基于Ad-Hoc网络的物联网数据采集系统设计.pdf
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1、随着国家积极推进智慧城市尧智慧社区的发展袁物联网产业在这些领域中的作用越来越重要袁物联网技术也正在以极快的速度发展遥 物联网产业发展的核心是数据袁对大量数据的采集和分析处理袁形成智能化的新产品和新服务咱1暂遥 对于物联网数据的采集袁是支撑物联网智能产业发展的重要基础遥 如果在数据采集方面出现一定的不稳定性袁比如物联网终端数据不能正常上传到服务器等情况袁就会极大影响到整个物联网系统的稳定运行咱2暂遥传统的物联网数据采集系统袁 在每个物联网终端设备中都会配备 GPRS 模块尧4G 模块尧5G 模块等数据传输模块袁终端把采集到的数据通过这些通信模块传输到服务器咱3-5暂遥 但是如果在物联网终端设备中
2、该模块出现异常袁 则可能造成数据无法及时上传袁影响到整个系统的数据统计和工作状态遥本系统在传统的物联网数据采集系统上袁增加了常见的 Wi-Fi 模块袁设计一种基于 Ad-Hoc 网络的数据采集系统遥1系统方案1.1 整体系统方案设计基于 Ad-Hoc 网络的物联网数据采集系统的整体结构如图 1 所示遥传统的物联网数据采集系统袁一般只是单一地配置数据上传通信模块袁如图 1 中的 4G 模块遥 当采集设备中的传感器获取到相应的数据后袁 通过 ISP 网络把终端所采集到的数据信息实时传递到远端后台服务器或者中转站节点中遥 传统的数据采集方案在实际工作环境较好时袁 数据的传输一般不会有大的问题遥 但是
3、如果当前设备中的 4G 模块出现问题不能上传数据袁该台设备所采集的数据后台服务器就不能获取袁 相当于该设备已经离线失效了遥 在本设计方案中袁 所有的数据采集终端设备中袁除了本身的 4G 通信模块外袁还增加了一个 Wi-Fi 模块袁可以根据实际的场景袁 采用覆盖范围不等的具体模块遥 设备中的Wi-Fi 模块不与后台服务器有联系袁 而是和附近覆盖区域下的数据采集设备进行相互通信遥 Wi-Fi 信号覆盖范围内的所有设备通过 Wi-Fi 组成一个 Ad-Hoc 网络袁 通过组成的 Ad-Hoc袁这些设备可以相互交换采集到的数据遥 当一个设备中的 4G 模块出现问题或者信号不稳定时袁该设备可以通过 Ad
4、-Hoc 网络把自己需要上传的数据共享到附近与服务器通信正常的设备中袁 让该设备的通信模块把自己需要上传的数据上传到后台服务器中袁 避免了因自己上传不了数据而影响后台数据的实时性和完整性袁很大程度上提高了整个系统的健壮性遥图 1系统方案框图1.2 物联网数据采集一般情况下袁 物联网中的数据采集设备首先通过传感器进行数据采集袁得到各种实时的环境数据袁然后将数据通过设备的通信模块传送到服务器上进行后期的数据处理咱6暂遥整个物联网系统的搭建袁 首先需要把物联网设备配置和部署到适当的位置袁以便进行数据采集和上传遥通过在物联网设备上安装相关的传感器或者终端设备袁 并使用合适的管理工具进行配置遥接下来袁物
5、联网设备需要连接到一个通信网络袁以便进行数据采集和上传遥 通常可以通过使用 4G 网络或者 Wi-Fi 网络实现遥 物联网设备会使用特定的通信协议袁例如 MQTT 或者 CoAP袁与远程服务器进行通信遥 这些协议具有不同的特性袁如可靠性尧传输效率尧带宽占用等遥 因此袁选择一个适当的协议是物联网设备数据上传过程中很重要的一步遥 在进行数据上传时袁物联网设备需要使用一个与服务器平台约定的额定端口遥 然后袁物联网设备会发送数据包袁并等待服务器平台的回应遥 服务器是物联网设备上传数据的最终目的地袁它在接收到数据后袁会进行数据的存储和分析遥 物联网数据分析系统通常使用大数据分析技术袁将数据从云端服务器中
6、提取出来袁进行整合和处理袁得到有价值的信息咱7暂遥基于 Ad-Hoc 网络的物联网数据采集系统设计Design of IoT Data Collection System Based on Ad-Hoc Network吴伟熊梓玉渊广东理工学院电气与电子工程学院袁广东 肇庆 526100冤摘要院在物联网系统中袁需要终端设备采集数据并上传到服务器中进行计算和处理遥 如果终端设备中的通信模块信号不好或者出现异常情况袁使得数据无法及时的上传到服务器中袁会极大地影响到系统的正常工作遥 针对该上传异常情况袁提出一种基于 Ad-Hoc 网络的系统方案遥 在终端设备原有的网络中增加一个 Wi-Fi 模块袁 用
