物联网节点远程休眠唤醒与安保监控系统

1. 系统简介
      物联网节点远程休眠唤醒与安保监控系统（SeaIOT-NMCS）是针对物联网工程应用的需求
，，，综合运用传感器采集
、、、、智能控制、、、
、无线传感器网络、、
、Web服务器、、、、嵌入式中间件等物联网关键技术以及多学科技术的交叉融合
，，提出的传感数据与视频数据网络化远程监控的解决方案
，，，
，该方案可广泛应用于农业温室大棚、、、工业监控
、、智能家居等多个实际生活环境
。。
2. 系统构成
       系统利用传感器测量环境参数
，
，，，结合嵌入式数据库存储测量数据；利用无线传感器网络统一管理各个传感节点；利用嵌入式Linux系统实现智能网关；利用Web服务器实现网络化远程测量、、控制，，，，促使学生了解各种物联网技术在网络化监控系统中的应用。
。
。。
2.1 系统总拓扑

  
 系统总拓扑图

2.2 复合节点拓扑

单复合节点“智能Web监控系统”拓扑图

3. 硬件资源
本系统主要由感知设备、
、、控制设备
、、、
、监控设备、、测控服务器等组成。。。用户可根据具体应用环境，，选择合适的硬件设备。。
。。
1） 感知设备：
       主要由传感器调理板、、、ZigBee通信模块以及接口底板组成
。。系统支持的传感器有空气温湿度传感器、、光照度传感器、、、、二氧化碳传感器、、、、加速度传感器
、、
、光敏传感器
、、、、燃气探测器、、、、烟雾探测器、、以及红外探测器等，，，可根据客户需求定制不同类型的传感器节点。。。
2） 控制设备：
       主要由执行设备、、、ZigBee通信模块以及接口底板组成。。因被控对象不同，，，主要分为直流供电型控制设备、、交流供电型控制设备、
、红外控制设备。。。
       直流供电型控制设备
，
，主要包括执行器、、、、ZigBee通信模块和底板组成，，，，底板由直流电源供电。
。执行器支持诸如点阵LCD液晶显示屏
、、、数码管显示屏
、、蜂鸣器
、
、LED指示灯、、、语音播放器等。。。。
       交流供电型控制设备，，主要包括控制器和交流电器，
，，控制器封装在标准的86盒内，，交流电器只需插入86盒的两相或三相插座即可实现电器的开关控制。。交流电器支持诸如照明灯、、警笛、、、窗帘、、、电视、、、音响、、
、空调
、、滴灌、
、卷帘、、通风扇、
、
、、加湿器等
。。
红外控制设备主要是学习遥控器的编码，，，用一个红外控制设备代替多个遥控器实现红外设备的统一管理。
。。红外设备支持诸如电视、、、、音响、、、、空调等。
。。。
3） 监控设备：
       它是一种视频服务器，
，具有MAC地址和IP地址，，，
，用于网络视频监控。。
。通常与测控服务器处于同一级路由下使用。。此处，，
，监控摄像机位于测控服务器形成的路由器之下，，通过WIFI与测控服务器通信，，由测控服务器转发视频数据。。
4） 测控服务器：
       它是复合节点的核心控制主机
，，
，主要由嵌入式主板组成，，封装在模具内，，，安装在本地，，通过以太网与路由器连接，，实现互联网接入。。
       测控服务器内部集成ZigBee无线通信模块，，，可设计为ZigBee协调器或路由器，，，ZigBee网络拓扑模式灵活多变。
。
       其内部也集成了WiFi模块，，可以设置为AP模式或者STA模式，
，，，上行通过以太网连接路由器
，，，，下行支持WiFi设备通过AP接入点连接互联网。。
。这样复合节点只需使用一根以太网线缆
、、一个IP地址就可以实现ZigBee传感数据和视频数据在互联网中的通信。。。
。在实际工程中
，，，，这种设计方式既保证了有线连接的可靠性和数据远传
，，又节约了硬件成本和IP资源。。
同时，，服务器内部留有GPRS、、、3G模块的接口，
，，，可根据客户需求集成移动通信模块。。
4. 软件资源
系统软件默认采用B/S结构，，，主要包括无线传感器网络数据透明传输软件、
、、、基于Web的传感节点网络化监控软件、
、
、、无线AP到以太网桥接的软件
，
，软件结构如图所示
。。

软件结构图

1） 无线网络传感器数据透明传输软件：
主要实现ZigBee网络的建立、、
、节点的自动入网、、节点休眠与唤醒、、节点之间数据的透明传输
、、、传感器节点的采样与传输、、
、、以及执行节点的设备控制功能
。。。
2） 基于Web的传感节点网络化监控软件
：
该软件以智能网关作为Web测控服务器
，，结合CGI应用程序接口、、
、、检测与控制应用程序、、、、以及HTML网页，，为用户提供B/S方式的访问与控制传感层节点的平台。。
5. 功能特点
5.1 系统功能
1. 环境实时监测功能
通过温湿度传感器、、、光线传感器对环境状态进行实时监测，，
，所有监测数据可以实时显示在客户端浏览器的页面上
。。

2. 休眠唤醒控制
在节点监测的页面下，
，选中某一个传感节点，，点击“休眠”或“开启”按钮
，
，
，，实现节点远程“休眠”和“唤醒”控制
。。
。休眠中的节点不再驱动传感器采样数据，，，
，直到被重新复位或者被远程“唤醒”才继续采集信息、、、传输信息。
。。。

2. 历史数据存储功能
在测控服务器中构建Sqlite数据库以及节点信息表
，，，，实时保存温湿度传感器、、、、光线传感器的采样值，
，所有监测的历史数据都可以显示在客户端浏览器的页面上
。
。。。

3. 远程控制功能
远程控制主要用来显示当前ZigBee网络中的所有继电器控制节点，
，，，可以选中某个节点，，
，，实现远程控制现场设备的开
、、、、关。。。。

 网页控制LED灯关闭或点亮

网页控制风扇打开或关闭

4. 局域网视频监控
用户可以在网页浏览器中输入IP地址“192.168.1.10:81”，，，，通过视频查看现场的状况
。。。。

5. 外网访问
系统既支持局域网客户端访问，，也支持外网客户端访问。
。外网用户只需在浏览器中输入测控服务器的域名地址“https://fttech.eicp.net:81”即可实现远程访问现场，
，查看节点的实时监测数据、、、、存储的历史数据、、、、设备控制、、
、
、以及视频监控等。。
。。

5.2 系统特点
  WiFi到以太网的无线桥接：复合节点除了实现测控服务器的功能外，，
，，还形成了无线AP接入点
，，
，网络摄像机通过WiFi接入AP形成的网络中。。这种设计方式使得复合节点只需使用一根以太网线缆、、、
、一个IP地址就可以实现ZigBee传感节点和视频节点两种数据与互联网客户端的通信。。
。。在实际工程中
，
，，既保证了数据传输的可靠性和远传性，
，又节约了视频监控设备网络连接的硬件成本和IP资源
。。
  内外网Web远程访问
：支持局域网和广域网两种方式的远程监控。。
。。
6. 教学资源
本系统提供了丰富的实验，，，，包括ZigBee采集传输实验，，，，Linux系统搭建实验、、、Web服务器搭建实验、、、网络化远程监控实验等，，，纵深贯穿
，，，让学生在实验中逐步领悟物联网的关键技术以及网络监控方式
，，培养学生动手解决问题的能力，，，
，激发学生的创新潜力。。。

7. 成功案例

内蒙古大学采用该系统