基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統及方法與流程

本發明涉及系統架構設計和通訊控制技術領域，尤其涉及一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統及方法。

背景技術：

通用數據采集與監視控制系統（Supervisory Control and Data Acquisition, 簡稱SCADA) 在遠動系統中占重要地位, 它可以對現場的運行智能硬件進行監視和控制，以實現數據采集、智能硬件控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。SCADA經歷了較長時間的發展，并且取得了快速的進步。但是隨著社會的發展、網絡技術的進步，特別是物聯網技術的發展，使得用戶對智能采集及監控系統也提出了更高的要求，在追求可視化的同時，用戶希望可以更加方便快捷地參與到系統的監控與操作當中，并且可以通過互聯網來控制系統。

相對而言，傳統通用數據采集與監視控制系統存在以下缺點：

1、系統部署、維護成本高，每個監控處都需要額外購買系統進行部署，必須請專業人員設置部署，發現問題需要維修人員上門現場提供服務，而且其成本及費用會隨著傳統采集和監控系統數量的增多而線性增多；

2、傳統通用數據采集與監視控制系統采用PC端軟件管理，如果相應的工作人員流動性比較大的話，較難做到隨時隨地對監控對象進行跟進監控，監控受地域影響大，用戶參與性和實時交互性差；

針對傳統通用數據采集與監視控制系統的高成本、難部署、難擴展、用戶參與性和實時交互性差的問題，本發明設計一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統。

技術實現要素：

為彌補現有技術的不足，本發明提供一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統及方法，該系統簡稱微信通用監控系統。 該微信通用監控系統利用微信公眾平臺作為信息傳遞通道，使用戶能夠可視化地完成對遠程數據的采集以及對智能硬件的遠程控制，從而使用戶不受地域限制地參與到遠程數據采集與監視控制過程之中，從而實現及時、便捷地對智能硬件及系統的遠程監控。

為實現上述發明，本發明采用技術方案如下：

基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統， 包括：云服務器模塊、智能硬件、智能硬件管理系統和監控終端設備。所述微信公眾平臺，是由騰訊公司所開發的給個人、企業和組織提供業務服務與用戶管理能力的服務平臺。該平臺提供對外API接口，允許第三方通過該接口對微信公眾服務深度定制開發。

所述云服務器模塊，包括TCP服務器模塊、Web服務器模塊和數據庫模塊，負責微信通用監控系統環境的建設。采用云服務器的目的，是為用戶提供穩定、安全、自動快照備份、服務器資源彈性擴展、負載均衡等功能。

所述TCP服務器模塊，負責將微信用戶通過Web服務器模塊操作界面發來的監控請求數據處理（處理成二進制數據）、存儲和發送至智能硬件。對于實時性要求比較高的工業、醫療、軍工等應用領域，所述TCP服務器模塊采用RTCP協議，以確保實時性的需求。

所述Web服務器模塊，是一個提供萬維網信息瀏覽服務的計算機網絡系統，負責為微信通用監控系統提供基于Web端的工作環境。

所述數據庫模塊，負責微信通用監控系統數據的存放和讀取，包含以下基礎系統表:

管理員登錄日志表，表名是admin_signlog，表字段包括：admin_signlog，字段包括id,admin_id,login_time,ip,address,login_num。

管理員賬戶表，表名是admin_user：

id,admin_name,password,nickname,email,last_login_time,login_ip,addtime

智能硬件表，表名是device，表字段包括：

id、did,uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin

設備類型表，表名是device_type，表字段包括：

did，device_name，device_description,

用戶登錄日志表，表名是signlog，表字段包括:

id,uid,login_time,ip,address

用戶操作日志表，表名是operatelog，表字段包括:

id,openid,operate_type,operate_time

用戶表，表名是user，表字段包括:

id,openid,avatar,gender,country,province,city,subscribe_time,remark

所述監控終端設備，包括PC電腦、手機或平板電腦。

所述智能硬件，由處理器模塊、網絡通訊模塊和傳感器及相應接口模塊組成，傳感器及相應接口模塊讀取傳感器的信息數據，處理信息數據之后通過網絡通訊模塊的IO口（所述IO口指的是輸入輸出口）、串口或者UART（所述UART指的是通用異步收發傳輸器，是一種異步收發傳輸器）發送給網絡通訊模塊。智能硬件負責TCP服務器模塊請求數據的處理和傳遞、以及對傳感器的操控及數據采集。

