智能物聯(lián)網(wǎng)終端模組方案v1.0

智能終端模組方案V方案概述研究背景中國移動集團正在進行標(biāo)準(zhǔn)化通信模組的研發(fā)，主要目標(biāo)是降低終端本錢，延長終端壽命，其功能特點如下：多種通信能力的集成，如：GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA支持終端遠程管理豐富的硬件功能及接口支持二次開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化AT擴展指令目前中國移動福建公司M2M業(yè)務(wù)支撐平臺建設(shè)已經(jīng)啟動二期，以支撐自有業(yè)務(wù)為示范，吸引行業(yè)客戶，深入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，進一步標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)終端，力爭將集團客戶效勞由通道效勞提升至智能通道根底上，引領(lǐng)行業(yè)終端標(biāo)準(zhǔn)化。M2M業(yè)務(wù)支撐平臺以統(tǒng)一的終端接入適配框架支撐行業(yè)終端標(biāo)準(zhǔn)化的推進工作。建設(shè)思路根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實際開展需求和福建移動M2M業(yè)務(wù)的開展現(xiàn)狀，結(jié)合集團標(biāo)準(zhǔn)化終端模組的建設(shè)思路，福建移動方案建立智能化終端模組的研發(fā)工程，結(jié)合代表性的應(yīng)用進行研究，在集團標(biāo)準(zhǔn)化終端模組根底之上，增加智能化管理、控制功能、網(wǎng)優(yōu)和路測功能，支持WMMP2.0、3.0協(xié)議。同時，根據(jù)移動集團在感知子網(wǎng)和感知外設(shè)的管理要求，在M2M平臺側(cè)擴展支持感知子網(wǎng)的管理和感知外設(shè)的管理模塊。建設(shè)目標(biāo)根據(jù)福建移動智能化終端模組的實現(xiàn)思路，制定目標(biāo)如下：實現(xiàn)智能化終端模組，用于標(biāo)準(zhǔn)化終端通信的過程，實現(xiàn)面向感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的采集和管理，植入核心管理和效勞能力，面向終端廠商提供二次開發(fā)接口適配各個行業(yè)的定制化需求。同時要求系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)靈活可擴展，能夠根據(jù)不同的行業(yè)特點和行業(yè)需求進行靈活的裁剪，以降低終端的本錢。物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺實現(xiàn)有線和無線的接入，配合智能化終端模組實現(xiàn)感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的管理，并能夠?qū)⑾鄳?yīng)的能力開放給外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為各類用戶提供管理接口。在典型的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中驗證和使用智能化終端模組，以實際運用需求帶動智能化終端模組的開展，進一步推動終端標(biāo)準(zhǔn)化進程。下列圖是基于智能化終端模組的M2M業(yè)務(wù)的總體框架：智能化終端模組位于感知層，用于采集感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的信息，傳送給M2M平臺或者應(yīng)用。M2M平臺擴展支持物聯(lián)網(wǎng)感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的管理，通過內(nèi)置在智能化終端模組中的感知外設(shè)和子網(wǎng)的管理模塊，實現(xiàn)對傳感網(wǎng)節(jié)點信息的采集和管理。設(shè)計方案整體思路在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，很多情況下M2M終端是集中放置的〔如智能停車場、智能農(nóng)場M2M終端布設(shè)等場合〕，如為每一個M2M終端配設(shè)具備GPRS/TD/WLAN等遠距離通信模塊，會極大地增加本錢。從本錢考慮，可將M2M前端拆分為感應(yīng)-執(zhí)行節(jié)點和通信節(jié)點，分別完成信息感應(yīng)執(zhí)行和遠程通信功能：每個感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點通過射頻/有線/Zigbee等短距離通信手段與通信節(jié)點組成局域網(wǎng)，由通信節(jié)點負責(zé)同M2M業(yè)務(wù)平臺遠程通信zigbeezigbee射頻有線感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點各類傳感器微控制器近距離通信模塊執(zhí)行機構(gòu)溫度濕度光電電動機繼電器感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點由傳感器、微處理器、執(zhí)行機構(gòu)和短距通信模塊組成：〔1〕傳感器負責(zé)完成如溫濕度、光電感應(yīng)、開關(guān)等各種模擬或數(shù)字量信息;〔2〕執(zhí)行機構(gòu)負責(zé)完成各種M2M業(yè)務(wù)動作，如通過繼電器翻開水龍頭/電動機、或通信串口向LED屏幕發(fā)送指令等〔3〕近距離通信模塊，通過13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技術(shù)同通信節(jié)點交互信息;〔4〕微控制器是整個感應(yīng)/執(zhí)行節(jié)點的核心，協(xié)調(diào)節(jié)點終端工作。從應(yīng)用和本錢考慮，一般采用ARMM3、TIMSP430、MCS51等低本錢微控制器即可。