无线传感器网络下基于射频识别的智能园区方法

1.一种无线传感器网络下的基于射频识别的智能园区系统的实现方法，其特征在于该系统由RFID传感节点、移动读写器、无线传感器网络网关、移动终端设备、系统软件和终端软件构成。传感节点和移动传感设备通过RFID读写器采集标签信息，然后由无线传感模块将数据传输给无线传感网网关设备，网关设备通过实现无线传感网与以太网、无线局域网的无缝切换，将数据通过基础设施网络传到终端设备上，在无线网络覆盖范围之内，都能够便捷的使用相关移动设备获得所需要的信息，最终实现一种无线传感器网络下的基于RFID的智能园区系统。
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络下的基于射频识别的智能园区系统的实现方法，其特征在于它的具体实现方法如下：
步骤1)将射频标签终端与设备、人员或者车辆等相连，通过读写设备采集标签信息，并将这些信号通过无线传感器传送至网关，再发送到后台服务器，从接受的信号判断园区的实际状态，人员的位置信息，车辆的停放情况等，对异常情况进行及时报警；
步骤2)设计基于在无线传感器网下的基于RFID的体系结构，无线传感器网络从传感节点到网关的传输满足本系统的应用；
步骤3)RFID传感器网络体系架构设计与实现：传感层、中间件层和服务层，传感层：现实世界中的RFID/WSN构建的网络中有各种实体，比如人、车辆、传感设备等，它们搜集信息后，经过上下文感知推理，将数据传入给中间件层的数据管理模块；
中间件层：该层最下面的是数据管理模块，处理传感层送入的数据，再交给中间件的其他模块；
服务层：提供公共信息、监控报警等用户所需要的服务；
步骤4)系统数据库的设计实现：一部分是运行在中心服务器的服务器端，为应用程序呈现集成RFID和WSN的关系数据库，接受各种类SQL查询；另一部分是运行在节点上的嵌入式数据库引擎，节点之间可以相互协作，完成一些本地的查询请求，该数据库软件主要包括查询执行模块，数据管理模块，操作算子模块，网络模块以及存储管理模块，查询执行模块是整个数据库的心脏，调用管理其他模块；
步骤5)传感节点的设计与实现，无线传感器节点包括以下基本组成部分：微控制单元、传感单元、射频单元、通信单元、定位单元和供电单元6个部分组成，步骤6)RFID传感器标签的能量供应，标签中包含能量收获器，通信中读写器发出的信号，标签可以从中获得能量。
步骤7)RFID数据管理功能的实现：数据获取层、事务处理层和企业应用层，步骤8)规划网关所需完成的总体功能和基本性能指标：网关需完成实时数据接收、实时数据传输、实时监控、信号处理、多类型协议转换多种功能，要求具有高系统可靠性和高集成度，较好的实时分析与处理能力，数据传输精确性；
步骤9)进行网关的基本构架设计：网关基本构架由四个层面组成，自下而上分别是：
功能部件层、设备驱动层、嵌入式系统内核、应用系统层；
步骤10)设计网关硬件电路的总体结构图：网关应包括如下几个模块：核心控制模块、协议转换模块、802.15.4无线通信模块、JTAG编程与调试模块、外部存储模块、基础服务与管理模块、能量供应模块、外部网络控制与接入模块；
步骤11)设计网关的协议转换模块：网关设备通过802.15.4无线通信模块获取来自无线传感器网络内采集信息，并逐渐通过自下而上各协议层次的规范化数据解析；网关系统软件与支撑软件根据其接入网络或服务对象的业务与数据需求，并根据传感数据的自身特性，开展处理、分析、融合与提取，得到满足条件的多类型传感信息，并提供给建立于系统软件之上的TCP/IP和802.11协议体系，作为其初始业务源；网关节点将按照该协议的规范与标准，完成业务类型确定、数据格式转换、数据帧封装等一系列操作，由无线网卡模块实现最终的接入功能；嵌入式网关系统软件部分由三个模块组成：利用Z-Stack协议栈实现ZigBee协调器功能的模块，实现精简嵌入式TCP/IP和802.11协议的功能模块，ZigBee报文转化为以太网和无线局域网报文模块；在分析控制系统、Z-Stack以及TCP/IP、802.11协议实现的基础上，提出了网关系统与IEEE802.15.4/ZigBee网络通信协议层次，网关系统与Internet网络通信协议层次的应用模型；
步骤12)外部网络控制与接入模块：该模块的作用是将网关设备接入到外部基础设施网络，使得由无线传感网传输来的数据得以通过基础设施网络传送给终端设备；无线传感网网关设备提供了以太网，无线局域网等多种外部网络接入方式，本发明用DM9000AEP网络芯片接入以太网，用USB接口无线网卡接入无线局域网；
步骤13)网关的电路设计与实现：网关电路采用数字化标准设计，元件均采用0805型的贴片式封装，网关与PC串口的连接之间实现了TTL信号和RS-232信号之间的转换；网关设备建立了高速信号和低速信号之间的缓冲，采用两层板布线的策略，通过手动布线和自动布线相结合的方式进行；
步骤14)网关设备的系统软件设计：网关设备的系统软件控制所有实时任务协调一致运行，系统根据任务要求，进行资源管理，消息处理，任务调度，异常处理，并分配优先级，系统根据各个任务的优先级，进行动态切换和调度；
步骤15)B/S模式下终端软件设计：利用Web Service技术，将RFID收集的传感数据封装成Web服务发布于Web服务器上，进行跨平台的信息数据获取，通过终端浏览器访问该Web服务器的Web服务，即可获得所需要的信息；
步骤16)C/S模式下的终端软件设计：利用局域网间的Socket通信，获取网关传输的实时园区数据；
步骤17)信息报警功能设计：当需要报警时，终端软件将调用串口短信猫通过GSM网自动发送信息，实现报警功能。

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