一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410290833.6

申请日:

2014.06.26

公开号:

CN104091428A

公开日:

2014.10.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):G08C 17/02申请日:20140626|||公开

IPC分类号:

G08C17/02; H04W84/18(2009.01)I

主分类号:

G08C17/02

申请人:

中国科学技术大学苏州研究院

发明人:

黄刘生; 许瑞阳; 徐宏力; 杨晨凯

地址:

215123 江苏省苏州市工业园区独墅湖高教区仁爱路188号

优先权:

专利代理机构:

苏州创元专利商标事务所有限公司 32103

代理人:

范晴

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内容摘要

本发明公开了一种可扩展的建筑物振动无线监测方法。该方法利用在建筑物内部部署无线传感节点收集建筑物振动数据,各传感节点通过自组织的方式形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上指定的某一网关节点上传到WoT数据业务平台,可以通过此业务平台提供的API进行灵活便捷的上层应用开发。

权利要求书

1.  一种可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,部署在建筑物内部的无线传感节点收集建筑物振动信息;无线传感节点自组织形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上的指定网关节点上传到WoT数据业务平台;应用层通过使用WoT数据业务平台提供的API进行访问数据。

2.
  根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述通信网络根据传感节点的变化自动配置网络中的传感节点。

3.
  根据权利要求2所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络为该传感节点自动分配一个地址。

4.
  根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述WoT数据业务平台汇集管理传感节点上报的数据信息,通过REST接口形式对外提供API。

5.
  根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述WoT数据业务平台用于给应用层提供数据业务接口与控制接口。

6.
  根据权利要求1或4或5所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述WoT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU)。

7.
  一种可扩展的建筑物振动无线监测系统,其特征在于,包括应用层、WoT数据业务平台和传感器网络,所述WoT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU),所述SI(Service Interface):用于WoT平台提供的数据业务接口,提供查询、修改、预警配置功能接口;
AS(Alarm Server):用于汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息;
DPU(Data Processing Unit):用于对传感器上报的传感类业务数据进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过SI下发的控制消息并响应;
DB(Database):用于存储业务系统数据,将传感器上报的近期准实时数据存入数据库。

