專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下基于射頻識(shí)別的智能園區(qū)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案，以及該系統(tǒng)在RFID終端讀寫設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)，兩者有機(jī)結(jié)合構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的基于 RFID技術(shù)的智能園區(qū)系統(tǒng)，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，RFID，無線通信的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
RFID(射頻識(shí)別)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間藕合(電感揭合或電磁藕合)傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別，具有許多傳統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如非接觸、距離遠(yuǎn)、可讀寫、信息量大、無須人工干預(yù)、多目標(biāo)同時(shí)識(shí)別等。電子標(biāo)簽分為有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽，有源電子標(biāo)簽內(nèi)含電池，由有源電子標(biāo)簽構(gòu)成的系統(tǒng)即主動(dòng)射頻系統(tǒng)一電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的電磁波，由閱讀器進(jìn)行讀取。有源電子標(biāo)簽的識(shí)別距離較遠(yuǎn)，可以達(dá)到幾十米至上百米。由于電池的壽命是有限的，因此有源電子標(biāo)簽的壽命也受到限制。無源電子標(biāo)簽則無內(nèi)部電源，工作時(shí)，依靠閱讀器發(fā)來的電磁波獲得能量，將標(biāo)簽中的信息發(fā)送出去.無源電子標(biāo)簽的識(shí)別距離較短。對(duì)于被動(dòng)射頻系統(tǒng)，當(dāng)閱讀器遇見RFID標(biāo)簽時(shí)，就發(fā)出電磁波，在標(biāo)簽周圍形成電磁場，標(biāo)簽從電磁場中獲得能量激活微芯片電路，將存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的信息(UID或用戶數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換成電磁波，然后發(fā)送給閱讀器，閱讀器再把它轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給數(shù)據(jù)傳輸和處理系統(tǒng)，從而對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和控制.對(duì)于主動(dòng)射頻系統(tǒng)，則是由電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的電磁波，由閱讀器進(jìn)行讀取.無線傳感網(wǎng)絡(luò)正是全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是由具有感知、處理和無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò)，它能夠使我們延伸至更廣闊的交互空間，獲得圍繞我們周圍動(dòng)態(tài)的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)于外圍世界更加精確而深邃的認(rèn)識(shí)和控制，因而在軍事、環(huán)境、健康、家庭、交通、制造業(yè)、商業(yè)、設(shè)施管理、運(yùn)輸、安全、空間探索和災(zāi)難拯救等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)人們的生活和工作方式、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和變革產(chǎn)生革命性的影響。無線傳感網(wǎng)絡(luò)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)能夠相互協(xié)作地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在了一起，從而實(shí)現(xiàn)物理世界、計(jì)算世界以及人類社會(huì)三元世界的連通。無線傳感器絡(luò)作為當(dāng)今信息與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)全新的研究方向，綜合了多種學(xué)科的前沿技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的硬件載體，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)需要遵循微型化，低功耗，擴(kuò)展性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，安全性好，成本低等眾多因素。然而，作為一種新興出現(xiàn)的技術(shù)， 建立一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)良好、魯棒性好的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還是面臨著許多挑戰(zhàn)。而且由于它的一些獨(dú)特特性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法有很大不同。例如，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)分布密集，所以需要大范圍的數(shù)據(jù)管理和處理技術(shù)。除此之外， 在實(shí)際應(yīng)用中的WSNs (Wireless Sensor Networks)并不能以一個(gè)獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)形式存在。網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到上層服務(wù)器進(jìn)行分析、處理，同時(shí)上層服務(wù)器端Internet 對(duì)網(wǎng)絡(luò)的WWW服務(wù)、FTP服務(wù)等需要將相關(guān)命令下發(fā)到WSNs中的節(jié)點(diǎn)，且不同類型的WSNs 節(jié)點(diǎn)間也需要通信共享信息。這都需要WSNs實(shí)現(xiàn)與不同類型網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，不同網(wǎng)絡(luò)類型的網(wǎng)絡(luò)路由器，全網(wǎng)數(shù)據(jù)聚集，存儲(chǔ)處理等重要角色，成為網(wǎng)絡(luò)間連接的不可缺少的紐帶。傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)是利用匯聚節(jié)點(diǎn)與PC相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的，利用PC與外部網(wǎng)絡(luò)連接將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。本發(fā)明通過將RFID讀寫器作為通信節(jié)點(diǎn)融入到無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，有效地將RFID 技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成到一起，，實(shí)現(xiàn)了一種新型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下基于RFID 的智能園區(qū)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是針對(duì)目前大規(guī)模的園區(qū)缺乏科學(xué)有效的監(jiān)控管理，無法利 用新技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等缺點(diǎn)，提出一種在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)由RFID傳感節(jié)點(diǎn)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和終端軟件五部分構(gòu)成。五部分相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)出園區(qū)人員的信息采集、傳輸、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到終端用戶查詢、報(bào)警的一體式服務(wù)。最終目的是開發(fā)出人性化，智能化，高性能，較強(qiáng)自適應(yīng)能力，極高集成度的智能園區(qū)系統(tǒng)。技術(shù)方案本發(fā)明所提出的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)， 由RFID傳感節(jié)點(diǎn)采集進(jìn)出園區(qū)人員、車輛等信息，通過無線傳感網(wǎng)傳輸給無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)的無縫切換，將信息數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳到終端設(shè)備上，并結(jié)合相應(yīng)的終端軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)園區(qū)的智能化管理。該系統(tǒng)由RFID傳感節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)讀寫器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和終端軟件構(gòu)成。傳感節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)傳感設(shè)備通過RFID讀寫器采集標(biāo)簽信息，然后由無線傳感模塊將數(shù)據(jù)傳輸給無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)、 無線局域網(wǎng)的無縫切換，將數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳到終端設(shè)備上，在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，都能夠便捷的使用相關(guān)移動(dòng)設(shè)備獲得所需要的信息，最終實(shí)現(xiàn)一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下步驟1) 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)的跟蹤和管理系統(tǒng)，其特征在于將射頻標(biāo)簽終端與設(shè)備、人員或者車輛等相連，通過讀寫設(shè)備采集標(biāo)簽信息，并將這些信號(hào)通過無線傳感器傳送至網(wǎng)關(guān)，再發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，可以從接受的信號(hào)判斷園區(qū)的實(shí)際狀態(tài)，人員的位置信息，車輛的停放情況等，對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警；步驟2)設(shè)計(jì)基于在無線傳感器網(wǎng)下的基于RFID的體系結(jié)構(gòu)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從傳感節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)的傳輸滿足本系統(tǒng)的應(yīng)用。本系統(tǒng)的體現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示；步驟3) RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)傳感層、中間件層和服務(wù)層，如圖2 所示；
傳感層現(xiàn)實(shí)世界中的RFID/WSN構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中有各種實(shí)體，比如人、車輛、傳感設(shè)備等，它們搜集信息后，經(jīng)過上下文感知推理，將數(shù)據(jù)傳入給中間件層的數(shù)據(jù)管理模塊；中間件層該層最下面的是數(shù)據(jù)管理模塊，處理傳感層送入的數(shù)據(jù)，再交給中間件的其他模塊；服務(wù)層提供公共信息、監(jiān)控報(bào)警等用戶所需要的服務(wù)；步驟4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一部分是運(yùn)行在中心服務(wù)器的服務(wù)器端，為應(yīng)用程序呈現(xiàn)集成RFID和WSN的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，接受各種類SQL查詢。另一部分是運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎。節(jié)點(diǎn)之間可以相互協(xié)作，完成一些本地的查詢請(qǐng)求。該數(shù)據(jù)庫軟件主要包括查詢執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)管理模塊，操作算子模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊以及存儲(chǔ)管理模塊。如圖 3所示，查詢執(zhí)行模塊是整個(gè)數(shù)據(jù)庫的心臟，調(diào)用管理其他模塊；步驟5)傳感節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中的無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括以下基本組成部分微控制單元、傳感單元、射頻單元、通信單元、定位單元和供電單元6個(gè)部分組成，如圖4所示；步驟6) RFID傳感器標(biāo)簽的能量供應(yīng)。