平臺(tái)-主節(jié)點(diǎn)(如物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn))。該多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置中，主節(jié)點(diǎn)具有WIFI通信模塊，可以通過WIFI通信方式與多域異構(gòu)云通信平臺(tái)交換數(shù)據(jù)；多域異構(gòu)云通信平臺(tái)具有以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊，可以用這三種通信方式向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)；多域異構(gòu)云通信平臺(tái)具有自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多種功能，可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)籌部署、管理調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)的工作更加有序合理。
[0024]本實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，包括多域異構(gòu)云通信平臺(tái)、多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器，每個(gè)主節(jié)點(diǎn)上有WIFI通信模塊、用于與多域異構(gòu)云通信平臺(tái)通信。該多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，包括主控制平臺(tái)STM32F103ZET6、電源管理模塊、用于與主節(jié)點(diǎn)通信的以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和用于與服務(wù)器通信的以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊。該服務(wù)器，包括用于接收平臺(tái)數(shù)據(jù)的服務(wù)軟件、用戶界面和數(shù)據(jù)庫裝置，服務(wù)器與主節(jié)點(diǎn)之間使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
[0025]在上述實(shí)施例中，在通信鏈路中使用服務(wù)器與云通信平臺(tái)、以及云通信平臺(tái)與主節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu)，并且服務(wù)器與云通信平臺(tái)之間通過廣域網(wǎng)絡(luò)連接，云通信平臺(tái)與主節(jié)點(diǎn)之間通過局域網(wǎng)連接。在云通信平臺(tái)與服務(wù)器間使用公共廣域網(wǎng)連接，并且可以為任意可用的廣域網(wǎng)技術(shù)。
[0026]在上述實(shí)施例中，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)可以通過以太網(wǎng)、WIFI和GPRS三種通信方式與服務(wù)器通信；可以用WIFI與每個(gè)主節(jié)點(diǎn)通信；通過STM32的控制，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)自管理、自調(diào)節(jié)、自配置。多域異構(gòu)云通信平臺(tái)的自管理可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)傳感器類型信息、設(shè)置采集信息間隔時(shí)間、自檢、優(yōu)先響應(yīng)等功能，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)的自調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)采集信息間隔時(shí)間、自動(dòng)調(diào)節(jié)功率、時(shí)鐘同步等功能，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)的自配置可以實(shí)現(xiàn)配置主節(jié)點(diǎn)IP、配置密碼、配置加密方式。主節(jié)點(diǎn)設(shè)備可定時(shí)向平臺(tái)提供所在環(huán)境的溫度、濕度，主節(jié)點(diǎn)設(shè)備可定時(shí)向平臺(tái)提供氧氣、二氧化碳、乙烯甲烷等易燃?xì)怏w的濃度數(shù)據(jù)，主節(jié)點(diǎn)設(shè)備可定時(shí)向平臺(tái)提供產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)速率、加速度數(shù)據(jù)。