所述網絡通訊模塊，負責提供互聯網連接，其與互聯網連接方式可以是但不限于WiFi、GPRS、2G、3G、4G，將經由IO口、串口或者UART獲取到的傳感器及相應接口模塊數據發送給TCP服務器模塊，TCP服務器模塊處理并打包以二進制形式傳遞給云服務器模塊，同時也將用戶通過智能硬件前臺操控模塊發出的對網絡通訊模塊的請求數據以二進制形式傳遞至傳感器及相應接口模塊。當使用網絡通訊模塊WiFi模式時，網絡通訊模塊能夠工作在AP模式（所述AP模式指的是無線接入點模式）、STA模式（所述STA模式指的是站點模式）、或者AP+STA復合模式下。當智能硬件工作在野外偏遠地區沒有WiFi熱點信號覆蓋的環境下時，需要使用具有GPRS、或3G、或4G或其他移動通訊技術信號的網絡通訊模塊將智能硬件接入該WiFi網絡環境。

所述傳感器及相應接口模塊，根據實際需求可配置具備各種傳感功能的單路或者多路傳感器，根據傳感器類型以及復雜程度，部分傳感器及相應接口模塊包含有處理傳感器數據的微處理器MCU。該模塊將采集到的傳感器數據通過IO口、串口或者UART傳輸給網絡通訊模塊。

所述智能硬件管理系統，包括智能硬件后臺管理模塊和智能硬件前臺操控模塊，負責用戶關注微信公眾號處理和智能硬件的接入綁定、數據采集、顯示和輸入輸出控制及整個微信通用監控系統管理，該系統在WEB服務器模塊環境下工作。

所述智能硬件前臺操控模塊，包括微信公眾平臺對接模塊和智能硬件軟件控制界面。

所述微信公眾平臺對接模塊，負責將新增的智能硬件綁定到微信通用監控系統里以便用戶操作，該模塊采用基于微信的Airkiss協議，能夠快速方便的為智能硬件配置手機所連接的無線路由器SSID及其密碼，使智能硬件方便的接入互聯網。所述微信公眾平臺對接模塊綁定智能硬件包括以下兩種形式：

1、單賬戶綁定單臺或者多臺智能硬件單賬戶每次操作只能綁定一臺智能硬件，如果有多臺智能硬件，需要分多次來操作綁定。綁定操作需要錄入智能硬件名稱和智能硬件SN編碼，智能硬件SN編碼是智能硬件出廠時設置的唯一的編碼，該智能硬件SN編碼在智能硬件使用說明書隨智能硬件附帶。使用者在綁定智能硬件時可以手動錄入也可以通過微信掃描對應的二維碼錄入。添加完畢后，單賬戶相同智能硬件SN編碼將無法再次添加，如需添加，需要將已經綁定的智能硬件進行解除綁定操作。

2、多賬戶綁定單臺智能硬件

多賬戶可以綁定單臺智能硬件，共同監控該智能硬件，綁定步驟在單個賬戶綁定該智能硬件基礎上加入了安全口令：第一個綁定該智能硬件的賬戶需要設置多賬戶綁定口令，口令信息保存入綁定智能硬件記錄表中（記錄表名是device，記錄表字段包括did、uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin）。其他賬戶綁定智能硬件時必須要輸入口令才能綁定，本模塊會判斷是智能硬件SN編碼和多賬戶綁定口令是否一致，一致才通過并保存到數據庫模塊中。多賬戶綁定智能硬件的規則是第一個綁定的賬戶是該智能硬件的管理員（對應記錄表isgroupadmin字段），可以控制智能硬件（對應記錄表control字段）、管理其他綁定智能硬件的用戶賬戶（有權剔除其他綁定該智能硬件的賬戶），其他賬戶只有監視的權利，如果需要控制該智能硬件則需要向第一個綁定該賬戶的管理員申請，管理員收到申請通過以后才能控制該智能硬件。管理員也可以多選設置綁定智能硬件的賬戶擁有控制智能硬件的權利。

所有擁有控制智能硬件權利的賬戶，控制智能硬件的操作結果，可以被所有綁定智能硬件的賬戶看到。

所述智能硬件軟件控制界面，負責根據智能硬件類型，顯示對應智能硬件的操作和顯示界面。

所述智能硬件后臺管理模塊，負責管理微信通用監控系統的智能硬件信息、用戶信息和管理員賬戶。其功能包括管理員登錄模塊、智能硬件管理模塊、用戶管理模塊和管理員賬戶管理模塊。

