本發明涉及物聯網應用與控制裝置研究技術領域，尤其涉及基于物聯網體系架構的智能控制系統。

背景技術：

2005年,國際電信聯盟（itu）正式提出了物聯網一詞，從功能角度，itu認為“世界上所有的物體都可以通過因特網主動進行信息交換，實現任何時刻、任何地點、任何物體之間的互聯無所不在的網絡和無所不在的計算”；從技術角度，itu認為“物聯網涉及射頻識別技術、傳感器技術、納米技術和智能技術等”。

可見，物聯網集成了多種感知、通信與計算技術，不僅使人與人之間的交流變得更加便捷，而且使人與物、物與物之間的交流變成可能，最終將使人類社會、信息空間和物理世界（人-機-物）融為一體。所以，物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。

物聯網的體系架構主要由感知層設備、傳輸層設備、存儲與應用服務器、物聯網信息獲取能力展示平臺和配網自動化信息支持應用等部分組成，針對各個部分，當前已經出現了眾多物聯網數據管理方法。

專利號為201310136489.0的發明涉及物聯網數據管理信息技術領域，具體而言，涉及一種物聯網平臺數據管理方法。物聯網平臺數據管理方法，包括步驟：預先獲取各實體被管理對象上傳數據所采用的通信協議標準；接收各實體被管理對象上傳的數據；根據各實體被管理對象上傳數據所采用的通信協議標準，對所述上傳的數據進行解析；將解析后的數據存儲至應用數據庫，建立各實體被管理對象的虛擬的管理單元，調用所述應用數據庫中的數據，以所述管理單元為單位進行數據管理。發明所述的物聯網平臺數據管理方法，對不同被管理對象所上傳的采用不同通信協議的數據，進行兼容處理，不會由于感知層和網絡層的多樣化而導致必須采用多套管理系統，更加便捷。

專利號為201210156133.9的發明公開了一種物聯網管理系統，包括：管理設備、物聯端點設備和用戶終端設備，所述管理設備包括通信分類機和通信調度機，所述通信分類機連接物聯端點設備，所述物聯端點設備連接通信調度機，所述通信調度機連接用戶終端設備。通過上述方式，發明的物聯網管理系統采用plc自動控制，無需人為操作，能夠大大提高通訊速率和控制速率，降低了復雜度，降低了成本，可以更加清晰直觀地觀察物聯管理過程。

專利號為201610653609.8的發明公開了一種物聯網管理平臺，包括信息和物理兩部分，其信息部分包括感知信息管理系統和控制信息管理系統，其物理部分包括運營商管理服務器及與服務器相連的各種設施，是信息結構中的感知信息管理系統和控制信息管理系統的載體；物聯網管理平臺通過對各種感知控制信息、公共服務信息、網絡通信等進行數據采集，協議轉換，數據存儲處理，數據共享，業務流程梳理，實現各種專業系統管理功能。發明從物理結構、信息結構上論述了物聯網管理平臺的具體實現方式，體現了物聯網管理平臺在整個物聯網體系中的核心地位和作用，對于物聯網標準制定、工作開展都具有極大的促進和指導意義。

然而，隨著當前物聯網技術的不斷進步，其集先進的傳感器、計算機與信息通信技術于一身，具有節點與節點之間自組成網，目標信息智能感知、智能處理信息和智能傳輸與發布信息的突出優點，所以，如果能夠發明一種可以與物聯網各體系結構進行無縫銜接的智能控制系統，將大大增加物聯網的實際應用性，便于技術人員充分發揮物聯網技術信息獲取的優勢，為不同類別的網絡數據建設提供支持。

技術實現要素：

本發明目的在于提供基于物聯網體系架構的智能控制系統，根據物聯網傳感器組的成本和技術優勢，結合現場系統設備的實際應用，能通過較低的成本和便捷的安裝，提高數據傳輸的靈活性，使控制系統進一步智能化、現代化和高效化。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：基于物聯網體系架構的智能控制系統，包括主電源以及分別與所述主電源連接的主控制器、信息讀取單元；所述主控制器包括信息處理器和通信單元，所述信息讀取單元包括傳感器接收網絡、rfid讀寫系統和音視頻感知單元，所述rfid讀寫系統包括rfid電子標簽、閱讀器和rfid數據處理器；所述信息處理器包括arm處理器、信息編碼建模單元及附屬控制組件。

