CN108737994A - 面向工业互联网的m2m智能模块 - Google Patents

面向工业互联网的m2m智能模块 Download PDF

Info

Publication number
CN108737994A
CN108737994A CN201810214057.XA CN201810214057A CN108737994A CN 108737994 A CN108737994 A CN 108737994A CN 201810214057 A CN201810214057 A CN 201810214057A CN 108737994 A CN108737994 A CN 108737994A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
message
data
layer
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810214057.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李华伟
任颖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Business Institute
Original Assignee
Shandong Business Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Business Institute filed Critical Shandong Business Institute
Priority to CN201810214057.XA priority Critical patent/CN108737994A/zh
Publication of CN108737994A publication Critical patent/CN108737994A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/70—Services for machine-to-machine communication [M2M] or machine type communication [MTC]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H04L67/125—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks involving control of end-device applications over a network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Communication Control (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)

Abstract

本发明公开了面向工业互联网的M2M智能模块，本发明所采用的技术方案是包括数据采集模块、处理/存储模块、通信模块、数据汇聚模块和接入模块；M2M智能模块软件***分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将***与物联网应用中的各类上层应用和底层设备进行异构整合，从而形成一个分布式的数据采集控制平台应用***，WSN中间件***支持新的数据加入；本发明的有益效果是有效地实现信息的转发、控制、信令交换和编解码，有效地实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换。

