基于无线传感网的平安家居服务系统结题报告

1、中国移动集团重点中国移动集团重点/ /联合研发项目联合研发项目 结题汇报报告结题汇报报告 中国移动通信集团上海有限公司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）（物联网技术及应用联合项目） 项目编号：项目编号： 第2页 项目总体方案项目总体方案2 项目计划完成情况项目计划完成情况3 技术解决方案技术解决方案4 项目合作及分工项目合作及分工5 项目总结项目总结6 项目背景与目标项目背景与目标1 目录目录 第3页 包括包括独居老人、婴幼儿童独居老人、婴幼儿童、无法、无法 自理自理的病人的病人等特需

2、人群，以及众等特需人群，以及众 多多需要加以警戒、保护的场所需要加以警戒、保护的场所。 “11.15”“11.15”特大火灾特大火灾胶州路一胶州路一 栋高层住宅整体性烧毁，至少造成栋高层住宅整体性烧毁，至少造成 5858人死亡，人死亡，4040余人失踪，百余人受余人失踪，百余人受 伤。伤。 20102010年年2 2月月1 1日，浦东新区祝日，浦东新区祝 桥镇祝西小区发生一起蒙面桥镇祝西小区发生一起蒙面 上门抢劫并劫持女婴事件。上门抢劫并劫持女婴事件。 项目背景项目背景 平安家居意义何在？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：现状及问题： l 当前有线

3、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。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。 l 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 项目目标项目目标 需求分析、方案设计需求分析、方案设计 n进行平安家居服务系统需求分析。 n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、测试验证系统开发、测试验证 n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

4、、 功能及性能，并进行相关产品定制和 开发。 n研究用户应用需求，进行业务平台的 设计与开发。 n在试点应用环境下对系统进行测试和 优化。 业务研究、试点建设业务研究、试点建设 n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。 n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、最终实现传感器网络、m2mm2m平台、平平台、平 安家居服务的结合，建设从传感器网络安家居服务的结合，建设从传感器网络 、m2mm2m平台到平安家居服务系统端到平台到平安家居服务系统端到 端的应用系统。端的应用系统。 第5页 项目计划完成情况项目计划完成情况 n 项目按计划如期按 时完

5、成。 n 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。 n 申请了相关专利并 发表相关论文。 项目执行情况：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-2010年4月30日 2010年5月1日-2010年6月15日 2010年6月16日-2010年10月15日 2010年10月16日-2010年11月15日 2010年11月16日-2010年12月31日 第6页 技术解决方案技术解决方案 方案比较及优势方案比较及优势 现阶段平安家居的方案大都

6、是采用单一以短信形式向用户报警的方式。本方案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 将利用将利用3g3g视频电话的方式进行视频监控与无线传感网结合，并且用户不止可以被动视频电话的方式进行视频监控与无线传感网结合，并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。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。 技术关键点技术关键点 1 1）平安家居服务系统的传感网组网方案；）平安家居服务系统的传感网组网方案； 2 2）平安家居无线传感检测节点及网关的设计与开发方案；）平安家居无线传感检测节点及网关的设计与开发方案； 3

7、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）事件报警及用户主动发起查询、控制等业务总体解决方案； 项目难点项目难点 1 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）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。技术实现上存在差异。 2 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）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。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平安家居服务系统总体网络架构 第8页 平安家居服务系

8、统总体网络架构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。采集、摄像头设备控制、本地视频存储等功能。 前端传感测控前端传感测控 和视频系统和视频系统 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。信息设置及现场设备故障管理。 平安家居服务平安家居服

9、务 系统网关系统网关 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。成对平安家居网关进行认证、鉴权、计费等功能。 m2mm2m系统管系统管 理平台理平台 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、用户设置远程件告警通知、设备故障告警通知、用户远程控制、用户设

10、置远程 管理和用户权限认证等多种相关功能。管理和用户权限认证等多种相关功能。 平安家居平安家居 服务平台服务平台 第9页 前端传感测控和视频系统前端传感测控和视频系统 n 各测控节点检测家居环 境中的各种信息，如温度、 煤气等。 n 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。 n 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。 n 家居视频节点通过3g网 络可与移动终端建立视频通 话实现视频监控。 前端系统实现前端系统实现 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

11、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 rs-485 无线测控系统无线测控系统 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 m2m家居网关家居网关 rf 2.4g(mesh-zigbee) wmmp模块 应用层 网络层 链路层 物理层 3g td ip 应用层 网络层 链路层 物理层 m2m平台平台 m2m平台平台 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 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 rs-48

12、5 无线测控系统无线测控系统 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 m2m家居网关家居网关 rf 2.4g(mesh-zigbee) wmmp模块 应用层 网络层 链路层 物理层 3g td ip 应用层 网络层 链路层 物理层 m2m平台平台 m2m平台平台 第11页 前端传感测控和视频系统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 第12页 测试、验证测试、验证 测控节点测试项测控节点测试项测试结果测试结果 发射功率24.9 dbm(252) 接收灵敏度-109.3 dbm(-108) 高低温、高湿度环 境测试 可分别在55、-20的温度，

