嵌入式传感服务器及其数据控制方法

1.一种嵌入式传感服务器，它包括各类传感器和服务器两种设备，其特征在于：所述服务器植入嵌入式系统，为嵌入式服务器；所述传感器接入多信道扩展板，可连接数块多信道扩展板，多信道扩展板连接嵌入式服务器主板，嵌入式服务器主板连接中心服务器，中心服务器连接传感服务网络平台；
所述嵌入式服务器主板设置包括第一集成模块、数据处理模块、数据存储模块以及第二集成模块，它们按序连接；
所述第一集成模块包括模拟变量采集模块、数字变量采集模块、报警信号采集模块、信号转换模块，各模块并联；
所述第二集成模块包括TCP/IP传输模块、WIFI无线传输模块、移动数据传输模块、卫星数据传输模块，各模块并联；
所述多信道扩展板通过USB接口连接嵌入式服务器主板；
所述嵌入式传感服务器的数据控制方式如下：
所述嵌入式传感服务器上电后，启动嵌入式传感服务器中的嵌入式系统及采集模块，启动正常与否，若是，连接中心服务器；若否，自动引导到重新启动；
系统完成启动后，开始主动连接中心服务器，请求连接会请求多次，若当全部没有响应之后，系统会进入重新启动阶段；如果中心服务器有连接响应并建立了连接，则进入下一步；
系统向中心服务器发送订立的握手协议，在握手协议中表明了握手的时间和本嵌入式传感服务器设备的唯一ID号，同时有特殊的声明表达是系统的成员，中心服务器接收到握手协议后应该发送该设备所有通道的配置信息给该设备；如果该设备未接收到通道配置的信息，则等待设定的数秒时间后重新启动，如果该设备收到信息则开始正常的数据采集循环；
数据采集循环包括数据采集、数据计算和分析，并将经处理的数据根据统一协议格式发送到中心服务器，由中心服务器统一发布，与此同时，中心服务器将定时向嵌入式服务器发送心跳信号，以确认通讯仍然正常，同时在心跳信号里面包括了校时信息、同步设备和中心服务器的时间；如果嵌入式服务器超过设定的数秒时间内未收到心跳信号，则进入重新启动阶段；
中心服务器收到嵌入式传感服务器设备发送的经数据格式化形成标准格式的数据结果后，在传感服务网络平台统一进行数据的公共发布；
所述嵌入式传感服务器的数据控制基本流程原理是：采用硬件传感服务器加上中心服务器组合的方式；采用胖传感服务器即上位机和瘦服务器的构架；传感服务器即上位机完成数据采集、数据计算、数据分析、结果输出、主动侦测和连接中心服务器；中心服务器主要完成：响应传感服务器的连接请求、数据配置请求、数据结果的接受和数据存储，同时负责完成对传感服务器的定时心跳和时钟校正，以及根据要求和装置程序，在传感服务网络平台发布数据信息或实施数据互动及报警；
采用嵌入式传感服务器，将目前所有的在PC Server上运行的物联网软件集成到硬件设备中去，并通过对硬件设备的兼容，对传感器、采集模块设备、智能设备、控制设备实现无缝整合，达到将前端各类传感设备采集的物理变量数据，自动收集、处理、上传，使后端中心服务器或数据库，及时将信息在传感服务网络平台上予以发布并与客户端互动；
采用高性能的嵌入式服务器构架，能够实现比单片机强大数十倍的数据处理能力，同时由于采用Linux作为操作系统，因此具有可维护性和可升级性，从而能够实现对众多通讯协议的兼容；
所述嵌入式传感服务器及数据控制方式的管理平台采用Browser-Server结构，基于Web2.0的信息发布方式和采用跨平台的开发工具，实现对智能终端的支持；传感服务网络平台根据收到的数据结果，向终端工作站发出相关指令或报警，从而实现需监测的相关设备、机房、环境、水域、气象、空气、交通、人员对象之全天候无人值守管控。
2.根据权利要求1所述的嵌入式传感服务器，其特征在于：所述多信道扩展板可增设至十六块。