所述管理員登錄模塊，是管理員管理微信通用監控系統的入口，管理員登錄模塊包括管理員賬戶、密碼、驗證碼等輸入框、提交登錄按鈕，提交登錄后本模塊會驗證登錄者身份，身份正確則進入智能硬件管理模塊，否則不允許進入，登錄錯誤次數有限定，比如設定為5次，超過5次系統會鎖定該IP，不允許其再進行登錄。

所述智能硬件管理模塊，負責管理所有用戶添加的智能硬件信息，信息內容包括智能硬件名稱、編號、出廠時間、智能硬件簡介、添加智能硬件的用戶ID、添加時間。

所述用戶管理模塊，負責管理關注微信通用監控系統的微信用戶信息，包括用戶微信賬戶openid、微信名稱、關注時間、國家省市、性別、微信頭像，對應數據庫user表。

通過采用上述的技術方案，本發明具有如下優越性：

1.擴大操作監控用戶的地域流動性，用戶或者操控人員只要接入互聯網就可以對微信通用監控系統進行操控

2.豐富、擴大遠程數據采集與監視控制的應用領域，例如：智慧農業、智能家居等領域均可使用此微信通用監控系統方案；

3.與微信結合，更易于操作管理，并能及時獲取微信公眾號推送的系統信息；

4.數據關鍵處（TCP服務器模塊和智能硬件之間數據傳輸）加密處理，安全性高。

5.本發明采用云服務器，對于用戶的傳感器、待控制設備數量的增加部署，具備自適應的彈性冗余適應能力，從而降低成本、提高系統擴展性；

6.此微信通用監控系統提供權限管理，對于團隊協作，將提供富有靈活性的管理和操作模式，從而提高工作效率。

附圖說明

圖1：微信通用監控系統結構圖；

圖2：智能硬件管理系統結構圖；

圖3：微信通用監控系統工作流程圖；

圖4：農業大棚溫濕度控制流程圖；

圖5：農業大棚溫濕度控制結構關聯結構圖；

圖6：智能家居控制電飯煲開啟工作流程圖；

圖7：智能家居控制電飯煲結構關聯圖；

圖8：野外氣象站數據采集工作流程圖；

圖9：野外氣象站數據采集工作結構關聯圖。

具體實施方式

如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9所示， 一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統，包括智能硬件、監控終端設備和云服務器模塊；所述智能硬件由處理器模塊、網絡通訊模塊和傳感器及相應接口模塊組成,處理器模塊的通訊端與網絡通訊模塊相連；處理器模塊的采集端通過相應接口模塊與傳感器及相連；網絡通訊模塊與云服務器模塊無線連接；其中云服務器模塊由TCP服務器模塊、Web服務器模塊和數據庫模塊組成。所述監控終端設備包括PC電腦、手機或平板電腦。

所述網絡通訊模塊包括WiFi、2G、3G和4G無線通訊模塊。所述WiFi的網絡通訊模塊包括ESP8266模塊和RTL8189ES模塊；所述2G、3G、4G無線通訊模塊為A6 mini GPRS/GSM模塊。

所述傳感器包括溫濕度傳感器、液位傳感器、氣壓傳感器、光照度傳感器、風速傳感器、PM2.5傳感器；所述溫濕度傳感器是已校準的數字溫濕度傳感器DHT22，具有標準單總線接口，工作溫度范圍為-40 ℃～80 ℃；所述液位氣壓傳感器是PT500液壓感器，所述氣壓傳感器是DATA-52系列壓力傳感器；所述光照度傳感器為KQ-GZ光照度傳感器；所述風速傳感器為TR-FS02風速傳感器，所述PM2.5傳感器為EL-PM2.5傳感器。

一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統的工作方法，采用智能硬件管理系統，對智能硬件后臺管理模塊和智能硬件前臺操控模塊進行操控，其步驟如下：

1）、通過用戶關注監控終端設備的微信公眾號，使用智能硬件管理系統的智能硬件前臺操控模塊進行配網，配網成功后綁定智能硬件；

2）、用戶使用監控終端設備通過智能硬件管理系統的智能硬件前臺操控模塊發出操作硬件或者讀取硬件信息請求；

3）、TCP服務器模塊接收智能硬件智能硬件管理系統的前臺操控模塊的請求，并將請求數據解包、處理后再打包成二進制數據發送到智能硬件；

4）、再由智能硬件中的處理器模塊接收TCP服務器模塊的請求數據并解包處理，根據請求類型進行操作硬件并將相關執行結果信息以二進制形式打包原路返回到TCP服務器模塊；

