基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，包括位于监控中心的环境参数采集单元、嵌入式网关、监控服务器和终端设备，环境参数采集单元用于监控区域环境参数以及图片的采集和传输；嵌入式网关，包括GPRS传送模块、6LoWPAN协调器和压缩处理模块，6LoWPAN协调器自动为各传感器分配IPv6地址，并汇聚采集终端发送来的数据和图片，压缩处理模块对接收的数据和图片进行压缩处理后发送至GPRS传送模块，GPRS传送模块通过GPRS网络发送给监控服务器；监控服务器，对接收的数据包进行解码处理、分析、存储，判断数据大于危险预设值时发出预警信号，通知嵌入式网关向终端设备发送预警短信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及企业生产安全监控
，具体涉及一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统。
技术介绍
近年来，随着物联网技术在企业生产中的不断深入，物联网已经广泛被应用于企业生产安全监控领域，基于物联网技术的企业生产监控方案越来越多，大部分的解决方案都是采用C/S模式，不易扩展，且客户端必须要安装专用的客户端软件，维护和升级成本高，一旦对系统进行修改或升级，每台客户机需要重新安装升级。有些虽然使用B/S模式，但是考虑到物联网中大多设备都是具有低成本、轻量级等特点的受限设备，对于这些受限设备而言，HTTP协议过于复杂，且开销过大。除此之外，目前大部分的监控系统采用Zigbee网络进行数据通信，Zigbee网络的传输距离受到一定的限制，且目前为止对Zigbee网络没有制定统一的标准，不适用于在现有系统上扩展其他应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，包括位于监控中心的环境参数采集单元、若干嵌入式网关、监控服务器和若干终端设备，其中，所述环境参数采集单元包括多个采集终端模块，每个采集终端模块包含至少一个的传感器和视频监控设备，所述传感器和所述视频监控设备获取监控区域的参数和图像；所述嵌入式网关，包括GPRS传送模块、6LoWPAN协调器和压缩处理模块，所述6LoWPAN协调器首先自动为各传感器分配IPv6地址，并汇聚所述采集终端模块发送来的数据和图片，所述压缩处理模块对接收的数据和图片进行压缩处理后发送至所述GPRS传送模块，所述GPRS传送模块通过GPRS网络发送给监控服务器；所述监控服务器，对接收的数据包进行解码处理、分析、存储，判断数据大于危险预设值时发出预警信号，通知所述嵌入式网关向所述终端设备发送预警短信。进一步地，所述压缩处理模块对接收的数据和图片采用libjpeg库进行压缩处理，其中，所述libjpeg库是用于jpeg图片格式解压和压缩的库。进一步地，所述环境参数采集单元采用6LoWPAN无线传感网络进行通信。进一步地，所述环境参数采集单元通过CoAP协议进行数据通信。进一步地，所述传感器采用数字传感器，根据需求设置为温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、液化石油气传感器、CO浓度传感器、NH4浓度传感器、醛酮醇类气体传感器和/或CO2传感器。进一步地，所述传感器上运行CoAPClient，所述CoAPClient使用CoAP协议将传感器对象抽象为资源，每个资源对应一个唯一的资源标识符，所述资源标识符包括：传感器型号、传感器类型、传感器数据和传感器状态，通过GET、POST、PUT、DELETE方法来对资源标识符进行相应的操作。进一步地，所述视频监控设备采用带有OV511芯片的网眼V2000视频摄像头，其通过USB接口与所述嵌入式网关连接，所述嵌入式网关使用Video4Linux2编程框架调节USB摄像头进行图像的捕捉。进一步地，所述环境参数采集单元上传至所述6LoWPAN协调器的CoAP协议数据的负载Payload包括：传感器型号、传感器数据、采集时间。进一步地，所述GPRS传送模块采用UDP协议进行通信，并在应用层上对UDP协议报文头进行重定义，实现丢包重发和错序重排机制，保证UDP协议的可靠性。进一步地，所述UDP协议报文头包括：2个字节的数据包类型标识，2个字节的包序号，2个字节的数据包大小以及2个字节的片段偏移量，其中所述数据包类型标识用于指代该数据包为二进制文件类型或文本类型，所述包序号用于数据发送和接收的顺序信息，所述数据包大小用于检测传输过程数据的丢失，所述片段偏移量是数据在传输时被分割成适应传输的片段，当监控服务器找到丢失的数据时，通过所述片段偏移量的编号向所述GPRS传送模块请求重传。本专利技术克服现有技术的缺点和不足，提供基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监控系统，与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术结构简单，组装方便。传感器直接通过ipv6网络相互连接，可以任意扩展传感器节点，只需6LoWPAN协调器自动给新加的节点分配IP地址，嵌入式网关与监控服务器通过GPRS网络进行数据通信。环境参数采集单元采用CoAP协议进行数据通信，对数据进行资源抽象，企业工作人员只需利用CoAP协议中的资源发现功能便可获取传感器的信息，易于开发。(2)本专利技术公开的监测系统实时性高，数据传输准确，员工在异地只需要通过手机浏览网页即可对多个监测点进行实时监测，除了实时监测生产环境外，还可对历史数据进行查看，同时安全性高，一旦企业生产过程中产生危险，监控系统立马向企业员工发送短信通知。