一种自主式物联集中器及数据自主传输方法与流程

本发明涉及物联集中器领域，尤其涉及一种自主式物联集中器及数据自主传输方法。

背景技术：

目前，物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络。物联网上部署了多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。在物联网中的传感器采集的信息通过网络传输至应用服务器或上位机或服务器，实现物联网中的具体应用。

图1为传统的物联网示意图，如图1所示，传统的多个传感器信息采集模式是通过上位机或服务器或应用服务器直接对每个传感器进行单独的控制采集操作，同时分别接收其感应信息。

当前在物联网或传感网的应用过程中，由于信息感知现场存在大量的传感器，因此通常需要在信息感知现场布置一物联集中器或数据集中器，其主要功能是对多个现场传感器数据进行整合汇聚再转发传输至远端上位机或服务器。图2为设置有物联集中器的物联网示意图。

当前物联集中器具有以下缺陷：

在功能上仅仅针对上位机或服务器及传感器之间的数据进行简单转发，传感器的数据采集仍需要上位机或服务器进行控制，实现其被动式采集，这占用了上位机或服务器至物联集中器间的大量通信带宽，同时增加了上位机或服务器的工作压力；

缺乏自主数据处理能力，不能对传感器采集数据进行自主的判定过滤，将冗余数据、累赘数据和垃圾数据都一并直接上传至上位机或服务器，这些数据的甄别、处理都集中在上位机或服务器，增加了上位机或服务器的处理压力；

不能自主指定传感器采集数据的目的去向，需要上位机或服务器主动通过物联集中器单独与每个传感器之间建立点对点的通信链路，物联集中器只是起存储转发的作用。

因此，需要一种能够控制传感器采集传输数据并筛选上传至上位机或服务器的自主式物联集中器及数据自主传输方法。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供一种自主式物联集中器，包括：

周期控制模块，用于周期性的向多个传感器分别发送采集开启信号；

数据处理模块，用于接收各传感器发回的采集数据，并根据预设的判定表达式对各采集数据分别进行筛选，通过筛选的多个采集数据发送至上位机或服务器。

判定表达式为：

其中，F(Vi)为判定因式，Vi为第i个传感器端口的采集数据，Wi为第i个传感器端口的判定输出数据。

通过采集数据Di与固定阈值G进行大小比较来判断采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定因式为：

或

通过当前采集数据Dn与上一个周期的采集数据Dn-1的计算与变化阈值B进行比较来判断采集的采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定因式为：

或

判定因式为：

或中任一和

或中任一的结合。

自主式物联集中器，还包括：通信模块，用于自主式物联集中器将采集数据发送上位机或服务器。

通信模块基于有线传输形式向上位机或服务器传输采集数据。

通信模块基于WIFI模块、射频模块、Zigbee模块、蓝牙模块、3G模块或4G模块中任一的无线传输形式向上位机或服务器传输采集数据。

根据本发明的另一方面，提供一种基于自主式物联集中器实现的数据自主传输方法，包括以下步骤：周期控制模块周期性的向多个传感器分别发送采集开启信号；数据处理模块接收各传感器发回的采集数据，并根据预设的判定表达式对各采集数据分别进行筛选，通过筛选的多个采集数据发送至上位机或服务器。

本发明的有益效果为：

1.本发明的自主式物联集中器对传感器发送采集开启信号，实现了自主式物联集中器对传感器的主动式数据采集，减轻了上位机或服务器的工作运行压力，同时减少了上位机或服务器至自主式物联集中器的下行通信带宽需求；

2.本发明通过在自主式物联集中器设定判定表达式对采集数据进行筛选处理，以及设定目的地址进行定向信息上传，使物联集中器具备了自主决策能力，减少上行通信带宽需求和上位机或服务器数据处理压力；

3.本发明的自主式物联集中器通过直通式和自主式两种工作模式相结合，既可以实现上位机或服务器对采集数据的按需即时采集，又可以实现多个传感器数据周期性自主采集和上传，增加了应用的灵活性。

附图说明

图1为传统的物联网示意图；

图2为设置有物联集中器的物联网示意图；

图3为包括本发明的自主式物联集中器的系统框图；

图4为包括本发明的自主式物联集中器的另一系统框图；

图5为本发明的数据自主传输方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的自主式物联集中器通过多个端口与多个传感器连接，同时通过通信模块与上位机或服务器相连接。在自主式物联集中器中设置采集周期时间、上位机或服务器目的地址以及各传感器端口判定表达式。工作过程中，自主式物联集中器按照采集周期时间循环向连接在各个端口的传感器下发采集命令，即，将传感器采集开启信号的下发由上位机或服务器转移到自主式物联集中器，实现自主式物联集中器的主动性，同时各端口接收到传感器返回的采集数据后依据各自设定的判定表达式进行判定，判定结果决定是否将采集数据上传至上位机或服务器，所有端口接收采集信息并经过判定后统一汇聚上传至指定目的地址的上位机或服务器，即，在物联集中器进行信息判定处理及按目的地传输，实现其自主决策性。

