通用泛在集成測控網絡的製作方法

2023-10-08 09:33:24 1

專利名稱：通用泛在集成測控網絡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測控網絡，更具體地說，涉及一種以現地實時數據(包括多 媒體數據，下同)的獲取、傳輸、應用和管理為目的的基於軟交換平臺的測控網絡。
背景技術：
在現代社會生活中，隨著城市人口密度的提高和城市規模的不斷擴大，能源問題、 環境問題、突發事件、社會安全、資源的循環利用、老人看護等諸多問題日益突出。社會生 活的直接可控性正在減弱，對突發事件反應時間的要求越來越趨向實時性。迅速、高效的 應對諸多社會及生產問題的需求已經反映在社會生活的各個側面，而這些問題都表現出多 維、多尺度、多結構相關聯的複雜性。為了解決這一問題，首先要考慮複雜性的信息表徵，其 次要考慮必要的現地實時多維信息的獲取方法，最後是處理與應用這些信息為社會生活服 務。其最直接的技術解決方法就是建立一個滲透到社會生活各個側面的通用泛在集成信息 網，來獲取各層面的數據與信息以實時地支撐國家、地方乃至於個人的社會生活。所以，獲 取現地實時的動態數據與信息，複合利用既存信息和現地實時信息，構成了信息社會大背 景下的核心技術問題。
發明內容本實用新型針對上述問題，提出了一種以現地實時數據的獲取、傳輸、應用和管理 為目的的基於軟交換平臺的測控網絡。本實用新型旨在解決如下技術問題1、分組並發的問題。多傳感器/執行器獲取的同一現地實時數據和多業務應用的 數據傳輸至網絡業務平臺，依賴數據格式的設計，保證分組數據的一致性和有效融合。2、異構網絡通信的問題。為了保證網絡的泛在性，實現數據的不同尺度接入，融合 了不同的無線和有線接入技術，如蜂窩網、WiFi、WiMAX。3、數據跟蹤、管理的問題。採用統一的網絡管理伺服器和資料庫伺服器，對數據實 行統一管理、分應用處理，嚴格區分不同應用的數據，互相之間不可訪問。集中統一的存儲 和管理數據，保證了全部數據的跟蹤、查詢和管理。4、數據存儲與處理機制的問題。根據業務種類，如時延、可靠性等，採用不同的數 據處理與融合機制；數據存儲採用二級存儲方式，資料庫伺服器存儲所有數據，應用管理服 務器存儲本應用相關數據，兩者具有一致性，這樣即保證了數據存儲的安全性又提高了數 據存儲的效率。5、數據實時性保障的問題。採用帶有優先級的QoS業務分類，保證了實時數據的 實時可靠傳輸。為了解決上述問題，本實用新型所述的通用泛在集成測控網絡，包括一個網絡業 務平臺、若干通用移動網關和若干傳感器/執行器。具體說，通用泛在集成測控網絡，包括 接入層、傳輸層、控制層和應用層。其中，接入層包括接入傳感器/執行器的通用移動網關； 傳輸層包括無線和有線網絡；通用移動網關連入所述無線和有線網絡；控制層包括與所述無線和有線網絡互聯的軟交換平臺；應用層包括與所述軟交換平臺交互信息的資料庫服務 器、網絡管理伺服器和應用管理伺服器。此外，通用移動網關包括電源模塊、CPU模塊、傳感通信模塊、傳感器和動作執行 器，以及數據通信模塊；所述傳感通信模塊、傳感器和動作執行器，以及數據通信模塊分別 連接所述CPU模塊。而且，上述網絡業務平臺，其至少由一個軟交換業務平臺、一個或若干網絡管理服 務器及資料庫伺服器、一個或若干應用管理伺服器及應用管理終端構成。外部獲取的現地 實時數據通過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)傳輸至軟交換業務平臺，在網絡管理服務 器中被處理，並在資料庫伺服器中被存儲，應用管理伺服器存儲本應用相關的數據並管理 應用，操作人員通過管理終端實現應用的操作與配置，控制指令和經過處理後的數據再通 過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)傳輸至應用端。