一种面向物联网应用的网络服务器设计的制作方法
【专利摘要】一种面向物联网应用的网络服务器设计涉及网络通信，数据处理领域，具体的说，涉及用于将传感器数据分类处理后存入数据库，并提供外部网络控制和数据库访问的技术。本发明针对来自传感器网络所采集的复杂数据，提出了一系列数据处理方法，将复杂难读的数据转换人易读易处理的数据，并对不同类型的用户群进行权限控制，实现服务器多线程，多用户类型运行。该服务器设计可用于传感器网络的数据处理、存储和远程控制交互，有效的提高了传感器网络数据的可利用性和用途扩展性。
【专利说明】
一种面向物联网应用的网络服务器设计
技术领域
[0001]本发明涉及网络通信，数据处理领域，更具体的说，本发明涉及用于将传感器数据分类处理后存入数据库，并提供外部网络控制和数据库访问的技术。
技术背景
[0002]随着物联网社会的不断发展，用于采集环境数据的传感器网络越来越多，随之而来的是大量的采集数据。采集的数据通常以复杂不易识别的数据格式表示，对数据的处理和存储管理将耗费大量的人力物力，而数据无法及时传入互联网以供检索和研究同样浪费了大量的数据资源。
[0003]本发明目的在于提供一种面向物联网应用的网络服务器设计，改设计能广泛适用于简单的传感器网络采集系统，并对数据进行了灵活的处理和管理，有效提高数据处理效率，并提供外部客户端接入权限，使传感器数据能实时传播到网络，提高数据的利用价值。
【发明内容】
[0004]本发明提出了一种面向物联网应用的网络服务器设计，基于该设计能将传感器网络数据进行分类处理存储，并提供远程控制和远程查询。该设计的主要内容为:
[0005](I)服务器开启后，接入数据库，初始化多线程机制，并等待管理员客户端、普通客户端、传感器网络客户端三种客户端的接入，每种线程为客户端提供不同的权限操作和应答机制。
[0006](2)对传感器网络传入的数据根据其数据标识符进行分类处理，并对数据格式进制转换，将有符号位和无符号位的16进制数进行分类处理，根据传入数据的长度进行动态切割，对高4位有效和高4位无效的数据进行分类处理，并对GPS数据和传感器节点表示进行动态关联，保证采集数据与GPS信息--对应。
[0007](3)管理员客户端接入服务器，使其能访问数据库，并提供对传感器网络的控制权限。管理员客户端与传感器网络的命令交互通过文件系统实现。
[0008](4)允许普通权限客户端接入服务器，并提供数据库访问权限。不提供对传感器网络的访问、控制以及对数据库的修改权限。
[0009]本发明针对来自传感器网络所采集的复杂数据进行了一系列数据处理方法，将复杂难读的数据转换人易读易处理的数据，并对不同类型的用户群进行权限控制，实现服务器多线程，多用户类型运行。该服务器设计可用于传感器网络的数据处理、存储和远程控制交互，有效的提高了传感器网络数据的可利用性和用途扩展性。
【附图说明】
[0010]图1为设计系统总体示意图[0011 ] 图2为传感器数据处理详细过程
[0012]图3为非GPS数据的详细处理过程
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0014]如图1所示，当服务器启动后，连接到数据库，等待客户端接入。当客户端接入后，为客户端分配线程，线程运行，服务器继续等待新的客户端接入。
[0015]进入线程后，根据客户端发来的第一条约定信息，判断客户端类型(管理员客户端，传感器网络客户端，普通客户端)，并使其进入相应的子线程中。线程间相互独立，线程间的数据传输通过磁盘文件系统进行。
[0016]对于管理员客户端线程，服务器检测客户端发来的命令，这些命令是针对传感器网络的控制命令，当有新命令进入时，服务器将命令写入磁盘文件I中，该文件会在传感器网络线程中被读取，之后，服务器继续等待新的命令写入。由readlineO函数引起的阻塞由try {} catch {}函数捕获并抛出，不会在线程中引起阻塞。每次由try {} catch {}捕获的阻塞会被计数，持续阻塞计数累计，中途阻塞终止计数清空。当计数到达设定值，服务器判断该客户端以异常离线，并停止该线程。
[0017]对于传感器网络线程，线程会进入等待新传感器数据和新管理员命令的循环，由readlineO函数引起的阻塞由try {} catch {}函数捕获并抛出，不会在线程中引起阻塞，阻塞时间可以根据系统响应需求修改。每次由try {}catch{}捕获的阻塞会被计数，持续阻塞计数累计，中途阻塞终止计数清空。当计数到达设定值，服务器判断该客户端以异常离线，并停止该线程。
[0018]当有传感器网络写入时，将数据进行处理并存入数据库。当有管理员命令写入时，线程读取命令传输给传感器网络。
[0019]对于普通客户端网络线程，线程会进入等待用户查询请求的循环，由readlineO函数引起的阻塞由tryHcatchO函数捕获并抛出，不会在线程中引起阻塞，阻塞时间可以根据系统响应需求修改。每次由try {}catch{}捕获的阻塞会被计数，持续阻塞计数累计，中途阻塞终止计数清空。当计数到达设定值，服务器判断该客户端以异常离线，并停止该线程。
[0020]当有数据查询请求进入时，服务器将请求解析为对应的SQL查询语句，对数据库进行查询，得出的结果返回给客户端。
[0021]如图2所示，当有传感器数据进入时，根据HEX码长度用splitO函数动态分割为多个2位16进制字符串，头两位为数据类型，“80”代表独立的GPS数据。当传入数据为“80”开头，将剩余数据组合为多个4位16进制字符串，对应序列分别保存为传感器节点编码和相应GPS信息。查询数据库表I中是否存在该GPS，若存在，将新得到的传感器节点编码替换原来表中的编码，若不存在，则将新GPS信息和传感器节点编码写入表I中。