5）、TCP服務器模塊接收智能硬件請求數據，解包后再打包成JSON數據發送至智能硬件管理系統的智能硬件前臺操控模塊或者通過微信公眾平臺API接口將結果信息推送到用戶關注微信公眾平臺的微信號里。

所述的智能硬件為農業智能硬件，或家居智能硬件、氣象智能硬件，所述農業、家居、氣象的智能硬件控制界面，顯示對應智能硬件的操作和顯示界面；

其中農業大棚操作界面顯示溫度、濕度、光照強度更新調節界面；家居電飯煲操作界面顯示煮飯操作界面；氣象站操作界面顯示溫度、濕度、光照強度、風速的采集界面。

所述綁定智能硬件是通過微信公眾平臺對接模塊，將新增的智能硬件綁定到微信通用監控系統里以便用戶操作，該微信公眾平臺對接模塊采用基于微信的Airkiss協議，使智能硬件能夠快速智能配置上網；微信公眾平臺對接模塊綁定智能硬件包括：

（1）單賬戶綁定單臺智能硬件，其具體步驟如下：單賬戶每次操作只能綁定一個智能硬件。綁定操作需要錄入智能硬件名稱和智能硬件SN編碼，智能硬件SN編碼是智能硬件出廠時設置的唯一的編碼，該智能硬件SN編碼在智能硬件使用說明書中，隨智能硬件附帶。使用者在綁定智能硬件時可以手動錄入也可以通過對應的二維碼錄入。添加完畢后，單賬戶相同智能硬件SN編碼將無法再次添加，如需添加，需要將已經綁定的智能硬件進行解除綁定操作；

（2）單賬戶綁定多臺智能硬件，其具體步驟如下：在單賬戶綁定單臺智能硬件基礎上,多次添加綁定智能硬件即可；

（3）多賬戶綁定單臺智能硬件，多賬戶綁定單個智能硬件，共同監控該模塊，綁定步驟在單個賬戶綁定智能硬件基礎上加入了安全口令：第一個綁定智能硬件的賬戶需要設置多賬戶綁定口令，口令信息保存入綁定智能硬件記錄表中，記錄表名是device，記錄表字段包括did、uid、wxid、appid、appsecret、name、devicecode、token、token_time、addtime、activetime、psw、control,isgroupadmin；其他賬戶綁定智能硬件時必須要輸入口令才能綁定，本模塊會判斷是智能硬件SN編碼和多賬戶綁定口令是否一致，一致才通過并保存到數據庫模塊中；多賬戶綁定智能硬件的規則是第一個綁定的賬戶是該智能硬件的管理員，對應記錄表isgroupadmin字段，控制智能硬件的對應記錄表control字段、管理其他綁定智能硬件的用戶賬戶，有權剔除其他綁定該智能硬件的賬戶，其他賬戶只有監視的權利，如果需要控制該智能硬件則需要向第一個綁定該智能硬件的管理員申請，管理員收到申請通過申請后才能控制該智能硬件；管理員也能多選設置綁定智能硬件的賬戶擁有控制智能硬件的權利；

所有擁有控制智能硬件權利的賬戶，控制智能硬件的操作結果，都能被所有綁定智能硬件的賬戶看到。

所述的智能硬件后臺管理模塊，負責管理微信通用監控系統的智能硬件信息、用戶信息和管理員賬戶；包括管理員登錄模塊、智能硬件管理模塊、用戶管理模塊和管理員賬戶管理模塊；所述管理員登錄模塊，是管理員管理微信通用監控系統的入口，登錄模塊包括管理員賬戶、密碼、驗證碼等輸入框、提交登錄按鈕，提交登錄后本模塊會驗證登錄者身份，身份正確則進入智能硬件管理模塊，否則不允許進入，登錄錯誤次數有限定，比如設定為5次，超過5次系統會鎖定該IP，不允許其再進行登錄；所述智能硬件管理模塊，是管理所有用戶添加的智能硬件信息，信息內容包括智能硬件名稱、編號、出廠時間、智能硬件簡介、添加智能硬件的用戶ID、添加時間；所述用戶管理模塊，負責管理關注微信通用監控系統的微信用戶信息，包括用戶微信賬戶openid、微信名稱、關注時間、國家省市、性別、微信頭像，對應數據庫user表。

