传感网(WSN)+互联网(Internet =物联网(IOT)
感受传感网 ,走进物联网。蔡律摄
10月10日,与李兴国先生考察重庆国人电讯产业有限公司,该司1995年8月注册成立,2003年开始跟踪"传感网"技术,2006年推出“格网通”无线传感器网络通讯平台(GWSN)。 “GWSN”技术是公司自主研发、具有自主知识产权的无线通信技术。蔡律摄
基于“GWSN“通讯平台开发出GWT节能管理网络系统,并获得国家发明专利,广泛应用于政府、电信、水利、电力、石油、公安、矿山、交通、军队等公网和专网,博得了众多用户的赞誉。公司相继获得了二十多项专业资格及认证证书,相关产品分别获得过国防通信设备器材进网许可证、国家信息产业部电信设备进网许可证、国家无委会无线电发射设备型号核准证、国家重点新产品证书、重庆市高新技术产品认定证书等。蔡律摄
GWT节能管理网络系统可以方便的深入到建筑物内的各个区域,实现对能耗系统全参数、全过程的集中监测、管理和控制功能,是大型公共建筑能耗监测、节能运行管理和自动控制的综合解决方案。GWT节能系统于2008年投向市场,深受客户好评。GWT在智能社区中的应用。蔡律摄
GWT在智能社区中的应用。蔡律摄
“GWSN”技术遵循无线网状网(mesh)通信理念,利用自创的路由识别算法和高效的编程运算,以及"低成本、低功耗、高速率"的一体化射频芯片,实现了不同于Zigbee模式的“自组网、自路由、自恢复”的无线网状网通信。蔡律摄
GWSN技术
一、GWSN技术介绍
“GWSN”技术是重庆国人电讯产业有限公司自主研发、具有自主知识产权的格网通(GWT)无线传感网通信技术。该技术遵循无线网状网(mesh)通信理念,利用自创的路由识别算法和高效的编程运算,以及“低成本、低功耗、高速率”的一体化射频芯片,实现了不同于Zigbee模式的“自组网、自路由、自恢复”的无线网状网通信。
在这样一个通信系统中:
任何一个终端(采集)设备可以自由的出入网而不会引起其他终端(采集)设备通信的中断;
任何一个终端(采集)设备无须人为干预可以自动寻找最佳路径将信息传送至中心;
任何一个终端(采集)设备既是信息的采集者也是信息的中继者,并自动识别可用的中继;
通过这样一个双向无线格网通信网络进行远程模拟和数字量的采集及控制,可以实现现场的无人值守和控制,以及人不便到达的环境的实时监控。由于采用了无线格网通信技术,使系统无线联网的抗干扰能力和可扩展性大为加强,通信距离增加,数据传输的速率大为提高(250 kbps),上下网便捷,网络用户数大为增加,真正实现传感器采集群。同时,利用“GWSN”便利、实用的系统管理协议,用户在管理中心就可以很方便的配置、监控远程的终端设备,真正做到“动查全局,决胜千里”。
由于具有以上的功能特性,“GWSN”系统特别适用于单用户(终端采集设备)采集数据量不大,但用户(终端采集设备)数量大且分布密集的监控场合。可广泛用于环保、卫生、水文、电力、矿山、工厂、工地、农场、林场、小区、院校、军事等系统和单位的实时报警监控场合。
二、“GWSN”技术特点
核心理念-- "自组网、自路由、自恢复"的无线网状网(mesh)通信技术
实现目标--"低成本、低功耗、高速率"的超小型无线模块
任何一个终端(采集)设备可以自由的出入网而不会引起其他终端(采集)设备通信的中断;
任何一个终端(采集)设备无须人为干预可以自动寻找最佳路径将信息传送至中心;
任何一个终端(采集)设备既是信息的采集者也是信息的中继者,并自动识别可用的中继。
"GWSN"无线传感网通信系统是一个双向无线多跳自组网络,它工作于同频半双工模式,射频工作频率选用国内开放频段315M和433M(主推433M,也可以用在800M、915M频段),绕射能力远好于Zigbee的2.4G频段,这使得楼栋内上下楼层间完全可以正常通信和转发,其实用性能大为增强,且系统在所有工作频段均采用250kbps空中速率加密传送,在10mW发射功率时,节点间有效通信距离为30-80M。
