物联网信息平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种物联网信息平台，包括：光载无线交换系统，软件管理平台和网络化终端器件；其中，所述光载无线交换系统包括光载无线信号源，GPS中继，射频交换矩阵，双向模拟光纤链路，及远端射频单元；所述软件管理平台通过以太网交换机与光载无线信号源连接；所述网络化终端器件与远端射频单元通过无线连接。本发明提供的物联网信息平台，方便将各种远端设备连接到统一的物联网信息平台，建立集中式或分布式数据库系统、展示各种综合应用场景。通过设备、无线资源的集中管理，实现动态资源调度，以及实时设备故障监测等。在此物联网信息平台下，可为工业、农业、交通、教育等领域提供不同的物联网行业应用，拓展性好。
【专利说明】物联网信息平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网【技术领域】，适用于建设智能电网、环境监测、仓储物流、工业控制、智慧超市、智能医疗、智能家居、智能农业、智慧教室等多种物联网行业应用。
【背景技术】
[0002]物联网分为三个层次:感知层、网络层、应用层，设备联网是基础、综合应用是本质。
[0003]物联网技术广泛应用于工业、农业、交通、教育等领域，应用场景和应用需求各不相同。例如，传统物联网专业教学中，以实验箱为中心的教学方式，各实验箱相互独立，只能完成课程的验证性实验和基础性实验，无法让学生直观感知物联网的整体场景和综合应用。
[0004]因此，开发一种物联网信息平台，将各种终端设备(传感器、感知设备、执行器)连接到统一的网络平台，建立集中式或分布式数据库系统、展示各种综合应用场景，将物联网的整体结构以及设备联网(M2M)的核心充分展现出来是十分必要的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种设备接入方便、拓展性好的物联网信息平台，通过一体化的物联网架构及设备联网(M2M)，为工业、农业、交通、教育等领域提供相应的物联网行业应用。
[0006]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
[0007]物联网信息平台，其特征在于，包括:光载无线交换系统，软件管理平台和网络化终％5器件；
[0008]所述光载无线交换系统包括:光载无线信号源，GPS中继，射频交换矩阵，双向模拟光纤链路，及远端射频单元；
[0009]所述光载无线信号源、GPS中继连接在射频交换矩阵的信号输入端连接，用于完成各通信模块组，GPS中继的射频信号的合路、分配与交换；所述双向模拟光纤链路将远端射频单元连接到射频交换矩阵的信号输出端；
[0010]所述软件管理平台通过以太网交换机与光载无线信号源连接；
[0011]所述网络化终端器件与远端射频单元通过无线连接。
[0012]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述光载无线信号源包括:信号连接的信号处理器和通信模块组；
[0013]所述信号处理器用来完成数据信号、IP信号与WiFi信号之间的接口及所需要的信号转换与处理，保证信号满足所规范的网络协议；
[0014]所述通信模块组由多个WiFi接入点构成，实现远端WiFi设备的接入和计算机网络通信；射频交换单元，完成各通信模块组，GPS中继的射频信号的合路、分配与交换。
[0015]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述GPS中继包括:连接在一起的GPS有源天线和GPS信号处理器；
[0016]所述GPS有源天线用来完成室外GPS信号接收，放大，通过同轴电缆传送到室内GPS信号处理器；
[0017]所述GPS信号处理器用来完成GPS信号下变频，C/A码复制，GPS信号重构，室内GPS信号部署。
[0018]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述双向模拟光纤链路包括有双向模拟光端机，该双向模拟光端机的光电模块用于完成模拟光纤链路所要求的光电/电光信号的转换与处理，及光复用与解复用。
