基于无线传感网的平安家居服务系统结题报告

中国移动集团重点 /联合研发项目结题汇报报告 中国移动通信集团上海有限公司 项目名称：基于无线传感网的平案家居服务系统 （物联网技术及应用联合项目） 项目编号： 第 2页 项目总体方案 2 项目计划完成情况 3 技术解决方案 4 项目合作及分工 5 项目总结 6 项目背景与目标 1 目录 第 3页 包括 独居老人、婴幼儿童 、无法自理 的病人 等特需人群，以及众多 需要加以警戒、保护的场所 。 “特大火灾 胶州路一栋高层住宅整体性烧毁，至少造成 58人死亡， 40余人失踪，百余人受伤。 2010年 2月 1日，浦东新区祝桥镇祝西小区发生一起蒙面上门抢劫并劫持女婴事件。 项目背景 平安家居意义何在？ 预防意外隐患 保护特需 群体 警戒犯罪侵害 现状及问题： 当前有线型产品存在布线难度大，工程造价昂贵等问题，难以进行大规模应用。 目前的无线传感视频监控系统技术上还不成熟，也没有形成完整的系统解决方案 。 第 4页 项目目标 需求分析、方案设计 进行平安家居服务系统需求分析。 结合家居环境特点、无线传感网通信特点及用户需求，进行应用于家居环境的传感网组网方案设计，指导试点建设。 系统开发、测试验证 根据应用环境，研究各种用于检测的传感器节点、网关等设备的所需接口、功能及性能，并进行相关产品定制和开发。 研究用户应用需求，进行业务平台的设计与开发。 在试点应用环境下对系统进行测试和优化。 业务研究、试点建设 进行视频报警、视频查询、远程设备控制与设置等业务解决方案研究。 在试点应用环境下对相关业务进行测试、验证。 最终实现传感器网络、 安家居服务的结合，建设从传感器网络、 第 5页 项目计划完成情况 项目按计划如期按时完成。 分别在项目要求时间节点内完成了技术方案、技术规范、产品开发、演示系统搭建及测试。 申请了相关专利并发表相关论文。 项目执行情况： 系统关键技术研究 课题准备、预研阶段 项目报告撰写、结题 技术方案编制、系统开发、设备开发、测试系统搭建 系统测试 2010年 4月 1日 月 30日 2010年 5月 1日 月 15日 2010年 6月 16日 0月 15日 2010年 10月 16日 1月 15日 2010年 11月 16日 2月 31日 第 6页 技术解决方案 方案比较及优势 现阶段平安家居的方案大都是采用单一以短信形式向用户报警的方式。本方案将利用 3且用户不止可以被动地得到报警，更可以通过该系统主动控制一些传感，增加可操作性。 技术关键点 1）平安家居服务系统的传感网组网方案； 2）平安家居无线传感检测节点及网关的设计与开发方案； 3）事件报警及用户主动发起查询、控制等业务总体解决方案 ； 项目难点 1）目前无线传感器网络尚未完成国际、国内标准化，各厂商在无线传感器网络技术实现上存在差异。 2）结合无线传网的移动业务应用研究还处于起步阶段，其功能、性能、业务模式需要进行基础研究、验证。 第 7页 平安家居服务系统总体网络架构 网 关平 安 家 居信 息 服 务 平 台汇 聚节 点M 2 M 通信 模 组前 端 传 感 测 控 和视 频 系 统监 控 摄 像 头用 户 终 端M 2 M 管 理 平 台红 外 传 感 器M 2 M 业 务管 理 与 应 用业 务 数 据 流处 理 器视 频 业 务 流I N T E R N E 度 传 感 器烟 雾 传 感 器浸 水 传 感 器路 由 节 点移 动 通 信 网 络第 8页 平安家居服务系统总体网络架构 主要完成传感信息采集、信息汇聚、设备控制等功能和视频信息采集、摄像头设备控制、本地视频存储等功能。 前端传感测控和视频系统 完成对前端传感测控和视频系统的管理和控制、信息的处理与传输、非移动通用协议到标准通用协议的数据格式转换、本地管理信息设置及现场设备故障管理。 平安家居服务系统网关 主要完成网关与平安家居信息服务平台之间信息传送、对网关设备的控制和管理、对平安家居信息服务平台的管理等功能，并完成对平安家居网关进行认证、鉴权、计费等功能。 主要完成平安家居传感信息处理、视频监控、综合信息查询、事件告警通知、设备故障告警通知、用户远程控制、用户设置远程管理和用户权限认证等多种相关功能。 平安家居服务平台 第 9页 前端传感测控和视频系统 各测控节点检测家居环境中的各种信息，如温度、煤气等。 