三、“GWSN”系统组成
系统部件:系统主要分为六个部分:传感器(CGQ);控制器(KZQ);终端节点(JD);智能网关(WG);管理中心(GLZX)。
传感器(CGQ):感应各类物理量并转换成相应的模拟或数字电信号。如温度、压力、烟雾、瓦斯传感器等。
控制器(KZQ):执行强、弱电控制。如灯、光报警;电器开关等。
终端节点(JD):包括主节点和副节点。从传感器获得模拟和数字量的采集;向控制器送出控制执行指令和数据;通过无线通信方式上传数据到中心;接收中心发来的控制和配置指令。
智能网关(WG):汇接各终端节点采集来的数据到管理中心;分发管理中心来的控制数据到各终端节点。通过无线通信方式与JD通信;通过有线通信方式与管理中心通信。
管理中心(GLZX):完成系统的控制和管理。
四、“GWSN”组网功能介绍
典型网络拓扑结构图一:
典型网络拓扑结构图二:
在两种网络拓扑中,网关和主节点都组成树型自路由网络,可以完成大区域、多楼层的覆盖。
网关可以管理253个主节点。网络拓扑一中的主节点可以管理254个副节点。全网共6.5万个副节点。
组网时,网关在管理中心的管理下先行工作。
在无线通信覆盖区域内的主节点在感知到网关已经工作后,以网关为中心由里到外,自动寻找最佳路径逐跳(层)入网,并告知管理中心该主节点的上层节点(入网)地址、接收场强和入网跳数。主节点在入网后还会根据自身周围的无线通信环境自动调整路由,并上报管理中心。主节点在感知自己不能和上层主节点有效通信时,会自动脱离通信,重新寻找入网路径。主节点脱网后它的上层节点会及时通报管理中心。
在网络拓扑一中,副节点在感知到所属主节点已经工作后,即刻入网开始工作,并通报入网场强。副节点脱网后,所属主节点会及时通报管理中心。副节点可以有省电功能。
在网络拓扑二中,副节点没有所属主节点,只要感知到网关或任何一个主节点在工作,它即可入网工作。副节点脱网后,网关或主节点会及时通报管理中心。副节点可以有省电功能。
网关与网内的节点通信可以采用一对一或广播方式。
五、 “GWSN”系统功能指标
系统功能描述
射频工作频率:315M、433M、800M、915M频段,每频道40-50信道用户可选。同频半双工模式。
射频功率:-30dBm ~+10dBm,用户可选。
射频调制:FSK(低速);MSK(高速)。
射频通道速率:1.2K-250Kbps,用户可选。
数字RSSI输出
符合EN 300 220(欧洲)和FCC CFR47 Part 15 (美国)标准
支持传输前自动清理信道访问(CCA),即载波侦听系统
主节点无线通信具有"自组网、自路由、自恢复"功能。
主节点既完成数据采集、控制,又可中继路由其它节点和网关的数据。
主节点最大中继跳数:100跳。(室内,250个主机/-20dBm发射功率,完成24跳组网测试)
节点可被遥毙,防止通信干扰。
主节点间单跳通信距离:50-300M,因环境和射频速率而变。
主节点同时具有RS485有线中继功能。自动侦测RS485接口,且优先启动有线中继功能。
主节点自动路由、固定路由用户远程可指配
节点射频功率用户可指配
节点脱网主动上报
每跳转发延时:2ms ~ 250ms,随机。
链路控制:载波侦听,随机发送,防碰撞重发。
系统容量:253个主节点,6.5万个副节点。
报警、数据上传;控制下传;双向通信。
短数据:1-50字节。
模拟和数字量采集。
开关量控制输入、输出。
串口速率:115.2Kbps。
供电:≤30mA(普通),≤1uA(省电时),DC3V;
采集数据可图形、图表显示
模拟量报警点阀值中心可指配
异常事件报警
可报警联动输入、输出,方便与其他报警系统融合
采集数据自动记录,并可检索和打印输出
中心可对前端设备属性进行指配和管理
