基本信息
- 项目名称：
- 物联网多模信息汇聚网关
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统利用异构信息感知体系结构获取特定事物的相关状态，信息采集节点包括普通的低成本传感节点和以异构网络信息汇聚和智能信息融合为特色的无线综合接入网关设备。普通信息采集节点负责给定区域内的信息采集，采用专有路由协议实现通信，网关设备可作为特殊信息采集节点，也能够将普通信息采集节点相关数据进行智能处理，并通过现有移动运营商的网络进行远程数据传输。
- 详细介绍：
- 网络由多个无线网络进行数据采集，随后汇集到网关中进行信息的融合，最终传送至远程控制中心。传感网络由zigbee网络和RFID网络等无线网络构成，各个网络独立运行，再以无线方式连接到网关上。网关对采集到的数据整合后再按照自主协议进行融合，融合后的信息再通过以太网或者3G等远程网络传送至远程控制中心。从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网获识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。网关是本系统的核心部分，从硬件角度考察，网关是基于X86平台的嵌入式多网络传输系统开发，在此基础上加上ZigBee模块、蓝牙模块、USB模块、NRF2401模块、以太网模块和3G模块构成，各个模块之间可以互传数据。在X86平台的嵌入式多网络传输系统基础上开发了两个外围电路，用以连接传感网络和连接应用平台。多模传感网络汇聚板卡是本系统中的关键部件，板卡由一个核心处理器和多种传感网络的SINK节点组成。板卡的微处理器通过总线，串口，SPI接口等多种方式与各个网络的SINK节点相连接，为了保证高效性，也为了减小丢包率，此部分对数据不作任何处理，仅分析数据帧的目标网络，随即转发。多协议数据的融合是系统的特色功能，该功能是在X86系统中实现的。控制控制中心的形式可以有PC机和手持终端两种，PC机用以太网与网关进行连接，手持终端通过3G网络与网关进行连接。控制中心主要有两个作用，首先是依靠PC机建立相应的数据库用来保存各个检测区域，各个节点的数据信息，其次是设计简单实用的上位机软件，以图形化的界面实时观察网络的状态，也就是各个节点的工作状况，并对其加以控制。应用软件的主要功能可分为两类，第一是对网关设备传送过来的信息加以分析处理，以图形化的界面显示无线传感网络（WSN）的拓扑结构或者相对分布位置，第二是设计相应控制界面用来对节点加以控制，例如采集数据的周期，改变信道，调整拓扑结构等。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的多个节点随机布置，形成网络实现信息采集，完成部署后，实现对其进行远程的管理和控制。结合传感网络的自组织特性、拓扑的动态性、路由的多跳性、节点工作的间断性以及信息的多样性，实现对所采集的信息进行有效的汇聚与融合。基本思路普通信息采集节点负责给定区域内的信息采集，采用专有路由协议实现通信，网关设备可作为特殊信息采集节点，也能够将普通信息采集节点相关数据进行智能处理，并通过现有移动运营商的网络进行远程数据传输；同时，远程控制中心可根据相应控制指令，通过网关设备实现对普通信息采集节点的管理与控制。创新点 1)数据传感节点按照动态路由方式，将所获得的传感数据以多跳方式传输至汇聚网关； 2)设计相应协议，对所采集的信息进行有效的汇聚与融合，通过以太网或者3G网络传输至控制中心； 3)远程控制中心以图形化形式显示数据传输路径以及数据传输内容；关键技术 1)搭建无线传感网络（WSN）。 2)各个节点采集数据并发送至网关。节点根据设计周期采集数据，依托ZigBee网络的多跳性发送至网关节点。 3)设计配套应用软件实现多种功能。以图形化的界面显示无线传感网络（WSN）的拓扑结构，设计相应控制界面用来实现对传感网络的管理。技术指标该网关支持多种主流无线网络协议标准，传感网络包括：ZigBee最新系列标准ZigBee—2007pro，自主开发的针对NRF24LE1无线芯片的无线网络标准；远程网络支持以太网协议，主流3G标准，用来实现进行传输和远程管理。
科学性、先进性
- 科学性：结合新兴网络技术的先进性和现有成熟网络的稳定性，实现准确信息采集、智能信息处理、远程无线传输、按需网络控制、动态结构调整等相关功能；先进性：智能无线信息感知网络（WSN）可应用范围较广，主要针对状态监测，如道路信息、环境信息、物流信息，甚至战场信息。传统状态监测手段需要大量人工参与，无法达到准确性以及实时性要求；另外，对于多种人类无法参与的环境，传统检测方法也无法有效工作。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、图片、视频，现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 物联网技术主要通过射频识别(RFID)、无线传感器、全球定位系统等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，其能够广泛应用于军事、工业、农业、环保、建筑、医疗、交通、空间海洋探索等领域。
同类课题研究水平概述
- 物联网是当前各国政府都寄予极大希望的未来增长领域，因而都采取各种激励和扶持政策。我国政府也高度重视这一领域的发展，已经将其列入国家重点支持的新兴产业之一。在过去的一年多时间里，学术界、产业界、地方政府和传媒对于物联网的期望和热度一浪高过一浪。物联网的重要性已不言而喻，对于我国物联网发展的现状，有专家指出，从政府的重视程度可以看出，物联网具有重要的战略意义，物联网的提出体现了大融合理念，突破了将物理基础设施和信息基础设施分开的传统思维。目前，美国及欧盟等都在投入巨资，深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。 2011年是"十二五"的开局之年，被纳入国家战略性新兴产业的物联网不再停留在概念的争吵上和一哄而上，开始将目光投到实质层面，从基础层面推进物联网产业发展。"十二五"开局后，我们看到，物联网热情明显开始退却，回归理性思考，进入实干阶段。可以看到国内的电信运营商已经开始和家电企业联合研发家庭网关，将各种家电和设备连网，使所有电器能按照人们的意愿进行设定和控制，实现真正意义上的家庭信息化。同时值得一提的是物联网涉及安全问题，需要建立相配套的完整的法律法规。总之，期待物联网走上良性发展之路，真正成带动经济和社会进步的新力量。