以下將詳細解釋本發明的設計以及使用方法，在符合以下實施方式所示原理的基礎上，可以衍生出各種改變，包括在傳感器類型、控制方式上等設計變化。公開本發明的目的旨在保護本發明范圍內的一切變化和改進，本發明并不局限于以下所列舉的實施方式， 而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之內。

實施例1：農業大棚溫濕度控制

一種基于微信公眾平臺的通用數據采集與監視控制系統,該實施例通過手機微信端對大棚內溫濕度數據進行遠程采集在手機微信端顯示，并通過手機微信端對農業大棚的溫濕度進行調節；該實施例的網絡通訊模塊采用ESP8266模塊， 它是一款高度集成了天線開關、射頻 balun、功率放大器、低噪放大器、過濾器和電源管理模塊，內置 Tensilica L106 32 位微型控制器 (MCU)，低功耗的網絡通訊模塊。通過其內置的TCP/IP協議棧可以與遠程服務器連接、通訊。

該實施例使用的溫濕度傳感器是DHT22高精度溫濕度傳感器，它是已校準的數字溫濕度傳感器，采用DHT22(AM2302)，標準單總線接口。該傳感器及相應接口模塊負責微信通用監控系統的數據采集功能，可對范圍-40 ℃～80 ℃的溫度進行測量。具體實施與操作步驟如下：

1.用戶開通微信通用監控系統微信公眾號，并通過微信API接口將微信公眾平臺和智能硬件前臺操控模塊關聯起來，API接口關聯需要填寫智能硬件前臺操控模塊處理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。該操作在微信公眾平臺設置完成。

2.用戶通過微信關注微信通用監控系統微信公眾號成為微信通用監控系統用戶，用戶的基本微信信息會通過微信公眾號API接口傳送至智能硬件前臺操控模塊保存至數據庫模塊用戶表。

3.用戶通過智能硬件前臺操控模塊對智能硬件進行WiFi配網（使用微信的Airkiss技術，輸入無線網絡WIFI密碼，連接網絡），智能硬件前臺操控模塊調用微信客戶端功能進行配網功能實現，所述微信客戶端是騰訊移動端微信。

4.用戶掃描二維碼形式的智能硬件編號、綁定智能硬件，將硬件信息綁定到微信公眾號用戶的微信號上，操作產生的數據經微信公眾平臺API接口傳送至智能硬件前臺操控模塊，由智能硬件前臺操控模塊處理后保存至數據庫模塊智能硬件表中，建立微信公眾號用戶微信號和智能硬件的關聯關系。

5.進入智能硬件前臺操控模塊的智能硬件管理界面，點擊相關功能按鍵發送操作命令（例如顯示溫濕度），當大棚濕度過低時，可以向智能硬件發送噴水指令，智能硬件接收到該指令后，控制外圍設備向大棚內噴出霧狀水，以提高大棚內的濕度，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "show_temprature"})的數據以POST形式發送至TCP服務器。

6.TCP服務器將接收到的命令解析并打包成二進制命令（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）發送至智能硬件;

7.智能硬件將接收到的數據進行解包，根據解包后獲取到的命令進行相應處理（例如從溫濕度傳感器處獲取濕度數值），處理完畢后返回操作結果，操作結果以二進制形式（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）傳回至TCP服務器;

8.TCP服務器收到數據包后進行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "show_temprature"}）的數據發送給智能硬件前臺操控模塊;智能硬件前臺操控模塊收到數據，解析后將相關信息通過微信公眾平臺API接口發送至微信公眾號用戶微信號，同時更新智能硬件前臺操控模塊界面顯示信息。

實施例2：智能家居控制電飯煲開啟

其實施方法及步驟如下：

1.用戶開通微信通用監控系統微信公眾號，并通過微信API接口將微信公眾平臺和智能硬件前臺操控模塊關聯起來，API接口關聯需要填寫智能硬件前臺操控模塊處理接口地址（URL）、Token和EncodingAESKey。該操作在微信公眾平臺設置完成。

2.用戶通過微信關注微信通用監控系統微信公眾號成為微信通用監控系統用戶，用戶的基本微信信息會通過微信公眾號API接口傳送至智能硬件前臺操控模塊保存至數據庫模塊用戶表。