無線傳感器的能量供應(yīng)一般是采用電池供電的，雖然已經(jīng)是一 種簡單成熟的方法，但是電池提供的能量十分有限，特別是對(duì)那些數(shù)量巨大且長時(shí)間應(yīng)用的場合來說，更換電源的工作幾乎是不可能的，RFID技術(shù)的發(fā)展，為無線傳感器能量供給問題提供了一種新的方法，即從周圍的環(huán)境中獲取能量，這個(gè)能量是從讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲取，不受特定環(huán)境的影響；步驟7)RFID數(shù)據(jù)管理功能的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取層、事務(wù)處理層和企業(yè)應(yīng)用層，其體系架構(gòu)如圖5所示；步驟8)規(guī)劃網(wǎng)關(guān)所需完成的總體功能和基本性能指標(biāo)網(wǎng)關(guān)需完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信號(hào)處理、多類型協(xié)議轉(zhuǎn)換多種功能，要求具有高系統(tǒng)可靠性和高集成度，較好的實(shí)時(shí)分析與處理能力，數(shù)據(jù)傳輸精確性；步驟9)進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的基本構(gòu)架設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)基本構(gòu)架由四個(gè)層面組成，自下而上分別是功能部件層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核、應(yīng)用系統(tǒng)層；步驟10)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)關(guān)應(yīng)包括如下幾個(gè)模塊核心控制模塊、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、802. 15. 4無線通信模塊、JTAG編程與調(diào)試模塊、外部存儲(chǔ)模塊、基礎(chǔ)服務(wù)與管理模塊、能量供應(yīng)模塊、外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊。網(wǎng)關(guān)硬件電路總體結(jié)構(gòu)圖如圖 6所示；步驟11)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過802. 15. 4無線通信模塊獲取來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采集信息，并逐漸通過自下而上各協(xié)議層次的規(guī)范化數(shù)據(jù)解析。網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件與支撐軟件根據(jù)其接入網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)對(duì)象的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)需求，并根據(jù)傳感數(shù)據(jù)的自身特性，開展處理、分析、融合與提取，得到滿足條件的多類型傳感信息，并提供給建立于系統(tǒng)軟件之上的TCP/IP和802. 11協(xié)議體系，作為其初始業(yè)務(wù)源。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將按照該協(xié)議的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，完成業(yè)務(wù)類型確定、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)幀封裝等一系列操作，由無線網(wǎng)卡模塊實(shí)現(xiàn)最終的接入功能。嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件部分由三個(gè)模塊組成利用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)ZigBee協(xié)調(diào)器功能的模塊，實(shí)現(xiàn)精簡嵌入式TCP/IP和802. 11協(xié)議的功能模塊，ZigBee 報(bào)文轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)報(bào)文模塊。在分析控制系統(tǒng)、Z-Stack以及TCP/IP、802. 11 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與IEEE802. 15. 4/ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次的應(yīng)用模型。網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換模型如圖7所示；步驟12)外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊該模塊的作用是將網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入到外部基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，使得由無線傳感網(wǎng)傳輸來的數(shù)據(jù)得以通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳送給終端設(shè)備。本發(fā)明中的無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供了以太網(wǎng)，無線局域網(wǎng)等多種外部網(wǎng)絡(luò)接入方式。本發(fā)明用DM9000AEP網(wǎng)絡(luò)芯片接入以太網(wǎng)，用USB接口無線網(wǎng)卡接入無線局域網(wǎng)；步驟13)網(wǎng)關(guān)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)電路采用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，元件均采用 0805型的貼片式封裝，網(wǎng)關(guān)與PC串口的連接之間實(shí)現(xiàn)了 TTL信號(hào)和RS-232信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；網(wǎng)關(guān)設(shè)備建立了高速信號(hào)和低速信號(hào)之間的緩沖，采用兩層板布線的策略，通過手動(dòng)布線和自動(dòng)布線相結(jié)合的方式進(jìn)行；步驟14)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行資源管理，消息處理，任務(wù)調(diào)度，異常處理，并分配優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換和調(diào)度；步驟15) B/S模式下終端軟件設(shè)計(jì)利用Web Service技術(shù)，將RFID收集的傳感數(shù)據(jù)封裝成Web服務(wù)發(fā)布于Web服務(wù)器上，進(jìn)行跨平臺(tái)的信息數(shù)據(jù)獲取，通過終端瀏覽器訪問該Web服務(wù)器的Web服務(wù)，即可獲得所需要的信息；步驟16)C/S模式下的終端軟件設(shè)計(jì)利用局域網(wǎng)間的Socket通信，獲取網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)園區(qū)數(shù)據(jù)；步驟17)信息報(bào)警功能設(shè)計(jì)當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，終端軟件將調(diào)用串口短信貓通過GSM 網(wǎng)自動(dòng)發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。