用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法

专利名称：用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法
技术领域：
本发明涉及物联网领域，具体讲是一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法。
背景技术：
目前，物联网的现有技术一般包括(1)、其终端子节点(RFID、智能传感器、智能家电)+互联网=物联网；O)、其终端子节点的传感器与网关均是采用无线信号收发模块以点对点方式进行通信的一种无线局域网(符合IEEE无线通信技术)，这是一种无线局域网+互联网的另一种类型的物联网；(3)、其终端子节点采用将GSM/GPRS移动通信模块与 SIM卡直接安装在终端设备上，用户可通过移动通信网用手机与终端设备能进行直接的点对点的通信和控制的3G TD-SCDMA物联网。综上所述这些就是目前已知的物联网的组网模式，采用(1)模式的物联网，相当于每个传感器、采集器、家用电器控制器等终端设备均设置一个IP地址，然后通过 hternet互联网进行数据传输和控制，而随着接入网络中的终端设备越来越多，目前的IP 地址资源有限，根本无法满足物物相联、人物相联的需求，并且，由于是终端设备与互联网连接，因此黑客或者木马病毒非常容易从互联网中侵入到用户的终端设备，安全性差；采用 (2)模式的物联网，每个子节点上的通信模块均需要采用拨码器编制基本码址，而在用户的网管上须有一个IP地址，采用这种方式同样会受到码址和IP地址的限制；采用C3)模式的物联网，由于控制的终端设备上都需安装GSM/GPRS移动通信模块与SIM卡，采用这种方式， 同样SIM通信卡卡号资源不足的瓶颈会困扰物联网的发展，而且移动通信网络与终端设备直接进行控制，黑客或者木马病毒同样非常容易从移动通信网络中侵入用户的终端设备， 安全性差。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种节省大量SIM卡、无需IP地址并且黑客无法侵入、安全性高的一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法。本发明的技术解决方案是，提供一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于它包括监控信息自下而上的数据传输方法和用户自上而下的控制方法；其中监控信息自下而上的数据传输方法包括有以下几个步骤(1)、首先由子节点生成监控信息，监控节点通过有线方式从各个子节点获得监控 fn息；O)、监控节点将监控信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息，所述各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息储存在所述监控节点中；(3)、监控节点通过无线数据传输方式将所述数字信息传输到中心基站中；
0)、中心基站通过射频模块接收这串数字信息并传输给中心基站中的PC服务器，PC服务器根据PC服务器中的数据库存储的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的手机号码的数据，同时PC服务器的显示屏上显示出带有监控信息的报警文字并进行声音报警；(5)、PC服务器根据用户设定决定是不是把监控信息发送至用户设定所存储的告警短信发送对象，如果是，则将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给中心基站中的 GSM/GPRS模块，GSM/GPRS模块再将该信号发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将监控信息通过手机短信发送给用户设定所存储的告警短信发送对象，如果否，则跳到结束，整个数据传输过程结束；用户自上而下的控制方法包括以下几个步骤(1)、用户手机发出含有控制指令的短信，并通过移动通信公网发送给中心基站的 GSM/GPRS模块上，所述用户手机发出的控制指令为一组数字信息，其中包括监控节点编号信息、子节点编号信息和控制信息；O)、中心基站的GSM/GPRS模块接收到用户手机发出的控制指令并将其传输至PC 服务器，然后根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点，若用户手机发出的控制指令无法在PC服务器中数据库中查询到所对应的监控节点及子节点，则控制失败、结束，若成功，则进入下一步；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；0)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上。所述回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上的过程步骤如下(1)、监控节点通过有线数据传输方式从各个子节点获得回复信息；O)、监控节点将回复信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息；(3)、监控节点通过无线数据传输方式将该数字信息传输到中心基站中；