[0022]对于其他非GPS信息数据，将剩余数据组合为多个4位16进制字符串，得出传感器节点编码和数据信息。用得到的传感器节点编码查询数据库表1，若表I中存在该编码，则得出对应的GPS信息，将GPS信息和解析出的采集数据一起存入到表2中。若不存在该编码，则抛出错误，请求对该节点的GPS信息和编码信息进行重新校验。
[0023]如图3所示，采集数据有3轴加速度、3轴角速度、3轴磁场、气压和温度，其数据都以4位16进制表示一个数据(如X轴加速度为一个4位16进制数，气压为一个4位16进制数)，但其数据表示方式不一致。
[0024]加速度、角速度、磁场为带符号16进制数，以补码方式表示，其中加速度的高位16进制为无效数据，气压和温度为无符号16进制数。
[0025]图3所示的三条分支表示不同数据类型的处理方式，其实际数据为不同数据类型的任意组合。通过数据头标识符判断该数据流中所包含的数据类型，再对不同数据类型做处理使其转化为易读的10进制数。
[0026]对于加速度，由于其最高位数据无效，只有判断数据正负的功能，当最高位为O时，数据为正，当最高位不为O时，数据为负。对于为正的数据，直接用函数Integer,parselnt O将16进制转换为10进制，对于为负的数据，对4位16进制数第一个置F，将其二进制进行带符号位补码、反码、原码的转化，再转为10进制。
[0027]对于角速度和磁场，4位16进制均有效，在4位16进制数前加“F”转为5位，再转化为相应2进制后判断高位第5位的二进制数，若第五位为0，则原始数据为正，直接用函数Integer, parselnt O将16进制转换为10进制。若第五位为I，则原始数据为负，对原4位16进制数二进制进行带符号位补码、反码、原码的转化，在转为10进制。这样处理的原因，是因为当16进制最高位为小于8的数时，函数Integer.toBinaryStringO转换时会截断高位的0，如高位为3时，转化为2进制会是10而不是0010。在高位前加F，能使高位数据完整转化。
[0028]对于气压和温度，数据为4位无符号16进制数，直接用函数Integer, parselnt O将16进制转换为10进制。
【主权项】
1.一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于包含以下步骤: (1)在JAVA语言的基础上，设计并开发一种用于传感器系统数据处理和存储并提供外部访问的服务器； (2)传感器数据接入后，通过不同的标识符，将数据进行不同方式的分类处理，存入数据库； (3)允许管理员权限客户端接入服务器，使其能访问数据库并提供对传感器网络的控制权限； (4)允许普通权限客户端接入服务器，并提供数据库访问权限。2.根据权利要求1所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(I)在服务器开启后，连接特定数据库，并等待管理员客户端、普通客户端、传感器网络客户端三种客户端的接入，服务器多线程工作。3.根据权利要求2所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(2)传感器网络能采集的数据有3轴加速度、3轴角速度、3轴磁场、气压、温度和GPS信息，每次传入的数据需要根据数据头的标识对传入数据流进行切割，以4位HEX码为一组数据进行分类处理。4.根据权利要求3所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(2)传入数据长度不固定，服务器根据数据实际长度进行动态切割处理。5.根据权利要求4所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(2)加速度、角速度、磁场是带符号位16进制，将X，Y，Z每个方位的数据进行符号位提取，再整合转化为10进制数。6.根据权利要求5所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(2)加速度高4位无效，将高4位重置后再进行符号位提取和16进制转换。7.根据权利要求6所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(2)GPS信息为独立信息，与传感器节点系统标识符动态关联，其他数据传入时通过传感器节点系统标识符关联相应GPS信息，将GPS信息同其他数据一起写入数据库。8.根据权利要求7所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(3)管理员客户端线程与传感器系统客户端线程之间的命令交互，通过磁盘文件系统实现。9.根据权利要求6所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:所述步骤(4)服务器接收普通客户端查询命令，并将命令转换为SQL语言进行数据库查询，并对返回数据进行格式化处理送回客户端。10.根据权利要求6所述的一种面向物联网应用的网络服务器设计，其特征在于:服务器对接入客户端进行监测，长时间无数据交互后，自动判断断线，删除其客户端线程。
【文档编号】H04L29/08GK105897793SQ201410719761
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月3日
【发明人】张曾洋, 徐川, 王军, 王一军, 王国成
【申请人】张曾洋, 徐川, 王军, 王一军, 王国成