[0027]上述實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，包括多個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)云通信平臺(tái)以及一個(gè)服務(wù)器。其中主節(jié)點(diǎn)具有WIFI通信模塊，可以通過WIFI通信方式與云通信平臺(tái)交換數(shù)據(jù)；云通信平臺(tái)具有以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊，可以用以太網(wǎng)、WIFI或者GPRS三種通信方式向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)；云通信平臺(tái)具有外部FLASH模塊，可以存儲(chǔ)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的類型信息。云通信平臺(tái)本身可實(shí)現(xiàn)自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多種功能。相比主節(jié)點(diǎn)與服務(wù)器直接通信的系統(tǒng)，該云通信平臺(tái)可自管理、自調(diào)節(jié)、自配置且節(jié)省成本，用三種通信方式以保證信息傳輸更加可靠。
[0028]具體地，上述實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置的具體說明如下。
[0029]㈠總體框架
上述實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，是基于一項(xiàng)雙層、雙方向的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù):(1)一個(gè)廣域網(wǎng)(WAN)層，它由一臺(tái)中央服務(wù)器和云通信平臺(tái)(即多域異構(gòu)云通信平臺(tái))組成；(2)一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)層(SAN)，包括多個(gè)主節(jié)點(diǎn)(MN)和許多從節(jié)點(diǎn)(SN)。
[0030]多域異構(gòu)云通信平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)層之間互相通信的通信平臺(tái)。該通信平臺(tái)集合了以太網(wǎng)、WIFI和GPRS三種通信方式，可以通過WIFI接收傳感器網(wǎng)絡(luò)層中的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息，并將接收到的信息通過以太網(wǎng)、WIFI或GPRS發(fā)送到廣域網(wǎng)層中的中央服務(wù)器。
[0031]當(dāng)三種通信方式均可以使用時(shí)，優(yōu)先選擇以太網(wǎng)通信。當(dāng)由于條件限制，以太網(wǎng)無法使用時(shí)，選擇WIFI進(jìn)行通信。當(dāng)上述兩種通信方式都無法使用時(shí)，選擇GPRS進(jìn)行通信。該通信平臺(tái)除了需要實(shí)現(xiàn)三種通信方式之外，還需要根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)功率、速率、時(shí)頻資源的自管理、自調(diào)節(jié)、自配置功能。
[0032]㈡構(gòu)成部件
參見圖1，上述實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，包括多個(gè)主節(jié)點(diǎn)設(shè)備，多個(gè)從節(jié)點(diǎn)設(shè)備，至少一臺(tái)多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，至少一臺(tái)服務(wù)器設(shè)備和軟件服務(wù)。該多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，將針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和零售施加監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并記錄供用戶查詢。
[0033]工作時(shí)，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，接收傳感器網(wǎng)絡(luò)層中主節(jié)點(diǎn)發(fā)來的各種農(nóng)田參數(shù)，根據(jù)具體情況選擇用平臺(tái)上集成的以太網(wǎng)、WIFI或GPRS與服務(wù)器通信。該多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，具有多項(xiàng)功能，可對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行管理，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自管理、自調(diào)節(jié)、自配置。
[0034]參見圖2，上述實(shí)施例的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置的主體，由五個(gè)模塊組成:一個(gè)微控制器平臺(tái)模塊，兩個(gè)以太網(wǎng)-WIFI通信模塊，一個(gè)GPRS通信模塊，一個(gè)電源模塊。