说明书

一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法
技术领域
本发明属于无线泛在网络应用技术领域,具体涉及一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法。
背景技术
传统的有线监测系统具有耗资高昂、安装繁琐、维护和更新费用高等缺点,不能很好地对远程环境、设备、设施的状况进行监测,因此应用范围并不广泛。传统网络中网络管理员需要对新加入的设备进行注册、服务发现并进行手工配置,其代价较大。
异构无线网络的发现与自动配置技术可以解决该问题。当一个或一组设备请求加入网络时,能够在异构无线网络上进行自动注册、能够向该网络广告自己的各种服务、能够对自己进行自动配置,从而大大降低了网络管理员的工作量,也极大地提高了网络的可扩展性,并提供了对设备移动性的支持。
REST 定义了一组体系架构原则,可以根据这些原则设计以系统资源为中心的 Web 服务,包括使用不同语言编写的客户端如何通过 HTTP 处理和传输资源状态。REST 近年来已经成为最主要的 Web 服务设计模型。
发明内容
本发明目的在于提供一种可扩展的建筑物振动无线监测方法。解决了传统有线监测系统耗资大、安装不便、维护和更新成本高的问题,以及传统无线监测系统中无法自动发现和配置传感节点,以及无法针对业务数据灵活进行上层应用开发的问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:一种可扩展的建筑物振动无线监测方法,部署在建筑物内部的无线传感节点收集建筑物振动信息;无线传感节点自组织形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上的指定网关节点上传到WoT数据业务平台;应用层通过使用WoT数据业务平台提供的API进行访问数据。
进一步的,所述通信网络根据传感节点的变化自动配置网络中的传感节点。
进一步的,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络为该传感节点自动分配一个地址。
进一步的,所述WoT数据业务平台汇集管理传感节点上报的数据信息,通过REST接口形式对外提供API。
进一步的,所述WoT数据业务平台用于给应用层提供数据业务接口与控制接口。
进一步的,所述WoT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU)。
一种可扩展的建筑物振动无线监测系统,包括应用层、WoT数据业务平台和传感器网络,所述WoT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU),所述SI(Service Interface):用于WoT平台提供的数据业务接口,提供查询、修改、预警配置功能接口。
AS(Alarm Server):用于汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息。
DPU(Data Processing Unit):用于对传感器上报的传感类业务数据进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过SI下发的控制消息并响应。
DB(Database):用于存储业务系统数据,将传感器上报的近期准实时数据存入数据库。
相对于现有技术中的方案,本发明的优点是:
1.本发明建筑物内可自由部署添加和删除无线传感节点,无线传感网络会发现网络中传感节点的变化和自动配置网络中的传感节点。
2.开发者可通过平台提供的API进行灵活便捷地应用开发。
3.系统耗资小、安装方便、维护和更新费用低,降低开发门槛,开发周期短,便于部署。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测系统与WoT业务平台的逻辑关系图;
图2是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测方法的新无线传感节点加入到网络中的地址自动分配原理图;
图3是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测系统的应用层数据管理框图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例:
本实施例以建筑物振动智能监测系统作为应用实例。建筑物振动智能监测系统与WoT业务平台逻辑关系如图1所示。
各个子模块说明如下:
APP(Application):示范应用系统,包含应用前端(FE)和后端接口模块(BEI)。
SPF(Service Platform):WoT服务平台,为示范应用提供数据业务接口与控制接口。主要包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)、数据处理单元(DPU)等模块。
SN(Sensor Network):传感器网络,包含传感器节点和网关。
SI(Service Interface):主要是WoT平台提供的数据业务接口,提供查询、修改、预警配置等功能接口。
AS(Alarm Server):主要是汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息。
DPU(Data Processing Unit):主要用来对传感器上报的传感类业务数据(Small Data,单个数据包数据量小,并发量大)进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过SI下发的控制消息并响应。
DB(Database):除了业务系统数据外,还根据业务需要,将传感器上报的近期准实时数据入库,提高查询操作效率。
无线传感节点自组织形成通讯网络,可以在无线网络中进行自动注册和配置。无线传感数据上传到WoT数据业务平台后,开发者可以通过使用WoT业务平台提供的API进行灵活便捷地应用开发。
建筑物内可自由部署添加和删除无线传感节点,无线传感网络会发现网络中传感节点的变化和自动配置网络中的传感节点,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络会为它自动分配一个地址,其原理图如图2所示。
传感节点通过自组织方式形成传感网络,实时地上报x轴,y轴方向上的加速度数据到WoT业务平台。
WoT业务平台存储传感节点上报的加速度数据,将数据以REST接口形式向外暴露API给开发者。
开发者可以通过WoT平台提供的API开发应用系统,该应用系统能够满足:
用户与权限管理:普通用户能够通过注册平台注册,能够区别管理员用户与普通用户,给予不同的权限;
监测建筑物震动数据:用户能够查看各节点实时的震动数据,能够将各节点的变化趋势以曲线图的方式进行展现,能够支持对历史数据进行查询操作;
告警策略设定与提示,管理员能够在客户端进行告警策略设定,用户能够在客户端接收震动告警消息,能够通过短信平台向注册用户发送震动告警消息。
具体的应用层的数据管理如图3,各模块的功能如下:
1. 设备信息模块,用于显示设备的具体信息,包括所有设备的列表和位置信息。该模块用到的WoT对外接口形式为/devices/<device_id>
2. 实时数据页面用于以不同形式显示设备的实时数据信息,包括列表模式、全景模式和图形模式三种。该模块用到的WoT对外接口形式为/devices/<device_id>/datastreams/<data_stream_id>/datapoints。
3. 历史数据模块用于查询历史数据信息并以不同方式进行显示,还可以对历史数据进行管理。查询历史数据用到的WoT对外接口形式为/devices/<device_id>/datastreams/<data_stream_id>.json?start=<timestamp>&end=<timestamp>&page=<page>。
4. 预警设置模块可以设置预警阈值,以及发送预警信息。该模块通过在WoT平台中设置notify_url进行预警处理。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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1、10申请公布号CN104091428A43申请公布日20141008CN104091428A21申请号201410290833622申请日20140626G08C17/02200601H04W84/1820090171申请人中国科学技术大学苏州研究院地址215123江苏省苏州市工业园区独墅湖高教区仁爱路188号72发明人黄刘生许瑞阳徐宏力杨晨凯74专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人范晴54发明名称一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法57摘要本发明公开了一种可扩展的建筑物振动无线监测方法。该方法利用在建筑物内部部署无线传感节点收集建筑物振动数据,各传感节点通过自组织的。

