基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的智能插排的設(shè)計(jì)

國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司 曹冬華

在智能化廣泛普及的當(dāng)代社會(huì)中，物聯(lián)網(wǎng)的使用也越來(lái)越廣泛，從日常家用電器的控制到工廠生產(chǎn)自動(dòng)化的控制，人類(lèi)社會(huì)的每個(gè)角落每個(gè)環(huán)節(jié)都少不了物聯(lián)網(wǎng)的身影，基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能防盜插排就是其中的一種運(yùn)用，智能防盜插排的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用可以精確的將充電回路狀態(tài)以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)照片第一時(shí)間發(fā)送給用戶以作評(píng)判依據(jù)。本文簡(jiǎn)單闡述了物聯(lián)網(wǎng)的整體架構(gòu)，闡述了智能插排采用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)時(shí)智能檢測(cè)的具體觸發(fā)機(jī)制的設(shè)計(jì)。

1.引言

在傳統(tǒng)的家電的使用過(guò)程中，對(duì)任何一個(gè)家用電器從小到電燈大到中央空調(diào)系統(tǒng)的的使用都需要使用者在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作才能完成所有操作，這種使用方法往往存在一種弊端，一旦使用者使用后忘記關(guān)閉電器又或者用戶回家前提前開(kāi)啟某些電器，傳統(tǒng)的使用方式是無(wú)法滿足用戶的需求的，為滿足用戶更智能化的要求順勢(shì)產(chǎn)生了一種全新的操作模式——物聯(lián)網(wǎng)模式。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)各種信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。對(duì)于使用環(huán)境中的任一特定設(shè)備只要連接到物聯(lián)網(wǎng)中，用戶可以在遠(yuǎn)程客戶端隨時(shí)隨地對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控以及對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制操作?；谖锫?lián)網(wǎng)架構(gòu)下的智能防盜插排就是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)模式的一種深度拓展。使用者可以實(shí)時(shí)監(jiān)控智能插排的實(shí)時(shí)狀態(tài)，智能插排全程監(jiān)控充電設(shè)備的充電回路狀態(tài)，一旦檢測(cè)到充電回路狀態(tài)異常，智能插排會(huì)第一時(shí)間將實(shí)時(shí)狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖片和錄像傳輸給用戶客戶端給用戶進(jìn)行信息反饋以保證用戶財(cái)產(chǎn)安全損失最小化。

2.物聯(lián)網(wǎng)介紹

2.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)的英文名是叫“The Internet of things”。也就是說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是“物體與物體之間相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。這里包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，但是其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。所以，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本框架

物聯(lián)網(wǎng)包括物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層。相應(yīng)的，其技術(shù)體系包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)以及公共技術(shù)。

感知層：數(shù)據(jù)采集與感知主要勇于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)物理標(biāo)量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感網(wǎng)、RFID、多媒體采集、二維碼和實(shí)時(shí)定位等技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)現(xiàn)更加廣泛的互聯(lián)功能，能夠把感知到的信息無(wú)障礙、高可靠性、高安全性的進(jìn)行傳送，需要傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合。經(jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已經(jīng)比較成熟，基本能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

應(yīng)用層：主要是包括應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層。其中應(yīng)用支撐平臺(tái)子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之家的信息協(xié)同、共享、互通的功能。應(yīng)用服務(wù)子層包括智能交通、智能醫(yī)療、智能家居、智能物流、智能電力等行業(yè)應(yīng)用。

公共技術(shù)：這個(gè)技術(shù)并不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的某個(gè)特定層，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架三層都有關(guān)系，它包括服務(wù)質(zhì)量、安全技術(shù)、標(biāo)識(shí)與解析管理和網(wǎng)絡(luò)管理。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)模式的智能插排架構(gòu)