[0019]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述光载无线信号源内置有2?8个WiFi信号源，提供802.lib,802.llg标准接入，支持无线接入加密和VLAN。
[0020]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述光纤链路的长度为200?4000米。
[0021]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述网络化终端器件为WiFi设备服务器，该WiFi设备服务器为串口转无线网络设备，内置嵌入式Web服务器，用于将具备工业串口的设备接入无线局域网，实现设备的网络访问和控制。
[0022]实际构建物联网行业应用时，首先，将感知层设备、智能终端与网络化终端器件连接构成无线传感技术平台；然后，在软件管理平台上安装相应软件，通过智能人机界面实现物联网智能电网、环境监测、仓储物流、工业控制、智慧超市、智能医疗、智能家居、智能农业、智慧教室及扩展功能接入。
[0023]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述感知层设备包括:实验箱、实验套件、RFID通道阅读器、特高频RFID手持读卡器、高频RFID读卡器、温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、红外对射传感器、智能货架、智能购物车、红外人流检测模块、踏板式特高频读卡器天线、物联网综合应用系统中的一种或几种。
[0024]作为上述物联网信息平台的进一步说明，所述无线传感技术平台还包括有智能终端，所述智能终端通过3G与光在无线交换系统的远端射频单元连接；在智能终端和/或感知层设备上设有室内GPS定位装置。
[0025]本发明提供的物联网信息平台具有以下有益效果:
[0026]一、本发明提供物联网信息平台主要包括光载无线交换系统，软件管理平台和网络化终端器件三个部分，方便用户根据实际需要在网络化终端器件上接入相应的感知层设备或智能终端，快速实现集数据采集、工业控制、远程监控和软件应用管理于一体的无线物联网系统平台的构建。
[0027]二、利用光载无线交换系统融合光载无线网络及其不同拓扑结构下的传输技术、WiFi无线接入技术、射频交换与重构技术、无线传感技术，方便实现WiFi射频信号和3G、GPS无线信号的大范围分布，同时方便实现多个接入点的射频交换、分配和功率控制，为建立起基于光载无线传输与交换技术的物联网信息平台提供便利支撑。
[0028]三、软件管理平台，是将物联网信息平台与行业的结合，是物联网技术真实的行业应用，在智慧超市、智慧农业、智慧医疗、智慧工业、智能仓储物流、智能家居及环境监测的应用提供了简便可靠的数据入口。该软件将物联网信息平台应用于各行各业，也推动更多的信息产业，通过建立集中式或分布式数据库系统、展示各种综合应用场景，将物联网的整体结构以及设备联网(M2M)的核心充分展现出来。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1所示为物联网信息平台结构示意图；
[0030]图2所示为光载无线交换系统结构示意图；
[0031]图3所示为光载无线信号源结构示意图；
[0032]图4所示为物联网实验室结构示意图；
[0033]图5所示为智能仓储物流结构示意图；
[0034]图6所示为物联网智能超市结构示意图。
[0035]附图标记说明:
[0036]1、光载无线交换系统，2、软件管理平台，3、网络化终端器件，4、以太网交换机；
[0037]11、光载无线信号源，12、远端射频单元，13、模拟光纤链路，
[0038]14、GPS中继，15、同轴电缆。
【具体实施方式】
[0039]为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细阐述。
