专利名称：通用泛在集成测控网络的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测控网络，更具体地说，涉及一种以现地实时数据(包括多 媒体数据，下同)的获取、传输、应用和管理为目的的基于软交换平台的测控网络。
背景技术：
在现代社会生活中，随着城市人口密度的提高和城市规模的不断扩大，能源问题、 环境问题、突发事件、社会安全、资源的循环利用、老人看护等诸多问题日益突出。社会生 活的直接可控性正在减弱，对突发事件反应时间的要求越来越趋向实时性。迅速、高效的 应对诸多社会及生产问题的需求已经反映在社会生活的各个侧面，而这些问题都表现出多 维、多尺度、多结构相关联的复杂性。为了解决这一问题，首先要考虑复杂性的信息表征，其 次要考虑必要的现地实时多维信息的获取方法，最后是处理与应用这些信息为社会生活服 务。其最直接的技术解决方法就是建立一个渗透到社会生活各个侧面的通用泛在集成信息 网，来获取各层面的数据与信息以实时地支撑国家、地方乃至于个人的社会生活。所以，获 取现地实时的动态数据与信息，复合利用既存信息和现地实时信息，构成了信息社会大背 景下的核心技术问题。
发明内容本实用新型针对上述问题，提出了一种以现地实时数据的获取、传输、应用和管理 为目的的基于软交换平台的测控网络。本实用新型旨在解决如下技术问题1、分组并发的问题。多传感器/执行器获取的同一现地实时数据和多业务应用的 数据传输至网络业务平台，依赖数据格式的设计，保证分组数据的一致性和有效融合。2、异构网络通信的问题。为了保证网络的泛在性，实现数据的不同尺度接入，融合 了不同的无线和有线接入技术，如蜂窝网、WiFi、WiMAX。3、数据跟踪、管理的问题。采用统一的网络管理服务器和数据库服务器，对数据实 行统一管理、分应用处理，严格区分不同应用的数据，互相之间不可访问。集中统一的存储 和管理数据，保证了全部数据的跟踪、查询和管理。4、数据存储与处理机制的问题。根据业务种类，如时延、可靠性等，采用不同的数 据处理与融合机制；数据存储采用二级存储方式，数据库服务器存储所有数据，应用管理服 务器存储本应用相关数据，两者具有一致性，这样即保证了数据存储的安全性又提高了数 据存储的效率。5、数据实时性保障的问题。采用带有优先级的QoS业务分类，保证了实时数据的 实时可靠传输。为了解决上述问题，本实用新型所述的通用泛在集成测控网络，包括一个网络业 务平台、若干通用移动网关和若干传感器/执行器。具体说，通用泛在集成测控网络，包括 接入层、传输层、控制层和应用层。其中，接入层包括接入传感器/执行器的通用移动网关； 传输层包括无线和有线网络；通用移动网关连入所述无线和有线网络；控制层包括与所述无线和有线网络互联的软交换平台；应用层包括与所述软交换平台交互信息的数据库服务 器、网络管理服务器和应用管理服务器。此外，通用移动网关包括电源模块、CPU模块、传感通信模块、传感器和动作执行 器，以及数据通信模块；所述传感通信模块、传感器和动作执行器，以及数据通信模块分别 连接所述CPU模块。而且，上述网络业务平台，其至少由一个软交换业务平台、一个或若干网络管理服 务器及数据库服务器、一个或若干应用管理服务器及应用管理终端构成。外部获取的现地 实时数据通过固定网络、移动网络、互联网(VPN)传输至软交换业务平台，在网络管理服务 器中被处理，并在数据库服务器中被存储，应用管理服务器存储本应用相关的数据并管理 应用，操作人员通过管理终端实现应用的操作与配置，控制指令和经过处理后的数据再通 过固定网络、移动网络、互联网(VPN)传输至应用端。并且，网络业务平台配有外部接口，外 部访问可通过该平台访问网络和通用移动网关。通用移动网关，其至少由电源模块、CPU模块、数据通信模块、传感通信模块和传感 器/执行器模块构成。通用移动网关其本身具有传感器/执行器的功能；电源模块负责为 通用移动网关的各个子模块供电；传感通信模块负责数据的发送与接收，其数据来源于其 他传感器/执行器获得的现地实时数据，通用移动网关与其他传感器/执行器通过有线和 /或无线的局域网和/或广域网相连；CPU模块对数据进行必要的简单处理，传递至数据通 信模块；数据通信模块通过固定网络、移动网络、互联网(VPN)与网络业务平台完成数据的 发送与接收，并通过与授权用户完成管理与控制数据的发送与接收，实现对通用移动网关 的管理和配置，进而实现对传感器/执行器的控制。传感器/执行器，其至少由电源模块、CPU模块、传感器模块、动作执行器模块和传 感通信模块构成。电源模块负责为传感器/执行器的各个子模块供电；传感器负责感知和 测量现地实时数据；动作执行器负责控制被控对象；传感通信模块是传感器/执行器与通 用移动网关的接口，负责发送现地实时数据和接收控制指令。