Description

面向工业互联网的M2M智能模块
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及面向工业互联网的M2M智能模块。
背景技术
国际电信联盟(ITU-T)可以说是最早进行物联网研究的标准组织。ITU-T提出的泛在网定义和框架，包括基于NGN的泛在网络SG13、泛在网安全SG17、泛在网应用SG16。欧洲电信标准化协会(ETSI)M2M技术委员会则主要针对物联网总体框架方面进行***研究。主要包括收集定义M2M的需求，建立一个端到端的M2M高层体系架构，以及补充现有标准所没有覆盖的需求，并且对这些需求进行标准化。
M2M(全球工业蜂窝)智能模块已成为物联网标准化工作的主要部分。中间件主要用于支持基于无线传感器应用的开发、维护、部署和执行，其中包括复杂高级感知任务的描述机制，传感器网络通信机制，传感器节点之间协调以在各传感器节点上分配和调度该任务，对合并的传感器感知数据进行数据融合以得到高级结果，并将所得结果向任务指派者进行汇报等机制。
发明内容
本发明的目的在于提供面向工业互联网的M2M智能模块，本发明的有益效果是有效地实现信息的转发、控制、信令交换和编解码，有效地实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换。
本发明所采用的技术方案是包括数据采集模块、处理/存储模块、通信模块、数据汇聚模块和接入模块；
其中，数据采集模块实现物理世界数据的采集或者汇聚；
处理/存储模块是网关的核心模块，实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理及存储；
通信模块将网关接入广域网，采用的方式包括有线、无线；
数据汇聚模块是对采集的数据进行处理分析；
接入模块用来提供外部设备的接口；
M2M智能模块软件***分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将***与物联网应用中的各类上层应用和底层设备进行异构整合，从而形成一个分布式的数据采集控制平台应用***，WSN中间件***支持新的数据加入；
WSN中间件***支持新的数据加入，数据汇聚模块和接入模块则只需要开发相应的硬件模块和驱动程序即可；
感知延伸网络由感知设备组成，感知延伸设备之间支持多种通信协议，M2M智能模块对感知延伸设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性，共分为四层：业务服务层、标准消息构成层、协议适配层和感知延伸层。
进一步，数据采集模块为传感器网络的汇聚节点、RFID网络的阅读器、视频采集设备、GPS。通信模块采用的方式有线为以太网、ADSL、FTT、无线为WLAN、GPRS、3G、卫星。
进一步，WSN中间件***支持新的数据加入包括：
一是WSN中间件算法设计及互联互通的实现，对异构物理设备的添加、协议转换及数据的管理；WSN中间件***能够感知延伸设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种感知延伸设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息；
二是M2M智能模块的网络接入，如何通过体系架构及代码设计实现广泛的接入能力，将数据采集模块和处理/存储模块之间的接口称为A接口，将接入模块和处理/存储模块之间的接口称为B接口，A接口的类型有UART、RS232/RS485、SPI、USB、Ethernet、AD总线；B接口的类型有UART、USB、无线，需要在开发过程中逐渐定义出A接口和B接口的规范及标准。
三是数据安全，采用数据验证、保密的通信方式等方式保证数据的安全性与独立性。
进一步，感知延伸网络分为四层；
业务服务层：由消息接收模块和消息发送模块组成；消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理***的标准消息，将消息传递给标准消息构成层；消息发送模块负责向业务运营管理***可靠地传送感知延伸网络所采集的数据信息；该层接收与发送的消息必须符合标准的消息格式；
标准消息构成层：由消息解析模块和消息转换模块组成；消息解析模块解析来自业务服务层的标准消息，调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知延伸设备能够理解的依赖于具体设备通信协议的数据格式；当感知延伸层上传数据时，该层的消息解析模块则解析依赖于具体设备通信协议的消息，调用消息转换模块将其转换为业务服务层能够接收的标准格式的消息；消息构成层是物联网网关的核心，完成对标准消息以及依赖于特定感知延伸网络的消息的解析，并实现两者之间的相互转换，达到统一控制和管理底层感知延伸网络，向上屏蔽底层网络通信协议异构性的目的；
协议适配层：协议适配层保证不同的感知延伸层协议能够通过此层变成格式统一的数据和控制信令；
感知延伸层：此层面向底层感知延伸设备，包含消息发送与消息接收两个子模块；消息发送模块负责将经过消息构成层转换后的可被特定感知延伸设备理解的消息发送给底层设备；消息接收模块则接收来自底层设备的消息，发送至标准消息构成层进行解析。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明M2M智能模块包括数据采集模块、处理/存储模块、通信模块、数据汇聚模块和接入模块、感知延伸网络；
数据采集模块实现物理世界数据的采集或者汇聚，它可以是传感器网络的汇聚节点、RFID网络的阅读器、视频采集设备、GPS等；
处理/存储模块是网关的核心模块，实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理及存储；
通信模块将网关接入广域网，可能采用的方式包括有线(以太网、ADSL、FTT等)、无线(WLAN、GPRS、3G、卫星等)
M2M智能模块软件***分为上层应用软件、中间件操作层(含上层软件API接口和下层设备驱动程序注册——服务端、客户端应用中间件)和下层各类感知设备，将***与物联网应用中的各类上层应用和底层设备进行异构整合，从而形成一个分布式的数据采集控制平台应用***。
WSN中间件***支持新的数据加入，数据汇聚模块和接入模块则只需要开发相应的硬件模块和驱动程序即可。
一是WSN中间件算法设计及互联互通的实现，对异构物理设备的添加、协议转换及数据的管理。WSN中间件***能够感知延伸设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种感知延伸设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息。
二是M2M智能模块的网络接入，如何通过体系架构及代码设计实现广泛的接入能力。将数据采集模块和处理/存储模块之间的接口称为A接口，将接入模块和处理/存储模块之间的接口称为B接口。A接口的类型可能有UART(用得最多的方式)、RS232/RS485(如各种仪器、仪表)、SPI(直接对短距离RF模块进行操作时用)、USB(视频头)、Ethernet、AD总线等；B接口的类型可能有
UART、USB、无线等。需要在开发过程中逐渐定义出A接口和B接口的规范及标准。
三是数据安全，采用数据验证、保密的通信方式等方式保证数据的安全性与独立性。本发明M2M智能模块集成了防火墙、VPN、WEB安全、防病毒等多种功能模块，可以满足多方面的防护需要，从而真正实现立体全方位的保证业务安全。
