物联网智能网关的开发及应用

摘要

目前传感器、无线通信、嵌入式等各类信息技术的发展，全面建设物联网已是大势所趋。物联网正应用在社会生活的方方面面，如智能物流、智能交通、智能家居等等，而这些应用都依托于强大的物联网网关。根据物联网应用不同，物联网网关千差万别，本文以农业物联网环境为背景，将原适配网关升级成智能网关。
　　本文综述了国内外物联网和智能网关的研究现状，设计了一套基于USB技术实现识别视频监控、远程采集和控制的智能网关。首先对USB接口技术进行了分析，给出了USB通信接口软硬件架构的设计。在此基础上修改适配网关的管理功能，开发基于RTMP（实时消息传输协议）的媒体流监控系统，由此组成了识别视频监控、远程采集和控制的智能网关。
　　本文设计框架主要包含三大模块:感知协调处理、智能管理系统和识别视频监控。感知协调处理模块的作用是与感知层中的传感器各类参数进行交互;智能管理系统对接收的数据进行分类处理，并与服务端交互;识别视频监控对各类突发情况提供警示作用。
　　本文最后结合仿真系统对智能网关进行试验，验证各功能情况。试验中各部分运行正常、参数显示正确表明本文设计的智能网关是可行的，初步完成了开发的目标。
　　文末总结了已完成的工作并针对智能网关提出了几点未来研究方向，包括充电时间规划、远程自动在线更新、应用扩展等等，以期降低日常维护费用。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 智能网关研究现状

1．2．2 智能工农业研究现状

1．3 论文主要内容及结构

2 智能网关的设计与技术选择

2．1 智能网关结构设计

2．2 感知协调处理硬件通信协议一一usB技术

2．2．1 USB技术与其他通信技术比较

2．2．2 USB技术概述

2．3 智能管理通信协议-TCP／IP

2．3．1 TCP／IP介绍

2．3．2 TCP／IP工作方式

2．4 识别视频监控

2．4．1 智能网关推流端

2．4．2 NGINX-RTMP流媒体服务器

2．4．3 移动播放端

2．5 智能网关从设备

2．6 本章小结

3 感知协调处理模块

3．1 硬件设计

3．1．1 智能网关从设备芯片选型

3．1．2 智能网关从设备USB电路设计

3．2 软件设计

3．2．1 智能网关从设备驱动

3．2．2 智能网关主机驱动

3．3 感知协调处理模块设计

3．3．1 智能网关从设备采集控制管理设计

3．3．2 智能网关主机数据管理设计

3．3．3 感知协调处理模工作流程

3．4 充电机制

3．4．1 智能网关主机电量监控

3．4．2 智能网关从设备供电

3．5 调试工具

3．6 本章小结

4 智能网关主机管理系统

4．1 物联网平台展现

4．2 本地集中管理

4．2．1 本地集中显示

4．2．2 本地集中控制

4．3 本章小结

5 识别视频监控机制

5．1 智能网关推流端

5．2 流媒体NGINX-RTMP服务器搭建

5．3 流媒体播放端

5．4 本章小结

6．1 仿真应用

6．2 平台测试

6．3 识别视频测试

6．4 本章小结

7 工作总结与展望

7．1 工作总结

7．2 工作展望

8 参考文献

作者简介

科研成果