本实用新型还公开了通用泛在集成测控网络的实现方法，包括以下步骤1、传感器/执行器获得现地实时数据，并将数据传输至通用移动网关。2、通用移动网关经过必要的简单处理，如数据成帧，将数据传输至网络业务平台。3、网络业务平台存储并处理接收到的数据。4、操作人员在管理终端操作并配置网络管理服务器和应用管理服务器管理网络 和应用。5、管理、控制及外部访问。包括以下几类I.操作人员。操作人员可将管理和控制数据通过网络业务平台传输至通用移动网 关和传感器/执行器，实现目标操控。II.授权用户。授权用户可将管理和控制数据通过移动网络、互联网(VPN)传输至 通用移动网关和传感器/执行器，实现远程目标操控；并且将管理和控制数据通过移动网 络、互联网(VPN)传输至网络业务平台，实现操控登记。III.外部访问。外部访问可将查询数据通过外部接口经网络业务平台传输至应用 管理服务器和通用移动网关，实现应用数据的访问。通过上述技术方案，本实用新型有效地解决了现地实时数据的获取、传输、应用和管理的问题。具有如下特点1、通用性。保证了本实用新型所述网络的普适性强，在统一的网络平台下易于开 发和构建各种面向不同应用的测控网络。2、泛在性。本实用新型所述网络解决了多维多尺度现地实时数据的获取和传输问 题。无线网络与有线网络(包括互联网)的无缝连接保证了网络的泛在性。3、集成性。从功能上讲，本实用新型所述网络能够应用于多种需求，即，在一个平 台上实现了各种应用的集成；从技术上讲，本实用新型所述网络包括了现地实时数据的获 取、传输、应用和管理的各个阶段，是一个集成的测控网络。本实用新型满足了如下工程要求1、泛在性要求。传感器/执行器可在任何时间、覆盖任何需要测控的地点。2、网络组织的自由灵活性要求。网络的组织、规模可通过管理系统自由设定。3、移动性要求。不仅仅能够对固定地点的目标进行测控，也能够对位置随机变更 的目标进行测控。4、实时、高效、低成本、短工程周期。
图1是本实用新型的网络整体结构图。图2是本实用新型的网络业务平台结构框图。图3是本实用新型的通用移动网关结构框图。图4是本实用新型的传感器/执行器结构框图。
具体实施方式
附图中相似的附图标记是指各部分说明中的相同或功能相似的设备。附图与下面 的详细说明结合在一起，组成说明书的一部分，用来进一步阐述本实用新型的具体实施方 式以及原理和优点。如图1所示，通用泛在集成测控网络包括一个网络业务平台、若干通用移动网关 和若干传感器/执行器。采用4层结构，分为接入层、传输层、控制层和应用层。接入层由 通用移动网关构成，本身具有传感器/执行器功能，并负责其他传感器/执行器的接入，还 具有授权用户远程操控的功能；传输层由无线和有线网络构成，实现网络的泛在覆盖；控 制层由软交换平台构成，实现数据的控制、分配和交换；应用层由数据库服务器、网络管理 服务器和应用管理服务器构成，实现网络管理和多种应用管理，并配有外部接口，实现外部 访问ο如图2所示，网络业务平台，其至少由一个软交换业务平台、一个或若干网络管理 服务器及数据库服务器、一个或若干应用管理服务器及应用管理终端构成。外部获取的现 地实时数据通过固定网络、移动网络、互联网(VPN)传输至软交换业务平台，在网络管理服 务器中被处理，并在数据库服务器中被存储，应用管理服务器存储本应用相关的数据并管 理应用，操作人员通过管理终端实现应用的操作与配置，控制指令和经过处理后的数据再 通过固定网络、移动网络、互联网(VPN)传输至应用端。并且，网络业务平台配有外部接口， 外部访问可通过该平台访问网络和通用移动网关。其涉及的数据传输及处理过程包括[0039]1、通过固定网络、移动网络、互联网采用单径或多径路由的数据传输机制。2、根据业务种类，如时延、可靠性等，采用不同的数据处理与融合机制；数据存储 采用二级存储方式，数据库服务器存储所有数据，应用管理服务器存储本应用相关数据，两 者具有一致性，这样即保证了数据存储的安全性又提高了数据存储的效率。3、时空管理机制与方法，根据具体应用的需求，实现不同尺度(如市、区、房间)的 多维现地实时数据管理。4、数据格式设计，面向不同的业务应用和不同尺度的现地实时数据，采用统一的 数据格式，保证多用途不同尺度数据的有效融合，进而依赖统一的数据格式，实现数据的区 分、存储、处理和应用。5、依赖软交换平台，实现数据的自动分类交换，完成数据的自动分配。如图3所示，通用移动网关，其至少由电源模块、CPU模块、数据通信模块、传感通 信模块和传感器/执行器模块构成。通用移动网关其本身具有传感器/执行器的功能；电 源模块负责为通用移动网关的各个子模块供电；传感通信模块负责数据的发送与接收，其 数据来源于其他传感器/执行器获得的现地实时数据，通用移动网关与其他传感器/执行 器通过有线和/或无线的局域网和/或广域网相连；CPU模块对数据进行必要的简单处理， 传递至数据通信模块；数据通信模块通过固定网络、移动网络、互联网(VPN)与网络业务平 台完成数据的发送与接收，并通过与授权用户完成管理与控制数据的发送与接收，实现对 通用移动网关的管理和配置，进而实现对传感器/执行器的控制。