嵌入式传感服务器及其数据控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及物联网应用技术领域，涉及多路多种传感器数据的本地处理及控制的装置和方法，特别涉及一种嵌入式传感服务器及其数据控制方法。\n背景技术\n[0002] 随着物联网应用技术的不断发展，我国已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链，在世界传感网领域，中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。但是物联网的实际推广尚有以下难题：\n[0003] 在各个专业领域内，由于传感器和智能设备的厂商非常之多，不同的专业、不同的应用环境，所应用的传感器是不尽相同的，使用的协议又各不相同，所以对各种设备的兼容是目前各种物联网系统一个重要问题。\n[0004] 每个工程都需要重新编程，工程施工周期长，可靠性低，维护麻烦，系统扩展十分困难，用户不可能自行完成，软件的管理功能不完善，不能起到很好的辅助管理作用；并且软件应用的单一性突出，目前很少见到跨平台的软件，用户必须采用业主提供的客户端。\n[0005] 安装、实施和使用非常复杂，对人员有极高的技术要求，因为设备提供的接口种类非常多，有422、485、232、CAN总线等等。同时，市场上缺乏一个统一、兼容的平台，而且都是基于PC服务器的软件，安装、调试非常复杂。采用PC服务器和软件模式，除了安装调试极为复杂、技术要求高外，使用起来也非常不便，同时还有稳定性差，不能随意布置，必须有专用的服务器，将机器布置在机房，适应性很差等问题。\n[0006] 随着电子和IT技术的飞速发展，物联网发展也进入了快车道，社会对其的需求已不再是概念推广，而是希望能进入实际应用。因此，如何通过相关的技术手段，形成统一的系统标准，整合操控平台，把这些问题一并解决，让用户能便捷、准确、安全地体验物联网技术的优越性，是物联网工程师们所追求的目标。\n发明内容\n[0007] 本发明的任务是提供一种嵌入式传感服务器及其数据控制方法，它可接驳各类传感器设备，且主动上传传感设备数据，在本地对数据进行处理后，通过各种传输模块，再将数据传输至中心服务器或平台数据库。\n[0008] 本发明的技术解决方案如下：\n[0009] 一种嵌入式传感服务器，它包括各类传感器和服务器，所述服务器植入嵌入式系统，为嵌入式服务器；所述传感器接入扩展板，可连接数块多信道扩展板，多信道扩展板连接嵌入式服务器主板，嵌入式服务器主板连接中心服务器，中心服务器连接传感服务网络平台；\n[0010] 所述嵌入式服务器主板设置包括第一集成模块、数据处理模块、数据存储模块以及第二集成模块，它们按序连接；\n[0011] 所述第一集成模块包括模拟变量采集模块、数字变量采集模块、报警信号采集模块、信号转换模块，各模块并联；\n[0012] 所述第二集成模块包括TCP/IP传输模块、WIFI无线传输模块、移动数据传输模块、卫星数据传输模块，各模块并联。\n[0013] 所述多信道扩展板通过USB接口连接嵌入式服务器主板。\n[0014] 所述多信道扩展板可增设至十六块。\n[0015] 一种采用上述嵌入式传感服务器的数据控制方法，包括以下步骤：\n[0016] 传感服务器上电后，启动传感服务器嵌入式系统及采集模块，启动正常与否，若是，连接中心服务器；若否，自动引导到重新启动；\n[0017] 系统完成启动后，开始主动连接中心服务器，请求连接会请求多次，若当全部没有响应之后，系统会进入重新启动阶段；如果中心服务器有连接响应并建立了连接，则进入下一步；\n[0018] 系统向中心服务器发送握手协议，在握手协议中表明了握手的时间和本传感服务器设备的唯一ID号，同时有特殊的声明表达是系统的成员，中心服务器接收到握手协议后应该发送该设备所有通道的配置信息给该设备；如果该设备未接收到通道设备的信息，则等待设定的数秒时间后重新启动，如果该设备收到信息则开始正常的数据采集循环；\n[0019] 数据采集循环包括数据采集、数据计算和分析，并将经处理的数据根据统一协议格式发送到中心服务器，由中心服务器统一发布，于此同时，中心服务器将定时发送心跳信号，以确认通讯仍然正常，同时在心跳信号里面包括了校时信息、同步设备和中心服务器的时间；如果超过设定的数秒时间内未收到心跳信号，则进入重新启动阶段；\n[0020] 中心服务器收到传感服务器设备发送的格式化的数据结果后，在传感服务网络平台统一进行数据的公共发布。