7、于终端设备之间组建 Ad-Hoc网络袁当一个设备的数据上传模块出现异常时袁可以把数据通过 Ad-Hoc 网络发送到该网络中的其他设备上袁并通过其他设备的数据上传模块袁把实时数据上传到服务器中遥 通过测试表明袁该方案能够把原来不能上传成功的数据通过 Ad-Hoc网络及时上传到服务器中袁保障了系统的稳定运行遥关键词院Ad-Hoc曰物联网曰数据采集Abstract:This paper proposes a system based on Ad-Hoc network.A Wi-Fi module is added to the original network ofthe terminal dev
8、ice to form an Ad-Hoc network among the terminal devices.When a devices data upload module encoun鄄ters an exception,the data can be sent to other devices through the Ad-Hoc network,and the real-time data can be up鄄loaded to the server through the data upload module of other devices.Tests show that t
9、his approach can timely uploaddata that was not successfully uploaded before through the Ad-Hoc network to the server,ensuring the stable operation ofthe system.Keywords:Ad-Hoc,IoT,data collection基于 Ad-Hoc 网络的物联网数据采集系统设计26叶工业控制计算机曳圆园圆3 年第 猿6 卷第 8 期1.3 Ad-Hoc 网络Ad-Hoc 网络是一种对等网络袁 在该网络中的所有节点均由移动的主机构成袁
10、每个节点可以是一个主机也可以是中继节点袁是一种临时性的尧多跳的尧自组移动网络遥 Ad-Hoc 网络既可以作为一个独立的网络使得在网络中的设备进行数据通信袁也可以和 Internet 等异构网络进行数据交换咱8-9暂遥在物联网数据采集系统中应用的 Ad-Hoc 网络有以下的特点院淤高度可靠性院Ad-Hoc 网络可以通过多种路径进行数据传输袁即使其中一条路径不可用袁数据也可以通过另一条路径传输袁因此袁Ad-Hoc 网络的可靠性高于其他网络袁保障了整个物联网数据采集系统所采集的数据不会丢失遥 于更灵活的部署院Ad-Hoc 网络可以在任意地点快速部署袁不需要预先配置袁可以随时随地扩展或收缩遥 只要是物
11、联网终端数据采集设备上的Wi-Fi 信号覆盖范围内都可以利用 Ad-Hoc 网络进行数据交互袁相互传递设备需要上传的数据遥 因此袁在使用 Ad-Hoc 网络时袁需要根据实际需求和场景选择合适的通信技术咱10暂遥 总的来说袁Ad-Hoc 网络可以成为物联网技术发展的重要组成部分袁为物联网的不断演进和发展提供了很多有利的条件遥2测试结果与分析2.1 测试硬件环境在本系统方案的测试中袁 硬件方案采用了树莓派 4B 版本的硬件袁它配置了博通 BCM2711 的处理器袁最大支持 8 G月 内存空间袁启动系统需要的内核尧文件系统尧配置文件都通过板载的 SD 卡来存储袁并且同时配备了有线网卡和无线网卡遥 在
12、测试中袁 使用树莓派的有线网卡来代替方案中物联网设备上传数据的 4G 通信模块袁 使用树莓派的无线网卡来代替方案中物联网设备中的 Wi-Fi 通信模块袁组成所需要的 Ad-Hoc 网络遥 使用两台硬件配置一样的树莓派设备袁放置在相距 1 皂 的空旷位置保障它们的 Wi-Fi 信号可以相互覆盖袁 模拟物联网设备在实际环境中的部署情况遥2.2 测试软件环境在本系统方案中袁使用树莓派 4B 来表示物联网设备袁通过树莓派的官网可以获取到相应的系统固件袁 在测试中使用的树莓派固件版本为 2021-03-04-raspios-buster-armhf.img遥 该固件中使用了 Linux 内核袁树莓派原生
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- 基于 Ad Hoc 网络 联网 数据 采集 系统 设计
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