一种基于IMS的数据采集与处理系统的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于ims的数据采集与处理系统。

背景技术

目前，对于智能家居以及其他比如安防领域的远程数据采集与通信中，由于不同采集设备的数据不同，所支持的通信协议也不同，这样在同时需要音视频数据的采集与控制以及其他类型数据(比如温湿度数据)的采集与控制时就需要分别通过不同协议实现，导致采集效率低。这种按照采用不同协议搭建带有不同采集设备的系统成本高，且缺乏对采集设备的便捷统一控制，也使得后期维护成本高，同时不利于根据用户需要进行扩展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于ims的数据采集与处理系统，实现多类型数据的统一传输与控制，提高数据采集的效率，降低系统部署和维护成本，且可灵活扩展。

本发明是这样实现的：一种基于ims的数据采集与处理系统，包括复数个数据采集设备、复数个数据处理终端、一个数据处理平台和一个数据管理平台，所述数据采集设备、数据处理终端、数据处理平台和管理平台均连接至ims网络进行数据交互，且均采用sip协议进行通讯；所述数据处理终端包括用户终端和管理员终端；

所述数据采集设备，用于采集不同的数据并控制各类传感器和音视频采集模块的状态及参数；

所述数据处理终端，用于主动查看数据采集设备的数据状态；根据权限向数据采集设备订阅不同数据；向数据处理平台请求对指定设备的相应数据进行采集及分析；控制数据采集设备；

所述数据处理平台，用于主动采集数据采集设备的特定信息进行分析处理；将检测到的设备异常信息向特定用户推送；支持用户订阅，并处理订阅信息后推送给用户；以及提供数据存储查询功能模块，供用户查询；

所述管理平台，用于管理数据采集设备的状态以及为数据处理终端和数据处理平台提供设备基本信息，为数据采集设备及用户提供sip注册认证功能模块；为数据处理终端提供设备状态能力推送及查询；

所述数据采集设备在与数据处理终端或数据处理平台建立通话时，会建立三种类型连接，包括控制连接、数据连接和命令连接；

所述控制连接，用于用户控制数据采集设备的连接，包括数据请求或配置下发；

所述数据连接，用于数据采集设备采集的数据发送连接，根据数据类型或通道分别建立连接，各连接通过bfcp管理安装floorid管理，连接建立后无需马上发送数据，而是根据用户请求或者预先设定的策略通过bfcpfloorrequesstatus流程向远端请求流程进行数据通道控制，不同的数据通道由数据采集设备的不同的采集模块采集，再由数据收发模块控制发送，之后在由用户的相应模块接收并处理；

所述命令连接，根据装置的可控制的能力项，建立不同控制项的命令连接，用户需要改变数据采集设备的部分能力项状态时，通过bfcp向设备申请相关权限后向对应连接发送命令数据，从而实现对设备的局部控制。

进一步的，所述数据采集设备进一步包括：设备控制模块、数据采集模块、数据编码模块、主控模块、存储模块、sip模块和数据收发模块；

所述设备控制模块，用于控制设备本身以及所属的各数据采集模块；

所述数据采集模块，用于通过各类传感器及音视频采集模块采集各类数据；

所述数据编码模块，用于对各类数据进行初步编码处理；

所述主控模块，用于控制整个数据采集设备，协调管理各模块的工作；

所述存储模块，用于存储设备配置及缓存采集数据；

所述sip模块，用于处理sip事务，包括会话建立、业务订阅和用户鉴权；

所述数据收发模块，用于建立不同数据类型的连接通道，控制采集的多媒体及传感器数据发送；建立控制连接以及各模块的命令连接，接收解析并通知主控或控制模块处理，根据处理结果响应命令。

进一步的，所述管理平台上的sip注册认证功能模块，用于在数据采集设备上线时认证注册到管理平台，并告知设备能力集，通过管理平台通知数据处理平台和数据处理终端该设备上线，由数据处理平台和数据处理终端根据管理平台提供的设备信息初始化该设备的预留资源。

