智能終端模組方案V方案概述研究背景中國(guó)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)是降低終端本錢(qián)，延長(zhǎng)終端壽命，其功能特點(diǎn)如下：多種通信能力的集成，如：GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA支持終端遠(yuǎn)程管理豐富的硬件功能及接口支持二次開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化AT擴(kuò)展指令目前中國(guó)移動(dòng)福建公司M2M業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)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)一步標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)終端，力爭(zhēng)將集團(tuán)客戶效勞由通道效勞提升至智能通道根底上，引領(lǐng)行業(yè)終端標(biāo)準(zhǔn)化。M2M業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)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。建設(shè)思路根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際開(kāi)展需求和福建移動(dòng)M2M業(yè)務(wù)的開(kāi)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)方案建立智能化終端模組的研發(fā)工程，結(jié)合代表性的應(yīng)用進(jìn)行研究，在集團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)化終端模組根底之上，增加智能化管理、控制功能、網(wǎng)優(yōu)和路測(cè)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(tái)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。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：實(shí)現(xiàn)智能化終端模組，用于標(biāo)準(zhǔn)化終端通信的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)面向感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的采集和管理，植入核心管理和效勞能力，面向終端廠商提供二次開(kāi)發(fā)接口適配各個(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，以降低終端的本錢(qián)。物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)有線和無(wú)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(kāi)放給外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為各類用戶提供管理接口。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)智能化終端模組的開(kāi)展，進(jìn)一步推動(dòng)終端標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。下列圖是基于智能化終端模組的M2M業(yè)務(wù)的總體框架：智能化終端模組位于感知層，用于采集感知外設(shè)和感知子網(wǎng)的信息，傳送給M2M平臺(tái)或者應(yīng)用。M2M平臺(tái)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(guò)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(duì)傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息的采集和管理。設(shè)計(jì)方案整體思路在物聯(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(chē)場(chǎng)、智能農(nóng)場(chǎng)M2M終端布設(shè)等場(chǎng)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(huì)極大地增加本錢(qián)。從本錢(qián)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)行和遠(yuǎn)程通信功能：每個(gè)感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)通過(guò)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(tái)遠(yuǎn)程通信zigbeezigbee射頻有線感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)各類傳感器微控制器近距離通信模塊執(zhí)行機(jī)構(gòu)溫度濕度光電電動(dòng)機(jī)繼電器感應(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(kāi)關(guān)等各種模擬或數(shù)字量信息;〔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(guò)繼電器翻開(kāi)水龍頭/電動(dòng)機(jī)、或通信串口向LED屏幕發(fā)送指令等〔3〕近距離通信模塊，通過(guò)13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技術(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)的核心，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)終端工作。從應(yīng)用和本錢(qián)考慮，一般采用ARMM3、TIMSP430、MCS51等低本錢(qián)微控制器即可。通信節(jié)點(diǎn)微處理器近距離通信模塊遠(yuǎn)距離通信模塊感應(yīng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)M2M業(yè)務(wù)平臺(tái)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(tái)通信轉(zhuǎn)發(fā)功能：〔1〕近距離通信模塊，通過(guò)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(guò)GPRS/TD/有線網(wǎng)絡(luò)同M2M業(yè)務(wù)平臺(tái)交互信息〔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、協(xié)調(diào)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)還有可能承載局部業(yè)務(wù)功能，可采用ARM9/ARM11等較高性能的嵌入式處理器運(yùn)行WindowsCE/EmbededLinux等嵌入式操作以提高開(kāi)發(fā)效率。〔4〕對(duì)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。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(duì)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(cè)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(cè)點(diǎn)，一個(gè)監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)〔實(shí)際地點(diǎn)〕11022#監(jiān)測(cè)點(diǎn)11033#監(jiān)測(cè)點(diǎn)1………10011#監(jiān)測(cè)點(diǎn)—終端節(jié)點(diǎn)1101………11012#監(jiān)測(cè)點(diǎn)—終端節(jié)點(diǎn)1102………12013#監(jiān)測(cè)點(diǎn)—終端節(jié)點(diǎn)1103………上表監(jiān)測(cè)點(diǎn)完成傳感子網(wǎng)和外設(shè)數(shù)據(jù)的采集，與終端采集局部集成，將數(shù)據(jù)采集出來(lái)后上傳到通信站點(diǎn)，由通信模塊通過(guò)多種方式上傳到M2M平臺(tái)。業(yè)務(wù)流程監(jiān)測(cè)點(diǎn)代表實(shí)際的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，通過(guò)RS232/485/Zigbee/射頻進(jìn)行信息采集通信站點(diǎn)負(fù)責(zé)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過(guò)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M2M平臺(tái)進(jìn)行訂購(gòu)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(tái)下行消息和上行過(guò)程類似應(yīng)用實(shí)例車(chē)務(wù)通車(chē)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〕或安裝在車(chē)輛的上的車(chē)載終端，基于中國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，面向集團(tuán)客戶提供的車(chē)輛/人員位置監(jiān)控與調(diào)度效勞。集團(tuán)客戶可使用“車(chē)務(wù)通”業(yè)務(wù)進(jìn)行車(chē)輛定位及車(chē)輛調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的有效管理和資源的最優(yōu)配置，降低運(yùn)營(yíng)和管理本錢(qián)。“車(chē)務(wù)通”業(yè)務(wù)功能包括位置查詢、車(chē)輛監(jiān)控、調(diào)度管理、地圖操作等根本定位功能，以及基于特定行業(yè)應(yīng)用的增值功能。農(nóng)場(chǎng)管理通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)農(nóng)場(chǎng)管理，可幫助農(nóng)業(yè)開(kāi)展踏入信息化領(lǐng)域：提升管理水平；利用高科技手段實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)；實(shí)現(xiàn)“工業(yè)化”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)就是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)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)采集，利用M2M運(yùn)營(yíng)支撐平臺(tái)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，利用短信、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。GPRS節(jié)水灌溉遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(cè)土壤濕度絕對(duì)值〕、氣象觀測(cè)站〔可測(cè)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(duì)傳上來(lái)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(duì)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(cè)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(wú)線采集控制器〔RS6011GGPRSRTU〕，該層和第一層之間無(wú)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(wú)線采集控制器只需要用一根電纜連接。網(wǎng)優(yōu)路測(cè)方案特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)方案特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件接口，增加了終端廠家對(duì)模塊的選擇范圍通過(guò)模塊化