有益效果本發(fā)明提出的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)有如下幾大優(yōu)勢(1)本發(fā)明所提出的一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)，由RFID 傳感節(jié)點(diǎn)采集進(jìn)出園區(qū)人員、車輛等信息，通過無線傳感網(wǎng)傳輸給無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)的無縫切換，將信息數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳到終端設(shè)備上，并結(jié)合相應(yīng)的終端軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)園區(qū)的智能化管理。(2)本發(fā)明通過研究了 RFID與WSN集成的抽象架構(gòu)，設(shè)計(jì)了包括應(yīng)用層、中間件層和傳感層的三層體系架構(gòu)。在傳感層中，通過將RFID讀寫器作為通信節(jié)點(diǎn)，將RFID融入到無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，有效地將RFID技術(shù)和WSN技術(shù)集成到一起，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。(3)網(wǎng)關(guān)設(shè)備可通過多種方式接入到基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)并將數(shù)據(jù)傳輸給各種終端設(shè)備，監(jiān)控人員可以進(jìn)行全面、有效、方便的園區(qū)監(jiān)控管理；還可以利用移動(dòng)傳感設(shè)備獲取所需的園區(qū)信息；在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，也能夠方便攜帶相關(guān)移動(dòng)設(shè)備，如PDA、智能手機(jī)等監(jiān)控園區(qū)信息以及收取警報(bào)信息。(4)本發(fā)明在終端軟件利用Web Service技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的跨平臺(tái)性，監(jiān)控人員無需安裝任何軟件，只需瀏覽器即可對(duì)園區(qū)進(jìn)行整體監(jiān)控，并且，通過將Web Service 發(fā)布到因特網(wǎng)上，使得監(jiān)控人員可以足不出戶，在已接入到基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備終端上，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。


圖1是智能園區(qū)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖，顯示了本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)。
圖2是RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。圖3是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一部分是運(yùn)行在中心服務(wù)器端，另一部分是運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫引擎。圖4是傳感節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，共有六個(gè)部分。圖5是RFID數(shù)據(jù)管理功能的實(shí)現(xiàn)。圖6是無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)硬件總體結(jié)構(gòu)圖，顯示了網(wǎng)關(guān)部分各個(gè)模塊的構(gòu)成。圖7是無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)協(xié)議模型，顯示了網(wǎng)關(guān)通信協(xié)議的層次體系結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的系統(tǒng)包含了 RFID傳感節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)讀寫器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和終端軟件六個(gè)部分URFID傳感節(jié)點(diǎn)的功能是在固定的位置采集信息，并通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括微控制單元、傳感單元、射頻單元、通信單元、 定位單元和供電單元6個(gè)部分組成。。節(jié)點(diǎn)布置到一個(gè)自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，自主運(yùn)行，通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)給后臺(tái)服務(wù)器。所有智能節(jié)點(diǎn)是同構(gòu)的，因此可以使用簡單高效的數(shù)據(jù)壓縮方法。最后，一個(gè)靈活的傳輸協(xié)議是必須的，目前最好最常用的就是ZigBee協(xié)議。2、移動(dòng)讀寫器可有管理員攜帶的移動(dòng)PDA到不同的地點(diǎn)讀取信息，讀取需要的地理位置信息等需要的監(jiān)控信息并將信息通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳遞到網(wǎng)關(guān)。3、本發(fā)明提供的無線傳感器網(wǎng)關(guān)設(shè)備的功能是從無線傳感網(wǎng)接收來自RFID傳感節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)讀寫器的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鱾€(gè)接收終端。