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基于物联网的网络控制器设计

周恩浩;李玉玲;何均健

【摘要】针对物联网系统中多样性通信网络导致的信息割裂问题,设计了一种基于

物联网的网络控制器.该网络控制器是通过无线传感器网络汇集不同终端的数据,并

将这些数据与传统通信网络进行连接传输,构建一个统一管理的物联网系统,进而形

成了多样通信网络的统一性.根据系统实现方案,在硬件、软件设计的基础上搭建了

系统实验测试平台,实验结果表明,所设计的网络控制器能够实现不同网络之间的数

据传送和协议转换,且具有良好的数据传输性能.

【期刊名称】《沈阳工业大学学报》

【年(卷),期】2019(041)004

【总页数】5页(P417-421)

【关键词】物联网;网络控制器;传感器;通信网络;数据交互;数据汇集;统一管理;实验

测试

【作者】周恩浩;李玉玲;何均健

【作者单位】华南农业大学现代教育技术中心,广州510642;华南农业大学现代

教育技术中心,广州510642;华南农业大学现代教育技术中心,广州510642

【正文语种】中文

【中图分类】TM615

随着各行各业不同信息之间的相互交互，物联网的概念被提出[1-2].物联网技术的

最终目的是通过不同传感器组成的网络节点将不同事物连接起来，使人和物之间随

时随地都能够很好地进行信息交互.对于传统通信网络而言，一般都是在终端设备

中嵌入对应的数据收发模块，然后再利用以太网等接入至网络当中，最后再通过

PC机或者手机来对其进行访问，以获取传输来的信息[3-4].随着物联网规模的不

断提升，若要实现多源信息的顺畅交互，传感器网络需由布置多种感知类节点的网

络所构成.然而不同的传感器节点具有不同的协议，且综合考虑远距离联网能力、

功耗要求以及系统成本等因素，多终端设备直接接入网络具有一定的难度，无法真

正的实现物联网体系的互联互通[5-6].因此，需要一种新型的网络控制器，能够使

物联网系统的多种终端设备无缝连接至网络当中.

本文设计了一种基于物联网的网络控制器控制方案，提出了物联网网络控制器的整

体设计方案和系统整体框架，并在此基础上阐述了网络控制器系统的硬件和软件实

现部分，最后对物联网网络控制器的整体性能进行了测试.

1网络控制器系统方案

物联网网络控制器主要是连接物联网节点的通信网络和传感器网络，并对其实施管

理.本文首先通过数据采集终端进行数据采集，并通过无线传感器模块传送至网关

模块，再将该数据通过现场总线等通信方式传输至上位机的监控中心，对通信网络

的数据和传感器网络数据进行深度融合，最后实现数据的统一安全管理.

网络控制器系统具备的主要功能有：1)无线、有线网络接入能力.网络控制器系统

需要通过无线、有线网络与监控中心进行远程通信，其中无线通信是采用移动通信

与互联网连接，而有线通信则是构建局域通信网络.2)无线传感器网络接入能力.为

实现不同采集终端数据的收集，网络控制器需具备和无线传感网络进行通信的功能，

进而实现物联网系统所有传感网络节点的连接.3)数据协议转换能力.为实现无线网

络、有线网络以及无线传感网络之间的数据转换，需统一不同感知网络的协议，网

络控制器需具备不同数据协议转换能力.4)管理控制能力.无线传感网络的控制中心

是网络控制器，因此无线传感网络的启动、组网和删除增加监测点等功能由网络控

制器进行管理和控制.5)数据存储能力.网络控制器能够实时地存储采集的终端数据，

便于监控中心实时查看.

物联网网络控制器系统的整体方案如图1所示，采集终端对所需要的数据进行采

集，采用ZigBee无线传感器网络连接至网关设备，而网关设备又采用3G无线网、

有线网络以及工业总线等网络与远程监控PC进行数据交互，进而实现物联网系统

所有节点的统一管理.

2网络控制器系统的硬件设计

根据物联网的基本功能，中国通信标准化协会(CCSA)将物联网分为感知层、传送

层和应用层，而物联网网络控制器处于传送层.其中感知层具备检测以及近距离通

信功能，主要组成为传感网络和数据采集设备，传感网络又是由多种数据采集设备、

传感器设备节点等组成，而数据采集设备由各类传感器和ZigBee模块等组成；传

送层具备远程通信及网络调节的功能，在以太网基础上，远程传输感知层采集的数

据信息，实现感知层网络与以太网络的结合；应用层则根据处理的数据信息为用户

提供应用和服务，处理和控制多种通信设备的信息.

图1物联网网络控制系统方案设计图Fig.1Schemedesignofnetworkcontrol

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