[发明专利]一种用于感知野外环境的物联网网关及其数据传输方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络领域，具体涉及一种用于感知野外环境的物联网网关及其数据传输方法，该网关用于对野外环境下的节点数据进行长期监管、数据远程实时发送、可靠数据监测。主要能够应用在野外环境科研、勘探、考察、动物保护等领域。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)由大规模部署的微型传感器节点构成，这些简单节点具有信息感知能力、实时通信能力以及简单的计算能力。传感器网络中分布的各个微型小节点协同地实时监测、感知和采集环境数据，通过ZigBee协议实现无线传感器网络节点之间的通信，并将数据汇聚到高层Sink Node上（汇聚节点），最终将处理好的信息传送到需要的用户。传输网关在传感器网络硬件设备中起着至关重要的作用，不仅需要完成汇聚、控制、发送的任务，同时是连接远程主机服务器和底层无线传感器网络节点的媒介，承担着底层802.15.4协议和高层协议的转换功能。

无线传感器网络现在已经被应用于军事物联网、智能家具设计、物联网构筑的智慧金融等领域，应用价值及发展前景极其广阔。到目前为止，国内外已经推出了几种成型的无线传感器网络网关设备，其中有代表性的网关是Crossbow的：串行PC网关MIB510、USB PC网关MIB520、以太网PC网关MIB600、嵌入式无线传感网络网关NB100CA。

然而，上述典型网关存在着以下几点不足：串行PC网关MIB510、USB PC网关MIB520、以太网PC网关MIB600都是基于PC机相联的网关，只有和PC机相联后才能够使用，野外环境下没有PC机，因此这种网关是不能够使用的；NB100嵌入式无线传感网络网关较上面的网关有很大改进，但是没有解决或提出完整的野外环境下能量补给的问题，并且在野外环境下寻找以太网接入点几乎是不可能的，关于以太网的接入问题也没有很好的解决方案。

除此之外，还有一些处于正在研制或者没有进行商业化生产的网关，他们对于此问题的解决方案主要是单纯通过GPRS方式甚至3G方式简单的将收集到的数据传送至自己需要的地址。这些网关虽然解决的以太网接入问题甚至解决了能量补给问题，却仍然不适用于野外环境下的感知网关的需求，在实际中，我们需要一种首先保证传感数据传输，同时又可以兼顾传输实时图像数据（间隔一定时间段发送一张图片）的感知网关。首先，单纯使用GPRS的方式传送数据，只能将简单传感数据进行传输，实现野外环境的图像传输以便对野外环境进行实时观察是不可能实现的；其次，单纯使用的3G方式传送数据，虽然可以解决远程图像传输的问题，却带来了1）3G模块发送数据服务器接收数据时均无法区分该数据是图像数据或是传感数据；2）无法在同一时间发送传感数据和图像数据，这将带来数据的丢包率的上升，影响数据链路质量、在3G信号覆盖不理想带来的接收不到任何数据以及高功率消耗（2/3G网间频繁切换会提高功耗）等一系列严重的问题。综上，现有的网关技术不能满足我们对野外环境下的物联网网关的要求。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用于感知野外环境的物联网网关及其数据传输方法，该网关将野外环境的感知数据通过该物联网网关上的GPRS网络上传到远程服务器的数据库中，使得监控中心能够实时接收数据并且在远程服务器数据库中对数据进一步处理，实现监控中心对数据的远程监管，于此同时，也将野外环境的图像数据通过3G网络上传到远程服务器的数据库中，方便相关工作人员对于野外环境进行实时观察。

为了达到上述目标，本发明采用如下的技术解决方案：

一种用于感知野外环境的物联网网关，包括Sink Node模块、核心ARM控制模块、GPRS模块、3G模块和电源模块；其中，所述Sink Node模块、GPRS模块和3G模块分别与核心ARM控制模块相连接；所述电源模块与其他各模块相连接；

所述Sink Node模块用于收集监控区域中传感器节点采集的传感数据以及摄像节点采集的图像数据；

所述核心ARM控制模块用于对Sink Node模块传输的数据通过数据包标志位进行分类、存储，与用户进行人机交互，并将传感数据发送给GPRS模块，将图像数据发送给3G模块；

所述GPRS模块用于将核心ARM控制模块发送的传感数据传输到远程服务器；

所述3G模块用于将核心ARM控制模块发送的图像数据传输到远程服务器；

所述电源模块用于为系统其余各模块提供电源。

本发明还包括如下其他技术特征：