0)、中心基站通过射频模块读取这串数字信息并传输给中心基站中的PC服务器，PC服务器根据PC服务器中的数据库，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有回复信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据；(5)、中心基站接收到含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据后，将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给GSM/GPRS模块，GSM/GPRS模块再将该数据发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将回复信息通过手机短信发送给用户手机。所述用户自上而下的控制方法还包括用户从中心基站控制子节点的方法，它包括以下步骤(1)、用户根据用户的登录代号、密码进入PC服务器，并在PC服务器上发出控制指令，PC服务器根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；0)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上。如果GSM/GPRS 移动通信网发生故障时(如某个蜂窝基站损坏)用户可到区域网的中心基站用自己代号、 密码登录属于用户自己的监控节点，经无缝对接后直接在中心基站的PC服务器上用鼠标点击打开门锁、保险拒等操作。所述监控节点上包括直流电源模块、多个I/O端口、多个单片机及一个存储有所述多个I/O端口地址码的射频信号处理模块，所述射频信号处理模块与中心基站中的射频模块无线连接，射频信号处理模块还通过多个单片机分别与多个I/O端口连接，所述多个 I/O端口与多个子节点采用铜三芯胶线连接，所述子节点为传感器和控制器，所述子节点的编号信息为I/O端口的地址码。所述多个I/O端口可根据子节点的功能通过单片机中的软件编程进行调整，若此I/O端口接入的为采集器，则将此I/O端口调整为上行信号输入口， 若此I/O端口接入的为执行器，则将此I/O端口调整为下行信号输出口。所述铜所述监控节点还包括多个I/O扩展模块，所述多个单片机通过I/O扩展模块与射频信号处理模块连接。I/O端口可通过I/O扩展模块进行扩展。
所述铜三芯胶线中，第一条为子节点的电源供电线，线的一端接监控节点的直流电源模块，第二条为子节点的信号输出线，线的一端接监控节点的I/O端口，第三条为电源和信号回路线，线的一端接监控节点的电源和信号回路接口。所述中心基站中包括微处理器、用于和监控节点通讯的射频模块及用于和移动通信网通讯的GSM/GPRS模块，所述射频模块和GSM/GPRS模块均与微处理器连接，所述微处理器还与PC服务器连接。所述GSM/GPRS模块是中心基站与移动通信网络进行远程手机通信的，而射频模块是用来和网络中的多个监控节点进行通信的，与中心基站的微处理器连接的PC服务器的作用是运用它的数据库将GSM/GPRS移动信号与普通射频通信信号两者之间进行数据转换从而实现通信形式转换，这种通信形式的转换能使手机的下行信号直接去控制用户的每个终端，而用户终端的传感器、控制器却不需要象现有技术的无线局域网那样再去安装无线信号收发模块或GSM/GPRS移动信号收发模块，从而能使手机真正成为物联网的高端控制设施并避开了 SIM卡的卡号资源不足的瓶颈。另一方面它能阻断黑客通过移动信号通道进入用户终端。所述PC服务器中的数据库存储有自组无线物联网系统中所有监控节点的编号信息，及该监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息及监控信息内容。采用以上数据传输方法后，与现有技术相比，本发明具有以下优点第一、本发明从正面避开了 hternet互联网的接入，利用GSM/GPRS移动通信信号与通用射频信号相互间的频差，然后再通过PC服务器数据库核对无误后将移动通信信号的原信息转换成新的信息然后，释放给射频信号收发模块用，并采用新的频(率)段发送新的信息，通过这种通信模块隔离(频差)、数据转换技术，即使黑客侵入到了 GSM/GPRS移动通信网络，也无法侵入到用户终端，可以有效阻止黑客及木马病毒直接侵入用户终端。