一种物联云在线监测通用平台系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物联网和云计算领域，涉及一种数据采集、传输、存储、处理和呈现的通用平台系统，特别是涉及一种对环境参数、生产参数、技术参数、生活指数等进行采集、存储和实时监测的平台系统。
【背景技术】
[0002]物联网其实最早可追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机(Networked CokeMachine)，但明确的词语确是由MIT Auto-1D中心的Ashton教授在1999年的移动计算和网络国际会议上提出来的，当时的含义是将物品信息存入到所贴的RFID (Rad1 FrequencyIdentifier)标签中，再利用近距离无线通信技术接入到互联网中。2003年的美国《技术评论》认为传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。在2005年国际电信联盟(ITU)在《ITU互联网报告2005:物联网》中也指出，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。
[0003]不过，无论国际还是国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从其本质上看，物联网的具有以下三个特征:一是互联网特征，即对需要联网的物体一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信(M2M)的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。
[0004]由于物联网被公认为第三次信息革命，可以广泛应用到安全监测、公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、城市信息化等领域，各国都从政治层面上高度重视。
[0005](1)日韩在2010年建立基本建立了一个有线无线全覆盖、所有终端都接入、各类信息化应用满足需求的信息化社会。
[0006](2)2009年1月，美国总统奥巴马在和工商领袖举行的圆桌会议上提出了相应的“智慧地球”的概念，奥巴马政府对此给予了积极的回应。
[0007](3)欧洲同样在2009年启动了 “物联网行动计划”，经数年发展已经初具规模。
[0008](4)中国胡锦涛前总书记在十七大报告中指出发展现代产业体系，大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强，振兴装备制造业，淘汰落后生产能力，提出了两化融合的概念，其中物联网是实现两化融合的重要基础。同时温家宝前总理在无锡考察时也提出了“感知中国计划”;物联网被列入了十二五规划，中科院将其作为先导专项投入了大量研究经费，并在无锡设立了物联网研发中心。
[0009]经过国家层面的推动，物联网无论在技术还是在市场方面都逐渐变得成熟起来。IDC将其认为是未来最挣钱的科技行业之一。另据前瞻产业研究院发布的《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》显示，未来几年我国物联网行业将持续快速发展，年均增长率30%左右，到2018年，物联网行业市场规模将超过1.5万亿元。我国物联网市场的生命周期处于初期成长阶段，将有着极大的技术开发空间。
[0010]经过我们的调查，已有涉及农业监控、桥梁监测、生态环境监测等方面的专利申请，不过这些申请有以下几点局限性:(1)在数据通信上大都将采集点集结到网关，虽然可以节约通信费，但系统成本高，且不容易维护；(2)架构缺乏可扩展性，即缺乏支持多个项目和多个监测点的能力；(3)应用范围局限于所申请领域，没有提及可以应用到其他领域，缺乏通用性；(4)没有采用云服务向用户提供数据，使用范围受到时空限制。
【发明内容】
[0011]鉴于现有专利申请在技术上存在上述局限性，本发明的目的在于提供一种物联云在线监测通用平台系统，用于远程采集、永久保存、实时呈现物理数据，为政府和企业的应急防灾、环保健康、便捷生活、科学生产等提供合理决策依据。为了实现上述和其他相关目的，本发明提供一种支持各种传感器的通用系统和提供数据服务的云平台系统。
[0012]—种物联云在线监测通用平台系统，包括数据采集系统、云数据中心以及客户端，其中:
[0013]数据采集系统包括位于现场的数据采集和传输的硬件装置和运行于数据采集和传输的硬件装置中的数据采集板上的嵌入式软件；
[0014]云数据中心包括用于数据存储与云服务的计算机设备和软件系统，云数据中心与数据采集系统通信以接收来自数据采集系统所传输的数据信息；
[0015]客户端包括计算机以及移动终端，客户端位于用户端并与数据存储与云服务系统通信以向数据存储与云服务系统发送请求进行信息查询。