[0040]如图1、图2所示，物联网信息平台包括:光载无线交换系统1，软件管理平台2和网络化终端器件3。所述光载无线交换系统1与软件管理平台2之间通过以太网交换机4通信，所述光载无线交换系统1与网络化终端器件3之间无线通信。
[0041]其中，所述光载无线交换系统1及光在无线交换技术、光子射频交换技术、模拟光纤链路性能分析及网络拓扑设计、远端射频单元于一体。具体结构包括:光载无线信号源11，远端射频单元12，模拟光纤链路13、GPS中继14。光载无线交换系统1主要用于中心机房及其周围的WiFi无线网络覆盖，提供远端设备、传感器、及其他智能设备的移动接入，实现远端设备、仪器的联网，以及室内GPS定位。
[0042]所述软件管理平台2上安装有系统网络管理软件，用于光载无线交换系统的管理、行业应用、网络化终端器件的管理，承载系统数据和应用系统，提供本地/远程访问服务。并用于智能跟踪、控制和管理软件，智能云计算及大数据处理。
[0043]所述网络化终端器件3为WiFi设备服务器，该WiFi设备服务器为串口转无线网络设备，内置嵌入式Web服务器，用于将具备工业串口(RS485、RS232)的设备(如传感器、PLC、执行机构)接入无线局域网，实现设备的网络访问和控制。WiFi设备服务器是物联网感知层网关的关键设备。
[0044]如图3所示，所述光载无线信号源11包括:多用途信号处理器，完成数据信号、IP信号与WiFi信号之间的接口及所需要的信号转换与处理，保证信号满足所规范的网络协议。通信模块组，由多个WiFi接入点(AP)构成，实现远端WiFi设备的接入和计算机网络通信。射频交换单元，完成各模块组射频信号、GPS信号的合路、分配与交换。模拟光端机光电模块，完成模拟光纤链路所要求的光电/电光信号的转换与处理，及光复用与解复用。系统软件，网络软件的核心部分，完成整个网络的操作、监督与管理。
[0045]光载无线信号源主要功能是:1)通过内置10/100MbpS路由器，自动分配局域网地址、支持端口镜像、网络自防御、智能过滤、流量控制；支持IP限速、上载单独限速和下载单独限速等。2)通过内置2-8个WiFi信号源，提供802.lib,802.llg标准接入；支持无线接入加密和VLAN。3)将WiF1、GPS射频信号通过光纤分布200?4000米，大大扩大WiFi无线局域网和GPS信号的覆盖范围。4)具有射频交换功能。5)无线接入点的集中配置和管理。6)远端天线的功率控制。7)WiFi接入点的频道自动分配。8)室内GPS信号自动部署。9)接入设备在远端天线间漫游时，实现无缝切换。
[0046]GPS中继主要功能:1)通过混频对L1GPS信号进行下变频。2)C/A码复制。3)GPS信号分离。4)单颗卫星信号重新调制输出。
[0047]实际构建物联网实验室时，如图5所示，以上述物联网信息平台为核心，将感知层设备、智能终端与网络化终端器件连接构成无线传感技术平台，集传感器技术、WIFI无线通讯技术、M2M技术、RFID技术于一体，实现多课程、跨实验设备、多系统的综合应用实训。其中，所述感知层设备包括:实验箱，实验套件，物联网综合应用系统，如:智能家居、智慧教室、智能物流、智慧工业、智慧医院等。所述智能终端包括智能手机、平板电脑等。对于一些远程的第三方实验设备(如远程用户)通过以太网交换机接入到物联网信息平台，成为实验设备的一部分，从而大大改变实验的形式、效果和内容；便于提供本地/远程网络访问，提供本地/远程网络实验学习、资料下载、网络教学。
[0048]与现有技术相比，本实施例提供的物联网信息平台具有以下优点:
[0049]一、以物联网信息平台为核心构建的物联网实验室系统涵盖物联网三层结构，系统中的每一个实验箱或物联网接入设备都可以转化成智能教学终端，实现彼此间的信息交换和联合教学。
[0050]二、以物联网信息平台为核心采用整体构建方式建设物联网实验室，充分体现统一规划、分布实施的思路，同时系统具有高拓展性，任一时间增加的物联网接入设备都可以自动连入整个系统，可为用户创造最优的投入增值。
[0051]三、以物联网信息平台为核心构建的物联网实验室系统以工程实例为建设基础，不仅可完成基础实验教学，还可以完成教学教研、竞赛训练和创新实验，真正实现了一室多用的效果。
