智能物聯(lián)網(wǎng)終端模組方案計(jì)劃

1、V1.01.方案概述1.1. 研究背景中國移動(dòng)集團(tuán)正在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化通信模組的研發(fā)， 主要目標(biāo)是降低終端成本, 延長終端壽命，其功能特點(diǎn)如下:多種通信能力的集成，如： GSM/G PRS/EDGE/TD-SCDMA 內(nèi)嵌WMMP3.0協(xié)議 支持終端遠(yuǎn)程管理 豐富的硬件功能及接口 支持二次開發(fā) 標(biāo)準(zhǔn)化AT擴(kuò)展指令目前中國移動(dòng)福建公司 M2M業(yè)務(wù)支撐平臺建設(shè)已經(jīng)啟動(dòng)二期，以支撐自 有業(yè)務(wù)為示范，吸引行業(yè)客戶，深入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，進(jìn)一步規(guī)范行業(yè)終端，力爭將集團(tuán)客戶服務(wù)由通道服務(wù)提升至智能通道基礎(chǔ)上，引領(lǐng)行業(yè)終端標(biāo)準(zhǔn)化。M2M 業(yè)務(wù)支撐平臺以統(tǒng)一的終端接入適配框架支撐行業(yè)終端標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)工作。1.2. 建設(shè)思

2、路根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際發(fā)展需求和福建移動(dòng) M2M業(yè)務(wù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合集團(tuán)標(biāo) 準(zhǔn)化終端模組的建設(shè)思路，福建移動(dòng)計(jì)劃建立智能化終端模組的研發(fā)項(xiàng)目，結(jié)合 代表性的應(yīng)用進(jìn)行研究，在集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化終端模組基礎(chǔ)之上， 增加智能化管理、控 制功能、網(wǎng)優(yōu)和路測功能，支持 WMMP2.0、3.0協(xié)議。同時(shí)，根據(jù)移動(dòng)集團(tuán)在感知子網(wǎng)和感知外設(shè)的管理要求，在M2M平臺側(cè) 擴(kuò)展支持感知子網(wǎng)的管理和感知外設(shè)的管理模塊。1.3. 建設(shè)目標(biāo)根據(jù)福建移動(dòng)智能化終端模組的實(shí)現(xiàn)思路，制定目標(biāo)如下:1. 實(shí)現(xiàn)智能化終端模組，用于標(biāo)準(zhǔn)化終端通信的過程，實(shí)現(xiàn)面向感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的采集和管理，植入核心管理和服務(wù)能力，面向終端廠 商提供二次開發(fā)接口

3、適配各個(gè)行業(yè)的定制化需求。 同時(shí)要求系統(tǒng)的整 體結(jié)構(gòu)靈活可擴(kuò)展，能夠根據(jù)不同的行業(yè)特點(diǎn)和行業(yè)需求進(jìn)行靈活的 裁剪，以降低終端的成本。2. 物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營管理平臺實(shí)現(xiàn)有線和無線的接入， 配合智能化終端模組實(shí)現(xiàn)感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的管理，并能夠?qū)⑾鄳?yīng)的能力開放給外部業(yè)務(wù) 系統(tǒng)，為各類用戶提供管理接口。3. 在典型的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用中驗(yàn)證和使用智能化終端模組，以實(shí)際運(yùn)用需求帶動(dòng)智能化終端模組的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。下圖是基于智能化終端模組的 M2M業(yè)務(wù)的總體框架:應(yīng)用層感知子網(wǎng)和外設(shè)管理能力層WMMP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)優(yōu)和路測擴(kuò)展 框架配置管理集團(tuán)客戶管理員終端廠商管理員wiK三方業(yè)務(wù)平臺自有業(yè)務(wù)平臺感知

4、層采集層485232BluetoothCANRFIDZigbee物聯(lián)網(wǎng)感知外設(shè)物聯(lián)網(wǎng)感知子網(wǎng)智能化終端模組位于感知層,用于米集感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的信息，傳送給M2M平臺或者應(yīng)用。M2M平臺擴(kuò)展支持物聯(lián)網(wǎng)感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的管理，通過內(nèi)置在智能化終端模組中的感知外設(shè)和子網(wǎng)的管理模塊,實(shí)現(xiàn)對傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息的采集和管理。2.1. 整體思路在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，很多情況下 M2M終端是集中放置的（如智能停車場、智能農(nóng)場M2M終端布設(shè)等場合），如為每一個(gè) M2M終端配設(shè)具備GPRS/TD/WLAN等遠(yuǎn)距離通信模塊，會極大地增加成本。從成本考慮，可將M2M前端拆分為感應(yīng)-執(zhí)行節(jié)點(diǎn)和通信節(jié)點(diǎn)，分別完成信息感應(yīng)執(zhí)行