进一步的，所述“支持用户订阅，并处理订阅信息后推送给用户”具体包括：

用户通过数据处理终端向数据处理平台发起对指定的数据采集设备的指定数据的订阅信息；

数据处理平台根据数据采集设备能力和本地配置通过sipsubscribe向设备订阅指定的数据；

数据采集设备根据用户权限及订阅信息按一定策略将本地传感器数据和/或音视频采集模块的数据发送到数据处理平台；

数据处理平台接收并处理数据采集设备发送过来的数据，将处理的结果推送给订阅的用户。

进一步的，每一所述数据处理终端的订阅信息中包括至少一个数据采集终端的数据。

进一步的，所述数据采集设备通过sip消息或创建sip多媒体会话方式将本地传感器数据和/或音视频采集模块的数据发送到数据处理平台。

进一步的，所述“一定策略”具体包括，数据采集设备在数据编码过程中，根据预先订阅的规则，或按照定时传送数据方式将数据传送给订阅者，或按照检测到预设阈值方式通知订阅者对应的数据信息。

进一步的，所述系统包括主动采集数据模块，用于通过数据处理终端或数据处理平台通过invite与数据采集设备建立通话，其sdp除了音视频信息外，同时建立bfcp、通用控制连接及双方均支持的数据类型连接，数据采集设备根据会话发起方控制命令及本地情景分析，通过bfcp协商通道控制向数据处理终端传输不同类型的数据；数据处理终端或数据处理平台接收数据，并根据接收的数据类型实时处理及显示数据；数据处理终端根据需要通过控制连接下发控制指令，数据采集设备收到指令执行相关的动作并通过控制连接返回执行结果；数据处理终端断开会话，终止本次采集控制。

本发明具有如下优点：

1、使用imssip技术实现系统的各单元的连结；并使系统中的各类采集及处理单元具有可以根据自身的能力通过协商的方式与其它单元建立会话的能力，实现在一个sip会话中对采集装置的各类数据同时进行采集，同时控制其数据流收发，达到最大程度兼容采集系统的各类数据采集处理终端；最大程度地利用系统中的数据处理终端/平台，提高系统整体的数据采集处理效率；

2、通过在会话中创建控制连接和不同的命令连接，可以在会话中实现对数据采集设备的控制从而更好地进行数据采集或实现特定的功能；

3、通过sip订阅的方式可以简单地实现对数据的长期自动规律采集；

4、通过区分采集数据建立不同的连接及向数据处理平台发起数据处理订阅以分布式方式更高效地利用系统中的资源对数据采集处理。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明系统组网框图。

图2为本发明数据采集设备的功能模块示意图。

图3为本发明sip注册认证功能模块执行流程图。

图4为本发明订阅方式实现流程图。

图5为本发明主动采集数据模块执行流程图。

图6为一实施例中场景时序图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明一种基于ims的数据采集与处理系统，包括复数个数据采集设备、复数个数据处理终端、一个数据处理平台和一个数据管理平台，所述数据采集设备、数据处理终端、数据处理平台和管理平台均连接至ims网络进行数据交互，且均采用sip协议进行通讯；所述数据处理终端包括用户终端和管理员终端；

所述数据采集设备，用于采集不同的数据并控制各类传感器和音视频采集模块的状态及参数；

所述数据处理终端，用于主动查看数据采集设备的数据状态，并具有一定数据处理功能及显示功能的设备，比如手机app可以查看家里的摄像头是否在线，以及可以处理摄像头传输过来的视频数据并呈现在手机屏幕上；根据权限向数据采集设备订阅不同数据；向数据处理平台请求对指定设备的相应数据进行采集及分析；控制数据采集设备，比如根据权限不同，允许其控制设备，包括但不限于各数据采集模块，比如控制摄像头旋转角度，音频采集模块增益模式等；

所述数据处理平台，用于主动采集数据采集设备的特定信息进行分析处理；将检测到的设备异常信息向特定用户推送；支持用户订阅，并处理订阅信息后推送给用户；以及提供数据存储查询功能模块，供用户查询；例如，在特殊情景下，比如检测到状态异常或者收到用户请求，主动采集设备的特定信息进行进一步分析处理或存储。