[0035]電源模塊能夠?yàn)槲⒖刂破髌脚_(tái)、兩個(gè)以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊供電。以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊通過串口與微控制器平臺(tái)STM32連接，接受控制。WIFI和GPRS的物理接口均為天線，以太網(wǎng)的物理接口為RJ45插座。其中WIF1-AP由一個(gè)以太網(wǎng)-WIFI通信模塊組成，它作為一個(gè)無線接入點(diǎn)，與主節(jié)點(diǎn)組成局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)與平臺(tái)的通信。WIF1-STA和以太網(wǎng)由另一個(gè)以太網(wǎng)-WIFI通信模塊組成，它負(fù)責(zé)平臺(tái)與服務(wù)器的通信，可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和WIFI兩種通信方式之間的切換，在不同的情況下選擇更合適的通信方式進(jìn)行通信。[0036]具體地，電源模塊為GPRS模塊提供4V電壓。微控制器平臺(tái)所需的3.3V電壓由穩(wěn)壓芯片ASMl117-3.3V產(chǎn)生。對(duì)以太網(wǎng)-WIFI模塊提供5V的輸入電壓，模塊內(nèi)部可產(chǎn)生
3.3V電壓供WIFI及模塊有關(guān)器件使用，可產(chǎn)生1.8V電壓直接供給以太網(wǎng)接口。
[0037]圖3可以顯示各模塊與主控芯片STM32的連接。在多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置中，STM32的串口 USARTl與以太網(wǎng)-WIFI通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與服務(wù)器之間通過以太網(wǎng)或者WIFI通信。串口 USART2與WIFI通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與主節(jié)點(diǎn)之間通過WIFI通信。串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與服務(wù)器之間通過GPRS通信。外部FLASH與STM32用4線制的SPI總線連接。
[0038]㈢多域異構(gòu)云通信平臺(tái)的功能說明 I)自管理
①存儲(chǔ)傳感器類型信息
在多域異構(gòu)云通信平臺(tái)上設(shè)置一個(gè)外部FLASH，用于存儲(chǔ)每個(gè)與平臺(tái)通信的主節(jié)點(diǎn)下面的從節(jié)點(diǎn)包含哪些類型的傳感器。在初次使用云通信平臺(tái)時(shí)，先遍歷所有存在的傳感器，傳感器對(duì)平臺(tái)發(fā)出信息，告知平臺(tái)它自己是什么類型的傳感器。平臺(tái)中的FLASH對(duì)每個(gè)主節(jié)點(diǎn)及主節(jié)點(diǎn)下的多個(gè)傳感器進(jìn)行編號(hào)，并記錄下每個(gè)主節(jié)點(diǎn)下面所有的傳感器類型。以備當(dāng)服務(wù)器需要某種類型的信息時(shí)，平臺(tái)可以快速找到相對(duì)應(yīng)類型的傳感器，對(duì)它發(fā)出指令，令它傳送當(dāng)前時(shí)刻的信息。
[0039]由于外部FLASH已經(jīng)將這些傳感器類型都存儲(chǔ)下來了，就避免了每次需要某種信息的時(shí)候都遍歷所有的傳感器，大大節(jié)省了時(shí)間和資源。
[0040]如果添加、減少或改變了傳感器的數(shù)量或類型，只需傳感器重新向平臺(tái)發(fā)送自己的類型信息，就可以在FLASH上覆蓋已有的信息。
[0041]②設(shè)置采集信息間隔時(shí)間
平臺(tái)可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，設(shè)置每隔多長時(shí)間要求主節(jié)點(diǎn)給自己發(fā)送信息以及需要何種信息。如果主節(jié)點(diǎn)眾多，平臺(tái)也可以依次要求每個(gè)主節(jié)點(diǎn)給自己發(fā)送信息，每次要求的間隔時(shí)間可以根據(jù)情況設(shè)置。
[0042]③自檢
多域異構(gòu)云通信平臺(tái)在同一時(shí)刻只能與一個(gè)主節(jié)點(diǎn)通信，在這個(gè)時(shí)刻，其他主節(jié)點(diǎn)都處于空閑狀態(tài)。多域異構(gòu)云通信平臺(tái)可隨機(jī)要求地理位置較近且管轄了相同類型傳感器的兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，對(duì)一些近距離內(nèi)不會(huì)變化太大的指標(biāo)進(jìn)行檢查比較，如溫度、濕度等。這個(gè)過程稱為自檢。
[0043]一個(gè)管轄有溫度傳感器的主節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)離自己地理位置較近的同樣管轄有溫度傳感器的主節(jié)點(diǎn)發(fā)送自己所得到的溫度，接收溫度值的主節(jié)點(diǎn)將接收到的溫度與自己所得到的溫度進(jìn)行比較。如果比較兩個(gè)溫度值的偏差小于某個(gè)之前設(shè)定過的允許范圍，則視為運(yùn)行正常；如果偏差大于允許范圍，則視為運(yùn)行出錯(cuò)。
