專利名稱：一種面向服務的傳感器網絡網關裝置及其控制方法
技術領域：
本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，尤其是涉及一種傳感器網絡的網關裝置及 其控制方法。
背景技術：
目前，多種類型的無線傳感器網絡已經在工程中得到了應用，并開始大量地傳送 實時觀測數據，作為實驗或決策分析之用。但這些傳感器網絡都是為具體應用而設計的， 它們分別采用不同的系統和應用開發技術，因而對傳感器硬件平臺的依賴性很強，軟件開 發者在針對傳感器平臺構建應用軟件系統時，也大多采用“獨立解決方案”，即在特定的操 作系統平臺上、特定的集成開發環境下并基于特定的數據表達格式，進行特定應用軟件系 統的開發，很少考慮應用的可集成性、可重用性、可定制性和可移植性，造成了各個系統之 間數據無法共享、交換，從而形成許多低水平且互不聯系的“信息孤島”，缺乏系統的整體規 劃，信息建設各自為政，一般用戶使用起來非常困難，這使得大量信息資源不能充分發揮應 有的作用，效率低下。互聯網的飛速發展給人們的生活帶來了巨大的變化，已成為人們日常生活不可缺 少的部分。如果將無線傳感器網絡與互聯網集成，把傳感器網絡格式各異的數據轉化為可 透明訪問的共享信息，以連通彼此隔絕的系統，把分散的資源整合，使一般用戶也能夠像訪 問Internet —樣方便地訪問無線傳感器網絡中的數據，這必將擴大無線傳感器網絡的應 用范圍，對人們的工作、學習和日常生活帶來巨大影響。目前無線傳感器網絡與互聯網集成方式主要基于TCP/IP，但一般的傳感器節點缺 少必要的內存和計算資源，無法運行完整的TCP/IP協議棧，且TCP/IP數據包頭開銷太大、 重傳機制耗費過多能量，因此不能很好的適用于傳感器網絡。
發明內容
為了克服現有技術可靠性較低和延時較長的不足，本發明提供一種面向服務的傳 感器網絡網關裝置，其體積小且智能化程度高、數據處理及傳輸速度快，使得傳感器網絡作 為一個重要的資源能通過Internet發現、訪問、應用和控制。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是包括無線通信模塊、GPRS模塊和微 處理器。無線通信模塊接收無線傳感器網絡采集的實時數據并傳輸給微處理器，并保存在 存儲器中，微處理器將數據封裝為Web服務，GPRS模塊連接到Internet網絡，Internet用 戶通過GPRS模塊所建立的網絡連接，調用Web服務，從而實現信息共享，保證了信息的準確 性、一致性和全面性。系統具有較好的松散耦合性和可擴展性，能夠快速響應系統需求的變 化和擴展。所述無線通信模塊為RF230ZigBee通信模塊。所述存儲器為StrataFlash存儲芯片。所述微處理器為ARM微處理器。
所述GPRS模塊為TC35模塊。本發明還提供一種所述面向服務的傳感器網絡網關裝置的控制方法，包括以下步 驟步驟一、網關定期打開ZigBee通信模塊，接收無線傳感器網絡采集的實時數據， 并存儲在Flash存儲器中；步驟二、網關將無線傳感器網絡采集的數據封裝為Web服務，生成描述Web服務接 口的WSDL文件，并向外發布；步驟三、Internet上的應用根據獲得的WSDL文件，遵循SOAP協議向網關裝置提 出數據訪問請求；步驟四、網關裝置根據訪問請求，查詢存儲器中存儲的數據，提取符合查詢要求的 實時數據；步驟五、網關裝置根據SOAP協議，將數據封裝為XML消息，返回給Internet上的 應用。本發明的有益效果是1、結構簡單，體積小，并且智能化程度高、使用效果好。2、設計新穎，采用Web Services技術，將傳感器網絡應用按照面向服務的思想封 裝為Web服務進行開發，在客戶端調用Web服務，有效地實現了信息共享；系統具有較好的 松散耦合性和可擴展性，能夠快速響應系統需求的變化和擴展，為在Internet環境下查詢 無線傳感器網絡提供了統一的格式。綜上所述，本發明結構簡單，體積小且智能化程度高、使用效果好，使得傳感器作 為一個重要的資源能通過Internet發現、訪問、應用和控制。下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為本發明所述裝置的結構框圖；圖中，1-無線通信模塊；2-微處理器；3-GPRS模塊；4_存儲器；5_無線傳感器網 絡；6-Internet 應用。圖2為本發明所述方法的流程圖。