所述管理平台，用于管理数据采集设备的状态以及为数据处理终端和数据处理平台提供设备基本信息，为数据采集设备及用户提供sip注册认证功能模块；为数据处理终端提供设备状态能力推送及查询；

所述数据采集设备在与数据处理终端或数据处理平台建立通话时，会建立三种类型连接，包括控制连接、数据连接和命令连接；

所述控制连接，用于用户控制数据采集设备的连接，包括数据请求或配置下发；实现对设备的整体控制。

所述数据连接，用于数据采集设备采集的数据发送连接，根据数据类型或通道分别建立连接，各连接通过bfcp管理安装floorid管理，连接建立后无需马上发送数据，而是根据用户请求或者预先设定的策略通过bfcpfloorrequesstatus流程向远端请求流程进行数据通道控制，不同的数据通道由数据采集设备的不同的采集模块采集，再由数据收发模块控制发送，之后在由用户的相应模块接收并处理；

所述命令连接，根据装置的可控制的能力项，建立不同控制项的命令连接，用户需要改变数据采集设备的部分能力项状态时，通过bfcp向设备申请相关权限后向对应连接发送命令数据，从而实现对设备的局部控制。

较佳的，所述数据采集设备进一步包括：设备控制模块、数据采集模块、数据编码模块、主控模块、存储模块、sip模块和数据收发模块；

所述设备控制模块，用于控制设备本身以及所属的各数据采集模块；

所述数据采集模块，用于通过各类传感器及音视频采集模块采集各类数据，比如摄像头采集视频数据，温湿度传感器采集温湿度数据等；

所述数据编码模块，用于对各类数据进行初步编码处理，比如，将传感器采集到的设备数据根据一定的协议进行编码，方便网络传输，必要时进行加密，保障数据安全，比如把音频的采集的原始pcm数据编码为g711a的rtp/srtp数据发送到数据处理终端/平台，平台将数据解码后进行分析或者存储成mp3格式数据。

所述主控模块，用于控制整个数据采集设备，是整个设备的核心，用来协调管理各模块的工作；

所述存储模块，用于存储设备配置及缓存采集数据；

所述sip模块，用于处理sip事务，包括会话建立、业务订阅和用户鉴权；

所述数据收发模块，用于建立不同数据类型的连接通道，控制采集的多媒体及传感器数据发送；建立控制连接以及各模块的命令连接，接收解析并通知主控或控制模块处理，根据处理结果响应命令，其中，控制模块是独立依附主控模块的用于接受控制指令的模块。

在某些特殊应用的场合中，允许指令不通过控制连接，直接通过命令连接实现用户终端直接与采集系统的单个模块进行命令交互，流程如下：

a、a用户终端-建立连接-b采集设备；

b、a用户终端<＝＝命令连接＝＝>b采集模块的子模块b.1；

而一般的场景是：

a、a用户终端--建立连接--b采集设备

b、a用户终端<＝＝控制连接＝＝>b采集模块<-->子模块b.1；

注：本发明中一个会话会建立3类连接：

控制连接：用户和数据采集设备主控模块的控制连接；

数据连接：用户和数据采集设备数据发送模块(数据收发模块)的连接；

命令连接：用户与数据采集设备子模块的控制连接；

也就是说本发明会话建立后，允许用户终端可以通过命令连接直接与采集设备的子模块进行通讯而不必一定要通过主控模块。

所述数据采集设备上包括有用于收发数据的网络接口，可以为有线、无线、4g等接口。

较佳的，所述管理平台上的sip注册认证功能模块，用于在数据采集设备上线时认证注册到管理平台，并告知设备能力集，通过管理平台通知数据处理平台和数据处理终端该设备上线，由数据处理平台和数据处理终端根据管理平台提供的设备信息初始化该设备的预留资源(作用是什么，一般是指哪些)。由于数据处理终端/平台的能力都是有限的(内存、cpu、gpu和其它外设等)，而根据要采集数据类型数量的不同，所需要的资源也是不一样的，所以在建立连接前需要根据预留连接的类型预留资源，资源不足的情况下不允许建立连接或者建立只采集部分数据的连接，避免处理设备由于超出负荷运行出现系统异常。比如数据处理平台同时处理的任务已经接近满负荷了，这时候要再建立另外一个会话，平台需要对新会话任务需要的资源进行预留评估。根据策略可以选择不建立会话或者删除其它优先级较低的任务。