[0044]在出錯(cuò)的情況下，如果離這兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)地理位置較近的主節(jié)點(diǎn)還有管轄有溫度傳感器的主節(jié)點(diǎn)，則這兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)需要依次向第三個(gè)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送自己所得到的溫度，由第三個(gè)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。比較可能會(huì)得出前兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)給出了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，此時(shí)需通過云通信平臺(tái)像服務(wù)器發(fā)送信息，告知哪一個(gè)主節(jié)點(diǎn)下的溫度傳感器異常，需人工檢修；比較也可能會(huì)得出三個(gè)主節(jié)點(diǎn)提供的溫度值的偏差均大于允許范圍，此時(shí)需要尋常第四個(gè)主節(jié)點(diǎn)繼續(xù)檢查，直到找出異常傳感器所屬的主節(jié)點(diǎn)為止。在自檢過程中，如果平臺(tái)要求它們其中的某個(gè)主節(jié)點(diǎn)給自己發(fā)送信息，則立刻終止自檢程序，優(yōu)先響應(yīng)平臺(tái)的要求。
[0045]④優(yōu)先響應(yīng)
只要在有互聯(lián)網(wǎng)覆蓋的地區(qū)，人們都可以通過電腦查詢通信平臺(tái)上傳至服務(wù)器的信
肩、O
[0046]如果服務(wù)器未接收到任何指示，那么平臺(tái)會(huì)一直按照自己原定的順序依次向各個(gè)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送要求傳送信息的指令。如果服務(wù)器接收到電腦發(fā)來的指示，需要先看某一種指標(biāo)或某些種指標(biāo)，服務(wù)器會(huì)將這個(gè)指示發(fā)給平臺(tái)。平臺(tái)通過外部FLASH中存儲(chǔ)的傳感器類型的信息，尋找一個(gè)可以檢測(cè)相應(yīng)指標(biāo)的傳感器節(jié)點(diǎn)，使這個(gè)從節(jié)點(diǎn)所屬的主節(jié)點(diǎn)優(yōu)先向平臺(tái)發(fā)送信息。發(fā)送完這個(gè)插隊(duì)信息后，平臺(tái)從剛才中斷的地方依舊按照原有的順序繼續(xù)進(jìn)行指令發(fā)送和接收信息。
[0047]2)自調(diào)節(jié)
①自動(dòng)調(diào)節(jié)采集信息間隔時(shí)間
在自管理部分中介紹了平臺(tái)可以設(shè)置采集信息的間隔時(shí)間。除此之外，平臺(tái)還可以根據(jù)具體情況自動(dòng)調(diào)節(jié)間隔時(shí)間。
[0048]當(dāng)平臺(tái)分析出在某小段時(shí)間內(nèi)，采集到的相同類型的指標(biāo)隨時(shí)間變化明顯加快，則會(huì)自動(dòng)將采集信息的間隔時(shí)間變小。當(dāng)平臺(tái)分析出相同類型的指標(biāo)雖時(shí)間變化明顯減慢，則會(huì)自動(dòng)將間隔時(shí)間變大。
[0049]這樣可以保證各指標(biāo)信息可靠的實(shí)時(shí)更新，也可以在指標(biāo)變化較慢時(shí)，有效的減少資源的損耗。
[0050]②自動(dòng)調(diào)節(jié)功率
當(dāng)主節(jié)點(diǎn)沒有在發(fā)送或接收信息的時(shí)候，如果仍舊使它工作在較高的功率下，會(huì)導(dǎo)致電力資源的浪費(fèi)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)將它調(diào)節(jié)到一種低功耗的工作模式，以節(jié)省用電。當(dāng)它需要發(fā)送或接收信息時(shí)，平臺(tái)再自動(dòng)將它的功率調(diào)節(jié)到正常工作所需的值。
[0051]③時(shí)鐘同步
平臺(tái)在同一時(shí)刻只能與一個(gè)主節(jié)點(diǎn)通信，在這個(gè)時(shí)刻，其他主節(jié)點(diǎn)都處于空閑狀態(tài)。平臺(tái)可隨機(jī)要求任意兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。被選中的兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)中，一個(gè)向另一個(gè)發(fā)送自己此刻的時(shí)間，另一個(gè)將接收到的時(shí)間與自己時(shí)鐘的時(shí)間進(jìn)行比較。
[0052]如果兩個(gè)時(shí)間相同，則時(shí)鐘正常；如果兩個(gè)時(shí)間不同，那么當(dāng)下一次平臺(tái)要求這兩個(gè)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，主節(jié)點(diǎn)在發(fā)送的信息中，將報(bào)文中代表是否需要的時(shí)鐘同步的數(shù)據(jù)位置一。當(dāng)平臺(tái)接收到需要時(shí)鐘同步的請(qǐng)求時(shí)，平臺(tái)就將自己當(dāng)前的時(shí)間發(fā)送給需要時(shí)鐘同步的主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)更正自己的時(shí)鐘。這個(gè)過程稱為時(shí)鐘同步。