\n[0021] 本发明利用现代嵌入式技术，融合智能和互联网技术，支持485、232、422等串口协议，兼容各类传统的传感器（包括各种模拟量、开关量、热电偶、热电阻等等）；特殊智能接口包括CANBUS协议、SNMP协议，也可以兼容既有的智能设备（如智能空调、UPS、风机、智能电子仪表等）；通过红外和RFID接口及其协议，还可以兼容红外和RFID射频技术；同时兼容微型传感器，从而形成一个统一的传感器平台，实现即插即用的家电化、傻瓜化应用运行模式。\n在网络运行上，通过挂接不同的网络传输模块，实现对无线、宽带、3G、卫星等多种网络通讯方式的兼容，同时采用设备主动寻找服务器和数据主动上传技术，解决了在互联网上大规模应用时的没有固定IP的问题，使得对网络的适应能力得到实质性提高。\n[0022] 本发明采用嵌入式传感服务器，将目前所有的在PC Server上运行的传感（物联）网软件集成到硬件设备中去，并通过对大量硬件设备的兼容，对绝大多数传感器、采集模块设备、智能设备、控制设备实现无缝整合，达到将前端各类传感设备采集的物理变量数据，自动收集、处理、上传，使后端中心服务器（数据库），及时将信息在传感服务网络平台上予以发布并与客户端互动。\n[0023] 本发明采用高性能的嵌入式服务器构架，能够实现比单片机强大数十倍的数据处理能力，同时由于采用了Linux作为操作系统，因此具有很高的可维护性和可升级性，从而能够实现对众多通讯协议的兼容。\n[0024] 本发明的管理平台采用Browser-Server结构，基于Web2.0的信息发布方式和采用跨平台的开发工具，能够比较容易地实现对各种智能终端的支持。传感服务网络平台根据收到的数据结果，向终端工作站（含但不限于PC、iPAD、智能手机）发出相关指令或报警，从而实现需监测的相关设备、机房、环境、水域、气象、空气、交通、人员等等对象之全天候无人值守管控。\n附图说明\n[0025] 图1是本发明的一种嵌入式传感服务器的结构示意图。\n[0026] 图2是本发明的一种嵌入式传感服务器的数据控制流程图。\n具体实施方式\n[0027] 参看图1，本发明提供了一种嵌入式传感服务器，它包括各类传感器接入的扩展板和服务器主板，服务器植入嵌入式系统，为嵌入式服务器。传感器接入扩展板可连接若干块多信道扩展板，多信道扩展板连接嵌入式服务器主板，嵌入式服务器主板通过网络连接中心服务器，中心服务器连接传感服务网络平台。多信道扩展板可增设至十六块。多信道扩展板通过USB（2.0、3.0）接口连接嵌入式服务器主板。\n[0028] 嵌入式服务器主板设置有第一集成模块1、数据处理模块、数据存储模块以及第二集成模块2，它们按序连接。\n[0029] 第一集成模块1包括模拟变量采集模块、数字变量采集模块、报警信号采集模块、信号转换模块等模块，各模块并联。\n[0030] 第二集成模块2包括TCP/IP传输模块、WIFI无线传输模块、移动数据传输模块、卫星数据传输模块等模块，各模块并联。\n[0031] 参看图2，本发明还提供了一种嵌入式传感服务器的数据控制方法，包括以下步骤：\n[0032] 传感服务器上电后，启动服务器嵌入式系统及采集模块，启动正常与否，若是，连接中心服务器；若否，自动引导到重新启动。\n[0033] 系统完成启动后，开始主动通过网络连接中心服务器，请求连接会请求多次，若当全部没有响应之后，系统会进入重新启动阶段。如果中心服务器有连接响应并建立了连接，则进入下一步。\n[0034] 系统向中心服务器发送握手协议，在握手协议中表明了握手的时间和本传感服务器设备的唯一ID号，同时有特殊的声明表达是系统的成员。