较佳的，所述“支持用户订阅，并处理订阅信息后推送给用户”即订阅方式，具体包括：

用户通过数据处理终端向数据处理平台发起对指定的数据采集设备的指定数据的订阅信息；

数据处理平台根据数据采集设备能力和本地配置通过sipsubscribe向设备订阅指定的数据；

数据采集设备根据用户权限及订阅信息按一定策略将本地传感器数据和/或音视频采集模块的数据发送到数据处理平台；所述“一定策略”具体包括，数据采集设备在数据编码过程中，根据预先订阅的规则(比如采集到的环境数据达到符合订阅的要求时向用户推送数据等)，或按照定时传送数据方式将数据传送给订阅者，或按照检测到预设阈值方式通知订阅者对应的数据信息；其中，数据采集设备通知的方式可根据类型选择，sipinfo(小而简单的数据)或主动建立会话的通过数据流的方式；

数据处理平台接收并处理数据采集设备发送过来的数据，将处理的结果推送给订阅的用户。

每一所述数据处理终端的订阅信息中包括至少一个数据采集终端的数据，即数据处理终端或平台可以同时订阅多个设备的数据。

上述订阅是数据处理终端请求平台代理进行数据采集分析的业务，只要具有数据处理及支持处理订阅能力的终端，都可以视为简易的数据处理平台。

较佳的，所述数据采集设备通过sip消息或创建sip多媒体会话方式将本地传感器数据和/或音视频采集模块的数据发送到数据处理平台。

较佳的，所述系统包括主动采集数据模块，用于通过数据处理终端或数据处理平台通过invite与数据采集设备建立通话，其sdp除了音视频信息外，同时建立bfcp、通用控制连接及双方均支持的数据类型连接，数据采集设备根据会话发起方控制命令及本地情景分析，策略性通过bfcp协商通道控制向数据处理终端传输不同类型的数据，比如，此时处理平台正在采集的数据是音视频数据，但是，此时温度数据超出设定的阈值，则采集终端可以选择通过控制连接上报紧急事件及实时发送温度数据；数据处理终端或数据处理平台接收数据，并根据接收的数据类型实时处理及显示数据；数据处理终端根据需要通过控制连接下发控制指令，数据采集设备收到指令执行相关的动作并通过控制连接返回执行结果；数据处理终端断开会话，终止本次采集控制。

在一实施例中，上述对数据的主动实时采集，用户根据对端装置及本地能力构建sdp主动呼叫设备，管理平台根据账号类型在sip头域添加useragent字段标识客户端类型(平台，用户或管理员)，采集设备根据本地能力集及资源现状完成协商及各类资源预留及连接初始化，使用场景时序图表示如图6所示，useragent即代表数据处理终端或者数据处理平台，会话建立后，会建立三种类型连接，包括控制连接、控制连接和命令连接；数据连接建立后不一定会马上发送数据，而是根据用户请求或者特定的策略(策略可根据业务需要制定)进行数据通道控制，具体的：

首先用户连接设备；

其次，设备认证并接收会话，并通知相关模块创建连接(包括a、控制连接；b、对应数据模块创建数据连接，并等待bfcp控制命令，c、对应受控模块创建数据连接，并等待bfcp控制命令)；

接着，用户通过控制连接或者设备根据本地策略通过bfcpfloorid发起对应通道传输数据请求(a、用户同意连接，并通知对应的模块接收处理设备数据连接传输的数据；b、设备根据协商结果通知对应模块发送数据)；

之后，用户控制设备的特定属性，通过bfcpfloorid发起对应通道传输数据请求。a、设备接收请求并通知对应受控模块响应控制命令，b、用户根据协商结果通知控制模块准备就绪；

