智能物联网终端模组方案设计v1.0

1、智能终端模组方案V1.01. 方案概述1.1. 研究背景中国移动集团正在进行标准化通信模组的研发， 主要目标是降低终端成本， 延长终端寿命，其功能特点如下：多种通信能力的集成，如： GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA内嵌WMMP3.0协议支持终端远程管理丰富的硬件功能及接口支持二次开发标准化AT扩展指令目前中国移动福建公司M2M业务支撑平台建设已经启动二期，以支撑自 有业务为示范，吸引行业客户，深入物联网产业，进一步规范行业终端，力争将 集团客户服务由通道服务提升至智能通道基础上，引领行业终端标准化。M2M业务支撑平台以统一的终端接入适配框架支撑行业终端标准化的推进工作。1.2. 建

2、设思路根据物联网实际发展需求和福建移动 M2M业务的发展现状，结合集团标 准化终端模组的建设思路，福建移动计划建立智能化终端模组的研发项目，结合 代表性的应用进行研究，在集团标准化终端模组基础之上，增加智能化管理、控 制功能、网优和路测功能，支持 WMMP2.0、3.0协议。同时，根据移动集团在感知子网和感知外设的管理要求，在M2M平台侧扩展支持感知子网的管理和感知外设的管理模块。1.3. 建设目标根据福建移动智能化终端模组的实现思路，制定目标如下：1. 实现智能化终端模组，用于标准化终端通信的过程，实现面向感知外 设和感知子网的采集和管理，植入核心管理和服务能力，面向终端厂 商提供二次开发接

3、口适配各个行业的定制化需求。 同时要求系统的整 体结构灵活可扩展，能够根据不同的行业特点和行业需求进行灵活的 裁剪，以降低终端的成本。2. 物联网运营管理平台实现有线和无线的接入， 配合智能化终端模组实 现感知外设和感知子网的管理，并能够将相应的能力开放给外部业务 系统，为各类用户提供管理接口。3. 在典型的物联网行业应用中验证和使用智能化终端模组，以实际运用 需求带动智能化终端模组的发展，进一步推动终端标准化进程。下图是基于智能化终端模组的 M2M业务的总体框架：应用层自有业务平台三方业务平台集团客户管理员终端厂商管理员管理员应用接入层其他模块网络层卫星物联网终端模组窄带+宽带无线核心业务处

4、 理层smsWEB控制台能力层物联网运营管理平台能力封装与开放用户门户WMMPWMMP扩展SMS/GPRS/ID/VVL 丿An/lan数据路由与策略控制感知外设和子网管理终端适配层承载网与核心网固定接入感知层采集层friGPSGPRS/EDGETD-SCDMALANWLANIJLj通信与接 口层| WMMP协议转换rfBluetoothCANRFID-丿IJI网优和路测（感知子网和外设管理配置管理Zigbee物联网感知外设扩展框架物联网感知子网智能化终端模组位于感知层，用于采集感知外设和感知子网的信息，传送 给M2M平台或者应用。M2M平台扩展支持物联网感知外设和感知子网的管理，通过内置在智

5、能 化终端模组中的感知外设和子网的管理模块， 实现对传感网节点信息的采集和管 理。2. 设计方案2.1. 整体思路在物联网应用中，很多情况下 M2M终端是集中放置的（如智能停车场、 智能农场M2M终端布设等场合），如为每一个 M2M终端配设具备 GPRS/TD/WLAN等远距离通信模块，会极大地增加成本。从成本考虑，可将M2M前端拆分为感应-执行节点和通信节点，分别完成 信息感应执行和远程通信功能：每个感应执行节点通过射频/有线/Zigbee等短 距离通信手段与通信节点组成局域网，由通信节点负责同M2M业务平台远程通 信O O O O O感应执行节点感应执行节点感应执行节点感应执行节点感应执行

6、节点22感应执行节点温度湿度光电电动机继电器感应执行节点由传感器、微处理器、执行机构和短距通信模块组成：（1）传感器负责完成如温湿度、光电感应、开关等各种模拟或数字量信息；（2）执行机构负责完成各种M2M业务动作，如通过继电器打开水龙头/电动机、或通信串口向LED屏幕发送指令等（3） 近距离通信模块，通过13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技 术同通信节点交互信息；（4）微控制器是整个感应/执行节点的核心，协调节点终端工作。从应用和成本考虑，一般采用 ARM M3、TI MSP430、MCS51等低成本微控制器即 可。感应执行 一节点近距离通信模块微处理器远距离通信模块2.3

7、. 通信节点M2M业务平台通信节点主要完成感应/执行节点和M2M业务平台通信转发功能：（1） 近距离通信模块，通过13.65MHz/433MHz/Zigbee等短距通信技术同感应执行节点交互信息；（2）远距离通信模块，通过GPRS/TD/有线网络同M2M业务平台交互 信息（3） 微处理器是整个通信节点的核心，负责整个通信节点的控制、协调工作，完成通信协议包装、分析、转换功能；考虑到通信节点还有可能承载部分 业务功能，可采用ARM9/ARM11等较高性能的嵌入式处理器运行Win dowsCE/Embeded Linux等嵌入式操作以提高开发效率。（4）对复杂的M2M应用，可将通信节点和传感执行节

