一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置，包括設置在廣域網(wǎng)層的中央服務器，設置在傳感器網(wǎng)絡層的多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和與每個主節(jié)點匹配的多個從節(jié)點，以及設置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡層之間的應用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡層之間通信平臺的多域異構(gòu)云通信平臺；所述多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺與多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過局域網(wǎng)連接。本發(fā)明所述多域異構(gòu)云通信平臺裝置，可以克服現(xiàn)有技術中監(jiān)測難度大、可靠性低和運輸損失大等缺陷，以實現(xiàn)監(jiān)測難度小、可靠性高和運輸損失小的優(yōu)點。
【專利說明】一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及異構(gòu)通信【技術領域】，具體地，涉及一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置。
【背景技術】
[0002]異構(gòu)網(wǎng)絡(Heterogeneous Network)是一種類型的網(wǎng)絡,其是由不同制造商生產(chǎn)的計算機，網(wǎng)絡設備和系統(tǒng)組成的，大部分情況下運行在不同的協(xié)議上支持不同的功能或應用。
[0003]所謂異構(gòu)是指兩個或以上的無線通信系統(tǒng)采用了不同的接入技術，或者是采用相同的無線接入技術但屬于不同的無線運營商。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)之間取長補短是滿足未來移動通信業(yè)務需求一種有效手段，能夠綜合發(fā)揮各自的優(yōu)勢。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)絡共同為用戶提供隨時隨地的無線接入。
[0004]農(nóng)產(chǎn)品，包括水果和蔬菜，在物流運輸過程中會由于微生物感染，生化狀態(tài)改變，不合理的環(huán)境條件導致物理損傷等因素造成損失。應用異構(gòu)網(wǎng)絡與服務器通信可以保證可靠的實時監(jiān)測并管理整個農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、運輸和銷售過程，從而降低食品在物流過程中的損失。
[0005]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在監(jiān)測難度大、可靠性低和運輸損失大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置，以實現(xiàn)監(jiān)測難度小、可靠性高和運輸損失小的優(yōu)點。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置，包括設置在廣域網(wǎng)層的中央服務器，設置在傳感器網(wǎng)絡層的多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和與每個主節(jié)點匹配的多個從節(jié)點，以及設置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡層之間的應用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡層之間通信平臺的多域異構(gòu)云通信平臺；所述多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺與多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過局域網(wǎng)連接。
[0008]進一步地，所述多域異構(gòu)云通信平臺，包括主控制平臺，以及分別與所述主控制平臺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，用于主控制平臺與每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點通信；所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，用于主控制平臺與服務器通信；以太網(wǎng)通信模塊和WIF1-STA通信模塊共用一個硬件模塊；
所述主控制平臺，通過WIF1-AP通信模塊接收傳感器網(wǎng)絡層中的物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點發(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)層中的中央服務器。
[0009]進一步地，所述多域異構(gòu)云通信平臺，還包括分別與所述主控制平臺連接的調(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連接。
[0010]進一步地，外部FLASH模塊與主控制平臺之間，通過4線制的SPI總線連接。
[0011]進一步地，所述主控制平臺的型號為STM32F103ZET6。