网关支持 TCP/IP
管理中心客户端与服务器采用B/S结构,方便远程联网监控硬件设备终端节点(JD)
基本型为8个输入输出数字通道和八个模拟输入通道,可以分别接入8个开关型传感器和8个模拟量传感器,以及8个开关型控制器。
技术特点
低功率: 普通型小于 30 mA,省电型小于1uA (3伏供电)
八个 8-bit 模拟输入通道
2个 PWM 输出通道(可选)
8个输入输出数字通道
数据上传:随机、周期或定时传送;
集成常用传感器:温度、湿度、气压、振动、声音、烟感、红外光感、日光感等
智能网关(WG)
技术特点
低功率: 小于 30 mA (3伏供电)
串口速率: 115 kbps
内置或鞭天线
RS-232串型接口,支持GPRS
以太网接口
支持TCP/IP
集成常用传感器:温度、湿度、气压、振动、声音、烟感、红外光感、日光感等
传感器(CGQ)
外购或用户定制。
控制器(KZQ)
用户定制。
六、“GWSN”技术应用领域
"GWSN"无线传感网通信系统特别适用于单个用户(终端采集设备)数据采集量不大,而用户(终端采集设备)数量大且分布密集的监控场合。
建筑物环境监测
矿山井下监测
森林防火和化学气体监测
大坝、桥梁、涵洞、下水道、管线监测
自动抄表
厂矿、小区安防
营区警戒和隐秘战线应用
......
七、GWSN应用展望
矿山井下人员定位
森林防火和化学气体监测
大坝、桥梁、涵洞、下水道、管线监测
自动抄表
厂矿、小区安防
营区警戒和隐秘战线应用
相关知识
1、重庆国人电讯产业有限公司
重庆国人电讯产业有限公司于1995年8月注册成立,主营业务为无线及网络通信产品的研制、生产、销售和工程组网,97年获得重庆市高新技术企业称号,公司注册资本3000万元。
公司现有员工96人,拥有包括博士、硕士、高工等技术专家在内的科研技术队伍和高素质的管理团队,其中助理工程师以上技术人员45人。公司是按照现代企业制度建立并集科研、生产、销售、工程组网和服务于一体的高新技术企业,拥有高素质的科研技术队伍和管理团队,拥有先进的科研手段和检测设备,与清华大学、重庆邮电学院和美国PRI公司等建立了长期的科研合作关系,成立了重邮国人通信技术研究所,并获得"重庆市企业技术中心"的殊荣。
公司于2003年开始跟踪"传感网"技术,于2004年着手进行技术开发,于2006年推出"格网通"无线传感器网络通讯平台(GWSN)。 "GWSN"技术是公司自主研发、具有自主知识产权的无线通信技术。该技术遵循无线网状网(mesh)通信理念,利用自创的路由识别算法和高效的编程运算,以及"低成本、低功耗、高速率"的一体化射频芯片,实现了不同于Zigbee模式的“自组网、自路由、自恢复”的无线网状网通信。
基于"GWSN"通讯平台开发出GWT节能管理网络系统,并获得国家发明专利。GWT节能管理网络系统可以方便的深入到建筑物内的各个区域,实现对能耗系统全参数、全过程的集中监测、管理和控制功能,是大型公共建筑能耗监测、节能运行管理和自动控制的综合解决方案。GWT节能系统于2008年投向市场,深受客户好评。
公司2006年实现销售收入6500多万,公司产品及业务遍及全国20几个省市,广泛应用于政府、电信、水利、电力、石油、公安、矿山、交通、军队等公网和专网,博得了众多用户的赞誉。公司相继获得了二十多项专业资格及认证证书,相关产品分别获得过国防通信设备器材进网许可证、国家信息产业部电信设备进网许可证、国家无委会无线电发射设备型号核准证、国家重点新产品证书、重庆市高新技术产品认定证书等。同时,公司开发的"格网通"产品还获得国家中小企业创新基金、市信产局和市科委的资金资助。
“团结、创新、务实、高效”是公司的企业精神。"忠诚守信,务实求真,一切为了市场需要和客户满意"是公司的经营宗旨。公司以其勤奋和进取精神不断完善自身,至真至诚地同各界朋友携手共进。