2、方式形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上指定的某一网关节点上传到WOT数据业务平台,可以通过此业务平台提供的API进行灵活便捷的上层应用开发。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图3页10申请公布号CN104091428ACN104091428A1/1页21一种可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,部署在建筑物内部的无线传感节点收集建筑物振动信息;无线传感节点自组织形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上的指定网关节点上传到WOT数据业务平台;应用层通过使用WOT数据业务平台提供的API进行访。

3、问数据。2根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述通信网络根据传感节点的变化自动配置网络中的传感节点。3根据权利要求2所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络为该传感节点自动分配一个地址。4根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述WOT数据业务平台汇集管理传感节点上报的数据信息,通过REST接口形式对外提供API。5根据权利要求1所述的可扩展的建筑物振动无线监测方法,其特征在于,所述WOT数据业务平台用于给应用层提供数据业务接口与控制接口。6根据权利要求1或4或5所述的可扩展的建筑物振动。

4、无线监测方法,其特征在于,所述WOT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU)。7一种可扩展的建筑物振动无线监测系统,其特征在于,包括应用层、WOT数据业务平台和传感器网络,所述WOT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU),所述SI(SERVICEINTERFACE)用于WOT平台提供的数据业务接口,提供查询、修改、预警配置功能接口;AS(ALARMSERVER)用于汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息;DPU(DATAPROCESSINGUNIT)用于对传感器上报的传感类业务数。

5、据进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过SI下发的控制消息并响应;DB(DATABASE)用于存储业务系统数据,将传感器上报的近期准实时数据存入数据库。权利要求书CN104091428A1/3页3一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法技术领域0001本发明属于无线泛在网络应用技术领域,具体涉及一种可扩展的建筑物振动无线监测系统和方法。背景技术0002传统的有线监测系统具有耗资高昂、安装繁琐、维护和更新费用高等缺点,不能很好地对远程环境、设备、设施的状况进行监测,因此应用范围并不广泛。传统网络中网络管理员需要对新加入的设备进行注册、服务发现并进行手工配置,其代价较大。0003异构无线网。

6、络的发现与自动配置技术可以解决该问题。当一个或一组设备请求加入网络时,能够在异构无线网络上进行自动注册、能够向该网络广告自己的各种服务、能够对自己进行自动配置,从而大大降低了网络管理员的工作量,也极大地提高了网络的可扩展性,并提供了对设备移动性的支持。0004REST定义了一组体系架构原则,可以根据这些原则设计以系统资源为中心的WEB服务,包括使用不同语言编写的客户端如何通过HTTP处理和传输资源状态。REST近年来已经成为最主要的WEB服务设计模型。发明内容0005本发明目的在于提供一种可扩展的建筑物振动无线监测方法。解决了传统有线监测系统耗资大、安装不便、维护和更新成本高的问题,以及传统无。

7、线监测系统中无法自动发现和配置传感节点,以及无法针对业务数据灵活进行上层应用开发的问题。0006为达到上述目的,本发明的技术方案是一种可扩展的建筑物振动无线监测方法,部署在建筑物内部的无线传感节点收集建筑物振动信息;无线传感节点自组织形成通讯网络并将收集到的数据信息通过此网络上的指定网关节点上传到WOT数据业务平台;应用层通过使用WOT数据业务平台提供的API进行访问数据。0007进一步的,所述通信网络根据传感节点的变化自动配置网络中的传感节点。0008进一步的,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络为该传感节点自动分配一个地址。0009进一步的,所述WOT数据业务平台汇集管理传感节点上报。

8、的数据信息,通过REST接口形式对外提供API。0010进一步的,所述WOT数据业务平台用于给应用层提供数据业务接口与控制接口。0011进一步的,所述WOT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU)。0012一种可扩展的建筑物振动无线监测系统,包括应用层、WOT数据业务平台和传感器网络,所述WOT数据业务平台包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)和数据处理单元(DPU),所述SI(SERVICEINTERFACE)用于WOT平台提供的数据业务接口,提供查询、修改、预警配置功能接口。说明书CN104091428A2/3页40013A。

