用于传感器网络多协议支持的通信适配装置制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置，本发明的多协议通信适配器，通过多传感器+通信适配器的系统构架，实现多个传感器模块在短距离通信范围内空间位置的灵活布置，数据的发送既可以有线通信，又可以低功耗的无线通信。传感器模块将数据实时发送给近距离内的通信适配器后，上传数据给服务器的工作由适配器完成。由于减少了长距离通信模块，传感器模块在尺寸和成本上能够控制得较好。更为重要的是，对于无线的传感器模块，功耗能够降低，因此可以延长系统持续工作的时间。本发明还在适配器内部存储了需要的通信协议，可以支持多种通信协议的传感器模块的接入和服务器数据的发收。
【专利说明】用于传感器网络多协议支持的通信适配装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感适配器领域，特别涉及一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置。
【背景技术】
[0002]利用传感器网络对环境变量进行监测是现代工商业中不可或缺的手段。根据需要监测的变量，可分为固定监测系统和移动监测系统。例如，视频监控即属于固定监测系统，而物流行业的监测系统需要随货物运输，属于移动监测系统。
[0003]对于移动的传感器监测网络，一般传感器终端包含远距离通信模块，比如GSM/GPRS/WCDMA/LTE等移动通讯网络、铱星/海事卫星/北斗等卫星通讯网络、以太网、Wifi和Lan网络通讯。在一个传感器终端采集到所需要的数据之后，通过传感器终端包含的远程通信模块，将数据远程传输至服务器端。
[0004]对于需要监测移动设备的传感器网络，自身包含远程通讯模块，可以实现实时远距离向服务器发送监控数据。然而，在传感器模块中加入远程通信模块之后，成本会大幅上升，外形尺寸也不易做得小巧。更重要的是，远程通讯所需要的功率较大，对于用电池供电的移动设备来说，长时间的持续运转必然会很困难。对很多无线系统来说，功耗问题是限制其应用的一个瓶颈。
[0005]此外，由于要求每一个传感器终端具有与服务器通信的能力，即支持特定的通信协议，使得传感器终端的通用性降低。进一步，如果需要在现有传感器网络中加入新的传感器，则必然要求新加入的传感器具有与服务器进行通信的附加模块，这导致很多不支持与服务器直接通信的传感器模块不可用。
[0006]本发明通过通信适配装置的设计，旨在对现有传感器网络网络成本、布置方式、夕卜形尺寸进行优化，还能增强其续航能力。此外，还能提高传感器终端的通用性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置，解决现有技术存在的缺陷和不足。
[0008]本发明提供一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置，包括通信适配器以及匹配的若干传感器模块，所述通信适配器包括微控制器以及与所述微控制器连接的传感器数据接口、存储器，所述传感器数据接口连接若干传感器模块用以将传感器数据传输至所述微控制器进行处理，所述微控制器将处理后的传感器数据存储到所述存储器。
[0009]所述通信适配器还包括数据上传通信接口，所述数据上传通信接口连接网络服务器用以将所述微控制器处理后的传感器数据上传至所述网络服务器，所述数据上传通信接口与所述网络服务器之间的通信协议包含远距离通信协议或者近距离通信协议。
[0010]所述传感器模块包括采集环境参数的传感器以及与其连接的用以将所述环境参数传输至所述通信适配器的传感器接口，所述传感器接口进一步包括转换电路、信号处理模块、编码模块以及发送模块，所述传感器接口与所述通信适配器之间的数据传输协议包括无线或有线的短距离通信协议。
[0011]所述通信适配器还包括协议栈存储器，所述协议栈存储器存储了所述传感器数据接口和所述传感器模块之间的通信协议以及所述数据上传接口和网络服务器之间的通信协议。
[0012]所述通信适配器还包括协控制面板，所述控制面板包括一用户接口，用以添加或者删除一个或多个所述传感器模块或对所述协议栈存储器进行升级以及添加通讯协议。