第二、本发明将现有的无线局域网改成有线局域网，将现有无线局域网所装在子节点(传感器)上点对点通信的无线信号收发模块全部去除掉，将所有终端子节点(传感器)与监控节点用铜芯胶线(似同网关)点对点的链接起来。对监控节点通信模块实施以 1代Π个的扩展技术，即是在一个局域内将η个终端子节点共用一个监控节点上的通信模块；以一个监控节点的编号作为一个基本通信码址，这种通信简缩技术不仅改变了现有无线局域网(ΙΕΕΕ802. 15. 4)定义在每个子节点传感器与网关之间采用双向无线信号收发模块点对点的通信技术，而且在局域网通信中大量地节约了无线信号收发模块，在同一个区域网内大量地节约了通信码址；现有技术在一个区域网内，数以万计的子节点在高峰期通信时出现信号串户、误报、信道阻塞、干扰，甚之出现通讯网络瘫痪这是不可避免的。而本发明由于采用了子节点传感器与监控节点之间采用了通信简缩技术，因此大量地节约了通信码址和信道的通信流量，所以对上所述的高峰期通信时所出现的状况则被避免。第三、本发明用户终端的远程控制采用GSM/GPRS移动通信网作为传输网，但GSM/ GPRS移动信号并不能直接到达用户终端，就是说用户能用手机远程遥控家电，而被遥控的家电上并没有安装GSM/GPRS移动模块与SIM通信卡，被控制家电也不必是智能家电，手机 (但必须经中心基站注册)也是普通手机，这就为移动通信网应用于物联网解决了 SIM通信卡卡号资源不足的瓶颈，充分扩大了移动通信网终端的接入量和通信业务量。第四、本发明所采用的是一个中心基站与一台PC机，由于中心基站与PC机不与外界的hternet互联网相联，因此无需IP地址作为自组区域网核心，以此实现内部自主无线通信；当然，本发明也可过采用自设有线网，将N个区域网的PC机链路起来，以自组网方式设立城域中心网实施自主互联通信；本发明也可以以GSM/GPRS移动通信网作为高端通信监控中心组建城域网。作为本发明的一种改进，所述监控节点通过其他监控节点与中心基站进行数据传输，所述自组无线物联网系统中的监控节点通过无线信号连接成树状与网状拓扑结构，所述中心基站为该拓扑结构的辐射中心。这样于中心基站无法覆盖的监控节点即网络信道差、信号弱或数据拥堵的地方，其他监控节点可以进行数据的收集、缓冲和中继，从而确保网络的畅通和可靠性。


图1为本发明监控信息自下而上的数据传输过程流程图，图2为本发明用户自上而下的控制过程流程图，图3为本发明用户从中心基站自上向下的控制过程流程图，图4为本发明所适用的一个自组无线物联网系统中的监控节点与执行器及采集器的信号传输示意图，图5为本发明所适用的一个自组无线物联网系统中的中心基站的原理方框图，图6为本发明所适用的一个自组无线物联网系统的拓扑结构图，图7为采用本发明所述方法组建的有线环形闭路城域网。
具体实施例下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明图1为本发明用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法监控信息自下而上的数据传输流程图，图中虚线表示无线数据传输，实线表示有线数据传输，如图所示监控信息自下而上的数据传输方法(即上行信号传输方法)包括有以下几个步骤(1)、首先由终端子节点(传感器)生成监控信息，监控节点通过有线方式即子节点链路从各个子节点获得监控信息；此处，子节点为采集器，监控信息为开关量信号或者模拟量信号；O)、监控节点将监控信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息，所述各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息储存在所述监控节点中；(3)、监控节点通过无线数据传输方式将所述数字信息传输到中心基站中，所述无线数据传输技术为通用技术，故不在此赘述；0)、中心基站通过射频模块读取这串数字信息并通过数据线接口传输给中心基站中的PC服务器，PC服务器根据PC服务器中的数据库，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的手机号码的数据，所述监控信息为报文短信，同时PC服务器的显示屏上显示出带有监控信息的报警文字并进行声音报警；PC服务器将监控信息存储在计算机内以备追溯查询；(5)、PC服务器根据用户设定决定是不是把监控信息发送至用户的手机中，如果是，则将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给中心基站中的GSM/GPRS模块，GSM/ GPRS模块再将该信号发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将监控信息通过手机短信发送给用户手机，如果否，则跳到结束，整个数据传输过程结束；在本实例中所述用户包括110、119等高端用户和各个监控节点所对应的个人用户。