[发明专利]一种基于无线传感器网络的气象数据观测系统的中间件

说明书

 

技术领域

    本发明属于无线传感器网络中间件技术领域，尤其是涉及一种基于无线传感器网络的气象数据观测系统的中间件。

 

背景技术

目前气象数据观测系统按照数据传输方式分为有线和无线两种。有线的传输方式能够很好地实现气象数据的采集，但是具有线路成本高，在山区铺设困难，维修繁琐等缺点。而无线传输方式在节省成本的同时能够提供高服务质量和高效带宽利用，因此目前多数采用无线传输方式进行数据采集。

气象数据观测系统中通常包含无线传感器网络，无线传感器网络由大量的静止或移动的传感器构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息（比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物等等），并最终把这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络是继计算机和互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，已成为新一轮全球经济和科技发展的战略焦点。随着研究的不断深入，无线传感器网络会逐渐融入人们的日常生活和社会活动的各个领域。如果说互联网构成了逻辑上的信息世界，改变了人与人之间的沟通方式，那么无线传感器网络这将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，改变了人与自然界的交互方式。人可以在任何时间、任何地点甚至是任何环境条件下，通过无线传感器网络获取客观世界的大量信息，极大地扩展了网络的功能和人类认识世界的能力。

无线传感器网络一般包括传感器节点（sensor node）、汇聚节点（sink node）。无线传感器网络形成之后，各种传感器节点采集数据，但是各个传感器节点由于资源的有限性，不可能拥有足够大的网络通信能力，采集到的数据更不可能传递给远处的数据监测中心。但是仍然存在高功耗、数据获取不方便、可操作性差、智能化水平低、数据通信不稳定等诸多问题。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种应用于气象数据观测系统的中间件架构，作为连接无线传感器网络与互联网的桥梁，能够快速在传感器网络端和气象数据观测中心之间进行数据的往来传输，操作灵活，适应范围广。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无线传感器网络的气象数据观测系统的中间件，包括与气象无线传感器网络相连接的CWSN子系统以及与气象数据观测中心连接的CPC子系统， CWSN子系统和CPC子系统之间通过AD HOC网络进行通信；

所述CPC子系统包括CPC网络连接模块、网络自适应模块、CPC自动升级模块和指令处理模块，

其中，

CPC网络连接模块与CWSN子系统通过AD HOC网络连接，和气象数据观测中心通过Internet连接，接收CWSN子系统发来的数据并将其转发至服务器端、接收服务器发来的数据并将其发送至CWSN子系统； 

网络自适应模块在CPC子系统与internet首次连接时启动，根据CPC系统与网络的当前连接状态调整接入网络的方式；

指令处理模块用于对气象数据观测中心发送过来指令进行判断与处理；

CPC自动升级模块获取气象数据观测中心的可以在嵌入式平台上直接运行的可执行文件，更新现有的运行的程序，或者添加嵌入式平台上没有的运行程序；

所述CWSN子系统包括串口通信模块、CWSN网络连接模块、WSN包处理模块、XML文件处理模块和CWSN自动升级模块：

其中，

串口通信模块用于接收无线传感器网络发来的数据并将该数据传输至WSN包处理模块进行处理、接收从CPC子系统的指令并将其传输至无线传感器网络； 

WSN包处理模块用于解析从串口通信模块接收到的WSN数据包并将解析后数据传输至XML文件处理模块，将从XML文件处理模块传输来的数据封装成WSN数据包后发送给串口通信模块；

XML文件处理模块用于解析从CPC系统发来的XML文件并将其传输给WSN包处理模块，将从WSN包处理模块传输来的数据生成XML文件后发送给CWSN网络连接模块；

CWSN网络连接模块用于连接CPC子系统并与CPC子系统之间进行数据通信；

CWSN自动升级模块，通过CPC子系统获取气象数据观测中心的可以在嵌入式平台上直接运行的可执行文件，更新现有的运行的程序，或者添加嵌入式平台上没有的运行程序。

作为本发明的一种优选方案，所述网络自适应模块按照以太网、无线局域网、3G网络的顺序，自动选择通畅的网络进行连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：