如图4所示，传感器/执行器，其至少由电源模块、CPU模块、传感器模块、动作执 行器模块和传感通信模块构成。电源模块负责为传感器/执行器的各个子模块供电；传感 器负责感知和测量现地实时数据；动作执行器负责控制被控对象；传感通信模块是传感器 /执行器与通用移动网关的接口，负责发送现地实时数据和接收控制指令。综上，通用泛在集成测控网络，包括网络业务平台和通用移动网关。其中，所述网 络业务平台其至少由一个软交换业务平台、一个或若干网络管理服务器及数据库服务器、 一个或若干应用管理服务器及应用管理终端构成；所述通用移动网关其至少由电源模块、 CPU模块、数据通信模块、传感通信模块和传感器/执行器模块构成。此外，通用泛在集成测控网络还包括软交换业务平台和若干应用管理服务器，使 得通过有线和/或无线的局域网和/或广域网传输的现地实时数据可以纳入统一的业务平 台，提供不用应用的分别管理，实现数据的自动分配与交换，系统具有通用性和集成性。同 时，系统中数据存储采用二级存储方式，数据库服务器存储所有数据，应用管理服务器存储 本应用相关数据，两者具有一致性，这样即保证了数据存储的安全性又提高了数据存储的 效率。优选方式下，根据具体应用的需求和业务种类，测控节点可在任何时间、覆盖任何需 要测控的地点，不仅能够对固定地点的目标进行测控，也能够对位置随机变更的目标进行 测控，实现不同尺度的多维现地实时数据管理和融合；并且网络的组织、规模可通过管理系 统自由设定，系统具有泛在性和灵活性。最优方式下，本实用新型通用泛在集成测控网络， 面向不同的业务应用和不同尺度的现地实时数据，采用统一的数据格式，保证多用途不同 尺度数据的有效融合，进而依赖统一的数据格式，实现数据的区分、存储、处理和应用。本实用新型所述的通用泛在集成测控网络的实现方法包括以下步骤1、传感器/执行器获得现地实时数据，并将数据传输至通用移动网关。[0050]2、通用移动网关经过必要的简单处理，如数据成帧，将数据传输至网络业务平台。3、网络业务平台存储并处理接收到的数据。4、操作人员在管理终端操作并配置网络管理服务器和应用管理服务器管理网络 和应用。5、管理、控制及外部访问。包括以下几类I.操作人员。操作人员可将管理和控制数据通过网络业务平台传输至通用移动网 关和传感器/执行器，实现目标操控。II.授权用户。授权用户可将管理和控制数据通过移动网络、互联网(VPN)传输至 通用移动网关和传感器/执行器，实现远程目标操控；并且将管理和控制数据通过移动网 络、互联网(VPN)传输至网络业务平台，实现操控登记。III.外部访问。外部访问可将查询数据通过外部接口经网络业务平台传输至应用 管理服务器和通用移动网关，实现应用数据的访问。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用 新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求1.一种通用泛在集成测控网络，其特征在于，包括接入层、传输层、控制层和应用层； 所述接入层包括接入传感器/执行器的通用移动网关；所述传输层包括无线和有线网络；所述通用移动网关连入所述无线和有线网络； 所述控制层包括与所述无线和有线网络互联的软交换平台；所述应用层包括与所述软交换平台交互信息的数据库服务器、网络管理服务器和应用 管理服务器。
2.根据权利要求1所述通用泛在集成测控网络，其特征在于，所述通用移动网关包括 电源模块、CPU模块、传感通信模块、传感器和动作执行器，以及数据通信模块；所述传感通 信模块、传感器和动作执行器，以及数据通信模块分别连接所述CPU模块。
专利摘要本实用新型通用泛在集成测控网络是以泛在的现地实时多媒体数据的获取、传输、应用和管理为目的的测控网络。采用4层结构，分为接入层、传输层、控制层和应用层。接入层由通用移动网关构成，本身具有传感器/执行器功能，并负责其他传感器/执行器的接入，还具有授权用户远程操控的功能；传输层由无线和有线网络构成，实现网络的泛在覆盖；控制层由软交换平台构成，实现数据的控制、分配和交换；应用层由数据库服务器、网络管理服务器和应用管理服务器构成，实现系统管理和多种应用管理，并配有外部接口，实现外部访问。本实用新型有效地解决了现地实时数据的获取、传输、应用和管理的问题。具有集成性、泛在性、通用性强的特点。
文档编号H04L12/24GK201846364SQ20102027973
公开日2011年5月25日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者刘剑, 李鹏, 王智森, 赵昕 申请人:大连工业大学