通过路由节点进行家居信息汇聚，并把汇聚的信息发送给网关。 家居视频节点通过路由节点与网关通信，接收网关的控制信息。 家居视频节点通过 3 前端系统实现 系统构成及组网方式 第 10页 前端传感测控和视频系统 通信协议设计 无线测控系统的通信协议 应用层网络层链路层物理层应用层网络层链路层物理层应用层物理层传感数据电气信号调制物理层电气信号解调应用层传感数据 485无线测控系统传感器 无线通信模块 路由节点应用层网络层链路层物理层汇聚节点M 2 M 家居网关R F 2 . 4 G ( M E S H - Z i g b e e )W M M P 模块应用层网络层链路层物理层3 G T D I M 平台M 2 M 平台应用层网络层链路层物理层应用层网络层链路层物理层应用层物理层电气信号调制物理层应用层无线测控系统传感器 无线通信模块 路由节点应用层网络层链路层物理层汇聚节点家居网关应用层网络层链路层物理层应用层网络层链路层物理层平台平台第 11页 前端传感测控和视频系统 通信协议设计 家居视频系统的通信协议 应用层网络层链路层物理层物理层电气信号解调应用层传感数据 485家居视频系统路由节点应用层网络层链路层物理层汇聚节点居网关 (M )W 模块应用层网络层链路层物理层3 G H 3 2 4 2页 测试、验证 测控节点测试项 测试结果 发射功率 24.9 5 2) 接收灵敏度 高低温、高湿度环境测试 可分别在 55 、 5%的湿度的环境下正常工作 抗振动性能 在 202000 76数据检测时延 测试最大值 2s 抗干扰能力 可与 路由节点测试项 测试结果 发射功率 25.7 5 2) 接收灵敏度 高低温、高湿度环境测试 可分别在 55 、 5%的湿度的环境下正常工作 抗振动性能 在 202000 76数据检测时延 测试最大值 2s 抗干扰能力 可与 摄像头测试项 测试结果 高低温、高湿度环境测试 可分别在 55 、 95%的湿度的环境下正常工作 抗振动性能 在 202000 76操作控制 可通过 第 13页 网关系统 R S/ R S/ M 卡单元S I M 卡单元家居无线模块家居无线模块接口单元接口单元存储单元存储单元模块模块状态显示单元状态显示单元电源单元电源单元卡单元卡单元家居无线模块家居无线模块接口单元接口单元存储单元存储单元网关完成对前端传感测控和视频系统的管理和控制、信息的处理与传输、非移动通用协议到标准通用协议的数据格式转换、本地管理信息设置及现场设备故障管理。 作为 网关的指挥调度中枢，各个相关单元对于总线内存电源等的资源使用均有它来进行分配。 电源 负责将 220定向各个单元供电。 家居无线模块单元 负责家居环境里面的通信，一方面将来自前端传感网络的信息进行解析和解码，然后将信息打包封装传送到时，完成反向的信息解析工作。 负责通信传送，通过无线网络和移动通信网络连接，可以使用的形式有 接口单元 支持 以和支持相同协议的设备进行对接。 第 14页 汇聚节点性能测试 测试结果 发射功率 25.3 5 2) 接收灵敏度 无线传输特性 视距（ 信距离在 20时信号的接收功率均大于 2关）测试 测试结果 录、业务数据上报等功能，并且能够正确查询 议状态、参数状态和独立业务流连接状态 网关与 关会显示工作异常 测试、验证 第 15页 平安家居服务平台 平安家居服务平台主要完成平安家居传感信息处理、视频监控、综合信息查询、事件告警通知、设备故障告警通知、用户远程控制、用户设置远程管理和用户权限认证等多种相关功能。 数 据 库平 安 家 居 信 息 服 务 平 台应 用 服 务 模 块系 统 管 理 模 块S M S 网 关 接 口M M S 网 关 接 口W E B 网 关 接 口W A P 网 关 接 口B O S S 接 口M 2 视 频 服 务接 口家 居 传 感 网业 务 模 块应 用 服 务 模 块多 媒 体管 理 模 块家 居 视 频业 务 模 块前 端 家 居 测 控信 息 查 询 模 块设 备 故 障 管 理模 块信 息 发 布模 块前 端 家 居 测 控设 备 控 制 模 块应 用 流 程 处 理 模 块系 统 管 理 模 块计 费 信 息管 理 模 块用 户 业 务 签 约信 息 管 理 模 块权 限 管 理日 志 管 理统 计 分 析用 户 基 本信 息 管 理家 居 关 系管 理 模 块家 居 设 备管 理 模 块数据库模块负责对家居环境中检测信息、用户信息、计费信息、网关维护信息、摄像头维护信息、前端传感测控信息、家居关系信息等进行管理，完成数据信息的存储、查询、管理等功能。 