[0013]本发明通过设置通信适配器的微控制器以及与所述微控制器连接的传感器数据接口、存储器，使所述传感器数据接口连接若干传感器模块用以将传感器数据传输至所述微控制器进行处理，所述微控制器将处理后的传感器数据存储到所述存储器。本发明对现有传感器网络成本、布置方式、进行了优化，此外还增强了其续航能力以及传感器终端的通用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明所述装置的结构框图；
图2是本发明所述传感器模块的结构框图；
图3是本发明一实施例运用于物流监测系统时的示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。
[0016]参见图1，本发明提供一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置，包括通信适配器2以及匹配的若干传感器模块(10a，10η)，所述通信适配器2包括微控制器7以及与所述微控制器7连接的传感器数据接口 9、存储器4，所述传感器数据接口 9连接若干传感器模块(10a，10η)用以将传感器数据传输至所述微控制器7进行处理，所述微控制器7将处理后的传感器数据存储到所述存储器。
[0017]作为一实施例，所述通信适配器2还包括数据上传通信接口 3，所述数据上传通信接口 3连接网络服务器I用以将所述微控制器7处理后的传感器数据上传至所述网络服务器1，所述数据上传通信接口 3与所述网络服务器I之间的通信协议包含远距离通信协议或者近距离通信协议。
[0018]微控制器7从传感器数据接口 9读取到传感器数据，进行一定的处理，例如，去除外界干扰造成的奇点。然后将数据存储到数据存储器5，存储器4包括数据存储器5和协议栈存储器6。对于实时性要求不高的数据，可以等待网络服务器I需要时，进行查询。或者在上传网络状况不佳时，对采集到的数据进行存储，待通信恢复之后进行上传。对于实时性要求较高的数据，也可以通过数据上传通信接口 3直接将数据发送到网络服务器I。
[0019]数据上传通信接口 3与网络服务器I之间的通信协议可以包含多种远距离通信协议或者近距离通信协议(离网络的空间距离较近时)，例如，GSM，WiFi，USB, Lan。
[0020]图1中的底部为多个传感器模块(10a，10η)，传感器模块(10a，10η)的内部结构如图2,图2中，作为一实施例,所述传感器模块(10a, IOn)包括米集环境参数的传感器11以及与其连接的用以将所述环境参数传输至所述通信适配器2的传感器接口 12，所述传感器接口 12进一步包括转换电路13、信号处理模块14、编码模块15以及发送模块16，所述传感器接口 12与所述通信适配器2之间的数据传输协议包括无线或有线的短距离通信协议。
[0021]传感器11采集需要的环境信号，例如温度、湿度、光强、GPS/北斗位置、压力、振动、加速度等多种信号。传感器11把采集到的原始信号通过传感器接口 12发送给通信适配器2。在传感器接口 12内部，原始数据经过转换电路13后发送给信号处理模块14，进行一定的预处理。然后经过编码模块15编码后由发送模块16发送给通信适配器2。传感器接口 12和通信适配器2之间的数据传输协议包含多种无线或者有线的短距离传输协议，例如 RFID, Zigbee, Bluetooth (BLE), NFC, Beacon, WiMax, ANT+, USB, WiFi,串 口等。
[0022]作为一实施例，所述通信适配器2还包括协议栈存储器6，所述协议栈存储器6存储了所述传感器数据接口 9和所述传感器模块(10a，10η)之间的通信协议以及所述数据上传接口和网络服务器I之间的通信协议。
[0023]作为一实施例，所述通信适配器2还包括协控制面板8，所述控制面板8包括一用户接口，用以添加或者删除一个或多个所述传感器模块(10a，10η)或对所述协议栈存储器6进行升级以及添加通讯协议。控制面板8提供一个用户接口，用户可以通过控制面板88，添加或者删除一个或多个传感器模块(10a，10η)。用户也可以通过控制面板88，下达指令，对协议栈存储器6进行升级，例如从USB2.0升级到USB3.0 ;还可以在协议栈存储器6添加新的通讯协议，以支持新出现的通信设备。协议升级或者添加，可以由用户通过控制面板8，外接USB设备或者以太网完成；也可以由服务器端进行在线升级。