本发明中自主式物联集中器负责多个传感器的采集控制以及采集数据集中传输，具有直通模式和自主模式两种工作模式。直通模式下自主式物联集中器直接转发传感器及上位机或服务器之间的信息，不作任何处理，相当于直接接通；自主模式下自主式物联集中器按指定周期对各个传感器下发采集开启信号，同时接收返回采集数据并融合各传感器的采集数据打包上传至上位机或服务器。本发明的自主式物联集中器通过直通式和自主式两种工作模式相结合，既可以实现上位机或服务器对采集数据的按需即时采集，又可以实现多个传感器数据周期性自主采集和上传，增加了应用的灵活性。

图3为包括本发明的自主式物联集中器的系统框图，图4为包括本发明的自主式物联集中器的另一系统框图，参见图3和图4，系统包括：自主式物联集中器；还包括：传感器，用于接收采集开启信号，采集并将采集数据发送至数据处理模块；上位机或服务器，用于接收数据处理模块发送的采集数据。图3中的系统主要应用于局域网的情况下，图4中的系统主要应用于广域网的情况下。多个传感器连接至一自主式传感器，多个自主式传感器连接至一上位机或服务器，呈现出传感器、自主式传感器与上位机或服务器的拓扑图，自主式传感器作为拓扑图中的结点，起到承上启下的作用。

其中，自主式物联集中器，包括：周期控制模块，用于周期性的向多个传感器分别发送采集开启信号；数据处理模块，用于接收各传感器发回的采集数据，并根据预设的判定表达式对各采集数据分别进行筛选，通过筛选的多个采集数据发送至上位机或服务器。通过筛选的多个采集数据根据指定目的地址发送至上位机或服务器，也就是说，通过筛选的多个采集数据均向指定目的地址的上位机或服务器进行传输。本发明的自主式物联集中器对传感器发送采集开启信号，实现了自主式物联集中器对传感器的主动式数据采集，减轻了上位机或服务器的工作运行压力，同时减少了上位机或服务器至自主式物联集中器的下行通信带宽需求；本发明通过在自主式物联集中器设定判定表达式对采集数据进行筛选处理，以及设定目的地址进行定向信息上传，使物联集中器具备了自主决策能力，减少上行通信带宽需求和上位机或服务器数据处理压力。

判定表达式为：

其中，F(Vi)为判定因式，Vi为第i个传感器端口的采集数据，Wi为第i个传感器端口的判定输出数据。

可以通过采集数据Di与固定阈值G进行大小比较来判断采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定因式为：

或

也可以通过当前采集数据Dn与上一个周期的采集数据Dn-1的计算与变化阈值B进行比较来判断采集的采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定因式为：

或

还可以通过以上两种方式的结合进行对采集数据进行筛选，判定因式为：或中任一和或中任一的结合。也就是说，判定因式为以下四种：第一，当Di＞G且时，F(Vi)＝0；第二，当Di＜G且时，F(Vi)＝0；第二，当Di＞G且时，F(Vi)＝0；第三，当Di＜G且时，F(Vi)＝0。

自主式物联集中器，还包括：通信模块，用于自主式物联集中器将采集数据发送上位机或服务器。

通信模块基于有线传输形式向上位机或服务器传输采集数据。

通信模块基于WIFI模块、射频模块例如433MHz射频模块、Zigbee模块、蓝牙模块、3G模块或4G模块中任一的无线传输形式向上位机或服务器传输采集数据。

自主式物联集中器在工作之前需要进行如下配置：验证登录自主式物联集中器；设置自主模式采集周期；设置上传目的地址；设置第一端口到第n端口的判定表达式；转入运行工作流程。

第一，自主式物联集中器的运行工作流程如下：上位机或服务器与自主物联集中器建立数据连接；第二，自主物联集中器判断是否接收到上位机或服务器下发的直通式采集命令，是则转入第九步，否则进入下一步；第三，自主物联集中器向第一传感器下发采集开启信号，第一传感器接收并返回采集数据；第四，自主物联集中器接收第一传感器的采集数据并根据第一端口判定表达式进行判定是否上传；第五，自主物联集中器依次向第二传感器到第n传感器下发采集开启信号同时接收传感器返回采集数据，n为最后一个传感器设备；第六，自主物联集中器接收第二传感器到第n传感器采集数据并根据第二端口到第n端口判定表达式进行判定是否上传；第七，将需要上传的采集数据进行打包，并将该数据包上传至指定目的地址的上位机或服务器；第八，延时设定的采集周期时间，转入第二步；第九，自主物联集中器根据直通式采集开启信号转发给对应的传感器；第十，对应传感器返回采集数据给自主物联集中器；第十一，自主物联集中器将采集数据即时上传至上位机或服务器，转入第二步。

图5为本发明的数据自主传输方法流程图，如图4所示，本发明提供的自主式物联集中器实现的数据自主传输方法，包括以下步骤：周期控制模块周期性的向多个传感器分别发送采集开启信号；传感器接收采集开启信号，采集并将采集数据发送至数据处理模块；数据处理模块接收各传感器发回的采集数据，并根据预设的判定表达式对各采集数据分别进行筛选，通过筛选的多个采集数据发送至上位机或服务器；上位机或服务器接收数据处理模块发送的采集数据。

可以通过采集数据Di与固定阈值G进行大小比较来判断采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定表达式为：

或

也可以通过当前采集数据Dn与上一个周期的采集数据Dn-1的计算与变化阈值B进行比较来判断采集的采集数据是否需要上传至上位机或服务器，判定表达式为：

或

还可以通过以上两种方式的结合进行对采集数据进行筛选，判定表达式为：或中任一和或中任一的结合。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。