一种基于智能手机的传感器数据备份系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于智能手机的传感器数据备份系统和方法，所述系统包括无线传感器、智能手机和远程服务器。无线传感器为自带无线通信模块的微控制器，该无线通信模块具备无线局域网通信功能，无线传感器上安装网关程序；智能手机设有人机交互界面和无线局域网通信模块，智能手机上安装有客户端应用程序；远程服务器设有网络接口，并与广域网或局域网连接，远程服务器上安装服务器应用程序。本发明通过智能手机实现了从无线传感器向远端服务器自动备份所采集的数据，无需用户进行人工干预，降低了因人工操作可能引发的重复备份、备份丢失等故障发生的风险。

说明书

技术领域

本发明属于无线传感中的数据备份技术领域，特别涉及了一种基于智能手机的传感器数据备份系统和方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，各类无线传感器被应用于工业生产、环境监测、农业养殖等各个行业。与传统的大型在线式测量仪器相比，无线传感器具有体积小、质量轻、便于携带、部署方式灵活等优点，因此被广泛应用于环境指标检测、智能化工业生产、智慧农业和工业化生态养殖等应用场景。

现有的无线传感器大多数为自容式工作方式，能够使用自身存储空间存储部分测量数据。在实际应用中，这类数据需要定期备份至云端服务器上。现有的无线传感器在向云端服务器备份数据的过程中，必须通过无线接入点接入互联网或局域网，与云端服务器建立虚链路连接，然后才能向服务器备份其中存储的数据。而在田野考察、地质勘测等场景中，往往没有条件自行部署无线接入点，甚至无法被运营商网络所覆盖。此时，数据导入导出需要通过传感器上的RS232、USB等外部接口，而不同制造商、型号间的数据格式也不相同，人工数据备份将提高数据出错的风险。这些缺陷限制了无线传感器的应用范围，增加了用户的使用难度。

如何通过智能手机作为存储中介媒体，以实现无线传感器向云端服务器低成本、高自动化的数据备份，扩展无线传感器的应用范围，降低因人工操作可能引发的重复备份、备份丢失等故障的风险，是一个具有较高研究及应用价值的课题。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种基于智能手机的传感器数据备份系统和方法，克服现有技术存在的缺陷，通过智能手机实现从无线传感器向远端服务器自动备份所采集的数据，无需用户进行人工干预，降低因人工操作可能引发的重复备份、备份丢失等故障发生的风险。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于智能手机的传感器数据备份系统，包括无线传感器、智能手机和远程服务器；所述无线传感器为自带无线通信模块的微控制器，该无线通信模块具备无线局域网通信功能，无线传感器上安装网关程序；所述智能手机设有人机交互界面和无线局域网通信模块，智能手机上安装有客户端应用程序；所述远程服务器设有网络接口，并与广域网或局域网连接，远程服务器上安装服务器应用程序。

基于上述系统的传感器数据备份方法，包括以下步骤：

(1)将无线传感器上的无线通信模块设置在无线访问接入点工作模式，使用智能手机与该无线访问接入点建立无线局域网连接，客户端应用程序每隔查询周期T1向网关程序发送查询请求R；

(2)网关程序收到客户端应用程序发送的查询请求R后，首先搜索无线传感器的数据库中是否存在未备份数据；若存在，则将未备份数据作为数据包B发送至客户端应用程序；若不存在，则向客户端应用程序发送空闲指令I；

(3)客户端应用程序收到网关程序发送的数据包B后，解析数据包B，将数据包B中的数据持久化存储至智能手机的本地数据库中；若收到网关程序发送的空闲指令I，客户端应用程序不执行任何操作，等待下一个查询周期，重新向服务器应用程序发送查询请求R；

(4)断开智能手机与步骤(1)所述无线访问接入点建立的无线局域网连接，通过运营商移动通信网络或与除无线传感器以外的无线访问接入点建立的无线局域网连接，智能手机与远程客户端建立连接；

若连接成功，客户端应用程序每隔上传周期T2，搜索智能手机的本地数据库中是否存在未备份数据，若存在，则将未备份数据封装为上传请求U，发送至服务器应用程序；若不存在未备份数据，客户端应用程序不执行任何操作，等待下一个上传周期，重新向服务器应用程序发送上传请求U；

若连接失败，客户端应用程序等待下一个上传周期，重新向服务器应用程序发送上传请求U；

(5)服务器应用程序收到客户端应用程序发送的上传请求U后，将上传请求U中包含的未备份数据持久化存储至远程服务器的本地数据库中，并向客户端应用程序发送成功指令S；若持久化存储失败，服务器应用程序向客户端应用程序发送失败指令F；