(3)本专利技术为企业提供了一种高实时性和准确性的物联网环境实时监测系统，能够大大提高企业生产管理效率，具有非常好的实用性和科学参考价值。附图说明图1是本专利技术公开的基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监控系统的结构示意图；图2是所述监控系统中视频监控设备的图像采集处理流程图；图3是所述监控系统中嵌入式网关硬件结构图；图4是所述监控系统中CoAP协议改进后的消息格式图；图5是所述监控系统中可靠传输协议的协议头结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例如图1所示，基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监控系统，主要包含四个部分：位于监控中心的环境参数采集单元，包括多个采集终端模块，每个采集终端模块又包含至少一个的传感器、视频监控设备，所述传感器和所述视频监控设备获取监控区域的参数和图像；其中，所述环境参数采集单元支持采集终端模块的数量扩展。嵌入式网关，包括GPRS传送模块、6LoWPAN协调器和压缩处理模块，所述6LoWPAN协调器上运行6LoWPAN协议，为各传感器自动分配IPv6地址，汇聚传感器发送的数据，所述压缩处理模块对数据和图片采用libjpeg库进行压缩后再由所述GPRS传送模块通过GPRS网络发送给所述监控服务器；其中，libjpeg库是专门用于jpeg图片格式解压和压缩的库。监控服务器，用于将接收的数据进行处理、分析、存储，通过所述嵌入式网关向所述终端设备及时发出反馈预警通知。终端设备，包括手机、平板电脑和掌上上网设备、多媒体设备、流媒体设备、移动互联网设备(MID，mobileinternetdevice)、可穿戴设备或其他类型的智能终端设备，用于web浏览器查看监控区域情况，同时用于接收预警短信通知。在本实施例中，环境参数采集单元，采用6LoWPAN无线传感网络进行通信，通过CoAP协议进行数据通信。在本实施例中，传感器采用的是数字传感器，数字传感器与传统模拟传感器相比，在能耗和体积方面具备很大优势，可以提高测量精度和范围。传感器根据需求设置为温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、液化石油气传感器、CO浓度传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，包括位于监控中心的环境参数采集单元、若干嵌入式网关、监控服务器和若干终端设备，其中，所述环境参数采集单元包括多个采集终端模块，每个采集终端模块包含至少一个的传感器和视频监控设备，所述传感器和所述视频监控设备获取监控区域的参数和图像；所述嵌入式网关，包括GPRS传送模块、6LoWPAN协调器和压缩处理模块，所述6LoWPAN协调器首先自动为各传感器分配IPv6地址，并汇聚所述采集终端模块发送来的数据和图片，所述压缩处理模块对接收的数据和图片进行压缩处理后发送至所述GPRS传送模块，所述GPRS传送模块通过GPRS网络发送给监控服务器；所述监控服务器，对接收的数据包进行解码处理、分析、存储，判断数据大于危险预设值时发出预警信号，通知所述嵌入式网关向所述终端设备发送预警短信。

【技术特征摘要】
1.一种基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，包括位于监控中心的环境参数采集单元、若干嵌入式网关、监控服务器和若干终端设备，其中，所述环境参数采集单元包括多个采集终端模块，每个采集终端模块包含至少一个的传感器和视频监控设备，所述传感器和所述视频监控设备获取监控区域的参数和图像；所述嵌入式网关，包括GPRS传送模块、6LoWPAN协调器和压缩处理模块，所述6LoWPAN协调器首先自动为各传感器分配IPv6地址，并汇聚所述采集终端模块发送来的数据和图片，所述压缩处理模块对接收的数据和图片进行压缩处理后发送至所述GPRS传送模块，所述GPRS传送模块通过GPRS网络发送给监控服务器；所述监控服务器，对接收的数据包进行解码处理、分析、存储，判断数据大于危险预设值时发出预警信号，通知所述嵌入式网关向所述终端设备发送预警短信。2.根据权利要求1所述的基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，所述压缩处理模块对接收的数据和图片采用libjpeg库进行压缩处理，其中，所述libjpeg库是用于jpeg图片格式解压和压缩的库。3.根据权利要求1所述的基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，所述环境参数采集单元采用6LoWPAN无线传感网络进行通信。4.根据权利要求1所述的基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，所述环境参数采集单元通过CoAP协议进行数据通信。5.根据权利要求1所述的基于6LoWPAN协议的物联网环境实时监测系统，其特征在于，所述传感器采用数字传感器，根据需求设置为温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、液化石油气传感器、CO浓度传感器、NH4浓度传感器、醛酮醇类气体传感器和/或CO2传感器。6.根据权利要求5所述的基于6Lo...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅登华，段珊珊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44