基于云平台的林业物联网系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云平台的林业物联网系统，其包括：云平台、云网关和无线传感器网络。无线传感器网络负责对林区的数据进行采集，云网关对无线传感器进行统一的管理及数据的收割，通过有线或者无线的方式将数据传输至云平台，最后云平台以云服务的模式将数据提供给用户。本系统结合林地用地类型，根据传感器网络的部署覆盖策略及网络拓扑组织结构，提出了有林地、灌木林地及疏林地无线传感器网络的组建方式。针对不同的网络组建方式，云网关设计了不同的数据收割算法及基于统一的时间列表的网络管理办法。同时，通过提供云平台访问接口，在云平台层对云网关进行虚拟化，向用户提供基于IaaS服务的透明访问。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及林业资源监测领域，具体而言，涉及一种基于云平台的林业物联网系统。
技术介绍
森林环境监测是森林资源保护与管理的基础，是建设现代林业、实现森林科学经营的重要保障。第七次全国森林资源清查结果显示，仅森林的固碳释氧、涵养水源、保育土壤等6项生态价值就超过了10.01万亿元。此外，森林是社会、经济发展不可或缺的资源，它作为陆地生态系统的主体，在减少温室气体排放中发挥着举足轻重的作用。因此，做好森林环境监测工作对于我国可持续发展和节能减排具有重要的价值与意义。 传统的森林监测大多是人工监测，但该工作需要耗费大量人力进行实地测量或建立地面观测站。监测难度较大，无法持续监测，成本高，监测数据比较分散，数据管理困难。遥感监测主要依托于空间对地观测技术，利用卫星搭载的传感器采集地面图像，根据遥感影像的光谱信息或纹理信息等，采用某种监测方法来提取地物的信息。遥感监测具有全天时全天候、不受地理环境限制的特征，但同时，遥感技术受天气、季节等外在因素影响较大，卫星扫描周期长、分辨率低，且遥感监测需要一系列的设备，如卫星、地面接收站等，成本较高。 无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)由大量部署在监测区域内的廉价微型传感器节点组成。这些传感器节点通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，从而达到感知、采集和处理其网络覆盖的地理区域中感知对象的信息。无线传感器网络具有实时监测、智能化自组织、可靠性强、低功耗和低成本等特点，是一个有效解决森林监测的可行方案。 无线传感器网络构建无线网络，实现了物与物的交流。但是现有的通信网络和互联网主要是人与人的通信，传感网与以太网之间很难通信。加之，各种感知技术和通信协议都没有统一的标准，而且传感网的数据无法进行长距离传输。物联网云网关一方面对传感器网络进行管理及数据的收割，屏蔽传感网的异构性；另一方面通过提供多种数据传输方式与互联网进行通信，屏蔽互联网通信的多样性。物联网网关是物联网系统中连接传统通信网络和传感网络的桥梁，实现不同网络之间的通信和对传感网设备的管理。 无线传感器的大规模应用，随之而来的就是数据的迅速膨胀，这为物联网数据中心带来了更高的要求。云平台的出现，可以有效地对物联网应用层数据进行管理，包括数据存储、数据处理、用户管理、安全管理等，为物联网网络的持续正常运行提供稳定的网络服务。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于云平台的林业物联网系统，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。 