[0052]四、智能手机、笔记本电脑以其它智能终端都可随时接入系统中，参与教学和学习过程，拓展了教学方式和教学内容。
[0053]五、系统拥有统一的物联网信息中心，集中处理物联网接入设备的数据，提供本地/远程网络接入访问，方便教学及分析。
[0054]六、通过物联网信息中心，系统可以模拟生产、生活中的场景和应用，使得教学更加灵活丰富，拓宽了学习者的视野，提高了学习者的兴趣。
[0055]七、整个系统可无缝连接到校园网或者互联网中，学习者可随时随地开展物联网学习和实验，打破了时间和空间的限制，开创了一种全新的学习模式。
[0056]本实施例提供的物联网信息平台，其创新性主要体现在以下几个方面:
[0057]—、实验室建设的创新，以工程实践为背景，将物联网感知层、网络层、应用层等三层架构清晰、完整地体现出来，构建整体化的物联网实验室，实现系统内的物与物、物与人的泛在链接，使各个实验区和实验设备不再是信息孤岛。同时，系统是一个开放的平台，具有高拓展性，方便实验设备接入和实验室扩展，充分体现统一规划、分布实施的思路。
[0058]二、实验教学的创新，以物联网信息平台为核心构建的物联网实验室系统为教师、学生提供了一个开放的环境平台，可承载各种物联网基础实验、综合性实验、创新应用实验以及跨课程、跨专业的实验。
[0059]三、学习的创新，物联网信息平台的接入采用标准计算机网络协议(TCP/IP)，方便智能设备(笔记本电脑、平板电脑、智能手机等)的移动接入，同时系统预留外网接口，提供学生本地、远程网络访问实验室系统，开展本地/远程网络实验。同时，物联网信息平台配置数据服务器，提供远程网络授权访问，支持资料下载、远程实验和远程授课、学习。
[0060]四、实验室管理的创新，物联网信息平台配合各种传感器、控制系统，实现实验室环境及其设备的统一管理和控制，既提供学生实验教学的真实环境，又可以对实验室的教学、设备、人员等进行管理。所有专业实验室、功能实验室等接入统一物联网信息平台，实现实验教学、教务管理、教室管理、设备管理、人员管理于一体，构成智慧校园子系统。
[0061]五、提供教师物联网科研平台。物联网信息平台提供一个开放的专业平台，包括硬件资源、网络资源、软件资源，是教师和学生开展物联网相关科研的极好平台，可以开展感知层基础研究、分布式天线系统研究、无线网络分布研究、室内定位研究、分布式数据库和云计算研究、以及应用系统研究。
[0062]实际构建智能仓储物流时，如图5所示，以上述物联网信息平台为核心，将感知层设备通过相应的网络化终端器件统一接入到物联网信息平台上，实现采购批量收货、盘点数据自动上传、出库商品信息自动采集、运输过程中车辆在信息的实时监控的完整智能物流流程。同时结合RFID识别设备和环境监控，可实现商品仓储环境及商品运输途中环境的实时监控、仓库操作人员任务自动发放、仓储设备管理等职能应用。其中，所述感知层设备包括:特高频RFID通道读卡器、特高频RFID手持机、高频RFID读卡器、电子标签、温湿度传感器、红外对射传感器等。
[0063]与现有技术相比，本实施例提供的物联网信息平台具有以下优点:
[0064]一、由始至终的物联网技术应用更全面、深入
[0065]区别于一般的RFID应用系统，本实施例中RFID、无线传感等物联网技术的应用贯穿从商品收货、到库存管理、再到商品出库运输的整个物流流程。
[0066]二、先进性和创新性
[0067]将货物、人员、设备管理结合，提高仓库管理的精度，加强库存控制同时减少对人员的依赖性，通过RFID技术在商品管理上的全面应用，有限减少缺货，减少偷盗，商品管理可跟踪、可视化。
[0068]三、操作自动化
[0069]相对于条码管理技术等传统物流管理技术，RFID技术不仅可以精确管理追溯到每件商品，并且通过固定RFID读卡器和RFID手持机等数据采集终端，对货品信息进行批量识别和自动上传，使得操作更加简便快捷。
[0070]四、管理智能化
[0071]系统基于物联网信息平台，综合应用RFID、无线WiF1、GPS/GIS和无线传感网等技术，将企业物流管理、环境监测数据、设备管理、人员管理等功能和数据集于同一平台之上，通过对各个系统数据的综合运用和分析，可实现出入库商品监控、操作员操作规范管理、仓储设备监控等智能化管理功能。