[0053]3)自配置 ①配置主節(jié)點(diǎn)IP
平臺(tái)上負(fù)責(zé)與主節(jié)點(diǎn)通信的WIFI通信模塊可以為每個(gè)主節(jié)點(diǎn)分配IP地址。每次打開通信平臺(tái)時(shí)，主節(jié)點(diǎn)都會(huì)自動(dòng)獲取IP。如果某些節(jié)點(diǎn)需要固定IP，也可以事先為它們配置固定IP。
[0054]②配置密碼 在平臺(tái)要求主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的報(bào)文段里，設(shè)置一段密碼段。只有主節(jié)點(diǎn)辨別了平臺(tái)對(duì)它發(fā)送信息的密碼段是正確的之后，主節(jié)點(diǎn)才會(huì)響應(yīng)平臺(tái)的命令。同樣，在主節(jié)點(diǎn)回復(fù)平臺(tái)的信息中也有一段密碼段。只有平臺(tái)辨別了主節(jié)點(diǎn)發(fā)來信息的密碼段是正確的之后，才將此信息留下；否則，立刻丟棄。
[0055]③配置加密方式
為了更好的保證信息的安全，平臺(tái)對(duì)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令需要加密。加密方式有很多種，可以事先通過平臺(tái)配置好。也可根據(jù)實(shí)際情況定期更改加密方式。
[0056]主節(jié)點(diǎn)在接收到加密的命令后需要正確的解密，然后再辨別密碼段是否正確，最后才決定是否響應(yīng)。主節(jié)點(diǎn)回復(fù)平臺(tái)的信息也需要根據(jù)事先配置好的加密方式進(jìn)行加密，平臺(tái)收到回復(fù)后需要正確的解密，然后辨別密碼段是否正確，最后決定是信息被留下還是丟棄。云通信平臺(tái)與主節(jié)點(diǎn)之間采用WIFI通信。
[0057]圖4可以顯示應(yīng)用層中云通信平臺(tái)到主節(jié)點(diǎn)的報(bào)文格式。主要包括應(yīng)用層幀頭、加密類型、密碼、數(shù)據(jù)區(qū)和幀尾。數(shù)據(jù)區(qū)包括IP地址、命令位和指標(biāo)類型。
[0058]表I所示為上述報(bào)文中各字段的具體定義。表中所述加密類型，為零表示不加密，默認(rèn)不加密。命令位默認(rèn)為00，即主節(jié)點(diǎn)接到平臺(tái)的命令后，向平臺(tái)依次上傳自己管轄的所有從節(jié)點(diǎn)傳感器所采集到的數(shù)據(jù)指標(biāo)。只有當(dāng)PC端有指令需要專門查看某種特定指標(biāo)的時(shí)候，命令位才會(huì)發(fā)出01，同時(shí)指標(biāo)類型段指出需要專門查看的指標(biāo)類型。
[0059]圖5可以應(yīng)用層中主節(jié)點(diǎn)到云通信平臺(tái)的報(bào)文格式。主要包括應(yīng)用層幀頭、加密類型、密碼、數(shù)據(jù)區(qū)和幀尾。數(shù)據(jù)區(qū)包括IP地址時(shí)鐘同步、保留位、指標(biāo)類型和指標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0060]表2所示為上述報(bào)文中各字段的具體定義。表中所述加密類型，為零表示不加密，默認(rèn)不加密。指標(biāo)類型中，目前主從節(jié)點(diǎn)所連的傳感器可以測(cè)得的指標(biāo)有溫度、濕度、C02濃度、02濃度、節(jié)點(diǎn)速度、節(jié)點(diǎn)加速度和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。在后續(xù)的開發(fā)中，可能還會(huì)添加不同種類的傳感器，以測(cè)得更多的田間環(huán)境的指標(biāo)。所以給指標(biāo)類型段足夠的8比特長度，以備定義后續(xù)添加的指標(biāo)類型。指標(biāo)數(shù)據(jù)中，不同類型的指標(biāo)有不同的規(guī)定，具體如表3所示。
[0061]表1:云通信平臺(tái)到主節(jié)點(diǎn)報(bào)文各字段定義表
【權(quán)利要求】
1.一種多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，包括設(shè)置在廣域網(wǎng)層的中央服務(wù)器，設(shè)置在傳感器網(wǎng)絡(luò)層的多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和與每個(gè)主節(jié)點(diǎn)匹配的多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，以及設(shè)置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間的應(yīng)用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡(luò)層之間通信平臺(tái)的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)；所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過局域網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，包括主控制平臺(tái)，以及分別與所述主控制平臺(tái)連接的電源管理模塊、以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊； 