[0024]本发明的多协议通信适配器，通过多传感器+通信适配器的系统构架，实现多个传感器模块在短距离通信范围内空间位置的灵活布置，数据的发送既可以有线通信，又可以低功耗的无线通信。传感器模块将数据实时发送给近距离内的通信适配器后，上传数据给服务器的工作由适配器完成。由于减少了长距离通信模块，传感器模块在尺寸和成本上能够控制得较好。更为重要的是，对于无线的传感器模块，功耗能够降低，因此可以延长系统持续工作的时间。本发明在适配器内部存储了需要的通信协议，可以支持多种通信协议的传感器模块的接入和服务器数据的发收。此外，还支持用户手动升级或者由服务器端在线升级，实现通信协议的更新及增加新的协议，对加入新的传感器模块极为方便，系统的通用性大大提高。
[0025]下面再通过一个实施例来说明本发明，参见图3。通信适配器2安装在运输车辆有电缆的位置，通过电缆供电。GPS/北斗传感器IOc用于监测运输车辆的位置。由于GPS/北斗传感器可安装在车辆上的任意位置，为方便，直接安装在通信适配器22的附近，通过USB与通信适配器2连接，实现通信与供电。压力、振动传感器IOb安装在集装箱的表面，监测集装箱所受到的压力和振动冲击的情况。压力、振动传感器与通信适配器2距离较近，采用Bluetooth方式进行通信。温度、湿度传感器IOa安装在集装箱的内部，监测货物所处环境的温度、湿度信息。采用通信距离较远的、具有一定穿透能力的Zigbee通信方式，与通信适配器2进行通信。通信适配器2接收到GPS/北斗传感器10c、压力、振动传感器10b、温度、湿度传感器10a，进行一定的处理，然后通过GSM方式将数据发送给网络服务器I。通信适配器2接对获取的传感器模块的数据，存储在通信适配器2内部的存储器中。对实时性要求不高的数据，如GPS/北斗位置信息，可在网络服务器I需要时由网络服务器I读取。对实时性要求较高的信息，如温度、压力等，在通信适配器2接收到数据之后，实时发送给网络服务器I。当通信状况不佳时，可存储到存储器，待通信恢复时发送。网络服务器I接收到通信适配器2发送的数据之后，进行分析。在必要的时候，进行报警。例如，当温度超过限值之后，开启车辆上的报警装置，或者对运输人员发送报警信息。
[0026]通信适配器2内部包含协议栈存储器，存储了 USB、Zigbee、Bluet00th和GSM通信协议。协议栈可以通过网络服务器I端在线升级或者加入新的通信协议，也可以通过通信适配器2的USB接口或者以太网接口进行升级。
[0027]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施方式的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【权利要求】
1.一种用于传感器网络多协议支持的通信适配装置，包括通信适配器以及匹配的若干传感器模块，其特征在于，所述通信适配器包括微控制器以及与所述微控制器连接的传感器数据接口、存储器，所述传感器数据接口连接若干传感器模块用以将传感器数据传输至所述微控制器进行处理，所述微控制器将处理后的传感器数据存储到所述存储器。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信适配器还包括数据上传通信接口，所述数据上传通信接口连接网络服务器用以将所述微控制器处理后的传感器数据上传至所述网络服务器，所述数据上传通信接口与所述网络服务器之间的通信协议包含远距离通信协议或者近距离通信协议。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器模块包括采集环境参数的传感器以及与其连接的用以将所述环境参数传输至所述通信适配器的传感器接口，所述传感器接口进一步包括转换电路、信号处理模块、编码模块以及发送模块，所述传感器接口与所述通信适配器之间的数据传输协议包括无线或有线的短距离通信协议。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述通信适配器还包括协议栈存储器，所述协议栈存储器存储了所述传感器数据接口和所述传感器模块之间的通信协议以及所述数据上传接口和网络服务器之间的通信协议。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述通信适配器还包括协控制面板，所述控制面板包括一用户接口，用以添加或者删除一个或多个所述传感器模块或对所述协议栈存储器进行升级以及 添加通讯协议。
【文档编号】H04L29/08GK103905427SQ201410039059
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】沈龙强, 黄宏强 申请人:上海挚连科技有限公司