進一步地，所述主電源包括電池組及其連接的漏極開路器件，所述電池組包括浮充式蓄電池組。

進一步地，所述附屬控制組件包括時鐘電路、存儲器和人機交互界面。

進一步地，所述通信單元包括遠程傳輸模塊和近程傳輸模塊，所述近程傳輸模塊包括jtag接口和系統總線，所述遠程傳輸模塊包括lte通信組件和光纖通信單元。

進一步地，所述lte通信組件包括td-lte通信芯片和lte230通信芯片。

進一步地，所述信息處理器通過所述通信單元連接物聯網系統，所述物聯網系統通過所述遠程傳輸模塊連接移動運營商網絡。

進一步地，所述系統總線設置數據加密裝置。

進一步地，所述信息讀取單元連接物聯網系統中感知層設備連接，實時監測、感知和采集物聯網中各種環境或監測對象的信息。

進一步地，所述rfid電子標簽包括rf模塊和eeprom，所述閱讀器與所述rfid電子標簽通過所述rfid數據處理器連接，所述閱讀器通過wlan無線網絡或串行數據接口連接所述信息處理器中的存儲器。

進一步地，所述人機交互界面包括led陣列和控制鍵盤。

本發明的有益效果在于：

1、本發明通過引入與物聯網連接的信息處理器，一方面作為系統進行數據采集和管理的核心，另一方面還提供各通信部分的接口以及操作接口，從而可以有效實現多樣化信息處理功能。

2、本發明的通信單元包括遠程及近程通信功能，可以根據實際環境和需求，自主實現遠程及近程、上行及下行通信選擇，具有很強的自適應功能。

3、本發明的信息讀取單元包括各種傳感器和rfid閱讀器，它們可以通過嵌入式的模塊集成，用于采集物聯網中多應用場景的數據信息，并通過協議棧實現通信網絡的自組織，滿足系統設備的通信需求。

綜上所述，本發明控制系統能對物聯網涉及到的信息業務進行統一的管理，提供信息采集及管理支撐的通用模塊，并能通過主控制器和信息讀取單元的多樣化設計，確定使用不同的功能程序和業務的擴充，匹配物聯網技術中將傳感器、計算機與信息通信技術集于一身的設計，具有數據自組成網、目標信息智能感知、智能處理信息和智能傳輸與發布信息的突出優點，最終可以通過進一步系統配置和可擴展的設計實現控制系統的可級聯化，值得廣泛推廣與使用。

附圖說明

圖1是本發明系統的結構示意圖。

具體實施方式

實施例

下面結合具體實施例對物聯網技術和本發明的結合及應用進行分析：

本發明的智能控制系統旨在能充分發揮物聯網技術信息獲取的優勢，通過先進的智能控制手段管理物聯網技術高度復雜、網架結構多變的運行狀態、環境狀態信息，智能融合與處理這些繁雜的信息，根據歷史數據、鄰居數據和專家故障數據庫提前預警設備故障，為運維管理人員提供高可信高效可用的信息支持，從而大幅度提升物聯網的運維管理水平。

物聯網技術的體系架構主要由感知層設備、傳輸層設備、存儲與應用服務器、物聯網信息獲取能力展示平臺和配網自動化信息支持應用等部分組成。

感知層設備主要包括現場各種無線傳感器節點組成，這些傳感器不依賴外部供電，僅從環境或自備一次長壽命電池完成長時間（5~10年）信息采集任務，完成物聯網設備的工作溫度、電壓、電流、相角、諧波、設備傾斜角變化、振動等信息的采集，同時還采集分布式儲能、發電，電動汽車等新的用電發電設備引入物聯網之后所帶來的量測信息。感知層設備采集的信息采用統一的格式化數據傳輸到匯聚節點，這些格式化信息由其所屬單個傳感器自有的傳感器信息模型定義，應用根據每個傳感器的信息模型對格式化數據進行解析，得到可用的現場實時信息。

傳輸層設備由匯聚節點（無線數據傳輸基站）和匯聚網關組成，匯聚節點負責各傳感器節點的入網管理、網絡維護、路由查找、傳感器信息解密與再加密和格式化數據傳輸任務，匯聚網關負責各匯聚節點的接入、匯聚信息解密、非格式化數據傳感器信息接入（多個性化定制協議棧）與格式化轉換，并完成傳感器信息模型到iec61850信息模型的轉換與重定義、重建模。匯聚網關將獲得的傳感器信息歸一化為iec61850信息模型將這些信息加密后發送到應用層存儲服務器。

應用層設備主要包括存儲服務器、應用服務器、傳感器信息獲取應用展示平臺和一流配網自動化信息支持軟件等組成。存儲服務器解密接收到的匯聚網關的信息，應用iec61850信息模型解析這些信息，并按iec61850信息格式統一存儲，分發給各應用，應用服務器運行傳感器信息獲取展示平臺，為全域用戶提供信息展示應用，一流配網自動化信息支持軟件根據配網自動化應用定制其所需的信息內容，通過信息交換總線將其所定制信息按規定的格式發送到配網自動化平臺，為配網自動化提供可信的信息支持。