本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等多種方式接入基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)相比在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和設(shè)備性價(jià)比上都有優(yōu)勢，并克服了硬件設(shè)備布置的局限性，大大擴(kuò)展了網(wǎng)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用范圍。4、移動(dòng)終端設(shè)備包括手機(jī)、PDA、筆記本電腦等具有可移動(dòng)性的終端設(shè)備，其結(jié)合終端軟件，可實(shí)現(xiàn)用戶所需的信息實(shí)時(shí)顯示及歷史查詢等功能。5、系統(tǒng)軟件包括RFID傳感節(jié)點(diǎn)上基于TinyOS操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件和網(wǎng)關(guān)設(shè)備上基于Linux操作系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件。RFID傳感節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)讀寫器上的系統(tǒng)軟件控制采集用戶所需要的信息，并通過通訊模塊進(jìn)行傳輸；網(wǎng)關(guān)設(shè)備上的系統(tǒng)軟件綜合調(diào)度網(wǎng)關(guān)上的各個(gè)硬件模塊，實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與無線局域網(wǎng)、有線局域網(wǎng)、GSM網(wǎng)之間的無縫切換。6、本發(fā)明的終端軟件采用了 B/S(瀏覽器/服務(wù)器)與C/S(客戶端/服務(wù)器)兩種模式相結(jié)合的方式。對(duì)于需要獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的服務(wù)，采用C/S模式，監(jiān)控人員可以通過終端軟件，獲取園區(qū)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如園區(qū)的車輛停放管理，具體人員的即時(shí)位置等；對(duì)于需要?dú)v史數(shù)據(jù)查詢的服務(wù)，采用B/S模式，通過應(yīng)用服務(wù)器像客戶端提供Web Service服務(wù)， 利用Web Service，屏蔽了客戶端軟件的平臺(tái)異構(gòu)性，監(jiān)控人員只需通過任何一種瀏覽器， 即可獲得該Web Service所提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，而無需考慮具體在哪個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)，例如園區(qū)的人員出勤情況。另外，當(dāng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，軟件將調(diào)用串口短信貓通過GSM網(wǎng)自動(dòng)發(fā)送信息給監(jiān)控人員，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)明確，以下內(nèi)容僅僅用來描述本發(fā)明而不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
(1) 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)的跟蹤和管理系統(tǒng)，其特征在于將射頻標(biāo)簽終端與設(shè)備、人員或者車輛等相連，通過讀寫設(shè)備采集標(biāo)簽信息，并將這些信號(hào)通過無線傳感器傳送至網(wǎng)關(guān)，再發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，可以從接受的信號(hào)判斷園區(qū)的實(shí)際狀態(tài)，人員的位置信息，車輛的停放情況等，對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警；(2)設(shè)計(jì)基于在無線傳感器網(wǎng)下的基于RFID的體系結(jié)構(gòu)。RFID讀寫器的天線必須仔細(xì)的設(shè)計(jì)，以便可以覆蓋到范圍內(nèi)所有的標(biāo)簽，還要防止不同讀寫器天線之間的碰撞，智能節(jié)點(diǎn)可以布置到一個(gè)自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，自主運(yùn)行，通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)給后臺(tái)服務(wù)器。所有智能節(jié)點(diǎn)是同構(gòu)的，因此可以使用簡單高效的數(shù)據(jù)壓縮方法。協(xié)議使用ZigBee 協(xié)議。(3) RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)傳感層、中間件層和服務(wù)層，a)傳感層現(xiàn)實(shí)世界中的RFID/WSN構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中有各種實(shí)體，比如人、車輛、傳感設(shè)備等，它們搜集信息后，經(jīng)過上下文感知推理，將數(shù)據(jù)傳入給中間件層的數(shù)據(jù)管理模塊；b)中間件層該層最下面的是數(shù)據(jù)管理模塊，處理傳感層送入的數(shù)據(jù)，再交給中間件的其他模塊；c)服務(wù)層提供公共信息、監(jiān)控報(bào)警等用戶所需要的服務(wù)；(4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一部分是運(yùn)行在中心服務(wù)器的服務(wù)器端，為應(yīng)用程序呈現(xiàn)集成RFID和WSN的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，接受各種類SQL查詢。另一部分是運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎。節(jié)點(diǎn)之間可以相互協(xié)作，完成一些本地的查詢請(qǐng)求。該數(shù)據(jù)庫軟件主要包括查詢執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)管理模塊，操作算子模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊以及存儲(chǔ)管理模塊。查詢執(zhí)行模塊是整個(gè)數(shù)據(jù)庫的心臟，調(diào)用管理其他模塊；(5)傳感節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。a)本發(fā)明中的無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括以下基本組成部分微控制單元、傳感單元、 射頻單元、通信單元、定位單元和供電單元6個(gè)部分組成；b) RFID傳感器標(biāo)簽的能量供應(yīng)。