[0016]优选地，数据采集和传输系统可以由市电、太阳能发电装置和风力发电装置中的一种或它们的组合供电。
[0017]优选地，数据采集和传输的硬件装置包括传感器、数据采集板，以及通信模块，其中:
[0018]传感器包括水质传感器、空气温湿度传感器、土壤传感器、水位传感器、位移和变形传感器、压力和扭矩传感器、红外感应传感器、全球定位系统或北斗位置与速度传感器、图像和视频摄像头、烟雾和热传感器、特殊气体传感器、射频识别器；
[0019]数据采集板包括单片机芯片、电源模块、通用串行总线、数据通信模块、串口通信接口、传感器接口 ；
[0020]通信模块包括有线网络模块、无线网络模块和移动通信模块；
[0021]传感器将感测到的数据传输至数据采集板，数据采集板利用通信模块将数据传输至云数据中心。
[0022]优选地，数据采集板的单片机芯片包括ATMEGA系列和Intel Edison系列的芯片，串口通信接口包括基于TTL电平的RX(信号接收)和TX(信号发送)接口，的传感器接口包括正电压、接地和传感信号接口，传感器通过有线的连接方式与数据采集装置连接；移动通信模块包括通用分组无线服务移动通信模块、3G移动通信模块、4G移动通信模块以及北斗短报文通信模块。
[0023]优选地，数据采集板的嵌入式软件包括信号处理功能模块、物理值的有效性判断功能模块、数据简易处理功能模块、报警功能模块、数据通信功能模块。
[0024]优选地，云数据中心的计算机设备包括存储服务器和计算服务器，其中:
[0025]存储服务器包括单节点存储服务器或集群存储服务器，存储服务器支持RAID1、RAID5或RAID6数据容灾协议；
[0026]计算服务器包括单节点计算服务器或集群计算服务器，计算服务器可支持MPI和OpenMP并行计算、NVIDIA GPU或Intel Phi加速计算、Apache Hadoop分布式计算。
[0027]优选地，云数据中心的软件系统包括数据接收模块、数据存储模块、数据提供云模块，其中:
[0028]数据接收模块运行的服务包括HTTP服务、FTP文件上传服务、SMTP/POP邮件服务、SMS短信接收服务；
[0029]数据存储模块运行的服务包括SQL数据库服务和文件服务。
[0030]优选地，云数据中心的数据提供云模块运行的服务包括传感点信息和传感值管理服务，传感点信息服务包括传感点名称、地点和传感点所属关系的信息服务，传感值管理服务包括数据查询、数据列表、数据图示化、地图、图像和视频、预测等服务。
[0031]优选地，客户端为PC机或智能终端，客户端的操作系统为Windows、Linux、MacOS、1S或Android中的一种，应用软件包括对应于1S或Android的数据接收与呈现软件。
[0032]优选地，客户端与云数据中心的服务器通过有线、无线网络或者移动通信的方式通信。
[0033]如上，本发明的物联云在线监测通用平台系统，具有以下有益效果:
[0034]1)社会价值高:该平台系统可应用到应急防灾、环保健康、便捷生活、科学生产等领域，这些领域都涉及到人民生命财产安全、生产的质量与效益、以及人们生活的便利性。
[0035]2)经济价值高:该平台具有一定的通用性，支持各种传感器，可以避免重复开发类似的产品，而且可以作为工业4.0的基础应用系统，监控生产的全过程。
[0036]3)环境价值高:本发明可以应用于环境参数的实时监测，使得相关部门和人员实时把握环境的变化情况，对于生态和环境的保护有重要作用。
[0037]4)科技价值高:本发明涉及到电子信息、嵌入式系统、无线通信、云存储和云计算，平台系统的开发对于这些领域的技术提升有促进作用，而且采集的数据存储后可以为后人提供科学研究的依据。
[0038]5)使用方便:本发明提供给最终用户的是云数据，对于系统架构、硬件构成、软件构成等不需全面了解，对于电子信息、嵌入式系统、数据通信、云计算和云存储、移动终端等技术也无需了解，使用极为方便。
【附图说明】
[0039]图1显示了本发明的物联云在线监测平台系统的整体架构示意图；
[0040]图2显示了本发明的数据采集装置的数据采集板的构成方框示意图；
[0041]图3显示了本发明的数据采集装置的嵌入式软件运行时的流程图；
[0042]图4显示了本发明的数据采集系统的供电示意图；
[0043]图5显示了本发明的云数据中心的传感值管理服务功能示意图。
【具体实施方式】
[0044]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0045]请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可以改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0046]下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。
[0047]如图1至图