並且，網絡業務平臺配有外部接口，外 部訪問可通過該平臺訪問網絡和通用移動網關。通用移動網關，其至少由電源模塊、CPU模塊、數據通信模塊、傳感通信模塊和傳感 器/執行器模塊構成。通用移動網關其本身具有傳感器/執行器的功能；電源模塊負責為 通用移動網關的各個子模塊供電；傳感通信模塊負責數據的發送與接收，其數據來源於其 他傳感器/執行器獲得的現地實時數據，通用移動網關與其他傳感器/執行器通過有線和 /或無線的區域網和/或廣域網相連；CPU模塊對數據進行必要的簡單處理，傳遞至數據通 信模塊；數據通信模塊通過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)與網絡業務平臺完成數據的 發送與接收，並通過與授權用戶完成管理與控制數據的發送與接收，實現對通用移動網關 的管理和配置，進而實現對傳感器/執行器的控制。傳感器/執行器，其至少由電源模塊、CPU模塊、傳感器模塊、動作執行器模塊和傳 感通信模塊構成。電源模塊負責為傳感器/執行器的各個子模塊供電；傳感器負責感知和 測量現地實時數據；動作執行器負責控制被控對象；傳感通信模塊是傳感器/執行器與通 用移動網關的接口，負責發送現地實時數據和接收控制指令。本實用新型還公開了通用泛在集成測控網絡的實現方法，包括以下步驟1、傳感器/執行器獲得現地實時數據，並將數據傳輸至通用移動網關。2、通用移動網關經過必要的簡單處理，如數據成幀，將數據傳輸至網絡業務平臺。3、網絡業務平臺存儲並處理接收到的數據。4、操作人員在管理終端操作並配置網絡管理伺服器和應用管理伺服器管理網絡 和應用。5、管理、控制及外部訪問。包括以下幾類I.操作人員。操作人員可將管理和控制數據通過網絡業務平臺傳輸至通用移動網 關和傳感器/執行器，實現目標操控。II.授權用戶。授權用戶可將管理和控制數據通過行動網路、網際網路(VPN)傳輸至 通用移動網關和傳感器/執行器，實現遠程目標操控；並且將管理和控制數據通過移動網 絡、網際網路(VPN)傳輸至網絡業務平臺，實現操控登記。III.外部訪問。外部訪問可將查詢數據通過外部接口經網絡業務平臺傳輸至應用 管理伺服器和通用移動網關，實現應用數據的訪問。通過上述技術方案，本實用新型有效地解決了現地實時數據的獲取、傳輸、應用和管理的問題。具有如下特點1、通用性。保證了本實用新型所述網絡的普適性強，在統一的網絡平臺下易於開 發和構建各種面向不同應用的測控網絡。2、泛在性。本實用新型所述網絡解決了多維多尺度現地實時數據的獲取和傳輸問 題。無線網絡與有線網絡(包括網際網路)的無縫連接保證了網絡的泛在性。3、集成性。從功能上講，本實用新型所述網絡能夠應用於多種需求，即，在一個平 臺上實現了各種應用的集成；從技術上講，本實用新型所述網絡包括了現地實時數據的獲 取、傳輸、應用和管理的各個階段，是一個集成的測控網絡。本實用新型滿足了如下工程要求1、泛在性要求。傳感器/執行器可在任何時間、覆蓋任何需要測控的地點。2、網絡組織的自由靈活性要求。網絡的組織、規模可通過管理系統自由設定。3、移動性要求。不僅僅能夠對固定地點的目標進行測控，也能夠對位置隨機變更 的目標進行測控。4、實時、高效、低成本、短工程周期。
圖1是本實用新型的網絡整體結構圖。圖2是本實用新型的網絡業務平臺結構框圖。圖3是本實用新型的通用移動網關結構框圖。圖4是本實用新型的傳感器/執行器結構框圖。
具體實施方式