無線傳感器的能量供應(yīng)一般是采用電池供電的， 雖然已經(jīng)是一種簡單成熟的方法，但是電池提供的能量十分有限，特別是對(duì)那些數(shù)量巨大且長時(shí)間應(yīng)用的場合來說，更換電源的工作幾乎是不可能的，RFID技術(shù)的發(fā)展，為無線傳感器能量供給問題提供了一種新的方法，即從周圍的環(huán)境中獲取能量，這個(gè)能量是從讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲取，不受特定環(huán)境的影響；c) RFID數(shù)據(jù)管理功能的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取層、事務(wù)處理層和企業(yè)應(yīng)用層；(6)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)a)規(guī)劃網(wǎng)關(guān)所需完成的總體功能和基本性能指標(biāo)網(wǎng)關(guān)需完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信號(hào)處理、多類型協(xié)議轉(zhuǎn)換多種功能，要求具有高系統(tǒng)可靠性和高集成度，較好的實(shí)時(shí)分析與處理能力，數(shù)據(jù)傳輸精確性；b)進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的基本構(gòu)架設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)基本構(gòu)架由四個(gè)層面組成，自下而上分別是 功能部件層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核、應(yīng)用系統(tǒng)層；c)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)關(guān)應(yīng)包括如下幾個(gè)模塊核心控制模塊、 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、802. 15. 4無線通信模塊、JTAG編程與調(diào)試模塊、外部存儲(chǔ)模塊、基礎(chǔ)服務(wù)與管理模塊、能量供應(yīng)模塊、外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊。d)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過802. 15. 4無線通信模塊獲取來自無
9線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采集信息，并逐漸通過自下而上各協(xié)議層次的規(guī)范化數(shù)據(jù)解析。網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件與支撐軟件根據(jù)其接入網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)對(duì)象的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)需求，并根據(jù)傳感數(shù)據(jù)的自身特性，開展處理、分析、融合與提取，得到滿足條件的多類型傳感信息，并提供給建立于系統(tǒng)軟件之上的TCP/IP和802. 11協(xié)議體系，作為其初始業(yè)務(wù)源。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將按照該協(xié)議的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，完成業(yè)務(wù)類型確定、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)幀封裝等一系列操作，由無線網(wǎng)卡模塊實(shí)現(xiàn)最終的接入功能。嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件部分由三個(gè)模塊組成利用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn) ZigBee協(xié)調(diào)器功能的模塊，實(shí)現(xiàn)精簡嵌入式TCP/IP和802. 11協(xié)議的功能模塊，ZigBee報(bào)文轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)報(bào)文模塊。在分析控制系統(tǒng)、Z-Stack以及TCP/IP、802. 11協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與IEEE802. 15. 4/ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次的應(yīng)用模型。e)外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊該模塊的作用是將網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入到外部基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，使得由無線傳感網(wǎng)傳輸來的數(shù)據(jù)得以通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳送給終端設(shè)備。本發(fā)明中的無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供了以太網(wǎng)，無線局域網(wǎng)等多種外部網(wǎng)絡(luò)接入方式。本發(fā)明用 DM9000AEP網(wǎng)絡(luò)芯片接入以太網(wǎng)，用USB接口無線網(wǎng)卡接入無線局域網(wǎng)；f)網(wǎng)關(guān)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)電路采用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，元件均采用0805型的貼片式封裝，網(wǎng)關(guān)與PC串口的連接之間實(shí)現(xiàn)了 TTL信號(hào)和RS-232信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；網(wǎng)關(guān)設(shè)備建立了高速信號(hào)和低速信號(hào)之間的緩沖，采用兩層板布線的策略，通過手動(dòng)布線和自動(dòng)布線相結(jié)合的方式進(jìn)行；g)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行資源管理，消息處理，任務(wù)調(diào)度，異常處理，并分配優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換和調(diào)度；(7) B/S模式下終端軟件設(shè)計(jì)利用Web Service技術(shù)，將RFID收集的傳感數(shù)據(jù)封裝成Web服務(wù)發(fā)布于Web服務(wù)器上，進(jìn)行跨平臺(tái)的信息數(shù)據(jù)獲取，通過終端瀏覽器訪問該 Web服務(wù)器的Web服務(wù)，即可獲得所需要的信息；(8) C/S模式下的終端軟件設(shè)計(jì)利用局域網(wǎng)間的Socket通信，獲取網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)園區(qū)數(shù)據(jù)；(9)信息報(bào)警功能設(shè)計(jì)當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，終端軟件將調(diào)用串口短信貓通過GSM網(wǎng)自動(dòng)發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