具體實施例方式裝置實施例如圖1所示，本發明包括用于接收無線傳感器網絡5實時所采集數據的無線通信 模塊1、基于面向服務架構SOA對無線通信模塊1所接收的數據進行存儲與處理并封裝為 Web服務的微處理器2、與微處理器2相接且用以實現微處理器2與Internet應用6相互 通信的GPRS模塊3和與微處理器2相接的存儲器4，無線通信模塊1與微處理器2相接。 所述無線通信模塊1、GPRS模塊3均為嵌入式模塊。本實施例中，所述無線通信模塊1為RF230ZigBee通信模塊，GPRS模塊為TC35模 塊，所述微處理器2對所述傳感器網絡數據進行封裝，并且所述面向服務架構SOA為傳感器 網際網路整合架構SWE。所述微處理器2處理后的數據格式為XML格式數據。
實際使用過程中，將微處理器2設置為基于開放地理信息協會(Open GISConsortium, 0GC)提出的傳感器網際網路整合架構(Sensor Web Enablement, SffE)對 無線通信模塊1所接收的位無線傳感器網絡5所采集數據進行分析、存儲并封裝為Web服 務。其中，SWE是一個分布式感測系統，其信息以服務的方式被全球所有的網絡平臺共享和 使用，它是傳感器網絡技術和SOA技術的完美結合。用戶可以在世界的任何一個角落發布、 搜尋、查詢甚至操縱遠端的各種不同種類傳感器，從而可以監控世界的實況，并且可以任意 組合這些感測信息與感測資源，設計各式各樣的應用，SffE將成為傳感資源的全球存儲與交 換中心。方法實施例下面以一具體應用實例對本發明的控制方法進行詳細說明，本例中，在溫室大棚 中部署無線傳感器網絡，監測溫室內的大氣溫度、大氣濕度、土壤溫度、土壤濕度、二氧化碳 濃度以及光照強度六種環境參數。網關每半小時打開RF230通信模塊，向無線傳感器網絡 發布數據提取命令，并接收無線傳感器網絡采集的六種環境實時數據。網關在flash存儲器中按年和月創建文件目錄結構，每天的數據存儲在文件中。 網關接收到環境實時數據后，將數據存儲當前日期的數據文件中。網關基于gSOAP工具創建數據訪問的web服務接口，本實施例中，主要實現了當前 實時數據的訪問，即提供當前采集數據的上報功能。根據數據訪問接口 getdata，生成描述 服務接口的WSDL文件以及服務器端Skeleton代碼，描述服務的命名空間、服務調用類型、 編碼類型、綁定的傳輸協議。網關運行嵌入式TOB服務器Β0Α，通過BOA將WSDL文件發布在 Internet 上。Internet應用訪問網關上運行的BOA W^服務器，獲取WSDL文件，根據WSDL生成 向網關訪問實時數據的SOAP請求，并向網關發送SOAP請求。網關的Skeleton代碼接收到SOAP請求后，查找當前日期的數據文件，打開文件， 將最新實時數據組裝成XML消息，通過SOAP協議返回Internet應用。
權利要求
一種面向服務的傳感器網絡網關裝置，包括無線通信模塊、GPRS模塊和微處理器，其特征在于無線通信模塊接收無線傳感器網絡采集的實時數據并傳輸給微處理器，并保存在存儲器中，微處理器將數據封裝為Web服務，GPRS模塊連接到Internet網絡，Internet用戶通過GPRS模塊所建立的網絡連接，調用Web服務。
2.根據權利要求1所述的面向服務的傳感器網絡網關裝置，其特征在于所述的無線 通信模塊為RF230ZigBee通信模塊。
3.根據權利要求1所述的面向服務的傳感器網絡網關裝置，其特征在于所述的存儲 器為StrataFlash存儲芯片。
4.根據權利要求1所述的面向服務的傳感器網絡網關裝置，其特征在于所述的微處 理器為ARM微處理器。
5.根據權利要求1所述的面向服務的傳感器網絡網關裝置，其特征在于所述的GPRS 模塊為TC35模塊。
6.一種權利要求1所述面向服務的傳感器網絡網關裝置的控制方法，其特征在于包括 下述步驟步驟一、網關定期打開ZigBee通信模塊，接收無線傳感器網絡采集的實時數據，并存 儲在Flash存儲器中；步驟二、網關將無線傳感器網絡采集的數據封裝為Web服務，生成描述Web服務接口的 WSDL文件，并向外發布；步驟三、Irnernet上的應用根據獲得的WSDL文件，遵循SOAP協議向網關裝置提出數 據訪問請求；步驟四、網關裝置根據訪問請求，查詢存儲器中存儲的數據，提取符合查詢要求的實時 數據；步驟五、網關裝置根據SOAP協議，將數據封裝為XML消息，返回給Internet上的應用。
全文摘要
本發明公開了一種面向服務的傳感器網絡網關裝置及其控制方法，無線通信模塊接收無線傳感器網絡采集的實時數據并傳輸給微處理器，并保存在存儲器中，微處理器將數據封裝為Web服務，GPRS模塊連接到Internet網絡，Internet用戶通過GPRS模塊所建立的網絡連接，調用Web服務。本發明結構簡單，體積小，并且智能化程度高、使用效果好。
文檔編號H04W88/16GK101917778SQ20101025825
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月19日 優先權日2010年8月19日
發明者李士寧, 李志剛, 胡丹, 馬峻巖 申請人:西北工業大學