最后用户断开会话。

比如远程pc时，就需要通知：设备控制模块控制视频源、麦克风模块准备采集传输音视频，数据模块：音视频编码模块以及音视频数据发送模块，控制模块：假设用户还需要控制鼠标，可以通过与采集设备上面的鼠标设备建立命令连接，通过下发命令控制鼠标移动。

ims(ipmultimediasubsystem)是ip多媒体子系统，是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。本发明基于ims的sip代理终端可以向用户提供注册、会话创建/修改/终止、注册呼叫认证，订阅等功能，通过sdp消息，可以协商属于同一个会话的不同多媒体及应用数据连接，可以更低成本、更高效地实现系统部署及多类型数据的采集及实时共享；bfcp协议是二层的二进制协议，一般用来控制会议环境中的共享或独占的共享资源，通过sip会话协商及bfcp流控制功能，以统一的方式建立协商能力进而达到以下效果：

a、解耦数据采集过程中对数据采集设备的数据采集能力以及处理端数据处理能力的强关系，可以更加灵活地在系统中接入不同的数据采集设备及不同的数据处理终端/平台。同时达到使用不同的数据处理终端/平台对不同的数据采集设备进行数据采集及处理。比如：

只具备音频处理能力的终端呼叫同时采集音视频及气象数据的数据采集设备，可协商为音频呼入，实时采集音频数据，而具有音视频及气象数据处理终端/平台与该数据采集设备则可协商为同时接收处理音视频及气象数据。

b、为数据处理终端/平台提供数据采集设备的可供控制能力集信息，使数据处理终端/平台可以对设备进行一定程度的控制达到更好地采集数据及实现特定的功能，比如：

数据采集设备采集某个pc桌面信息，同时数据采集设备具有控制鼠标及键盘能力，假设某个数据处理终端也同时具有视频处理显示及鼠标键盘控制能力，则使用这台数据处理终端与数据采集设备建立连接，则可实现远程操作操作该设备。

本发明通过sip订阅功能，实现对指定数据采集终端的特定数据的订阅，从而采集不同的数据。同时一个数据处理终端/平台可以同时订阅多个数据采集设备的数据。数据采集设备在数据编码过程中对订阅规则进行判断(定时或者检测阈值等)选择是否通知用户。通知的方式可根据类型选择sipinfo(小而简单的数据)或主动建立会话的通过数据流的方式。要求接收的数据处理终端需要支持这两种通知方式(且要求协商前需根据本身能力协商以及接收通知时需要能够处理异常情况)。已达到提高数据采集效率的效果。

通过会话的命令连接，数据处理终端/平台可以对数据采集设备特定的模块进行控制修改，比如：

a、控制采集模块状态，通过数据通道进行实时反馈，更好的采集数据；

b、控制数据采集设备特定功能的模块，实现特定的目的。比如控制数据采集设备中轮子的马达，以达到移动采集数据的目的；又比如控制数据采集设备的蜂鸣器达到告警的效果。

由于平台、终端以及设备之间通过建立sip会话的控制连接，可简单地修改设备的配置，控制设备的状态。

本发明数据处理终端可以通过向数据处理平台发起请求通过平台利用其服务器的特性(永久在线及高性能高算力)对其需要采集的数据进行采集分析，获取其分析结果。同时其分析结果可以保存及共享。这边的服务器指数据处理平台，配置在终端上的区别于管理平台，管理平台为注册认证功能，数据处理平台为数据处理、存储共享的平台，这边的平台等同服务器。

本发明由于数据采集设备的高拓展高兼容的数据采集能力，可以使用数据处理终端向通过一定策略(a、不同平台对不同数据的处理能力；b、不同平台的负载；c、本身账号的权限等)向不同的数据处理平台发起数据处理订阅，最后得到所需要处理的所有数据的处理结果，达到灵活控制的效果。

采用bfcp对数据流进行控制，使其仅在需要的时候传输数据，可以有效地节省网络带宽及提高数据传输的有效性。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。