權(quán)利要求
1.一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于射頻識(shí)別的智能園區(qū)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該系統(tǒng)由RFID傳感節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)讀寫器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和終端軟件構(gòu)成。傳感節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)傳感設(shè)備通過RFID讀寫器采集標(biāo)簽信息，然后由無線傳感模塊將數(shù)據(jù)傳輸給無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)的無縫切換，將數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳到終端設(shè)備上，在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，都能夠便捷的使用相關(guān)移動(dòng)設(shè)備獲得所需要的信息，最終實(shí)現(xiàn)一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID 的智能園區(qū)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于射頻識(shí)別的智能園區(qū)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于它的具體實(shí)現(xiàn)方法如下步驟1)將射頻標(biāo)簽終端與設(shè)備、人員或者車輛等相連，通過讀寫設(shè)備采集標(biāo)簽信息， 并將這些信號(hào)通過無線傳感器傳送至網(wǎng)關(guān)，再發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，從接受的信號(hào)判斷園區(qū)的實(shí)際狀態(tài)，人員的位置信息，車輛的停放情況等，對(duì)異常情況進(jìn)行及時(shí)報(bào)警；步驟2)設(shè)計(jì)基于在無線傳感器網(wǎng)下的基于RFID的體系結(jié)構(gòu)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)從傳感節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)關(guān)的傳輸滿足本系統(tǒng)的應(yīng)用；步驟3)RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)傳感層、中間件層和服務(wù)層，傳感層現(xiàn)實(shí)世界中的RFID/WSN構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中有各種實(shí)體，比如人、車輛、傳感設(shè)備等，它們搜集信息后，經(jīng)過上下文感知推理，將數(shù)據(jù)傳入給中間件層的數(shù)據(jù)管理模塊；中間件層該層最下面的是數(shù)據(jù)管理模塊，處理傳感層送入的數(shù)據(jù)，再交給中間件的其他模塊；服務(wù)層提供公共信息、監(jiān)控報(bào)警等用戶所需要的服務(wù)；步驟4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一部分是運(yùn)行在中心服務(wù)器的服務(wù)器端，為應(yīng)用程序呈現(xiàn)集成RFID和WSN的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，接受各種類SQL查詢；另一部分是運(yùn)行在節(jié)點(diǎn)上的嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎，節(jié)點(diǎn)之間可以相互協(xié)作，完成一些本地的查詢請(qǐng)求，該數(shù)據(jù)庫軟件主要包括查詢執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)管理模塊，操作算子模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊以及存儲(chǔ)管理模塊，查詢執(zhí)行模塊是整個(gè)數(shù)據(jù)庫的心臟，調(diào)用管理其他模塊；步驟5)傳感節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括以下基本組成部分微控制單元、傳感單元、射頻單元、通信單元、定位單元和供電單元6個(gè)部分組成，步驟6) RFID傳感器標(biāo)簽的能量供應(yīng)，標(biāo)簽中包含能量收獲器，通信中讀寫器發(fā)出的信號(hào)，標(biāo)簽可以從中獲得能量。步驟7) RFID數(shù)據(jù)管理功能的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取層、事務(wù)處理層和企業(yè)應(yīng)用層， 步驟8)規(guī)劃網(wǎng)關(guān)所需完成的總體功能和基本性能指標(biāo)網(wǎng)關(guān)需完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控、信號(hào)處理、多類型協(xié)議轉(zhuǎn)換多種功能，要求具有高系統(tǒng)可靠性和高集成度，較好的實(shí)時(shí)分析與處理能力，數(shù)據(jù)傳輸精確性；步驟9)進(jìn)行網(wǎng)關(guān)的基本構(gòu)架設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)基本構(gòu)架由四個(gè)層面組成，自下而上分別是 功能部件層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層、嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核、應(yīng)用系統(tǒng)層；步驟10)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)硬件電路的總體結(jié)構(gòu)圖網(wǎng)關(guān)應(yīng)包括如下幾個(gè)模塊核心控制模塊、 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、802. 15. 4無線通信模塊、JTAG編程與調(diào)試模塊、外部存儲(chǔ)模塊、基礎(chǔ)服務(wù)與管理模塊、能量供應(yīng)模塊、外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊；步驟11)設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過802. 15. 