平安家居信息服务平台通过各种接口模块与其他系统互通，完成各种业务流程和信息交互。如图 务平台中的接口模块包括 2频服务接口等。 第 16页 平安家居服务平台 平安家居服务平台主要提供统一业务接入号、自动接入认证功能、密码认证、黑白名单、 线测控网信息采集、无线测控网控制、无线测控网故障管理、视频 频外呼告警、中心存储功能、定时录制功能、操控摄像头、录制实时视频、历史视频浏览、与移动流媒体平台互通、管理员管理、登陆鉴权认证、权限管理、日志管理、用户管理功能、摄像头管理功能、网关管理功能、前端测控节点管理功能、家居关系管理功能、业务统计功能、计费管理功能等。 第 17页 平安家居服务平台与其他网元交互工作的测试项 测试结果 和 平安家居服务平台向 平安家居服务平台向 向 向 向 向 关）向平安家居服务平台发送注册通知 关）向平安家居服务平台发送登录通知 关）向平安家居服务平台发送退出通知 关）响应平安家居服务平台数据 关）向平安家居服务平台发送应用数据 关）故障通知 链路检测消息测试 平安家居服务平台自身操作功能的测试项 测试结果 系统管理 用户管理 录像管理 统计管理 日志管理 传感器管理 签约管理 测试、验证 第 18页 基本业务功能 业务发起方 业务功能 功能详细说明突发事件实时报警当家居环境中有突发事件发生后，平安家居信息服务平台将给用户发送报警信息，该报警信息能够以消息形式和建立视频通话形式发送至用户。用户可根据自己的习惯选择通知方式。设备故障实时报警当无线传感网、监控摄像头或网关等设备出现故障后，M 2 由服务平台提供信息查询和向用户发送故障报警信息的功能。用户远程查询用户可通过视频电话、短消息、W A P 、W E B 等多种方式查询多种信息，其中包括监控环境中的视频图像、无线传感网实时检测状态、无线传感网设备故障状态、设备历史记录等信息。用户远程控制用户可通过视频电话、短消息、W A P 、W E B 等多种方式控制多种设备，其中包括监控摄像头的拍摄角度、无线传感网控制的设备开关、网关设防开关等。用户远程设置用户可通过视频电话、W E B 等多种方式进行多种用户信息设置，其中包括用户签约信息和用户权限等信息的设置。系统通知用户用户主动使用系统业务第 19页 平安家居服务系统功能的测试项 测试结果 家居实时视频体验功能 家居实时视频报警功能 家居视频监控的功能 家居实时数据查询功能 家居节点实时工作状态查询功能 家居传感节点控制功能 家居视频录像功能 家居历史视频查看功能 修改管理员密码功能 平安家居网关设备故障报警及记录功能 平安家居传感节点故障报警及记录功能 平安家居网关故障信息统计功能 平安家居传感器节点故障信息统计功能 平安家居信息实时更新的功能 平安家居网关状态实时监控功能 平安家居服务系统性能的测试项 测试结果 视频电话接通率 100% 视频电话呼入和呼出的时延 呼入 出 动终端界面切换时延 居环境实时视频报警时延 安家居网关设备故障报警时延 安家居传感器节点故障报警时延 试、验证 第 20页 项目合作及分工 集团 无锡乾煜 信息技术 有限公司 1）负责项目整体网络架构设计； 2）负责平安家居传感网组网方案设计； 3）负责网关及服务平台技术方案设计； 4）负责平安家居业务总体解决方案的设计； 5）主导进行系统测试； 6）负责撰写技术方案、测试用例、测试报告。 1）负责平安家居前端传感测控与视频系统、网关等设备的开发和定制； 2）负责平安家居服务平台的开发； 3）负责进行系统设备集成调试和试验系统建设； 4）负责进行系统测试； 无锡乾煜信息技术有限公司 合作方 中国移动 上海公司 合作分工 按照项目计划时间完成了各自工作。 完成情况 合作方按时非常好地完成了所分配的工作。 完成评价 第 21页 项目总结 完成了系统方案设计、开发，并搭建试验系统对系统功能、性能、业务进行了测试验证。 提交了技术方案、测试用例、测试报告。 提出了专利 9项，全