附圖中相似的附圖標記是指各部分說明中的相同或功能相似的設備。附圖與下面 的詳細說明結合在一起，組成說明書的一部分，用來進一步闡述本實用新型的具體實施方 式以及原理和優點。如圖1所示，通用泛在集成測控網絡包括一個網絡業務平臺、若干通用移動網關 和若干傳感器/執行器。採用4層結構，分為接入層、傳輸層、控制層和應用層。接入層由 通用移動網關構成，本身具有傳感器/執行器功能，並負責其他傳感器/執行器的接入，還 具有授權用戶遠程操控的功能；傳輸層由無線和有線網絡構成，實現網絡的泛在覆蓋；控 制層由軟交換平臺構成，實現數據的控制、分配和交換；應用層由資料庫伺服器、網絡管理 伺服器和應用管理伺服器構成，實現網絡管理和多種應用管理，並配有外部接口，實現外部 訪問ο如圖2所示，網絡業務平臺，其至少由一個軟交換業務平臺、一個或若干網絡管理 伺服器及資料庫伺服器、一個或若干應用管理伺服器及應用管理終端構成。外部獲取的現 地實時數據通過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)傳輸至軟交換業務平臺，在網絡管理服 務器中被處理，並在資料庫伺服器中被存儲，應用管理伺服器存儲本應用相關的數據並管 理應用，操作人員通過管理終端實現應用的操作與配置，控制指令和經過處理後的數據再 通過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)傳輸至應用端。並且，網絡業務平臺配有外部接口， 外部訪問可通過該平臺訪問網絡和通用移動網關。其涉及的數據傳輸及處理過程包括[0039]1、通過固定網絡、行動網路、網際網路採用單徑或多徑路由的數據傳輸機制。2、根據業務種類，如時延、可靠性等，採用不同的數據處理與融合機制；數據存儲 採用二級存儲方式，資料庫伺服器存儲所有數據，應用管理伺服器存儲本應用相關數據，兩 者具有一致性，這樣即保證了數據存儲的安全性又提高了數據存儲的效率。3、時空管理機制與方法，根據具體應用的需求，實現不同尺度(如市、區、房間)的 多維現地實時數據管理。4、數據格式設計，面向不同的業務應用和不同尺度的現地實時數據，採用統一的 數據格式，保證多用途不同尺度數據的有效融合，進而依賴統一的數據格式，實現數據的區 分、存儲、處理和應用。5、依賴軟交換平臺，實現數據的自動分類交換，完成數據的自動分配。如圖3所示，通用移動網關，其至少由電源模塊、CPU模塊、數據通信模塊、傳感通 信模塊和傳感器/執行器模塊構成。通用移動網關其本身具有傳感器/執行器的功能；電 源模塊負責為通用移動網關的各個子模塊供電；傳感通信模塊負責數據的發送與接收，其 數據來源於其他傳感器/執行器獲得的現地實時數據，通用移動網關與其他傳感器/執行 器通過有線和/或無線的區域網和/或廣域網相連；CPU模塊對數據進行必要的簡單處理， 傳遞至數據通信模塊；數據通信模塊通過固定網絡、行動網路、網際網路(VPN)與網絡業務平 臺完成數據的發送與接收，並通過與授權用戶完成管理與控制數據的發送與接收，實現對 通用移動網關的管理和配置，進而實現對傳感器/執行器的控制。如圖4所示，傳感器/執行器，其至少由電源模塊、CPU模塊、傳感器模塊、動作執 行器模塊和傳感通信模塊構成。電源模塊負責為傳感器/執行器的各個子模塊供電；傳感 器負責感知和測量現地實時數據；動作執行器負責控制被控對象；傳感通信模塊是傳感器 /執行器與通用移動網關的接口，負責發送現地實時數據和接收控制指令。綜上，通用泛在集成測控網絡，包括網絡業務平臺和通用移動網關。其中，所述網 絡業務平臺其至少由一個軟交換業務平臺、一個或若干網絡管理伺服器及資料庫伺服器、 一個或若干應用管理伺服器及應用管理終端構成；所述通用移動網關其至少由電源模塊、 CPU模塊、數據通信模塊、傳感通信模塊和傳感器/執行器模塊構成。此外，通用泛在集成測控網絡還包括軟交換業務平臺和若干應用管理伺服器，使 得通過有線和/或無線的區域網和/或廣域網傳輸的現地實時數據可以納入統一的業務平 臺，提供不用應用的分別管理，實現數據的自動分配與交換，系統具有通用性和集成性。