通信節(jié)點微處理器近距離通信模塊遠距離通信模塊感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點M2M業(yè)務(wù)平臺通信節(jié)點主要完成感應(yīng)/執(zhí)行節(jié)點和M2M業(yè)務(wù)平臺通信轉(zhuǎn)發(fā)功能：〔1〕近距離通信模塊，通過13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技術(shù)同感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點交互信息;〔2〕遠距離通信模塊，通過GPRS/TD/有線網(wǎng)絡(luò)同M2M業(yè)務(wù)平臺交互信息〔3〕微處理器是整個通信節(jié)點的核心，負責(zé)整個通信節(jié)點的控制、協(xié)調(diào)工作，完成通信協(xié)議包裝、分析、轉(zhuǎn)換功能;考慮到通信節(jié)點還有可能承載局部業(yè)務(wù)功能，可采用ARM9/ARM11等較高性能的嵌入式處理器運行WindowsCE/EmbededLinux等嵌入式操作以提高開發(fā)效率?！?〕對復(fù)雜的M2M應(yīng)用，可將通信節(jié)點和傳感執(zhí)行節(jié)點整合，省略近距離通信模塊，回歸傳統(tǒng)的M2M終端模式。感知外設(shè)和子網(wǎng)管理方案感知外設(shè)和子網(wǎng)的管理主要功能模塊包括即時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、拓撲管理和用戶管理。即時數(shù)據(jù)模塊允許用戶查看當(dāng)天各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)模塊允許用戶選擇時間范圍查看各個終端節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，拓撲管理模塊允許用戶對設(shè)備節(jié)點進行重命名、新增、刪除操作，用戶管理模塊允許用戶更改密碼，管理員用戶可以進行新增用戶、刪除用戶、授予權(quán)限等操作。普通用戶不具備設(shè)備管理、用戶管理權(quán)限。主要管理的數(shù)據(jù)包括：站點數(shù)據(jù)、監(jiān)測點數(shù)據(jù)和終端節(jié)點數(shù)據(jù)，一個站點包括多個監(jiān)測點，一個監(jiān)測點包括多個終端節(jié)點。節(jié)點間關(guān)系如下表所示：設(shè)備ID設(shè)備名稱父設(shè)備ID1通信站點01011#監(jiān)測點〔實際地點〕11022#監(jiān)測點11033#監(jiān)測點1………10011#監(jiān)測點—終端節(jié)點1101………11012#監(jiān)測點—終端節(jié)點1102………12013#監(jiān)測點—終端節(jié)點1103………上表監(jiān)測點完成傳感子網(wǎng)和外設(shè)數(shù)據(jù)的采集，與終端采集局部集成，將數(shù)據(jù)采集出來后上傳到通信站點，由通信模塊通過多種方式上傳到M2M平臺。業(yè)務(wù)流程監(jiān)測點代表實際的監(jiān)測地點，通過RS232/485/Zigbee/射頻進行信息采集通信站點負責(zé)多個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測點通過RS232/485/Zigbee/射頻上傳數(shù)據(jù)至通信站點通信站點收到數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、WMMP消息封裝，并控制數(shù)據(jù)上傳的策略M2M平臺進行訂購關(guān)系鑒權(quán)、消息封裝以及傳輸策略控制后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給業(yè)務(wù)平臺下行消息和上行過程類似應(yīng)用實例車務(wù)通車務(wù)通業(yè)務(wù)是使用支持衛(wèi)星定位、基站定位的手持終端〔含〕或安裝在車輛的上的車載終端，基于中國移動通信網(wǎng)絡(luò)，面向集團客戶提供的車輛/人員位置監(jiān)控與調(diào)度效勞。集團客戶可使用“車務(wù)通”業(yè)務(wù)進行車輛定位及車輛調(diào)度，從而實現(xiàn)對車輛的有效管理和資源的最優(yōu)配置，降低運營和管理本錢?！败噭?wù)通”業(yè)務(wù)功能包括位置查詢、車輛監(jiān)控、調(diào)度管理、地圖操作等根本定位功能，以及基于特定行業(yè)應(yīng)用的增值功能。農(nóng)場管理通過物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)農(nóng)場管理，可幫助農(nóng)業(yè)開展踏入信息化領(lǐng)域：提升管理水平；利用高科技手段實現(xiàn)高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)；實現(xiàn)“工業(yè)化”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)檢測系統(tǒng)就是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，最關(guān)鍵的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤溫度、土壤含水率的信息實時采集，利用M2M運營支撐平臺和無線網(wǎng)絡(luò)，利用短信、WEB、WAP等手段，讓從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的客戶實時掌握這些信息。GPRS節(jié)水灌溉遠程監(jiān)測系統(tǒng)主要由中心主控系統(tǒng)〔主計算機〕、GPRS采集控制終端、電磁閥、田間濕度傳感器〔可測土壤濕度絕對值〕、氣象觀測站〔可測量氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速〕等設(shè)備所組成。操作人員可坐在控制室里，對傳上來的氣象資料、田間土壤濕度等數(shù)據(jù)進行綜合分析，利用自動方式，足不出戶的對整個小區(qū)進行灌溉。同時還可以利用數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)和打印系統(tǒng)，隨時記錄、查詢、打印整個灌溉小區(qū)的氣象資料、土壤濕度、灌溉設(shè)置、灌溉進程、灌水歷史記錄等數(shù)據(jù)。GPRS節(jié)水灌溉遠程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為控制中心由電腦和以太網(wǎng)組成；第二層為GPRS無線采集控制器〔RS6011GGPRSRTU〕，該層和第一層之間無需電纜連接；第三層為傳感器采集與電磁閥，所有的傳感器與電磁閥和GPRS無線采集控制器只需要用一根電纜連接。網(wǎng)優(yōu)路測方案特點和創(chuàng)新點方案特點標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件接口，增加了終端廠家對模塊的選擇范圍通過模塊化