9、S(ALARMSERVER)用于汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息。0014DPU(DATAPROCESSINGUNIT)用于对传感器上报的传感类业务数据进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过SI下发的控制消息并响应。0015DB(DATABASE)用于存储业务系统数据,将传感器上报的近期准实时数据存入数据库。0016相对于现有技术中的方案,本发明的优点是1本发明建筑物内可自由部署添加和删除无线传感节点,无线传感网络会发现网络中传感节点的变化和自动配置网络中的传感节点。00172开发者可通过平台提供的API进行灵活便捷地应用开发。00183系统耗资小、安装方便、维护和。

10、更新费用低,降低开发门槛,开发周期短,便于部署。附图说明0019下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述图1是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测系统与WOT业务平台的逻辑关系图;图2是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测方法的新无线传感节点加入到网络中的地址自动分配原理图;图3是本发明一种可扩展的建筑物振动智能监测系统的应用层数据管理框图。具体实施方式0020为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。

11、。0021实施例本实施例以建筑物振动智能监测系统作为应用实例。建筑物振动智能监测系统与WOT业务平台逻辑关系如图1所示。0022各个子模块说明如下APP(APPLICATION)示范应用系统,包含应用前端(FE)和后端接口模块(BEI)。0023SPF(SERVICEPLATFORM)WOT服务平台,为示范应用提供数据业务接口与控制接口。主要包含服务接口(SI)、数据库(DB)、告警服务(AS)、数据处理单元(DPU)等模块。0024SN(SENSORNETWORK)传感器网络,包含传感器节点和网关。0025SI(SERVICEINTERFACE)主要是WOT平台提供的数据业务接口,提供查询、。

12、修改、预警配置等功能接口。0026AS(ALARMSERVER)主要是汇总从DPU的告警事件,根据告警订制关系转发告警信息。0027DPU(DATAPROCESSINGUNIT)主要用来对传感器上报的传感类业务数据(SMALLDATA,单个数据包数据量小,并发量大)进行根据数据处理策略处理并入库,接受APP通过说明书CN104091428A3/3页5SI下发的控制消息并响应。0028DB(DATABASE)除了业务系统数据外,还根据业务需要,将传感器上报的近期准实时数据入库,提高查询操作效率。0029无线传感节点自组织形成通讯网络,可以在无线网络中进行自动注册和配置。无线传感数据上传到WOT数。

13、据业务平台后,开发者可以通过使用WOT业务平台提供的API进行灵活便捷地应用开发。0030建筑物内可自由部署添加和删除无线传感节点,无线传感网络会发现网络中传感节点的变化和自动配置网络中的传感节点,当一个新的无线传感节点加入到网络中,该网络会为它自动分配一个地址,其原理图如图2所示。0031传感节点通过自组织方式形成传感网络,实时地上报X轴,Y轴方向上的加速度数据到WOT业务平台。0032WOT业务平台存储传感节点上报的加速度数据,将数据以REST接口形式向外暴露API给开发者。0033开发者可以通过WOT平台提供的API开发应用系统,该应用系统能够满足用户与权限管理普通用户能够通过注册平台注。

14、册,能够区别管理员用户与普通用户,给予不同的权限;监测建筑物震动数据用户能够查看各节点实时的震动数据,能够将各节点的变化趋势以曲线图的方式进行展现,能够支持对历史数据进行查询操作;告警策略设定与提示,管理员能够在客户端进行告警策略设定,用户能够在客户端接收震动告警消息,能够通过短信平台向注册用户发送震动告警消息。0034具体的应用层的数据管理如图3,各模块的功能如下1设备信息模块,用于显示设备的具体信息,包括所有设备的列表和位置信息。该模块用到的WOT对外接口形式为/DEVICES/2实时数据页面用于以不同形式显示设备的实时数据信息,包括列表模式、全景模式和图形模式三种。该模块用到的WOT对外。

15、接口形式为/DEVICES/DATASTREAMS/DATAPOINTS。00353历史数据模块用于查询历史数据信息并以不同方式进行显示,还可以对历史数据进行管理。查询历史数据用到的WOT对外接口形式为/DEVICES/DATASTREAMS/JSONSTARTENDPAGE。00364预警设置模块可以设置预警阈值,以及发送预警信息。该模块通过在WOT平台中设置NOTIFY_URL进行预警处理。0037上述实例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。说明书CN104091428A1/3页6图1说明书附图CN104091428A2/3页7图2说明书附图CN104091428A3/3页8图3说明书附图CN104091428A。

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