8、点整合，省略近距离通信模块，回归传统的 M2M终端模式。2.4. 感知外设和子网管理方案感知外设和子网的管理主要功能模块包括即时数据、历史数据、拓扑管理 和用户管理。即时数据模块允许用户查看当天各个终端节点上传的数据，历史数据模块允许用户选择时间范围查看各个终端节点上传的数据，拓扑管理模块允许用户对设备节点进行重命名、新增、删除操作，用户管理模块允许用户更改密码， 管理员用户可以进行新增用户、删除用户、授予权限等操作。普通用户不具备设 备管理、用户管理权限。主要管理的数据包括：站点数据、监测点数据和终端节点数据，一个站点包括多个监测点，一个监测点包括多个终端节点。节点间关系如下表所示：设备ID

9、设备名称父设备ID1通信站点01011#监测点（实际地点）11022#监测点11033#监测点110011#监测点一终端节点110111012#监测点一终端节点 110212013#监测点一终端节点1103上表监测点完成传感子网和外设数据的采集，与终端采集部分集成，将数据采集出来后上传到通信站点，由通信模块通过多种方式上传到M2M平台2.5. 业务流程终端节点|监测点通信站点M2M平台业务平台信息上传（RS232/485/Zigbee射频）iii III 信息汇聚（RS232/485/Zigbee射频） IKIIIIIiI核心处理（数据处理，消息封装，策略控制）1信息上传（WMMP-T 2.0

10、/3.0）；核心处理"信息转发（WMMP-A 1.0）:II命令下发（WMMP-A 1.0）:kI核心处理（消息验证、消息封装、策略控制）命令下发（WMMP-T 2.0/3.0）:命令下发（RS232/485/Zigbee射频）|命令下发（RS232/485/Zigbee射频）监测点代表实际的监测地点，通过RS232/485/Zigbee/射频进行信息采 集通信站点负责多个监测点的数据传输，监测点通过RS232/485/Zigbee/射频上传数据至通信站点通信站点收到数据后进行数据格式转换、WMMP消息封装，并控制数 据上传的策略通信站点通过 WMMP-T 2.0/3.0 协议将数据

11、上传至 M2M 平台M2M平台进行订购关系鉴权、消息封装以及传输策略控制后，将数据发送给业务平台下行消息和上行过程类似3. 应用实例3.1. 车务通车载通信部分M2M平台车务通应用平台车载数据采集部 分MOJGPRSTD车务通业务是使用支持卫星定位、基站定位的手持终端（含手机）或安装在车辆的上的车载终端，基于中国移动通信网络，面向集团客户提供的车辆/人员位置监控与调度服务。集团客户可使用“车务通”业务进行车辆定位及车辆调度，从而实现对车辆的有效管理和资源的最优配置，降低运营和管理成本。“车务通”业务功能包括位置查询、车辆监控、调度管理、地图操作等基本定位功能， 以及基于特定行业应用的增值功能。

12、3.2. 农场管理通过物联网实现农场管理，可帮助农业发展踏入信息化领域:1）提升管理水平；2）利用高科技手段实现高产高效农业；3）实现“工业化”的农业生产。传感终端（Nl:l物联网通信终端M2M平台农业大棚管理系统MCU环境监测传感器MCUGPRSTD温湿度土壤含水率二氧化碳农业标准化生产检测系统就是将农业生产过程中，最关键的温度、湿度、氧化碳含量、土壤温度、土壤含水率的信息实时采集，利用M2M运营支撑平 台和无线网络，禾I用短信、 WEB、WAP等手段，让从事农业生产的客户实时掌握这些信息。物联网通信终端M2M平台农业远程灌溉系统传感终端（N:lCF>R$TD灌概控制灌畸划GPRS节水

13、灌溉远程监测系统主要由中心主控系统 （主计算机）、GPRS采 集控制终端、电磁阀、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值）、气象观测站（可测量气温、风向、风速）等设备所组成。操作人员可坐在控制室里，对传上 来的气象资料、田间土壤湿度等数据进行综合分析， 利用自动方式，足不出户的对整个小区进行灌溉。同时还可以利用数据查询系统和打印系统，随时记录、查询、打印整个灌溉小区的气象资料、土壤湿度、灌溉设置、灌溉进程、灌水历史 记录等数据。GPRS节水灌溉远程监测系统网络结构分为三层，第一层为控制 中心由电脑和以太网组成；第二层为 GPRS无线采集控制器（RS6011G GPRS RTU），该层和第一层之间无需电缆连接；第三层为传感器采集与电磁阀，所 有的传感器与电磁阀和 GPRS无线采集控制器只需要用一根电缆连接。33网优路测车载数据采集部分GPS阿络信号车载通信部分MCUGPRSTDM2IV1平台网优路测系统GIS信号强度分布情况表4. 方案特点和创新