5、和遠(yuǎn)程通信功能：每個(gè)感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)通過射頻/有線/Zigbee等短距離通信手段與通信節(jié)點(diǎn)組成局域網(wǎng),由通信節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)同M2M業(yè)務(wù)平臺遠(yuǎn)程通22感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)溫度濕度光電微控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)/ 41電動(dòng)機(jī)繼電器各類傳感器近距離通信模塊感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)由傳感器、微處理器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和短距通信模塊組成:(1) 傳感器負(fù)責(zé)完成如溫濕度、光電感應(yīng)、開關(guān)等各種模擬或數(shù)字量信(2) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)完成各種 M2M業(yè)務(wù)動(dòng)作，如通過繼電器打開水龍頭/電動(dòng)機(jī)、或通信串口向LED屏幕發(fā)送指令等等短距通信技(3) 近距離通信模塊，通過13.65MHz/433MHz/Zigbee術(shù)同通信節(jié)點(diǎn)交互信息；(4) 微控制器是整個(gè)感應(yīng)/執(zhí)行節(jié)點(diǎn)

6、的核心，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)終端工作。從應(yīng)用和成本考慮，一般采用 ARM M3、TI MSP430、MCS51等低成本微控制器即 可。2.3. 通信節(jié)點(diǎn)感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)微處理器M2M業(yè)務(wù)平臺近距離通信模塊遠(yuǎn)距離通信模塊通信節(jié)點(diǎn)主要完成感應(yīng)/執(zhí)行節(jié)點(diǎn)和M2M業(yè)務(wù)平臺通信轉(zhuǎn)發(fā)功能:(1)近距離通信模塊，通過13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技術(shù)同感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)交互信息；(2)遠(yuǎn)距離通信模塊，通過GPRS/TD/有線網(wǎng)絡(luò)同M2M業(yè)務(wù)平臺交互信息協(xié)調(diào)(3)微處理器是整個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的控制、工作，完成通信協(xié)議包裝、分析、轉(zhuǎn)換功能；考慮到通信節(jié)點(diǎn)還有可能承載部分 業(yè)務(wù)功能，可采用AR

7、M9/ARM11等較高性能的嵌入式處理器運(yùn)行Win dowsCE/Embeded Linux等嵌入式操作以提高開發(fā)效率。(4)對復(fù)雜的M2M應(yīng)用，可將通信節(jié)點(diǎn)和傳感執(zhí)行節(jié)點(diǎn)整合，省略近距離通信模塊，回歸傳統(tǒng)的 M2M終端模式。2.4. 感知外設(shè)和子網(wǎng)管理方案感知外設(shè)和子網(wǎng)的管理主要功能模塊包括即時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、拓?fù)涔芾砗陀脩艄芾?。即時(shí)數(shù)據(jù)模塊允許用戶查看當(dāng)天各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，歷史數(shù) 據(jù)模塊允許用戶選擇時(shí)間范圍查看各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，拓?fù)涔芾砟K允許 用戶對設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重命名、新增、刪除操作，用戶管理模塊允許用戶更改密碼, 管理員用戶可以進(jìn)行新增用戶、刪除用戶、授予權(quán)限等操作。普通用

8、戶不具備設(shè) 備管理、用戶管理權(quán)限。主要管理的數(shù)據(jù)包括：站點(diǎn)數(shù)據(jù)、監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)和終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，一個(gè)站點(diǎn)包括多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)包括多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)間關(guān)系如下表所示:設(shè)備ID設(shè)備名稱父設(shè)備ID1通信站點(diǎn)01011#監(jiān)測點(diǎn)(實(shí)際地點(diǎn))11022#監(jiān)測點(diǎn)11033#監(jiān)測點(diǎn)110011#監(jiān)測點(diǎn)一終端節(jié)點(diǎn)110111012#監(jiān)測點(diǎn)一終端節(jié)點(diǎn) 110212013#監(jiān)測點(diǎn)一終端節(jié)點(diǎn)1103上表監(jiān)測點(diǎn)完成傳感子網(wǎng)和外設(shè)數(shù)據(jù)的采集，與終端采集部分集成，將數(shù)據(jù)采集出來后上傳到通信站點(diǎn),由通信模塊通過多種方式上傳到M2M平臺。通信站點(diǎn)M2M平臺業(yè)務(wù)平臺監(jiān)測點(diǎn)終端節(jié)點(diǎn)2.5. 業(yè)務(wù)流程信息上傳（RS232/485/Z