为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于云平台的林业物联网系统，其特征在于，包括：无线传感器网络、云网关和云平台，其中： 所述无线传感器网络包括多个传感器节点，各传感器节点的信息在所述云平台注册，并同步至所述云网关，该信息包括节点的编号、名称、MAC地址、节点的位置和传感器属性，所述云网关根据注册的信息，对各传感器节点进行统一管理及数据收割，传感器节点在接收到所述云网关的唤醒命令后进行林业数据的采集，并将采集到的数据聚合到汇聚节点，通过汇聚节点发送给所述云网关； 所述云网关包括核心控制模块、数据采集模块、数据通信模块和电源管理模块，所述核心控制模块存储有系统管理配置信息和数据管理配置信息，按照预定的时间唤醒所述云网关，根据用户的控制命令或自动与所述云平台的任务列表进行同步更新，并根据任务列表中任务的执行时间，开启所述数据采集模块或所述数据通信模块的功能；所述数据采集模块启动后，以启发式的节点唤醒方式将所述云网关管理下的所述无线传感器网络中的各传感器节点进行唤醒，接收所述无线传感器网络中的各传感器节点采集的数据，并将所接收的数据进行存储；所述数据通信模块启动后，通过无线通信方式将所述数据采集模块存储的采集数据发送到所述云平台；所述电源管理模块用于判断当前任务与下一条任务的时间间隔是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则当前任务结束后所述云网关进入休眠状态，否则所述云网关继续保持工作状态，等待执行下一条任务； 所述云平台用于提供一个数据处理、数据共享以及控制和管理所述云网关、所述无线传感器网络的平台，通过统一接口获取所述云网关采集到的监测数据，并通过数据的统一管理和共享机制，按照数据对应的节点位置和传感器属性将接收的监测数据的整编入库，并接受用户的查询使用；所述云平台还存储有可供用户编辑的任务列表，接收用户的控制信息或任务信息，并所述控制信息或任务信息发送给所述云网关，通过所述云网关对所述无线传感器网络中的传感器节点进行控制管理。 可选的，将林区分为有林地、灌木林地和疏林地三种用地类型，根据林区不同的用地类型，对林区进行所述无线传感器网络的组网。 可选的，所述云网关与所述无线传感器网络之间通过第一通信协议进行数据通信，所述云网关与所述云平台之间采用第二通信协议进行数据通信，在数据通信时，所述云网关对所述第一通信协议和所述第二通信协议进行相互转换。 可选的，所述云平台支持多种数据源，根据用户的设置，自动的更新、维护数据；当用户请求数据时，所述云平台根据用户的请求条件，获取对应的数据提供给用户；以及在用户请求处理数据时，根据设定的处理方法，选择多种数据源进行分析，得到分析结果，并将所述分析结果返回给用户。 此外，在云平台还对异常情况进行处理，异常情况包括通信异常、计算异常、调用异常等，异常处理是一套完成的处理各种异常的策略，包括处理异常（针对异常采取一些行动）；.重新抛出异常（针对无法处理的异常）；转换为其他异常，以易于用户理解；以及不再捕获异常。 可选的，所述云平台采用OGC（Open Geospatial Consortium，开放地理空间联盟）SWE（Sensor Web Enablement，传感器网络整合框架）标准进行数据存储和共享。相比于传统的资源共享，数据访问速度更快，用户使用更方便，数据容易被用户发现。平台中使用OGC标准，可以提高系统的互操作性和透明访问性。一方面用户可以将自己的数据进行共享，也可以使用其他人共享的数据，这样可以使资源得到合理的利用。另一方面，用户不仅可以在本平台中方便的使用自己的数据，还可以接入到其他支持OGC标准的平台中，实现各用户自己的应用。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云平台的林业物联网系统，其特征在于，包括：无线传感器网络、云网关和云平台，其中：所述无线传感器网络包括多个传感器节点，各传感器节点的信息在所述云平台注册，并同步至所述云网关，该信息包括节点的编号、名称、MAC地址、节点的位置和传感器属性，所述云网关根据注册的信息，对各传感器节点进行统一管理及数据收割，传感器节点在接收到所述云网关的唤醒命令后进行林业数据的采集，并将采集到的数据聚合到汇聚节点，通过汇聚节点发送给所述云网关；所述云网关包括核心控制模块、数据采集模块、数据通信模块和电源管理模块，所述核心控制模块存储有系统管理配置信息和数据管理配置信息，按照预定的时间唤醒所述云网关，根据用户的控制命令或自动与所述云平台的任务列表进行同步更新，并根据任务列表中任务的执行时间，开启所述数据采集模块或所述数据通信模块的功能；所述数据采集模块启动后，以启发式的节点唤醒方式将所述云网关管理下的所述无线传感器网络中的各传感器节点进行唤醒，接收所述无线传感器网络中的各传感器节点采集的数据，并将所接收