图2为本发明用于自组无线物联网系统的控制方法用户自上而下的控制过程流程图，图中虚线表示无线数据传输，实线表示有线数据传输，如图所示用户自上而下的控制过程(即控制信号下行)包括以下几个步骤(1)、用户手机发出含有控制指令的短信，并通过移动通信公网发送给中心基站的 GSM/GPRS模块上，所述用户手机发出的控制指令为一组数字信息，其中包括监控节点编号信息、子节点编号信息和控制信息；在本实例中采用中心基站中的GSM/GPRS模块与移动公网连接，通过短消息的方法接收用户手机发出的控制指令，所述控制信息包括开关量信息、 模拟量信息；O)、中心基站的GSM/GPRS模块接收到用户手机发出的控制指令经微处理器处理后将该控制指令经数据线及接口传输至PC服务器，然后根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点，若用户手机发出的控制指令无法在PC服务器中数据库中查询到所对应的监控节点及子节点，则控制失败、 结束，若成功，则进入下一步；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；0)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上。如果此时的执行器通道畅通，被控制(终端)设施已进入控制状态，此时会有一个操作成功的信息依原路返回到发短信的手机上；如果此时的执行器通道堵塞或终端被控制设施故障或被拆除，此时会有一个操作失败的信息依原路返回到发短信的手机上。所述回复信息是由被控制设备的工作状态发生变换时所产生的脉冲感应电流生成的，如果有脉冲感应电流表明控制成功，没有则表示控制失败，所述回复信息为被控制设备受到控制之后的状态信息如果控制成功，用户注册手机和中心基站的显示屏短信收发查询栏上回复成功的短信。如控制失败，短信收发查询栏上则回复失败的短信，所述回复失败的短信则表明被控制设施损坏、连接线断路。
所述用户自上而下的控制方法还包括用户从中心基站控制子节点的方法，它包括以下步骤(1)、用户根据用户的登录代号、密码进入PC服务器，并在PC服务器上发出控制指令，PC服务器根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；0)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上。用户可以直接在中心基站处做到对各个终端的用户电器设备进行控制，即自组区域内网的内部通信操作控制。如图3所示终端用户可通过中心基站的服务器登录进入自己的监控节点后用鼠标点击被控电器、电机的ON或OFF进行开或关的操控(见图3)，这种操作方式用于用户注册手机遗失、GSM无线移动公网公发生故障，用户无法用手机打开由网络控制的门锁、保险箱的情况下使用。或是用于企业、单位自组区域内网的内部通信操作控制。它包括以下步骤图4所示为监控节点架构模块信号传输图，监控节点通过铜三芯胶线连接多个子节点，所述的多个子节点包括各类传感器、控制器所组成；所述的各类传感器、控制器，其信号输入或输出端上没有加接无线信号收发模块和编码器(拨码开关)；所述的监控节点上有多个I/O端口和多个电源及信号回路口、多个直流电源输出口 ；所述的多个I/O端口它们的多个地址码被简缩成一个通信码，一个监控节点用一个信号收发模块与中心基站通信所述的多个I/O端口，它可以根据需要通过扩展模块来扩展I/ 0端口的数量(见图4)；所述的多个I/O端口它可以根据所接入的子节点的功能可以通过软件编程操作进行调整，如所接入的是传感器则可将I/O端口调整为上行信号输入口，如果所接入的是家用电器执行控制器则将I/O端口调整为下行信号输出口。所述信号收发模块是承担对信号的接收与发送、信号的编辑与I/O扩展模块分配。I/O扩展模块所起的作用是对信号收发模块进行逻辑性顺序扩展，使信号收发模块的功能在接收下行信号时得以成倍扩展，在一个监控节点上所连的多个(终端传感器或执行器)子节点只采用一个通信码址即可，而现有技术在终端每个子节点上必须用一个无线通信模块和一个码址以点对点的方式通信的。所述铜三芯胶线中，第一条为子节点的电源供电线，线的一端接监控节点的直流电源输出口，第二条为子节点的信号输出线，线的一端接监控节点的I/O端口，第三条为电源和信号回路线，线的一端接监控节点的电源和信号回路接口。如图5所示，所述中心基站中包括微处理器、用于和监控节点通讯的射频模块及用于和移动通信网通讯的GSM/GPRS模块，所述射频模块和GSM/GPRS模块均与微处理器连接，所述微处理器还与PC服务器连接。