[0012]進一步地，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]進一步地，所述主控制平臺的串口 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)云通信平臺與中央服務器之間通過以太網(wǎng)或者WIFI通信；
所述主控制平臺的串口 USART2與WIF1-AP通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺與物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過WIFI通信；
所述主控制平臺的串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過GPRS通信。
[0014]進一步地，所述服務器，包括用于接收多域異構(gòu)云通信平臺數(shù)據(jù)的服務軟件模塊，用于顯示接收數(shù)據(jù)和實現(xiàn)人機交互的用戶界面，以及用于存儲每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和每個從節(jié)點的類型信息的數(shù)據(jù)庫裝置；所述服務器與相應物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間，使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
[0015]進一步地，每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點，具有WIFI通信模塊，用于與多域異構(gòu)云通信平臺進行通信。
[0016]進一步地，每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點，包括用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供所在環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器，用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供易燃氣體濃度數(shù)據(jù)的氣體濃度傳感器，以及用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供待監(jiān)測產(chǎn)品的運動速率和加速度數(shù)據(jù)的速度傳感器和加速度傳感器。
[0017]本發(fā)明各實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，由于包括設置在廣域網(wǎng)層的中央服務器，設置在傳感器網(wǎng)絡層的多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和與每個主節(jié)點匹配的多個從節(jié)點，以及設置在廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡層之間的應用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡層之間通信平臺的多域異構(gòu)云通信平臺；多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺與多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過局域網(wǎng)連接；可以保證節(jié)點到平臺到服務器的可靠有序的通信，更好的滿足農(nóng)產(chǎn)品加工運輸?shù)耐ㄐ判枨螅粡亩梢钥朔F(xiàn)有技術中監(jiān)測難度大、可靠性低和運輸損失大的缺陷，以實現(xiàn)監(jiān)測難度小、可靠性高和運輸損失小的優(yōu)點。
[0018]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點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，或者通過實施本發(fā)明而了解。
[0019]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺裝置的應用場景示意圖；
圖2為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺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)云通信平臺裝置中云通信平臺到主節(jié)點的報文格式圖；
圖5為本發(fā)明多域異構(gòu)云通信平臺裝置中主節(jié)點到云通信平臺的報文格式圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實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]針對物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明實施例，如圖1-圖5所示，提供了一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置，具體為一種可自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，主要應用于農(nóng)場品生產(chǎn)、加工和物流運輸產(chǎn)業(yè)，相比傳統(tǒng)的服務器-網(wǎng)關-傳感器節(jié)點的系統(tǒng)構(gòu)架可以節(jié)省系統(tǒng)建設成本，提高系統(tǒng)部署能力；保證節(jié)點到平臺到服務器的可靠有序的通信，更好的滿足農(nóng)產(chǎn)品加工運輸?shù)耐ㄐ判枨蟆?br> [0023]該多域異構(gòu)云通信平臺裝置的構(gòu)架可分為服務器-云通信平臺-主節(jié)點(如物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點)。