如圖1所示，智能插排由物理網(wǎng)控制器、拓展轉(zhuǎn)換器、監(jiān)控?cái)z像頭、插排、遠(yuǎn)程客戶端五個(gè)部分組成。其中物聯(lián)網(wǎng)控制器是整個(gè)智能插排架構(gòu)的核心部分，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控插排的實(shí)時(shí)狀態(tài)、實(shí)時(shí)控制插排的通斷狀態(tài)、負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程客戶端的數(shù)據(jù)傳輸、負(fù)責(zé)監(jiān)控?cái)z像頭的錄像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。拓展轉(zhuǎn)換器是接入設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)控制器的連接紐帶，用于拓展更多的設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)控制器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，用戶可以根據(jù)使用需求接入更多定制化的設(shè)備。監(jiān)控?cái)z像頭負(fù)責(zé)將智能插排現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控下的圖像第一時(shí)間傳輸給物聯(lián)網(wǎng)控制器并最終傳輸?shù)竭h(yuǎn)程客戶端。智能插排部件用于滿足用戶的充電需求以及將充電回路狀態(tài)實(shí)時(shí)與物聯(lián)網(wǎng)控制器進(jìn)行交互。遠(yuǎn)程客戶端用于用戶采用遠(yuǎn)程登錄的方式對(duì)智能插排的遠(yuǎn)程監(jiān)控以及實(shí)時(shí)控制。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)框架下的智能插排架構(gòu)

4.物聯(lián)網(wǎng)智能插排的通信機(jī)制

用戶端與智能插排端之間信息交互是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制器來(lái)進(jìn)行信息傳輸?shù)?，兩者之間的信息傳輸具備物聯(lián)網(wǎng)所特有的實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性、互動(dòng)性四大特性。

以物聯(lián)網(wǎng)智能插排在電瓶車(chē)充電回路監(jiān)控以及防盜方面的運(yùn)用為例；智能插排的充電回路監(jiān)控機(jī)制如圖2所示，在充電過(guò)程中，智能插排按照固定周期實(shí)時(shí)監(jiān)控電瓶車(chē)電池充電狀態(tài)，電池充電完畢后，充電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌潆娡瓿蔂顟B(tài)，智能插排實(shí)時(shí)發(fā)送狀態(tài)變化信號(hào)給物聯(lián)網(wǎng)控制器，控制器接收到狀態(tài)信號(hào)后通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)的方式最終以特定協(xié)議將充電狀態(tài)傳輸?shù)娇蛻舳颂崾居脩簟?/p>

圖2 充電回路監(jiān)控觸發(fā)機(jī)制

圖3 智能插排防盜觸發(fā)機(jī)制

智能插排的防盜觸發(fā)機(jī)制如圖3所示，在電瓶車(chē)防盜運(yùn)用方面，智能插排一旦檢測(cè)到充電設(shè)備與智能插排處于斷開(kāi)狀態(tài)，智能插排實(shí)時(shí)將充電回路異常狀態(tài)傳輸給物聯(lián)網(wǎng)控制器，物聯(lián)網(wǎng)控制器實(shí)時(shí)發(fā)送控制命令給監(jiān)控?cái)z像頭將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖片傳輸給物聯(lián)網(wǎng)控制器，物聯(lián)網(wǎng)控制器將充電異常狀態(tài)信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)圖片同時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳?，客戶端接收到信?hào)后采用振動(dòng)模式、語(yǔ)音提示以及鈴聲提示的方法給用戶進(jìn)行提示。用戶根據(jù)客戶端反饋的信息及時(shí)做出判斷，若客戶端反饋的異常狀態(tài)的確是有偷盜行為，用戶可以采取報(bào)警以及阻止偷盜行為的方式進(jìn)行處理。對(duì)于人為誤操作的情況，用戶可以在客戶端發(fā)送命令消除這一次的異常狀態(tài)檢測(cè)記錄，等下一次充電時(shí)重新去檢測(cè)充電回路。

5.物聯(lián)網(wǎng)控制器的應(yīng)用前景

本方案設(shè)計(jì)中提出的物聯(lián)網(wǎng)控制器理念的優(yōu)勢(shì)之處在于方案中物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備的可拓展性以及靈活性，客戶可以根據(jù)自身特定的需求以及根據(jù)運(yùn)用環(huán)境的需求進(jìn)行自由的拓展運(yùn)用。在家庭環(huán)境中，用戶可以通過(guò)無(wú)線以及有線的形式將家中所有的家電設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)控制器中進(jìn)行交互和控制；在公司環(huán)境中，用戶可以通過(guò)無(wú)線以及有線的形式將溫度感應(yīng)傳感器設(shè)備以及中央空調(diào)溫控開(kāi)關(guān)設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)控制器，物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)用戶端設(shè)定的溫度對(duì)中央空調(diào)開(kāi)關(guān)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。

物聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代正在崛起，物聯(lián)網(wǎng)控制器的使用也會(huì)更加廣泛，在不久的將來(lái)，它的存在必將會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展時(shí)代的一個(gè)全新代言詞。