所述GSM/GPRS模块是中心基站与移动通信网络进行远程手机通信的，而射频模块是用来和网络中的多个监控节点进行通信的，与中心基站的微处理器连接的PC服务器的作用是运用它的数据库将GSM/GPRS移动信号与普通射频通信信号两者之间进行数据转换从而实现通信形式转换，这种通信形式的转换能使手机的下行信号直接去控制用户的每个终端，而用户终端的传感器、控制器却不需要象现有技术的无线局域网那样再去安装无线信号收发模块或GSM/GPRS移动信号收发模块，从而能使手机真正成为物联网的高端控制设施并避开了 SIM卡的卡号资源不足的瓶颈。另一方面它能阻断黑客通过移动信号通道进入用户终端。所述PC服务器中的数据库存储有自组无线物联网系统中所有监控节点的编号信息，及该监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息及监控信息内容。该数据库中存储有500 1000个监控节点，即500 1000家用户的登录代号、密码，注册手机号、监控节点的编码，每个I/O端口的子节点编码及警用报文(短信内容)等等信息；PC服务器是由服务器主机、显示屏与键盘、鼠标组成，它与中心基站是通过一条USB或RS485端口连接线与GSM/GPRS模块端口相连接；另一条则由数据线与中心基站的射频模块端口相连接。PC服务器的作用是将500 1000户用的10000 20000个终端的信息集总建在PC服务器的数据库中，它的作用类似与“云计算”，其中包括将数字短信转为控制信号，将报警信号转为文字短信。监控时，当其中某个用户子节点的传感器感知到信息时，监控节点会发出一组带有监控节点编码和I/O端口编码的上行信号给中心基站，此时中心基站的射频信号收发模块会通过RJ数据线将这组信号传输给PC服务器，此时PC服务器则会根据这组信号经核对确认后会从数据库中释放出一组带有警用报文和接收手机的SIM卡号的数据信号并通过 RS485/RS232线回送到中心基站的微处理器中，经微处理器将这组信号按移动信号发送要求再处理后转交由GSM/GPRS模块，GSM/GPRS模块再将信号发送给移动通信公网，移动通信公网会按用户注册手机号将短信发给用户；与此同时当PC服务器从数据库中释放出一组带有警用报文和接收手机的SIM卡号的数据信号时PC服务器的显示屏上同样会显示出带有警用报文内容的报警文字，和发出声音报警；用户控制时，当高端用户经注册的手机向终端执行控制器发送下行控制短信时， 短信会按照移动通信路径将信号传送到中心基站的GSM/GPRS模块上，GSM/GPRS模块通过微处理器后将信号转传给射频模块，然后由射频模块按信号中的监控节点码址、I/O端口代号、控制信息的相关数据发给监控节点，监控节点则将此控制信息采用不同电平信号分配给X X代号的I/O端口去控制电器、电机，如果此时I/O端口所连接的电器、电机工作正常，监控节点则会发送一组“XX I/O端口控制成功”的短信按原路返回到用户的手机中； 如果此时I/O端口所连接的电器、电机工作不正常、故障或端口连接中断，监控节点则会发送一组“ X X I/O端口控制失败”的短信按原路返回到用户的手机中。采用这种数据传输及控制方法的无线自组网络，即以一个中心基站为核心，连接一台PC服务器，PC服务器用它自有IP地址为500至1000个用户建立自己的数据库实施内部通信，采用这种通信方法旨在使黑客无法进入，同时也无须国际统配的PC地址而实施自主通信。本发明的自组通信控制网络也可以通过自身的PC服务器与本发明的多个自组通信控制网络的PC服务器用同轴电缆连接成区域间的环形城域网实行内部互联通信。至于中心基站的服务器数据库它所存储的是整个小区用户的全部信息，其中包括用户所安装的各种传感器报警的地址、报文内容、用户注册的密码、手机号码，用户监控节点的代号、子节点的序号、代号等信息。所述回复信息通过无线自组网络自下而上传输至用户手机上的过程步骤如下所述回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上的过程步骤如下(1)、监控节点通过有线数据传输方式从各个子节点获得回复信息；O)、监控节点将回复信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息；(3)、监控节点通过无线数据传输方式将该数字信息传输到中心基站中；0)、中心基站通过射频模块读取这串数字信息并传输给中心基站中的PC服务器，PC服务器根据PC服务器中的数据库，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有回复信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据；(5)、中心基站接收到含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据后，将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给GSM/GPRS模块，GSM/GPRS模块再将该数据发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将回复信息通过手机短信发送给用户手机。