該多域異構(gòu)云通信平臺裝置中，主節(jié)點具有WIFI通信模塊，可以通過WIFI通信方式與多域異構(gòu)云通信平臺交換數(shù)據(jù)；多域異構(gòu)云通信平臺具有以太網(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器發(fā)送數(shù)據(jù)；多域異構(gòu)云通信平臺具有自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多種功能，可根據(jù)實際情況對整個系統(tǒng)統(tǒng)籌部署、管理調(diào)節(jié)，使整個系統(tǒng)的工作更加有序合理。
[0024]本實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，包括多域異構(gòu)云通信平臺、多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和服務器，每個主節(jié)點上有WIFI通信模塊、用于與多域異構(gòu)云通信平臺通信。該多域異構(gòu)云通信平臺，包括主控制平臺STM32F103ZET6、電源管理模塊、用于與主節(jié)點通信的以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和用于與服務器通信的以太網(wǎng)-WIFI通信模塊和GPRS通信模塊。該服務器，包括用于接收平臺數(shù)據(jù)的服務軟件、用戶界面和數(shù)據(jù)庫裝置，服務器與主節(jié)點之間使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
[0025]在上述實施例中，在通信鏈路中使用服務器與云通信平臺、以及云通信平臺與主節(jié)點的分層結(jié)構(gòu)，并且服務器與云通信平臺之間通過廣域網(wǎng)絡連接，云通信平臺與主節(jié)點之間通過局域網(wǎng)連接。在云通信平臺與服務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。
[0026]在上述實施例中，多域異構(gòu)云通信平臺可以通過以太網(wǎng)、WIFI和GPRS三種通信方式與服務器通信；可以用WIFI與每個主節(jié)點通信；通過STM32的控制，平臺可實現(xiàn)自管理、自調(diào)節(jié)、自配置。多域異構(gòu)云通信平臺的自管理可以實現(xiàn)存儲傳感器類型信息、設置采集信息間隔時間、自檢、優(yōu)先響應等功能，多域異構(gòu)云通信平臺的自調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)采集信息間隔時間、自動調(diào)節(jié)功率、時鐘同步等功能，多域異構(gòu)云通信平臺的自配置可以實現(xiàn)配置主節(jié)點IP、配置密碼、配置加密方式。主節(jié)點設備可定時向平臺提供所在環(huán)境的溫度、濕度，主節(jié)點設備可定時向平臺提供氧氣、二氧化碳、乙烯甲烷等易燃氣體的濃度數(shù)據(jù)，主節(jié)點設備可定時向平臺提供產(chǎn)品運動速率、加速度數(shù)據(jù)。
[0027]上述實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，包括多個主節(jié)點、一個云通信平臺以及一個服務器。其中主節(jié)點具有WIFI通信模塊，可以通過WIFI通信方式與云通信平臺交換數(shù)據(jù)；云通信平臺具有以太網(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器發(fā)送數(shù)據(jù)；云通信平臺具有外部FLASH模塊，可以存儲主節(jié)點和從節(jié)點的類型信息。云通信平臺本身可實現(xiàn)自管理、自調(diào)節(jié)、自配置的多種功能。相比主節(jié)點與服務器直接通信的系統(tǒng)，該云通信平臺可自管理、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，上述實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置的具體說明如下。
[0029]㈠總體框架
上述實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，是基于一項雙層、雙方向的無線網(wǎng)絡技術:(1)一個廣域網(wǎng)(WAN)層，它由一臺中央服務器和云通信平臺(即多域異構(gòu)云通信平臺)組成；(2)一個傳感器網(wǎng)絡層(SAN)，包括多個主節(jié)點(MN)和許多從節(jié)點(SN)。
[0030]多域異構(gòu)云通信平臺是實現(xiàn)這兩個層之間互相通信的通信平臺。該通信平臺集合了以太網(wǎng)、WIFI和GPRS三種通信方式，可以通過WIFI接收傳感器網(wǎng)絡層中的主節(jié)點發(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)層中的中央服務器。