的数据进行存储；所述数据通信模块启动后，通过无线通信方式将所述数据采集模块存储的采集数据发送到所述云平台；所述电源管理模块用于判断当前任务与下一条任务的时间间隔是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则当前任务结束后所述云网关进入休眠状态，否则所述云网关继续保持工作状态，等待执行下一条任务；所述云平台用于提供一个数据处理、数据共享以及控制和管理所述云网关、所述无线传感器网络的平台，通过统一接口获取所述云网关采集到的监测数据，并通过数据的统一管理和共享机制，按照数据对应的节点位置和传感器属性将接收的监测数据的整编入库，并接受用户的查询使用；所述云平台还存储有可供用户编辑的任务列表，接收用户的控制信息或任务信息，并所述控制信息或任务信息发送给所述云网关，通过所述云网关对所述无线传感器网络中的传感器节点进行控制管理。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的林业物联网系统，其特征在于，包括：无线传感器
网络、云网关和云平台，其中：
所述无线传感器网络包括多个传感器节点，各传感器节点的信息在所述
云平台注册，并同步至所述云网关，该信息包括节点的编号、名称、MAC地
址、节点的位置和传感器属性，所述云网关根据注册的信息，对各传感器节
点进行统一管理及数据收割，传感器节点在接收到所述云网关的唤醒命令后
进行林业数据的采集，并将采集到的数据聚合到汇聚节点，通过汇聚节点发
送给所述云网关；
所述云网关包括核心控制模块、数据采集模块、数据通信模块和电源管
理模块，所述核心控制模块存储有系统管理配置信息和数据管理配置信息，
按照预定的时间唤醒所述云网关，根据用户的控制命令或自动与所述云平台
的任务列表进行同步更新，并根据任务列表中任务的执行时间，开启所述数
据采集模块或所述数据通信模块的功能；所述数据采集模块启动后，以启发
式的节点唤醒方式将所述云网关管理下的所述无线传感器网络中的各传感器
节点进行唤醒，接收所述无线传感器网络中的各传感器节点采集的数据，并
将所接收的数据进行存储；所述数据通信模块启动后，通过无线通信方式将
所述数据采集模块存储的采集数据发送到所述云平台；所述电源管理模块用
于判断当前任务与下一条任务的时间间隔是否大于设定阈值，若大于设定阈
值，则当前任务结束后所述云网关进入休眠状态，否则所述云网关继续保持
工作状态，等待执行下一条任务；
所述云平台用于提供一个数据处理、数据共享以及控制和管理所述云网
关、所述无线传感器网络的平台，通过统一接口获取所述云网关采集到的监
测数据，并通过数据的统一管理和共享机制，按照数据对应的节点位置和传

\t感器属性将接收的监测数据的整编入库，并接受用户的查询使用；所述云平
台还存储有可供用户编辑的任务列表，接收用户的控制信息或任务信息，并
所述控制信息或任务信息发送给所述云网关，通过所述云网关对所述无线传
感器网络中的传感器节点进行控制管理。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，将林区分为有林地、灌木
林地和疏林地三种用地类型，根据林区不同的用地类型，对林区进行所述无
线传感器网络的组网。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云网关与所述无线传
感器网络之间通过第一通信协议进行数据通信，所述云网关与所述云平台之
间采用第二通信协议进行数据通信，在数据通信时，所述云网关对所述第一
通信协议和所述第二通信协议进行相互转换。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云平台支持多种数据
源，根据用户的设置，自动的更新、维护数据；当用户请求数据时，所述云
平台根据用户的请求条件，获取对应的数据提供给用户；以及在用户请求处
理数据时，根据设定的处理方法，选择多种数据源进行分析，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，于新文，范东璞，陈雄华，马勇，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11