所述回复信息自下而上的数据传输过程与监控信息自下而上的数据传输过程类似，故不在此做赘述。如图6所示，作为本发明的一种改进，所述监控节点通过其他监控节点与中心基站进行数据传输，所述自组无线物联网系统中的监控节点通过无线信号连接成树状与网状拓扑结构，所述中心基站为该拓扑结构的辐射中心。这样于中心基站无法覆盖的监控节点即网络信道差、信号弱或数据拥堵的地方，其他监控节点可以进行数据的收集、缓冲和中继，从而确保网络的畅通和可靠性。图7为采用本发明所述方法，中心基站和PC机作为自组区域网的核心，实现内部自主无线通信，在组建城域网时可采用闭路网线与区域网中心基站的PC机相连接组成城域网。以上为本发明应用在建筑智能化、小区、家庭安监、家电远程遥控、消防等方面的一种具体实例，本发明亦可应用在工、农、军、企事业的无线网络自动化控制系统，煤矿安监控制系统等各个方面。
权利要求
1. 一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于它包括监控信息自下而上的数据传输方法和用户自上而下的控制方法；其中监控信息自下而上的数据传输方法包括有以下几个步骤(1)、首先由子节点生成监控信息，监控节点通过有线方式从各个子节点获得监控信息；(2)、监控节点将监控信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息，所述各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息储存在所述监控节点中。(3)、监控节点通过无线数据传输方式将所述数字信息传输到中心基站中；(4)、中心基站通过射频模块接收这串数字信息并传输给中心基站中的PC服务器，PC 服务器根据PC服务器中的数据库存储的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的手机号码的数据，同时PC服务器的显示屏上显示出带有监控信息的报警文字并进行声音报警；(5)、PC服务器根据用户设定决定是不是把监控信息发送至用户设定所存储的告警短信发送对象，如果是，则将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给中心基站中的GSM/ GPRS模块，GSM/GPRS模块再将该信号发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将监控信息通过手机短信发送给用户设定所存储的告警短信发送对象，如果否，则跳到结束，整个数据传输过程结束；用户自上而下的控制方法包括以下几个步骤(1)、用户手机发出含有控制指令的短信，并通过移动通信公网发送给中心基站的GSM/ GPRS模块上，所述用户手机发出的控制指令为一组数字信息，其中包括监控节点编号信息、 子节点编号信息和控制信息；(2)、中心基站的GSM/GPRS模块接收到用户手机发出的控制指令并将其传输至PC服务器，然后根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点，若用户手机发出的控制指令无法在PC服务器中数据库中查询到所对应的监控节点及子节点，则控制失败、结束，若成功，则进入下一步；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；(4)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上。
2.根据权利要求1所述的一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法， 其特征在于所述回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至用户手机上的过程步骤如下(1)、监控节点通过有线数据传输方式从各个子节点获得回复信息；O)、监控节点将回复信息、各个子节点的编号信息和监控节点的编号信息进行数据简缩处理成数字信息；(3)、监控节点通过无线数据传输方式将该数字信息传输到中心基站中；G)、中心基站通过射频模块读取这串数字信息并传输给中心基站中的PC服务器，PC 服务器根据PC服务器中的数据库，对这串数字信息进行数据还原，还原成含有回复信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据；(5)、中心基站接收到含有监控信息及监控节点所对应的用户手机的SIM卡号的数据后，将这组数据按移动信号发送要求处理后发送给GSM/GPRS模块，GSM/GPRS模块再将该数据发送给移动通信公网，移动通信公网按用户注册手机号将回复信息通过手机短信发送给用户手机。