(6)客户端应用程序收到服务器应用程序发送的成功指令S后，将未备份数据从智能手机的本地数据库中删除；客户端应用程序收到服务器应用程序发送的失败指令F后，等待下一个上传周期，重新向服务器应用程序发送上传请求U；

基于上述技术方案的优选方案，查询周期T1的取值范围为5s至3600s，上传周期T2的取值范围为10s至3600s。

基于上述技术方案的优选方案，网关程序采用C语言编写，客户端应用程序和服务器应用程序采用Java语言编写。

基于上述技术方案的优选方案，数据包B的格式为JSON，SOAP或纯文本。

基于上述技术方案的优选方案，查询请求R为HTTP请求报文。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明改进了无线传感器在向云端服务器备份数据的过程中必须依赖无线接入点接入互联网或局域网的缺陷，降低了通过传感器上RS232、USB等外部接口进行数据导入导出时因不同制造商、型号间及数据格式而可能引起的人工数据备份操作出错的风险，降低了无线传感器的部署成本，扩展了无线传感器的应用范围，具有成本低廉、自动化程度高、部署灵活的特点，适用于野外无运营商网络覆盖情况下的环境指标检测、田野考察、地质勘测等应用场景。

附图说明

图1是本发明的系统组成框图；

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明设计了一种基于智能手机的传感器数据备份系统，如图1所示，包括无线传感器、智能手机和远程服务器。

无线传感器是一个由龙芯1C作为中央处理器的单片机系统，通过UART高速总线连接ESP8266无线通信模块。在无线传感器的Linux操作系统之上安装网关程序。网关程序使用C语言编写，使用GNU编译器编译为可执行文件。智能手机为华为Mate8手机，安装有触摸屏和WLAN通信模块。

智能手机上安装有安卓操作系统，在该操作系统上安装客户端应用程序。客户端应用程序为使用Java语言编写的Android应用程序，编译为APK(安卓程序包)。

远端服务器是一台x86架构的虚拟服务器，安装有双千兆网络接口，并与广域网连接。远端服务器上安装有Windows Server操作系统。服务器应用程序使用Java语言编写，使用Tomcat发布为Java Servlet。

本发明设计了基于上述系统的无线传感器数据备份方法，过程如图2所示。

将无线传感器上的ESP8266无线通信模块设置在AP(无线访问接入点)工作模式，设其SSID(服务集标识)为Sensor_01，使用智能手机基于802.11a/b/g协议与该AP建立WLAN连接。客户端应用程序每隔查询周期T1，向网关程序发送查询请求R。其中T1设为5秒，R为HTTP(超文本传输协议)请求报文。

网关程序收到客户端应用程序发送的查询请求R后，首先搜索无线传感器端的MySQL数据库中是否存在未备份数据。若存在，则将未备份数据作为数据包B发送至客户端应用程序，其中B为JSON(Java脚本对象标记)格式的数据包；若不存在，则向客户端应用程序发送空闲指令I。

客户端应用程序收到网关程序发送的JSON数据包B后，解析数据包B，将B中数据持久化存储至智能手机端的SQLite本地数据库中；若收到网关程序发送的空闲指令I，客户端应用程序不执行任何操作，等待5秒后，重新向服务器应用程序发送查询请求R。其中T1设为5秒，R为HTTP(超文本传输协议)请求报文。

断开智能手机与上述AP建立的SSID为Sensor_01的WLAN连接，通过运营商移动通信网络建立GPRS连接。客户端应用程序每隔上传周期T2，首先搜索智能手机端的SQLite本地数据库中是否存在未备份数据，其中T2设为10秒。若存在，则将未备份数据封装为上传请求U，发送至服务器应用程序，其中U为HTTP请求报文；若不存在未备份数据，客户端应用程序不执行任何操作，等待10秒后，重新向服务器应用程序发送上传请求U。

服务器应用程序收到客户端应用程序发送的上传请求U后，将上传请求U中包含的未备份数据持久化存储至服务器端的Oracle本地数据库中，并向客户端应用程序发送成功指令S；若持久化存储失败，服务器应用程序向客户端应用程序发送失败指令F。

客户端应用程序收到服务器应用程序发送的成功指令S后，将未备份数据从智能手机端的SQLite本地数据库中删除；客户端应用程序收到服务器应用程序发送的失败指令F后，等待10秒后，重新向服务器应用程序发送上传请求U。

若智能手机在通过运营商移动通信网络建立GPRS连接之后，无法与远端服务器建立HTTP连接，客户端应用程序等待10秒后，重新向服务器应用程序发送上传请求U。

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。