[0031]當三種通信方式均可以使用時，優(yōu)先選擇以太網(wǎng)通信。當由于條件限制，以太網(wǎng)無法使用時，選擇WIFI進行通信。當上述兩種通信方式都無法使用時，選擇GPRS進行通信。該通信平臺除了需要實現(xiàn)三種通信方式之外，還需要根據(jù)不同的農(nóng)業(yè)應用場景，實現(xiàn)功率、速率、時頻資源的自管理、自調(diào)節(jié)、自配置功能。
[0032]㈡構(gòu)成部件
參見圖1，上述實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，包括多個主節(jié)點設備，多個從節(jié)點設備，至少一臺多域異構(gòu)云通信平臺，至少一臺服務器設備和軟件服務。該多域異構(gòu)云通信平臺裝置，將針對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、運輸和零售施加監(jiān)控，實時采集數(shù)據(jù)并記錄供用戶查詢。
[0033]工作時，多域異構(gòu)云通信平臺，接收傳感器網(wǎng)絡層中主節(jié)點發(fā)來的各種農(nóng)田參數(shù)，根據(jù)具體情況選擇用平臺上集成的以太網(wǎng)、WIFI或GPRS與服務器通信。該多域異構(gòu)云通信平臺，具有多項功能，可對傳感器網(wǎng)絡層進行管理，可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自管理、自調(diào)節(jié)、自配置。
[0034]參見圖2，上述實施例的多域異構(gòu)云通信平臺裝置的主體，由五個模塊組成:一個微控制器平臺模塊，兩個以太網(wǎng)-WIFI通信模塊，一個GPRS通信模塊，一個電源模塊。
[0035]電源模塊能夠為微控制器平臺、兩個以太網(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由一個以太網(wǎng)-WIFI通信模塊組成，它作為一個無線接入點，與主節(jié)點組成局域網(wǎng)，實現(xiàn)主節(jié)點與平臺的通信。WIF1-STA和以太網(wǎng)由另一個以太網(wǎng)-WIFI通信模塊組成，它負責平臺與服務器的通信，可以實現(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。微控制器平臺所需的3.3V電壓由穩(wěn)壓芯片ASMl117-3.3V產(chǎn)生。對以太網(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)云通信平臺與服務器之間通過以太網(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)云通信平臺與主節(jié)點之間通過WIFI通信。串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺與服務器之間通過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)云通信平臺的功能說明 I)自管理
①存儲傳感器類型信息
在多域異構(gòu)云通信平臺上設置一個外部FLASH，用于存儲每個與平臺通信的主節(jié)點下面的從節(jié)點包含哪些類型的傳感器。在初次使用云通信平臺時，先遍歷所有存在的傳感器，傳感器對平臺發(fā)出信息，告知平臺它自己是什么類型的傳感器。平臺中的FLASH對每個主節(jié)點及主節(jié)點下的多個傳感器進行編號，并記錄下每個主節(jié)點下面所有的傳感器類型。以備當服務器需要某種類型的信息時，平臺可以快速找到相對應類型的傳感器，對它發(fā)出指令，令它傳送當前時刻的信息。
[0039]由于外部FLASH已經(jīng)將這些傳感器類型都存儲下來了，就避免了每次需要某種信息的時候都遍歷所有的傳感器，大大節(jié)省了時間和資源。
[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設置采集信息間隔時間
平臺可以根據(jù)自己的實際需要，設置每隔多長時間要求主節(jié)點給自己發(fā)送信息以及需要何種信息。如果主節(jié)點眾多，平臺也可以依次要求每個主節(jié)點給自己發(fā)送信息，每次要求的間隔時間可以根據(jù)情況設置。
[0042]③自檢
多域異構(gòu)云通信平臺在同一時刻只能與一個主節(jié)點通信，在這個時刻，其他主節(jié)點都處于空閑狀態(tài)。多域異構(gòu)云通信平臺可隨機要求地理位置較近且管轄了相同類型傳感器的兩個主節(jié)點進行通信，對一些近距離內(nèi)不會變化太大的指標進行檢查比較，如溫度、濕度等。這個過程稱為自檢。
[0043]一個管轄有溫度傳感器的主節(jié)點向另一個離自己地理位置較近的同樣管轄有溫度傳感器的主節(jié)點發(fā)送自己所得到的溫度，接收溫度值的主節(jié)點將接收到的溫度與自己所得到的溫度進行比較。如果比較兩個溫度值的偏差小于某個之前設定過的允許范圍，則視為運行正常；如果偏差大于允許范圍，則視為運行出錯。
[0044]在出錯的情況下，如果離這兩個主節(jié)點地理位置較近的主節(jié)點還有管轄有溫度傳感器的主節(jié)點，則這兩個主節(jié)點需要依次向第三個主節(jié)點發(fā)送自己所得到的溫度，由第三個主節(jié)點進行比較。比較可能會得出前兩個主節(jié)點中有一個主節(jié)點給出了錯誤數(shù)據(jù)，此時需通過云通信平臺像服務器發(fā)送信息，告知哪一個主節(jié)點下的溫度傳感器異常，需人工檢修；比較也可能會得出三個主節(jié)點提供的溫度值的偏差均大于允許范圍，此時需要尋常第四個主節(jié)點繼續(xù)檢查，直到找出異常傳感器所屬的主節(jié)點為止。在自檢過程中，如果平臺要求它們其中的某個主節(jié)點給自己發(fā)送信息，則立刻終止自檢程序，優(yōu)先響應平臺的要求。