同 時，系統中數據存儲採用二級存儲方式，資料庫伺服器存儲所有數據，應用管理伺服器存儲 本應用相關數據，兩者具有一致性，這樣即保證了數據存儲的安全性又提高了數據存儲的 效率。優選方式下，根據具體應用的需求和業務種類，測控節點可在任何時間、覆蓋任何需 要測控的地點，不僅能夠對固定地點的目標進行測控，也能夠對位置隨機變更的目標進行 測控，實現不同尺度的多維現地實時數據管理和融合；並且網絡的組織、規模可通過管理系 統自由設定，系統具有泛在性和靈活性。最優方式下，本實用新型通用泛在集成測控網絡， 面向不同的業務應用和不同尺度的現地實時數據，採用統一的數據格式，保證多用途不同 尺度數據的有效融合，進而依賴統一的數據格式，實現數據的區分、存儲、處理和應用。本實用新型所述的通用泛在集成測控網絡的實現方法包括以下步驟1、傳感器/執行器獲得現地實時數據，並將數據傳輸至通用移動網關。[0050]2、通用移動網關經過必要的簡單處理，如數據成幀，將數據傳輸至網絡業務平臺。3、網絡業務平臺存儲並處理接收到的數據。4、操作人員在管理終端操作並配置網絡管理伺服器和應用管理伺服器管理網絡 和應用。5、管理、控制及外部訪問。包括以下幾類I.操作人員。操作人員可將管理和控制數據通過網絡業務平臺傳輸至通用移動網 關和傳感器/執行器，實現目標操控。II.授權用戶。授權用戶可將管理和控制數據通過行動網路、網際網路(VPN)傳輸至 通用移動網關和傳感器/執行器，實現遠程目標操控；並且將管理和控制數據通過移動網 絡、網際網路(VPN)傳輸至網絡業務平臺，實現操控登記。III.外部訪問。外部訪問可將查詢數據通過外部接口經網絡業務平臺傳輸至應用 管理伺服器和通用移動網關，實現應用數據的訪問。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術範圍內，根據本實用 新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之 內。
權利要求1.一種通用泛在集成測控網絡，其特徵在於，包括接入層、傳輸層、控制層和應用層； 所述接入層包括接入傳感器/執行器的通用移動網關；所述傳輸層包括無線和有線網絡；所述通用移動網關連入所述無線和有線網絡； 所述控制層包括與所述無線和有線網絡互聯的軟交換平臺；所述應用層包括與所述軟交換平臺交互信息的資料庫伺服器、網絡管理伺服器和應用 管理伺服器。
2.根據權利要求1所述通用泛在集成測控網絡，其特徵在於，所述通用移動網關包括 電源模塊、CPU模塊、傳感通信模塊、傳感器和動作執行器，以及數據通信模塊；所述傳感通 信模塊、傳感器和動作執行器，以及數據通信模塊分別連接所述CPU模塊。
專利摘要本實用新型通用泛在集成測控網絡是以泛在的現地實時多媒體數據的獲取、傳輸、應用和管理為目的的測控網絡。採用4層結構，分為接入層、傳輸層、控制層和應用層。接入層由通用移動網關構成，本身具有傳感器/執行器功能，並負責其他傳感器/執行器的接入，還具有授權用戶遠程操控的功能；傳輸層由無線和有線網絡構成，實現網絡的泛在覆蓋；控制層由軟交換平臺構成，實現數據的控制、分配和交換；應用層由資料庫伺服器、網絡管理伺服器和應用管理伺服器構成，實現系統管理和多種應用管理，並配有外部接口，實現外部訪問。本實用新型有效地解決了現地實時數據的獲取、傳輸、應用和管理的問題。具有集成性、泛在性、通用性強的特點。
文檔編號H04L12/24GK201846364SQ20102027973
公開日2011年5月25日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者劉劍, 李鵬, 王智森, 趙昕 申請人:大連工業大學