13、 95%的湿度的环境下正常工 作 抗振动性能 在202000 hz频率、7g加速 度、6mm振幅的条件下正常 工作 数据检测时延测试最大值2s 抗干扰能力可与wlan设备共存 路由节点测试项路由节点测试项测试结果测试结果 发射功率25.7 dbm(252) 接收灵敏度-109.1 dbm(-108) 高低温、高湿度环 境测试 可分别在55、-20的温度， 95%的湿度的环境下正常工 作 抗振动性能 在202000 hz频率、7g加速 度、6mm振幅的条件下正常 工作 数据检测时延测试最大值2s 抗干扰能力可与wlan设备共存 摄像头测试项摄像头测试项测试结果测试结果 高低温、高湿度环境测试可分

14、别在55、-20的温度，95%的湿度的环境下正常工作 抗振动性能在202000 hz频率、7g加速度、6mm振幅的条件下正常工作 操作控制可通过dtmf命令控制摄像头执行相应操作 第13页 网关系统网关系统 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。 mcu中心中心 作为作为网关的指挥调度网关的指挥调度 中枢，各个相关单元中枢，各个相关单元 对于总线内存电源等对于总线内存电源等 的资源使用均有它来的资源使用均有它来 进行分配。进行分配。 电源电源 负责将负责将220v市电转换市电转换 成各个

15、单元需要的电成各个单元需要的电 源，稳定向各个单元源，稳定向各个单元 供电。供电。 家居无线模块单元家居无线模块单元 负责家居环境里面的通信，负责家居环境里面的通信， 一方面将来自前端传感网络一方面将来自前端传感网络 的信息进行解析和解码，然的信息进行解析和解码，然 后将信息打包封装传送到后将信息打包封装传送到 mcu。同时，完成反向的信。同时，完成反向的信 息解析工作。息解析工作。 m2m通信模组通信模组 负责通信传送，通过负责通信传送，通过 无线网络和移动通信无线网络和移动通信 网络连接，可以使用网络连接，可以使用 的形式有的形式有 gprs/edge/td等。等。 接口单元接口单元 支持

16、支持rs485接口协议，接口协议， 可以和支持相同协议可以和支持相同协议 的设备进行对接。的设备进行对接。 第14页 汇聚节点性能测试汇聚节点性能测试测试结果测试结果 发射功率25.3 dbm(252) 接收灵敏度-109.0 dbm(-108) 无线传输特性 视距（los）通信距离在20m范围内，此时信号的接收功 率均大于-108 dbm m2mm2m终端（网关）测试终端（网关）测试测试结果测试结果 m2m模组的各项基本功能测试 m2m模组可完成启动、登录、业务数据上报等功能，并且 能够正确查询m2m模组的网络状态、协议状态、参数状态 和独立业务流连接状态 网关与m2m模组接口功能测试 m2

17、m模组可与网关进行正常通信，当m2m模组不工作时， 网关会显示工作异常 测试、验证测试、验证 第15页 平安家居服务平台平安家居服务平台 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6.1-1所 示，服务平台中

18、的接 口模块包括sms网关 接口、mms网关接口、 web网关接口、wap 网关接口、boss接口、 m2m接口、视频服务 接口等。 第16页 平安家居服务平台平安家居服务平台 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、web自服务管理、 无线测控网信息采集、无线测控网控制、无线测控网故障管理、视频ivr自服务管理、sms告警、视频外呼 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

19、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平安家居服务平台与其他网元交互工作的测 试项试项 测试结果测试结果 和m2m终端之间发送应用数据 平安家居服务平台向m2m平台注册 平安家居服务平台向m2m平台注销 向m2m平台请求终端信息 向m2m平台查询终端信息 向m2m平台查询统计信息 向m2m平台查询终端统计信息 m2m终端（网关）向平安家居服务平台发送注册通知 m2m终端（网关）向平安家居服务平台发送登录通知 m2m终端（网关）向平安家居服务平台发送退出通知 m2m终端（网关）响应平安家居服务平台数据 m2m终端（网关）向平安家居服务平台发送应用数

20、据 m2m终端（网关）故障通知 链路检测消息测试 平安家居服务平台平安家居服务平台 自身操作功能的测自身操作功能的测 试项试项 测试结果测试结果 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、验证测试、验证 第18页 基本业务功能基本业务功能 第19页 平安家居服务系统功能的测试项平安家居服务系统功能的测试项测试结果测试结果 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

21、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 平安家居服务系平安家居服务系 统性能的测试项统性能的测试项 测试结果测试结果 视频电话接通率100% 视频电话呼入和呼 出的时延 呼入2.15s 呼出10.45s 移动终端界面切换 时延 1.4s 家居环境实时视频 报警时延 18.95s 平安家居网关设备 故障报警时延 23.9s 平安家居传感器节 点故障报警时延 24.1s 测试、验证测试、验证 第20页 项目合作及分工项目合作及分工 集团集团v v网网 无锡乾煜无锡乾煜 信息技术信息技术 有限公司有限公司 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