[0045]④優(yōu)先響應
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上傳至服務器的信
肩、O
[0046]如果服務器未接收到任何指示，那么平臺會一直按照自己原定的順序依次向各個主節(jié)點發(fā)送要求傳送信息的指令。如果服務器接收到電腦發(fā)來的指示，需要先看某一種指標或某些種指標，服務器會將這個指示發(fā)給平臺。平臺通過外部FLASH中存儲的傳感器類型的信息，尋找一個可以檢測相應指標的傳感器節(jié)點，使這個從節(jié)點所屬的主節(jié)點優(yōu)先向平臺發(fā)送信息。發(fā)送完這個插隊信息后，平臺從剛才中斷的地方依舊按照原有的順序繼續(xù)進行指令發(fā)送和接收信息。
[0047]2)自調(diào)節(jié)
①自動調(diào)節(jié)采集信息間隔時間
在自管理部分中介紹了平臺可以設置采集信息的間隔時間。除此之外，平臺還可以根據(jù)具體情況自動調(diào)節(jié)間隔時間。
[0048]當平臺分析出在某小段時間內(nèi)，采集到的相同類型的指標隨時間變化明顯加快，則會自動將采集信息的間隔時間變小。當平臺分析出相同類型的指標雖時間變化明顯減慢，則會自動將間隔時間變大。
[0049]這樣可以保證各指標信息可靠的實時更新，也可以在指標變化較慢時，有效的減少資源的損耗。
[0050]②自動調(diào)節(jié)功率
當主節(jié)點沒有在發(fā)送或接收信息的時候，如果仍舊使它工作在較高的功率下，會導致電力資源的浪費。當主節(jié)點空閑時，平臺會自動將它調(diào)節(jié)到一種低功耗的工作模式，以節(jié)省用電。當它需要發(fā)送或接收信息時，平臺再自動將它的功率調(diào)節(jié)到正常工作所需的值。
[0051]③時鐘同步
平臺在同一時刻只能與一個主節(jié)點通信，在這個時刻，其他主節(jié)點都處于空閑狀態(tài)。平臺可隨機要求任意兩個主節(jié)點進行通信。被選中的兩個主節(jié)點中，一個向另一個發(fā)送自己此刻的時間，另一個將接收到的時間與自己時鐘的時間進行比較。
[0052]如果兩個時間相同，則時鐘正常；如果兩個時間不同，那么當下一次平臺要求這兩個主節(jié)點發(fā)送信息時，主節(jié)點在發(fā)送的信息中，將報文中代表是否需要的時鐘同步的數(shù)據(jù)位置一。當平臺接收到需要時鐘同步的請求時，平臺就將自己當前的時間發(fā)送給需要時鐘同步的主節(jié)點，主節(jié)點更正自己的時鐘。這個過程稱為時鐘同步。
[0053]3)自配置 ①配置主節(jié)點IP
平臺上負責與主節(jié)點通信的WIFI通信模塊可以為每個主節(jié)點分配IP地址。每次打開通信平臺時，主節(jié)點都會自動獲取IP。如果某些節(jié)點需要固定IP，也可以事先為它們配置固定IP。
[0054]②配置密碼 在平臺要求主節(jié)點發(fā)送信息的報文段里，設置一段密碼段。只有主節(jié)點辨別了平臺對它發(fā)送信息的密碼段是正確的之后，主節(jié)點才會響應平臺的命令。同樣，在主節(jié)點回復平臺的信息中也有一段密碼段。只有平臺辨別了主節(jié)點發(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，平臺對主節(jié)點發(fā)送的命令需要加密。加密方式有很多種，可以事先通過平臺配置好。也可根據(jù)實際情況定期更改加密方式。
[0056]主節(jié)點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。主節(jié)點回復平臺的信息也需要根據(jù)事先配置好的加密方式進行加密，平臺收到回復后需要正確的解密，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。云通信平臺與主節(jié)點之間采用WIFI通信。
[0057]圖4可以顯示應用層中云通信平臺到主節(jié)點的報文格式。主要包括應用層幀頭、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、命令位和指標類型。
[0058]表I所示為上述報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，默認不加密。命令位默認為00，即主節(jié)點接到平臺的命令后，向平臺依次上傳自己管轄的所有從節(jié)點傳感器所采集到的數(shù)據(jù)指標。只有當PC端有指令需要專門查看某種特定指標的時候，命令位才會發(fā)出01，同時指標類型段指出需要專門查看的指標類型。
[0059]圖5可以應用層中主節(jié)點到云通信平臺的報文格式。主要包括應用層幀頭、加密類型、密碼、數(shù)據(jù)區(qū)和幀尾。數(shù)據(jù)區(qū)包括IP地址時鐘同步、保留位、指標類型和指標數(shù)據(jù)。
[0060]表2所示為上述報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，默認不加密。指標類型中，目前主從節(jié)點所連的傳感器可以測得的指標有溫度、濕度、C02濃度、02濃度、節(jié)點速度、節(jié)點加速度和實時時鐘。在后續(xù)的開發(fā)中，可能還會添加不同種類的傳感器，以測得更多的田間環(huán)境的指標。所以給指標類型段足夠的8比特長度，以備定義后續(xù)添加的指標類型。指標數(shù)據(jù)中，不同類型的指標有不同的規(guī)定，具體如表3所示。
[0061]表1:云通信平臺到主節(jié)點報文各字段定義表
【權利要求】
