面向工业互联网的M2M智能模块制造技术

本发明专利技术公开了面向工业互联网的M2M智能模块，本发明专利技术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智能模块软件系统分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将系统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系统，WSN中间件系统支持新的数据加入；本发明专利技术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。

M2M intelligent module for industrial Internet

The invention discloses a M2M intelligent module for industrial internet. The technical scheme adopted by the invention includes data acquisition module, processing/storage module, communication module, data aggregation module and access module. The software system of the M2M intelligent module is divided into upper application software, middleware operation layer and various kinds of lower perception devices. A distributed data acquisition and control platform application system is formed by heterogeneous integration of the system with various upper applications and underlying devices in Internet of Things applications. WSN middleware system supports new data addition. The beneficial effect of the present invention is to effectively realize information forwarding, control, signaling exchange and encoding and decoding. The protocol conversion between perceptive network and communication network and different types of perceptual networks can be effectively realized.

【技术实现步骤摘要】
面向工业互联网的M2M智能模块
本专利技术属于通信
，涉及面向工业互联网的M2M智能模块。
技术介绍
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系统研究。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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供面向工业互联网的M2M智能模块，本专利技术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。本专利技术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智能模块软件系统分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将系统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系统，WSN中间件系统支持新的数据加入；WSN中间件系统支持新的数据加入，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中间件系统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中间件系统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系统的标准消息，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系统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专利技术进行详细说明。本专利技术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智能模块软件系统分为上层应用软件、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，将系统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系统。WSN中间件系统支持新的数据加入，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中间件系统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。本专利技术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、视频监控系统、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，共本文档来自技高网...

【技术保护点】
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智能模块软件系统分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将系统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系统，WSN中间件系统支持新的数据加入；WSN中间件系统支持新的数据加入，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。

【技术特征摘要】
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智能模块软件系统分为上层应用软件、中间件操作层和下层各类感知设备，将系统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系统，WSN中间件系统支持新的数据加入；WSN中间件系统支持新的数据加入，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中间件系统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中间件系统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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华伟，任颖，
申请(专利权)人：山东商务职业学院，
类型：发明
国别省市：山东,37