中心服务器接收到握手协议后应该发送该设备所有通道的配置信息给该设备。如果该设备未接收到通道设备的信息，则等待设定的数秒时间后重新启动；如果该设备收到信息则开始正常的数据采集循环。\n[0035] 数据采集循环包括数据采集、数据计算和分析，并将经处理的数据根据统一协议格式发送到中心服务器，由中心服务器统一发布。于此同时，中心服务器将定时发送心跳信号，以确认通讯仍然正常，同时在心跳信号里面包括了校时信息、同步设备和中心服务器的时间；如果在超过设定的数秒时间内未收到心跳信号，则进入重新启动阶段。\n[0036] 中心服务器收到传感服务器设备发送的格式化的数据结果后，在传感服务网络平台统一进行数据的发布。\n[0037] 本发明的嵌入式传感服务器的数据控制基本流程原理是：采用硬件传感服务器加上中心服务器组合的方式；采用胖传感服务器（上位机）和瘦服务器的构架；传感服务器（上位机）完成数据采集、数据计算、数据分析、结果输出、主动侦测和连接中心服务器；中心服务器主要完成：响应传感服务器的连接请求、数据配置请求、数据结果的接受和数据存储，同时负责完成对传感服务器的定时心跳和时钟校正，以及根据要求和装置程序，在传感服务网络平台发布数据信息或实施数据互动及报警。\n[0038] 下面结合图2描述本发明的各个主要流程的关系：\n[0039] （1）传感服务器及其采集模块的启动，启动加载发生在传感服务器设备上电、设备异常、网络异常、数据通讯故障、服务中断和心跳校时中断等情况下。\n[0040] （2）握手协议：传感服务器和中心服务器之间的握手协议，主要包括传感服务器的ID号上传、上传的时间、握手的协议内容等，只有在协议完全一致的情况下才能激活传感服务器。\n[0041] （3）配置参数：完成握手协议后，由中心服务器将该传感服务器的各个通道的设备参数和应用参数打包后统一发送给传感服务器设备。\n[0042] （4）心跳和时钟同步校正：侦测传感服务器和中心服务器之间的通讯链路是否正常，同时进行时钟校对，以统一时间参数；当传感服务器和中心服务器之间的通讯有异常时，传感服务器能够自主进行重启加载并重新连接中心服务器。\n[0043] 在实际应用中，本发明的一种嵌入式传感服务器的数据控制方法的主要流程如下：\n[0044] 1、传感服务器上电后，硬件检测、固件启动、自检、启动并检测所加挂的模块设备，有异常时自动引导到重新启动。\n[0045] 2、系统完成启动后，根据内置的设定，开始主动连接中心服务器，请求连接会请求多次，当全部没有响应之后，系统会进入重新启动阶段；如果中心服务器有连接响应并建立了连接，则进入下一步。\n[0046] 3、连接建立后，传感服务器系统向中心服务器发送握手协议，在握手协议中表明了握手的时间和本传感服务器设备的唯一ID号，同时有特殊的声明表达是系统的成员，服务器接收到握手协议后应该发送该设备所有通道的配置信息给该设备。如果该设备未接收到通道设备的信息，则等待设定的数秒时间后重新启动；如果该设备收到信息则开始正常的数据采集循环。\n[0047] 4、数据采集循环包括数据采集、数据计算和分析，并将数据根据统一的协议格式发送到中心服务器，由中心服务器统一发布。于此同时，中心服务器将定时发送心跳信号，以确认通讯仍然正常，同时在心跳信号里面包括了校时信息、同步设备和中心服务器的时间；如果超过设定的数秒时间内未收到心跳信号，则进入重启阶段。\n[0048] 5、中心服务器收到设备发送的格式化的数据结果后，在传感服务网络平台统一进行数据的发布。\n[0049] 综上所述，采用本发明的嵌入式传感服务器及其数据控制方法，可接驳各类传感器设备，且主动上传传感设备数据，在本地对数据进行处理后，通过各种传输模块，再将数据传输至中心服务器或平台数据库。\n[0050] 当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。