1.一種多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，包括設置在廣域網(wǎng)層的中央服務器，設置在傳感器網(wǎng)絡層的多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和與每個主節(jié)點匹配的多個從節(jié)點，以及設置在所述廣域網(wǎng)層與傳感器網(wǎng)絡層之間的應用層、且作為廣域網(wǎng)層和傳感器網(wǎng)絡層之間通信平臺的多域異構(gòu)云通信平臺；所述多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過廣域網(wǎng)連接，多域異構(gòu)云通信平臺與多個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過局域網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，所述多域異構(gòu)云通信平臺，包括主控制平臺，以及分別與所述主控制平臺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，用于主控制平臺與每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點通信；所述以太網(wǎng)通信模塊、WIF1-STA通信模塊和GPRS通信模塊，用于主控制平臺與服務器通信； 所述主控制平臺，通過WIF1-AP通信模塊接收傳感器網(wǎng)絡層中的物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點發(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)層中的中央服務器。
3.根據(jù)權利要求2所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，所述多域異構(gòu)云通信平臺，還包括分別與所述主控制平臺連接的調(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連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，外部FLASH模塊與主控制平臺之間，通過4線制的SPI總線連接。
5.根據(jù)權利要求2-4中任一項所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，所述主控制平臺的型號為STM32F103ZET6。.
6.根據(jù)權利要求2-4中任一項所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，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)權利要求6所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，所述主控制平臺的串口 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)云通信平臺與中央服務器之間通過以太網(wǎng)或者WIFI通信； 所述主控制平臺的串口 USART2與WIF1-AP通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺與物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間通過WIFI通信； 所述主控制平臺的串口 USART3與GPRS通信模塊連接，用于控制多域異構(gòu)云通信平臺與中央服務器之間通過GPRS通信。
8.根據(jù)權利要求1所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，所述服務器，包括用于接收多域異構(gòu)云通信平臺數(shù)據(jù)的服務軟件模塊，用于顯示接收數(shù)據(jù)和實現(xiàn)人機交互的用戶界面，以及用于存儲每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點和每個從節(jié)點的類型信息的數(shù)據(jù)庫裝置；所述服務器與相應物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點之間，使用廣域網(wǎng)通信協(xié)議通信。
9.根據(jù)權利要求8所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點，具有WIFI通信模塊，用于與多域異構(gòu)云通信平臺進行通信。
10.根據(jù)權利要求1或9所述的多域異構(gòu)云通信平臺裝置，其特征在于，每個物聯(lián)網(wǎng)主節(jié)點，包括用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供所在環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)的溫度傳感器、濕度傳感器，用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供易燃氣體濃度數(shù)據(jù)的氣體濃度傳感器，以及用于定時向多域異構(gòu)云通信平臺提供待監(jiān)測產(chǎn)品的運動速率和加速度數(shù)據(jù)的速度傳感器和加速 度傳感器。
【文檔編號】H04L29/08GK103428291SQ201310362542
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權日:2013年8月20日
【發(fā)明者】鄭立榮, 袁平俊, 朱婭, 周小林 申請人:復旦大學無錫研究院