感知延伸网络由感知设备组成，包括射RFID、GPS、视频监控***、各类型传感器等。感知延伸设备之间支持多种通信协议，可以组成Lonworks和Zigbee以及其他多种感知延伸网络。M2M智能模块对感知延伸设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性，共分为四层：分别为业务服务层、标准消息构成层、协议适配层和感知延伸层。
业务服务层：由消息接收模块和消息发送模块组成。消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理***的标准消息，将消息传递给标准消息构成层。消息发送模块负责向业务运营管理***可靠地传送感知延伸网络所采集的数据信息。该层接收与发送的消息必须符合标准的消息格式。
标准消息构成层：由消息解析模块和消息转换模块组成。消息解析模块解析来自业务服务层的标准消息，调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知延伸设备能够理解的依赖于具体设备通信协议的数据格式。当感知延伸层上传数据时，该层的消息解析模块则解析依赖于具体设备通信协议的消息，调用消息转换模块将其转换为业务服务层能够接收的标准格式的消息。消息构成层是物联网网关的核心，完成对标准消息以及依赖于特定感知延伸网络的消息的解析，并实现两者之间的相互转换，达到统一控制和管理底层感知延伸网络，向上屏蔽底层网络通信协议异构性的目的。
协议适配层：协议适配层保证不同的感知延伸层协议能够通过此层变成格式统一的数据和控制信令。
感知延伸层：此层面向底层感知延伸设备，包含消息发送与消息接收两个子模块。消息发送模块负责将经过消息构成层转换后的可被特定感知延伸设备理解的消息发送给底层设备。消息接收模块则接收来自底层设备的消息，发送至标准消息构成层进行解析。
本发明M2M智能模块具有以下功能：
一是它可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接；
二是有效地实现了信息的转发、控制、信令交换和编解码等；
三是具有设备管理功能，通过它可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制；
四是可以有效地实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换；
五是通过为中间件或者应用程序提供统一的数据格式，从而为应用屏蔽不同的传感器网络及接入网络，使得应用程序只需要关注于应用环境的数据处理。
本发明产品M2M智能模块可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。产品广泛适用于不同行业，如家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.面向工业互联网的M2M智能模块，其特征在于：包括数据采集模块、处理/存储模块、通信模块、数据汇聚模块和接入模块；
其中，数据采集模块实现物理世界数据的采集或者汇聚；
处理/存储模块是网关的核心模块，实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理及存储；
通信模块将网关接入广域网，采用的方式包括有线、无线；
数据汇聚模块是对采集的数据进行处理分析；
接入模块用来提供外部设备的接口；
M2M智能模块软件***分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将***与物联网应用中的各类上层应用和底层设备进行异构整合，从而形成一个分布式的数据采集控制平台应用***，WSN中间件***支持新的数据加入；
WSN中间件***支持新的数据加入，数据汇聚模块和接入模块则只需要开发相应的硬件模块和驱动程序即可；
感知延伸网络由感知设备组成，感知延伸设备之间支持多种通信协议，M2M智能模块对感知延伸设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性，共分为四层：分别为业务服务层、标准消息构成层、协议适配层和感知延伸层。
2.按照权利要求1所述面向工业互联网的M2M智能模块，其特征在于：所述数据采集模块为传感器网络的汇聚节点、RFID网络的阅读器、视频采集设备、GPS；所述通信模块采用的方式有线为以太网、ADSL、FTT、无线为WLAN、GPRS、3G、卫星。
3.按照权利要求1所述面向工业互联网的M2M智能模块，其特征在于：所述WSN中间件***支持新的数据加入包括：
一、WSN中间件算法设计及互联互通的实现，对异构物理设备的添加、协议转换及数据的管理；WSN中间件***能够感知延伸设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种感知延伸设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息；
二是M2M智能模块的网络接入，如何通过体系架构及代码设计实现广泛的接入能力，将数据采集模块和处理/存储模块之间的接口称为A接口，将接入模块和处理/存储模块之间的接口称为B接口，A接口的类型有UART、RS232/RS485、SPI、USB、Ethernet、AD总线；B接口的类型有UART、USB、无线，需要在开发过程中逐渐定义出A接口和B接口的规范及标准。
三是数据安全，采用数据验证、保密的通信方式等方式保证数据的安全性与独立性。
4.按照权利要求1所述面向工业互联网的M2M智能模块，其特征在于：所述感知延伸网络分为四层；
业务服务层：由消息接收模块和消息发送模块组成；消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理***的标准消息，将消息传递给标准消息构成层；消息发送模块负责向业务运营管理***可靠地传送感知延伸网络所采集的数据信息；该层接收与发送的消息必须符合标准的消息格式；
标准消息构成层：由消息解析模块和消息转换模块组成；消息解析模块解析来自业务服务层的标准消息，调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知延伸设备能够理解的依赖于具体设备通信协议的数据格式；当感知延伸层上传数据时，该层的消息解析模块则解析依赖于具体设备通信协议的消息，调用消息转换模块将其转换为业务服务层能够接收的标准格式的消息；消息构成层是物联网网关的核心，完成对标准消息以及依赖于特定感知延伸网络的消息的解析，并实现两者之间的相互转换，达到统一控制和管理底层感知延伸网络，向上屏蔽底层网络通信协议异构性的目的；
协议适配层：协议适配层保证不同的感知延伸层协议能够通过此层变成格式统一的数据和控制信令；
感知延伸层：此层面向底层感知延伸设备，包含消息发送与消息接收两个子模块；消息发送模块负责将经过消息构成层转换后的可被特定感知延伸设备理解的消息发送给底层设备；消息接收模块则接收来自底层设备的消息，发送至标准消息构成层进行解析。
CN201810214057.XA 2018-03-15 2018-03-15 面向工业互联网的m2m智能模块 Pending CN108737994A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810214057.XA CN108737994A (zh) 2018-03-15 2018-03-15 面向工业互联网的m2m智能模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810214057.XA CN108737994A (zh) 2018-03-15 2018-03-15 面向工业互联网的m2m智能模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108737994A true CN108737994A (zh) 2018-11-02