3.用戶通過智能硬件前臺操控模塊對智能硬件進行WiFi配網（使用微信的Airkiss技術，輸入無線網絡WIFI密碼，連接網絡），智能硬件前臺操控模塊調用微信客戶端功能進行配網功能實現，所述微信客戶端是騰訊移動端微信。

4.用戶掃描二維碼形式的智能硬件編號、綁定智能硬件，將硬件信息綁定到微信公眾號用戶的微信號上，操作產生的數據經微信公眾平臺API接口傳送至智能硬件前臺操控模塊，由智能硬件前臺操控模塊處理后保存至數據庫模塊智能硬件表中，建立微信公眾號用戶微信號和智能硬件的關聯關系。

5.電飯煲里提前放入符合煮飯要求且調配好的食材。

6.進入智能硬件前臺操控模塊的智能硬件電飯煲管理界面，在此界面可以遠程對所綁定的電飯煲進行操作，例如開啟即時煮飯開關、關閉煮飯開關、定時開啟煮飯開關，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "open_switch"})的數據以POST形式通過網絡發送至TCP服務器。

7.TCP服務器將接收到的命令解析并打包成二進制命令（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）發送至智能硬件;

8.智能硬件將接收到的數據進行解包，根據解包后獲取到的命令進行相應處理（例如打開煮飯開關），處理完畢后返回操作結果，操作結果以二進制形式（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）傳回至TCP服務器;

9.TCP服務器收到數據包后進行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "cook_done"}）的數據發送給智能硬件前臺操控模塊;智能硬件前臺操控模塊收到數據，解析后將相關信息通過微信公眾平臺API接口發送至微信公眾號用戶微信號，同時更新智能硬件前臺操控模塊界面顯示信息。

10.該實例極大的方便了我們的生活，在外面任何一個可以接入互聯網的地方，就可以發出煮飯命令進行遠程控制，回到家后飯就已經煮好了。

實施例3：野外氣象站數據采集

利用實施例1的接收傳感器數據的原理，實施例3提供一個當智能硬件工作在野外偏遠地區沒有WiFi熱點信號覆蓋的環境下時的實施方法。

其實施方法及步驟如下：

1.該實施例的網絡通訊模塊可以采用A6 mini GPRS/GSM模塊，該模塊工作溫度在-30攝氏度至80攝氏度，支持GSM/GPRS四個頻段，包括850,900，1800,1900MHZ，支持2G、3G/4G移動卡和聯通卡。通過該模塊只需插入SIM卡即可通過移動無線使智能硬件連接至互聯網。

2.用戶掃描二維碼形式的智能硬件編號、綁定智能硬件，將硬件信息綁定到微信公眾號用戶的微信號上，操作產生的數據經微信公眾平臺API接口傳送至智能硬件前臺操控模塊，由智能硬件前臺操控模塊處理后保存至數據庫模塊智能硬件表中，建立微信公眾號用戶微信號和智能硬件的關聯關系。智能硬件接入溫濕度傳感器、氣壓傳感器、光照度傳感器、風速傳感器和和PM2.5傳感器，可以采集監測目標氣象站所在區域的溫度、濕度、氣壓、光照、風力風量、PM2.5等數據。

3.進入智能硬件前臺操控模塊的智能硬件氣象站管理界面，在此界面可以遠程對所綁定的氣象站進行監控。例如監控溫度信息，其中操作命令被打包成JSON格式(示例格式如下：{ "type": "message", "message": "get_temperature"})的數據以POST形式通過網絡發送至TCP服務器。

4.TCP服務器將接收到的命令解析并打包成二進制命令（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）發送至智能硬件;

5.智能硬件將接收到的數據進行解包，根據解包后獲取到的命令進行相應處理（例如獲取溫度傳感器溫度采集信息），處理完畢后返回操作結果，操作結果以二進制形式（二進制格式：2字節包頭 + 1字節數據長度 + 兩字節的校驗值 + 數據內容,例如：ff ff 04 b6 57 6f 70 65 6e）傳回至TCP服務器;

TCP服務器收到數據包后進行解包，生成JSON格式（示例格式如下：{ "type": "message", "message": "20"}）的數據發送給智能硬件前臺操控模塊;智能硬件前臺操控模塊收到數據，解析后將相關信息通過微信公眾平臺API接口發送至微信公眾號用戶微信號，同時更新智能硬件前臺操控模塊界面顯示信息(例如：溫度信息)。