3.根据权利要求1所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述用户自上而下的控制方法还包括用户从中心基站控制子节点的方法，它包括以下步骤(1)、用户根据用户的登录代号、密码进入PC服务器，并在PC服务器上发出控制指令， PC服务器根据储存在PC服务器中数据库的各个监控节点的编号信息，监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息，判断控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点；(3)、PC服务器将控制指令具体是去向哪个监控节点下的哪个子节点的数据发送给中心基站中的射频模块，并将控制指令及其去向哪个监控节点的哪个子节点的数据存储在中心基站中的PC服务器内并在PC服务器的显示器上显示；G)、中心基站中的射频模块按控制指令中的监控节点的编号将子节点的编号和控制信息的内容通过无线传输方式发送给用户手机对应编号的监控节点；(5)、监控节点读取分析控制指令，通过储存在监控节点中的各个子节点的编号信息判断控制信息具体去向哪个子节点；(6)、监控节点通过有线传输方式向子节点发送控制信息，从而控制与子节点连接的被控制设施；(7)、若子节点接收控制信息成功，则控制被控制设施按控制信息的指令运行，子节点生成一个成功控制的回复信息，所述成功控制的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上，若监控节点接收不到子节点控制成功的信息，监控节点生成一个控制失败的回复信息，所述控制失败的回复信息通过自组无线物联网系统自下而上传输至PC服务器并显示在PC服务器的显示器上。
4.根据权利要求1所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述监控节点上包括直流电源模块、多个I/O端口、多个单片机及一个存储有所述多个I/O端口地址码的射频信号处理模块，所述射频信号处理模块与中心基站中的射频模块无线连接，射频信号处理模块还通过多个单片机分别与多个I/O端口连接，所述多个I/ 0端口与多个子节点采用铜三芯胶线连接，所述子节点为传感器和控制器，所述子节点的编号信息为I/O端口的地址码。
5.根据权利要求4所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述监控节点还包括多个I/O扩展模块，所述多个单片机通过I/O扩展模块与射频信号处理模块连接。
6.根据权利要求4所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述铜三芯胶线中，第一条为子节点的电源供电线，线的一端接监控节点的直流电源模块，第二条为子节点的信号输出线，线的一端接监控节点的I/O端口，第三条为电源和信号回路线，线的一端接监控节点的电源和信号回路接口。
7.根据权利要求1所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述中心基站中包括微处理器、用于和监控节点通讯的射频模块及用于和移动通信网通讯的GSM/GPRS模块，所述射频模块和GSM/GPRS模块均与微处理器连接，所述微处理器还与PC服务器连接。
8.根据权利要求1所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述PC服务器中的数据库存储有自组无线物联网系统中所有监控节点的编号信息，及该监控节点所对应的用户的登录代号、密码、手机号码、每个子节点的编号信息及监控信息内容。
9.根据权利要求1所述的用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，其特征在于所述监控节点通过其他监控节点与中心基站进行数据传输，所述自组无线物联网系统中的监控节点通过无线信号连接成树状与网状拓扑结构，所述中心基站为该拓扑结构的辐射中心。
全文摘要
本发明提供一种用于自组无线物联网系统的数据传输及远程控制方法，采用这种方法具有以下优点第一、大量地节约了通信码址和信道的通信流量，第二、为移动通信网应用于物联网解决了SIM通信卡卡号资源不足的瓶颈，充分扩大了移动通信网终端的接入量和通信业务量，第三、由于中心基站与PC机不与外界的Internet互联网相联，因此无需IP地址作为自组区域网核心，以此实现内部自主无线通信，第四、即使黑客侵入到了GSM/GPRS移动通信网络，也无法侵入到用户终端，可以有效阻止黑客及木马病毒直接侵入用户终端。
文档编号H04W84/18GK102215263SQ20111015445
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者邱柏康 申请人:邱柏康