9、igbee射頻）!信息匯聚（RS232/485/Zigbee射頻）j!I討!IhII!匸二 核心處理（數(shù)據(jù)處理，消息封裝，策略控制）呂IIIIIF二,核心處理！!*信息轉(zhuǎn)發(fā)(WMMP-A 1.0)!IIIIIII!命令下發(fā)(WMMP-A 1.0 )1；信息上傳（WMMP-T 2.0/30）IhIP1IhIIIIhII _I!'核心處理（消息驗(yàn)證、消息封裝、策略控制）i命令下發(fā)（WMMP-T 2.0/3.0）ji命令下發(fā)（RS232/485/Zigbee射頻）|命令下發(fā)（RS232/485/Zigbee射頻）！''監(jiān)測點(diǎn)代表實(shí)際的監(jiān)測地點(diǎn)，通過RS232/485/Zigb

10、ee/射頻進(jìn)行信息采通信站點(diǎn)負(fù)責(zé)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測點(diǎn)通過RS232/485/Zigbee/ 射頻上傳數(shù)據(jù)至通信站點(diǎn) 通信站點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、WMMP消息封裝，并控制數(shù) 據(jù)上傳的策略通信站點(diǎn)通過 WMMP-T 2.0/3.0協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至 M2M 平臺M2M平臺進(jìn)行訂購關(guān)系鑒權(quán)、消息封裝以及傳輸策略控制后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給業(yè)務(wù)平臺 下行消息和上行過程類似3. 應(yīng)用實(shí)例3.1. 車務(wù)通圭議數(shù)據(jù)采集評分M2M半自 生芻的應(yīng)用平臺車載辿信都分GPRSTD車務(wù)通業(yè)務(wù)是使用支持衛(wèi)星定位、基站定位的手持終端（含手機(jī)）或安裝在車輛的上的車載終端，基于中國移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，面向集團(tuán)客戶提供的車輛/

11、人 員位置監(jiān)控與調(diào)度服務(wù)。集團(tuán)客戶可使用“車務(wù)通”業(yè)務(wù)進(jìn)行車輛定位及車輛調(diào)“車度，從而實(shí)現(xiàn)對車輛的有效管理和資源的最優(yōu)配置， 降低運(yùn)營和管理成本。務(wù)通”業(yè)務(wù)功能包括位置查詢、車輛監(jiān)控、調(diào)度管理、地圖操作等基本定位功能, 以及基于特定行業(yè)應(yīng)用的增值功能。3.2. 農(nóng)場管理通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)場管理，可幫助農(nóng)業(yè)發(fā)展踏入信息化領(lǐng)域: 1）提升管理水平;2）利用高科技手段實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè);3）實(shí)現(xiàn)“工業(yè)化”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。傳惑終唏N;1吻聯(lián)他信站M2M怪農(nóng)業(yè)鏢漓務(wù)MCUMCU七壤會水率感霍GPRSTD農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)檢測系統(tǒng)就是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，最關(guān)鍵的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤溫度、土壤含水率的信息實(shí)時(shí)采

12、集，利用M2M運(yùn)營支撐平臺和無線網(wǎng)絡(luò)，禾I用短信、 WEB、WAP等手段，讓從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的客戶實(shí)時(shí)掌握這些信息。物聯(lián)哋信鈉 M2M平自農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)譽(yù)鶴系'MOJMCUGPRS節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)主要由中心主控系統(tǒng) （主計(jì)算機(jī)）、GPRS采集控制終端、電磁閥、田間濕度傳感器（可測土壤濕度絕對值）、氣象觀測站（可測量氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速）等設(shè)備所組成。操作人員可坐在控制室里，對傳上來的氣象資料、田間土壤濕度等數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析， 利用自動(dòng)方式，足不出戶的對整個(gè)小區(qū)進(jìn)行灌溉。同時(shí)還可以利用數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)和打印系統(tǒng)， 隨時(shí)記錄、查詢、打印整個(gè)灌溉小區(qū)的氣象資料、土壤濕度、灌溉設(shè)置、灌溉進(jìn)程、灌水歷史記錄等數(shù)據(jù)。GPRS節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為控制中心由電腦和以太網(wǎng)組成；第二層為GPRS無線采集控制器（RS6011G GPRSRTU ，該層和第一層之間無需電纜連接；第三層為傳感器采集與電磁閥，所有的傳感器與電磁閥和 GPRS無線采集控制器只需要用一根電纜連接。33網(wǎng)優(yōu)路測車較數(shù)據(jù)采凳部分車載通部分網(wǎng)優(yōu)路測系統(tǒng)GPSMCUGISGP RSTD試號強(qiáng)度分4. 方案特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)4.1.方案特點(diǎn)? 標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件接口，增加了終端廠家對