如圖1所示，本發明的基于物聯網體系架構的智能控制系統，包括主電源1以及分別與主電源1連接的主控制器、信息讀取單元2；主控制器包括信息處理器3和通信單元4，信息讀取單元2包括傳感器接收網絡5、rfid讀寫系統6和音視頻感知單元7，rfid讀寫系統包括rfid電子標簽、閱讀器和rfid數據處理器；信息處理器3包括arm處理器8、信息編碼建模單元9及附屬控制組件。

在實際應用中，主控制器中的信息處理器主要連接物聯網系統結構中應用層，即連接存儲服務器、應用服務器、傳感器信息獲取應用展示平臺等，主控制器中的通信單元主要連接物聯網系統中的傳輸層，從廣義連接上講，我們可以認為信息處理器通過通信單元連接物聯網系統，同時在實際中，物聯網系統還往往通過遠程傳輸模塊連接移動運營商網絡；感知層設備主要包括現場各種無線傳感器節點組成，本發明中的信息讀取單元連接物聯網系統中感知層設備連接，實時監測、感知和采集物聯網中各種環境或監測對象的信息。

本發明系統中的主電源1包括電池組13及其連接的漏極開路器件14，電池組包括浮充式蓄電池組。浮充式蓄電池組運用了bms系統，可以保障所連接設備更長時間的運行；bms是現在廣泛應用于供電領域的電池管理系統，它是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是針對性解決二次電池的一些缺點，如存儲能量少、壽命短、串并聯使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。

附屬控制組件包括時鐘電路10、存儲器11和人機交互界面12；人機交互界面包括led陣列和控制鍵盤。

通信單元4包括遠程傳輸模塊15和近程傳輸模塊16，近程傳輸模塊16包括jtag接口和系統總線，遠程傳輸模塊15包括lte通信組件和光纖通信單元；lte通信組件包括td-lte通信芯片和lte230通信芯片；系統總線設置數據加密裝置，一方面，在安全接入和安全傳輸方面，采用移動終端和無線接入網建立加密網關，從而終端和主站系統側都能安全、可靠的收發數據，另一方面，在本地數據鏈路層上，通過使用設備地址、認證私鑰、加密私鑰和隨機碼等多個參數保證通信安全，為調試、維護以及操作提供方便、安全等有利保證。

系統的傳感器通信裝置包括近距離通信裝置和廣域網絡通信裝置。在近距離通信方面，以ieee802.15.4為代表的近距離通信技術是目前的主流技術，802.15.4規范是ieee制定的用于低速近距離通信的物理層和媒體介入控制層規范，工作在ism頻段，免許可證的2.4ghzism頻段全世界都可通用。在廣域網路通信方面，ip互聯網、2g/3g移動通信、衛星通信技術等實現了信息的遠程傳輸，特別是以ipv6為核心的下一代互聯網的發展，將為每個傳感器分配ip地址創造可能，也為傳感網的發展創造了良好的基礎網條件。傳感網絡相關通信技術，常見的有藍牙、irda、wi-fi、zigbee、rfid、uwb、nfc、wirelesshart等。

本發明的核心功能主要體現在與物聯網技術結合的傳感器技術和rfid射頻識別技術上:

一方面，系統通過采集各傳感器之間的數據并進行相互協作構成了傳感器接收網絡，實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到信息處理器。

另一方面，系統的rfid系統由rfid電子標簽、閱讀器和rfid數據處理器組成。rfid電子標簽包括rf模塊和eeprom，閱讀器與rfid電子標簽通過rfid數據處理器連接，閱讀器通過wlan無線網絡或串行數據接口連接信息處理器中的存儲器。當帶有電子標簽的量測設備通過特定的信息閱讀器時，標簽被閱讀器激活并通過無線電波將標簽中攜帶的信息傳送到閱讀器以及rfid數據處理器，完成量測設備信息的自動采集工作。而rfid數據處理器則根據需求承擔相應的信息控制和處理工作。

系統rfid系統的基本工作流程為：①閱讀器通過發射設備發送一定頻率的射頻信號，當射頻標簽進入發射設備工作區域時產生感應電流射頻標簽獲得能量被激活，將自身編碼等信息通過卡內置發送設備發送出去。

②系統接收設備接收到從射頻標簽發送來的載波信號，經調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理。

③主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。讀寫距離是衡量射頻識別系統的性能的重要參數，影響射頻卡讀寫距離的因素包括信號接收、發送設備工作頻率、閱讀器的輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗以及射頻卡本身獲得的能量及發送信息的能量等，大多數系統的讀取距離與寫入距離不同，寫入距離約是讀取距離的40%-80%。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，本領域的一般技術人員將認識到，使用本發明的方案還可以實現許多可選的實施例。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。