本发明专利技术公开了一种用于感知野外环境的物联网网关及其数据传输方法，该网关包括Sink?Node模块、核心ARM控制模块、GPRS模块、3G模块和电源模块；Sink?Node模块、GPRS模块和3G模块分别与核心ARM控制模块相连接；电源模块与其他各模块相连；本发明专利技术的方法：监测区域的节点采集数据发送至Sink?Node模块；sink?node模块将数据送至核心ARM核心控制模块。核心ARM控制模块对数据进行分类后传送至GPRS模块、3G模块；GPRS模块与3G模块分别将传感数据和图像数据发送到远程服务器。本发明专利技术该网关将野外环境的感知数据通过该物联网网关上的GPRS网络以及3G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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线传感器网络领域，具体涉及，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。
技术介绍
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 I) 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。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供，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，本专利技术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。本专利技术还包括如下其他技术特征所述核心ARM控制模块包括ARM9处理器、IXD显示屏、外部存储模块、串口 I、串口 2、串口 3 ;其中，IXD显示屏、外部存储模块、串口 I、串口 2和串口 3分别连接ARM9处理器。所述Sink Node模块由CC2420射频通信芯片、2. 4GHz天线以及Atmegal 128L单片机组成，其中，2. 4GHz天线和Atmegal 128L单片机分别连接CC2420射频通信芯片；Sink Node模块通过串口 I与核心ARM板控制模块相通信。所述GPRS模块由GPRS核心板、Sim卡以及900MHz天线组成，其中，GPRS核心板和 900MHz天线分别连接Sim卡；GPRS模块通过串口 2与核心ARM控制模块通信。所述3G模块由3G核心板、Sim卡以及3G天线组成，其中，3G核心板和3G天线分别连接Sim卡，GPRS模块通过串口 3与核心ARM控制模块通信。所述电源模块由蓄电池、太阳能电池板、DC-DC模块和电源管理模块组成。所述太阳能电池板通过电源管理模块与蓄电池连接，蓄电池通过DC-DC模块分别连接GPRS模块、 3G模块和Sink Node模块，核心ARM控制模块直接与蓄电池连接。一种上述的用于感知野外环境的物联网网关的数据传输方法，具体包括如下步骤步骤I :监测区域的传感器节点按照设定的时间间隔采集传感数据，对传感数据打包并写入传感数据标志位；摄像节点按照设定的时间间隔采集图像数据，对数据打包并写入图像数据标志位，传感器节点与摄像节点分别将传感数据和图像数据发送至Sink Node模块；步骤2:sink node模块自动接收传感器节点的传感数据以及摄像节点采集的图5像数据，将收集到的传感数据和图像数据传送至核心ARM核心控制模块。步骤3 :核心ARM控制模块实时读取串口 I的数据，并通过数据包标志位对数据进行分类，将传感数据放入缓冲池存储到一定数量或时间后，再通过串口 2将传感数据传送至GPRS模块，控制其按照指定周期发送给远程服务器；将图像数据通过串口 3以及核心 ARM控制模块中的3G模块管理程序后再传送至3G模块步骤4 =GPRS模块与3G模块分别将传感数据和图像数据分别通过GPRS网络和3G网络上传至Internet并最终发送到远程服务器。本专利技术的优点在于I、为了解决无线传输中的能源问题，电源模块采用太阳能板铅蓄电池双供电模式下的电源管理技术，利用野外环境中太阳能优势，结合大容量铅蓄电池，在太阳能充足的情况下将太阳能有效转换为供远程数据传输网关使用的电能，在无太阳时使用铅蓄电池供电，同时电源管理技术，以提高电源的鲁棒性和可靠性，提高远程数据传输网关的续航能力。2、核心ARM核心控制模块采用硬件接入软件控制的技术，在传感数据与图像数据上有不同的数据包标志位，ARM核心控制模块通过读取数据包标志位对数据进行分类。对于传感数据，由于GPRS模块处于TCP连接发送本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于感知野外环境的物联网网关，其特征在于，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。
【技术特征摘要】
1.一种用于感知野外环境的物联网网关，其特征在于，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。2.如权利要求I所述的用于感知野外环境的物联网网关，其特征在于，所述核心ARM控制模块包括ARM9处理器、IXD显示屏、外部存储模块、串口 I、串口 2、串口 3 ;其中，IXD显示屏、外部存储模块、串口 I、串口 2和串口 3分别连接ARM9处理器。3.如权利要求I所述的用于感知野外环境的物联网网关，其特征在于，所述SinkNode模块由CC2420射频通信芯片、2. 4GHz天线以及Atmegall28L单片机组成，其中，2. 4GHz天线和Atmegal 128L单片机分别连接CC2420射频通信芯片；Sink Node模块通过串口 I与核心ARM板控制模块相通信。4.如权利要求I所述的用于感知野外环境的物联网网关，其特征在于，所述GPRS模块由GPRS核心板、Sim卡以及900MHz天线组成，其中，GPRS核心板和900MHz天线分别连接S...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵康，张远，房鼎益，邢天璋，陈晓江，尹晓燕，王举，刘晨，陈少峰，邓周虎，聂卫科，任宇辉，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
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