[0072]本实施例提供的物联网信息平台，其创新性主要体现在以下几个方面:
[0073]—、货物仓储的创新，电子标签辅助拣货系统(PTL)的应用，可以使仓库或配送中心的订单处理过程简单化，借助电子标签设备，由信号灯与数字显示作为辅助工具对物品进行库存盘点、分货、拣货、集货、发货等作业。物流中心采用PTL拣货技术能够极大的提高拣货效率、准确率，可以快速、正确、轻松的完成拣货工作，PTL拣货系统通过安装在拣货区货架上的灯光与鸣叫指示，显示商品存放的位置，指示拣货数量，实时掌握库存信息。
[0074]二、物流运输管理的创新，智能物流系统将先进的信息技术及计算机处理技术等综合运用于整个城市物流运输管理体系，使人、车、路有机地结合起来，建立起一种实时、准确、高效的城市综合运输管理体系，最终实现最佳车流控制、交通运输服务和管理智能化。
[0075]从信息服务的角度来看，系统涉及到信息采集(运输订单、车辆信息)、信息处理(车辆调度、装车作业)、信息发布(运输实时跟踪、GPS定位)等过程。
[0076]三、仓储物流管理的创新，基于物联网信息平台，综合应用RFID、无线WiF1、GPS/GIS和无线传感网等技术，将企业物流管理、环境监测数据、设备管理、人员管理等功能和数据集于同一平台之上，通过对各个系统数据的综合运用和分析，可实现出入库商品监控、操作员操作规范管理、仓储设备监控等智能化管理功能。
[0077]实际构建智慧超市时，如图6所示，以上述物联网信息平台为核心，将感知层设备通过相应的网络化终端器件统一接入到物联网信息平台上，实现客流量统计监控、商品识读和动态监控、动态盘点、补货提醒、智能上架、智能拣货、商品信息推送、购物引导、试穿体验统计、环境监控、自动结算、商品追溯查询等。
[0078]与现有技术相比，本实施例提供的物联网信息平台具有以下优点:
[0079]一、自动计价
[0080]智慧超市最大特点是采用射频识别技术，自动扫描顾客购物车里的商品，数据上传物联网信息平台，自动计价，这样可以节约大量的人力和物力，提高效率，避免超市出口排长长的队伍。
[0081]二、防盗
[0082]由于射频信号能够穿透衣服等障碍物，可以起到很好的防盗作用。
[0083]三、商品导购
[0084]可实现无线定位和商品导购，通过购物车上配置的终端，可以定位购物车的当前位置，同时可以查找附近相应商品，进行定位、导购。
[0085]四、商品防伪、追溯
[0086]可实现防伪追溯，因为每件商品的RFID标签编码均是唯一的，可通过商品的RFID编码对商品登记信息进行溯源查询。
[0087]五、动态库存监控
[0088]可实现动态库存监控，通过RFID设备实时监控货架上商品及库存，及时提醒补货，统计排序热销、滞销商品。
[0089]六、管理先进
[0090]运转效率闻、风险成本低、管理科学先进、提闻超市服务品质。
[0091]本实施例提供的物联网信息平台，其创新性主要体现在以下几个方面:
[0092]一、超市收货的创新，针对收货环节，建立RFID收货通道。RFID收货通道是集成了RFID阅读器的收货口，当贴有RFID电子标签的货物经过通道时，系统可以自动扫描，免去了传统人工扫描货物条码的繁琐，从而帮助零售企业节约劳动力成本，加速验收货物流程，更精确地掌握货物信息。
[0093]二、购物环节的创新，智能购物车的使用，实现自动导购功能，顾客可以通过触摸屏设定需要购买的商品的信息，并且可以随时看到购物车内商品的总价格，及商品信息溯源，到达顾客预先设定的商品附近，智能购物车会发出很悦耳的提示声。通过对顾客购物历史记录、当前热门销售商品等资料的数据挖掘，可以对顾客实现定向广告推送，达到最佳营销效果。
[0094]三、超市结帐的创新，针对收费环节，顾客采购商品后只须推着购物车通过一道安装RFID阅读器的结账出口，系统便会对购物车内所有贴有RFID标签的货品进行自动扫描，并能从顾客的结算卡上自动扣除相应的金额，打印购物清单凭条。整个结账过程快速、准确、无需人工操作，给顾客更好的购物体验。