4無線通信模塊獲取來自無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)采集信息，并逐漸通過自下而上各協(xié)議層次的規(guī)范化數(shù)據(jù)解析；網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件與支撐軟件根據(jù)其接入網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)對(duì)象的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)需求，并根據(jù)傳感數(shù)據(jù)的自身特性，開展處理、分析、融合與提取，得到滿足條件的多類型傳感信息，并提供給建立于系統(tǒng)軟件之上的TCP/IP和802. 11協(xié)議體系，作為其初始業(yè)務(wù)源；網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將按照該協(xié)議的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，完成業(yè)務(wù)類型確定、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)幀封裝等一系列操作，由無線網(wǎng)卡模塊實(shí)現(xiàn)最終的接入功能；嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)軟件部分由三個(gè)模塊組成利用Z-Stack協(xié)議棧實(shí)現(xiàn) ZigBee協(xié)調(diào)器功能的模塊，實(shí)現(xiàn)精簡嵌入式TCP/IP和802. 11協(xié)議的功能模塊，ZigBee報(bào)文轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)報(bào)文模塊；在分析控制系統(tǒng)、Z-Stack以及TCP/IP、802. 11協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與IEEE802. 15. 4/ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次，網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議層次的應(yīng)用模型；步驟12)外部網(wǎng)絡(luò)控制與接入模塊該模塊的作用是將網(wǎng)關(guān)設(shè)備接入到外部基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，使得由無線傳感網(wǎng)傳輸來的數(shù)據(jù)得以通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳送給終端設(shè)備；無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供了以太網(wǎng)，無線局域網(wǎng)等多種外部網(wǎng)絡(luò)接入方式，本發(fā)明用DM9000AEP網(wǎng)絡(luò)芯片接入以太網(wǎng)，用USB接口無線網(wǎng)卡接入無線局域網(wǎng)； 步驟13)網(wǎng)關(guān)的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)電路采用數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，元件均采用0805型的貼片式封裝，網(wǎng)關(guān)與PC串口的連接之間實(shí)現(xiàn)了 TTL信號(hào)和RS-232信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換；網(wǎng)關(guān)設(shè)備建立了高速信號(hào)和低速信號(hào)之間的緩沖，采用兩層板布線的策略，通過手動(dòng)布線和自動(dòng)布線相結(jié)合的方式進(jìn)行；步驟14)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的系統(tǒng)軟件控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行資源管理，消息處理，任務(wù)調(diào)度，異常處理，并分配優(yōu)先級(jí)，系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換和調(diào)度；步驟15)B/S模式下終端軟件設(shè)計(jì)利用Web Service技術(shù)，將RFID收集的傳感數(shù)據(jù)封裝成Web服務(wù)發(fā)布于Web服務(wù)器上，進(jìn)行跨平臺(tái)的信息數(shù)據(jù)獲取，通過終端瀏覽器訪問該 Web服務(wù)器的Web服務(wù)，即可獲得所需要的信息；步驟16)C/S模式下的終端軟件設(shè)計(jì)利用局域網(wǎng)間的Socket通信，獲取網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)園區(qū)數(shù)據(jù)；步驟17)信息報(bào)警功能設(shè)計(jì)當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，終端軟件將調(diào)用串口短信貓通過GSM網(wǎng)自動(dòng)發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
全文摘要
一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該系統(tǒng)由RFID傳感節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)讀寫器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、移動(dòng)終端設(shè)備、系統(tǒng)軟件和終端軟件構(gòu)成。傳感節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)傳感設(shè)備通過RFID讀寫器采集標(biāo)簽信息，然后由無線傳感模塊將數(shù)據(jù)傳輸給無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)與以太網(wǎng)、無線局域網(wǎng)的無縫切換，將數(shù)據(jù)通過基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)傳到終端設(shè)備上，在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，都能夠便捷的使用相關(guān)移動(dòng)設(shè)備，如PDA、智能手機(jī)獲得所需要的信息。最終實(shí)現(xiàn)一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的基于RFID的智能園區(qū)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102223733SQ20111009003
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者凡高娟, 孫力娟, 沙超, 王汝傳, 肖甫, 蔣凌云, 趙傳信, 郭梟, 黃海平 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)