所述WIF1-AP通信模塊，用于主控制平臺(tái)與每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)通信；所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，用于主控制平臺(tái)與服務(wù)器通信； 所述主控制平臺(tái)，通過WIF1-AP通信模塊接收傳感器網(wǎng)絡(luò)層中的物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息，并將接收到的信息通過以太網(wǎng)通信模塊或WIF1-STA通信模塊或GPRS通信模塊發(fā)送到廣域網(wǎng)層中的中央服務(wù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述多域異構(gòu)云通信平臺(tái)，還包括分別與所述主控制平臺(tái)連接的調(diào)試串口模塊、外部FLASH模塊、JTAG下載接口和RJ45插座中的任意幾種； 所述以太網(wǎng)WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，通過調(diào)試串口模塊與主控平臺(tái)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，外部FLASH模塊與主控制平臺(tái)之間，通過4線制的SPI總線連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述主控制平臺(tái)的型號(hào)為STM32F103ZET6。.
6.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，分別通過串行通信接口與主控制平臺(tái)連接； 所述WIF1-AP通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊的物理接口均為天線，以太網(wǎng)通信模塊的物理接口為RJ45插座。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述主控制平臺(tái)的串口 USARTl與以太網(wǎng)通信模塊或WIF1-STA通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過以太網(wǎng)或者WIFI通信； 所述主控制平臺(tái)的串口 USART2與WIF1-AP通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間通過WIFI通信； 所述主控制平臺(tái)的串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺(tái)與中央服務(wù)器之間通過GPRS通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，所述服務(wù)器，包括用于接收多域異構(gòu)云通信平臺(tái)數(shù)據(jù)的服務(wù)軟件模塊，用于顯示接收數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的用戶界面，以及用于存儲(chǔ)每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)和每個(gè)從節(jié)點(diǎn)的類型信息的數(shù)據(jù)庫裝置；所述服務(wù)器與相應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)之間，使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)，具有WIFI通信模塊，用于與多域異構(gòu)云通信平臺(tái)進(jìn)行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的多域異構(gòu)云通信平臺(tái)裝置，其特征在于，每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)，包括用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供所在環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器，用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供易燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)的氣體濃度傳感器，以及用于定時(shí)向多域異構(gòu)云通信平臺(tái)提供待監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)速率和加速度數(shù)據(jù)的速度傳感器和加速 度傳感器。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK103428291SQ201310362542
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】鄭立榮, 袁平俊, 朱婭, 周小林 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)無錫研究院