Family

ID=63940493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810214057.XA Pending CN108737994A (zh) 2018-03-15 2018-03-15 面向工业互联网的m2m智能模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108737994A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109587139A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 安徽科大国创软件科技有限公司 一种血液透析机的通信协议转换方法、***及其装置
CN111343151A (zh) * 2020-02-06 2020-06-26 武汉时波网络技术有限公司 一种基于paas模式的能源监管设备管理***
CN111404987A (zh) * 2019-12-31 2020-07-10 天津中兴智联科技有限公司 基于RFID技术与LoRa网络的车辆管理方法与***
WO2020248273A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17 胡永生 智慧物联数据采集传输及分析***
CN113433909A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种面向航空产业集群的制造过程管控***架构
CN115278940A (zh) * 2022-07-28 2022-11-01 深圳市敏行电子有限公司 一种无线广域网多***联网异构网关***

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102223733A (zh) * 2011-04-08 2011-10-19 南京邮电大学 无线传感器网络下基于射频识别的智能园区方法
US20110310779A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 De Poorter Eli Node and wireless sensor network comprising the node

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110310779A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 De Poorter Eli Node and wireless sensor network comprising the node
CN102223733A (zh) * 2011-04-08 2011-10-19 南京邮电大学 无线传感器网络下基于射频识别的智能园区方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
罗俊海，周应宾，邓霄博: "物联网网关***设计", 《电信科学》 *
范小兴: "SMO物联网中间件平台***", 《福建质量管理》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109587139A (zh) * 2018-12-06 2019-04-05 安徽科大国创软件科技有限公司 一种血液透析机的通信协议转换方法、***及其装置
WO2020248273A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17 胡永生 智慧物联数据采集传输及分析***
CN111404987A (zh) * 2019-12-31 2020-07-10 天津中兴智联科技有限公司 基于RFID技术与LoRa网络的车辆管理方法与***
CN111343151A (zh) * 2020-02-06 2020-06-26 武汉时波网络技术有限公司 一种基于paas模式的能源监管设备管理***
CN113433909A (zh) * 2021-06-28 2021-09-24 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种面向航空产业集群的制造过程管控***架构
CN115278940A (zh) * 2022-07-28 2022-11-01 深圳市敏行电子有限公司 一种无线广域网多***联网异构网关***
CN115278940B (zh) * 2022-07-28 2023-03-10 深圳市敏行电子有限公司 一种无线广域网多***联网异构网关***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108737994A (zh) 面向工业互联网的m2m智能模块
US11659308B2 (en) Intelligent gas meter for internet of things (IOT) system
Zhong et al. Study on the IOT architecture and gateway technology
EP2566281B1 (en) Internet of things service architecture and method for realizing internet of things service
CN105119974B (zh) 一种混合云架构的物联***及实现方法
CN102905165B (zh) 视频联网服务前置机
CN104242465B (zh) 一种基于b/s的变电站远程监控***及方法
CN101753530B (zh) 穿越电力网络物理单向隔离装置的数据传输方法及装置
EP2911438A1 (en) Method and device for monitoring
CN103780577A (zh) 物联网应用的实现方法、装置及终端
CN105516664A (zh) 一种基于云存储的智能监控***及其监控方法
CN201435002Y (zh) 一种智能家居的远程自动化控制***
CN105163364A (zh) 一种基于智能网关的智能设备WiFi连接***及方法
JP6339207B2 (ja) Ｗｉｆｉによるネットワークアクセスを実現する方法、システム及び端末
CN102164427A (zh) 一种基于无线方式的物联网网关***
CN102215263A (zh) 用于自组无线物联网***的数据传输及远程控制方法
CN105303805A (zh) 物联网智能水表***
CN103561043A (zh) 一种服务信息推送方法及***
CN103391387A (zh) 一种基于北斗信道的传真***及传真数据传输方法
CN103647706A (zh) 一种自适配协议通信网关及通信平台
CN108183855A (zh) 基于物联网的智能家居家庭网关软件架构的设计方法
CN104821936B (zh) 基于套接字和asn.1实现iec61850站控层通信协议的***
CN106301838A (zh) 一种基于snmp的传输网统一网络管理***
CN105357654B (zh) 一种基于北斗的应急通信服务***及其工作方法
CN111786879A (zh) 一种支持容器化的智能融合终端网关

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181102