[0095]以上【具体实施方式】对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本【技术领域】普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.物联网信息平台，其特征在于，包括:光载无线交换系统，软件管理平台和网络化终端器件； 所述光载无线交换系统包括:光载无线信号源，GPS中继，射频交换矩阵，双向模拟光纤链路，及远端射频单元； 所述光载无线信号源、GPS中继连接在射频交换矩阵的信号输入端连接，用于完成各通信模块组，GPS中继的射频信号的合路、分配与交换；所述双向模拟光纤链路将远端射频单元连接到射频交换矩阵的信号输出端； 所述软件管理平台通过以太网交换机与光载无线交换系统连接； 所述网络化终端器件与远端射频单元通过无线连接。
2.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述光载无线信号源包括:信号连接的信号处理器和通信模块组； 所述信号处理器用来完成数据信号、IP信号与WiFi信号之间的接口及所需要的信号转换与处理，保证信号满足所规范的网络协议； 所述通信模块组由多个WiFi接入点构成，实现远端WiFi设备的接入和计算机网络通信，以及提供无线通信接入。
3.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述GPS中继包括:连接在一起的GPS有源天线和GPS信号处理器； 所述GPS有源天线用来完成室外GPS信号接收，放大，通过同轴电缆传送到室内GPS信号处理器； 所述GPS信号处理器用来完成GPS信号下变频，C/A码复制，GPS信号重构，室内GPS信号部署。
4.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述双向模拟光纤链路包括有双向模拟光端机，该双向模拟光端机的光电模块用于完成模拟光纤链路所要求的光电/电光信号的转换与处理，及光复用与解复用。
5.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述光载无线信号源内置有2?8个WiFi信号源，提供802.lib,802.llg标准接入，支持无线接入加密和VLAN。
6.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述光纤链路的长度为200?4000 米。
7.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，所述网络化终端器件为WiFi设备服务器，该WiFi设备服务器为串口转无线网络设备，内置嵌入式Web服务器，用于将具备工业串口的设备接入无线局域网，实现设备的网络访问和控制。
8.根据权利要求1所述的物联网信息平台，其特征在于，构建物联网行业应用时， 首先，将感知层设备、与网络化终端器件连接构成无线传感技术平台； 然后，在软件管理平台上安装相应软件，通过智能人机界面实现物联网智能电网、环境监测、仓储物流、工业控制、智慧超市、智能医疗、智能家居、智能农业、智慧教室及扩展功能接入。
9.根据权利要求8所述的物联网信息平台，其特征在于，所述感知层设备包括:实验箱、实验套件、RFID通道阅读器、特高频RFID手持读卡器、高频RFID读卡器、温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、红外对射传感器、智能货架、智能购物车、红外人流检测模块、踏板式特高频读卡器天线、物联网综合应用系统中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述的物联网信息平台，其特征在于，所述无线传感技术平台还包括有智能终端，所述智能终端通过3G与光在无线交换系统的远端射频单元连接；在智能终端和/或感知层设备上设有室内GPS定位装置。
【文档编号】H04W4/00GK104301862SQ201410567015
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】梅仲豪, 孟学军, 甄鹏, 吴小川, 曹广利, 陈梓均 申请人:广州飞瑞敖电子科技有限公司