传感器接口及接口标准

传感器接口及接口标准(总3页)

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传感器接口

一简介

接口是对象之间交互作用的通道，协议是双方通信方式的约定，也属于接口定义的范畴。从功能层次上看，在传感器网络中主要存在两大类接口，这两类接口分别承担着不同的任务。

一类接口是将物理层次的传感器执行器连接到网络层，定义为传感器接口标准，主要代表是IEEE 1451协议族。

另一类接口是工作在网络层次上，甚至在全网范围内（如在Internet上）处理传感器信息，为特定的应用所服务，定义为传感器WEB网络框架协议，主要代表如OGC SWE。

二：目前面临的问题

接口种类繁多，给传感器网络化规模应用带来不便。

三：已有的一些标准

1：IEEE制定的1451协议簇

国际电子电气工程师协会（IEEE）面对目前传感器市场上总线接口互不兼容，互操作性差难以统一的难题，专门建立专家组制定IEEE1451协议族，以此来解决传感器接口的标准化问题。IEEE1451协议族共分六个协议标准，这个标准提供了将变送器（传感器和执行器）连接到一个数字系统,尤其是到网络的方式，简化了现场变送器到微处理器以及网络的连接,提供一个适合各种网络的工业标准接口,有效的实现现场各种不同的智能变送器的网络互连、即插即用，最终实现各个传感器或执行器厂家的产品相互兼容，降低了构建网络化测控系统的总成本。

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传感网底层接口标准要能够实现以下功能： 1.即插即用（Plug and play capability） 2.可寻址（Addressable ） 3.同步（Synchronization）

4.通讯接口（Communication interface)

5.传感器接口通道（Communications Channels） 6.控制接口通道（Status identification） IEEE1451协议族具体定义如下：

——通用功能、通信协议和变送器电子数据表(Transducer Electronic DataSheets , TEDS)格式。

——网络应用处理器（NCAP）信息模型。 ——变送器-微处理器通信协议和TEDS格式。 ——分布式多点系统数字通信和TEDS格式。

——混合模式通信协议和TEDS格式。定义采用反转极性的混合模式通信在相同的两条线路上以数字方式传送TEDS数据，发送模拟变送器信号。

——无线传感器通信与TEDS格式。

——用于本质安全和非本质安全应用的高速、基于CANopen协议的变送器网络接口。

1451.—— TBD 2：OGC制定的SWE

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开放的地理空间联盟（Open Geospatial Consortium,OGC）正式提出了传感器WEB网络框架协议（Sensor Web Enablement，SWE），为以上问题提供了一种可行的解决方案。

传感器Web网络是一个革命性的概念。它区别于传感器网络（sensor network），传感器网络一般就是指能与计算机通信的网络，由空间分布大量的传感器设备完成对空间环境中各种物质信号的检测（如压力，温度，湿度，速度，光线等）。而传感器WEB网络实现的是在一个公共的WEB网络平台发现、访问和应用这些独立的传感器网络基于标准的WEB服务协议和应用程序接口。实现协同，连贯，一致，综合的传感器数据采集，融合和分布式的系统。可以被看做新一类的互联网，能够实时的监测现实物理世界中出现的现象。任何种类的传感器，从一个简单固定位置的温度计到复杂的地球轨道卫星的超光谱检测传感器，将在不久的将来能够在全球统一的平台实现。监测获取得到的信息既可以储存到传感器以待后续的访问，也可以直接发送到集中的系统。

SWE框架协议的体系结构

为实现以上功能目的，OGC逐布建立和完善SWE框架协议标准，这个标准包括了开放的地理数据互操作规范（OpenGIS），它具体是由7个组件构成，其中有3个组件是以编码形式描述传感器及传感器的观测，其余4个组件是为WEB服务提供了标准的接口定义：

1.传感器建模语言（Sensor Model Language，SensorML ）-标准的模块和XML方案来描述传感器处理及观测处理系统。使用通用的数据描述模型实现SWE的编码及接口标准服务。为传感器的发现、传感观测的定位、传感观测的处理等提供必要的信息。

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2.观测和测量（Observations & Measurement ，O&M）-一般的模型，描述观测和测量的数据，采用XML编码。

3.传感器标记语言（Transducer Markup Language，TML)- 这是一个概念模型，采用XML方案，其作用是描述传感器系统内部以及传感器系统之间实时交互的信息。为Web信息交互提供了统一的标准格式

TML的目的是为了帮助一个“共同”传感器处理/控制机器的发展目标，同时也促进表达互操作的机器对机器通信。对于数据融合的目的和岗位分析，这是最重要的原始传感器数据保存在尽可能接近原始形式。虽然数据理想将在保存在它的原始格式，但是在某些情况下是不可能这样做，TML提供了条件，以捕捉在任何阶段的数据，从原始数据产生到部分处理，再到最终的数据的形成。TML的更大的好处是实现了获得的数据更接近原始数据源。

传感器标记语言（TML）定义：

*描述了一个传感器硬件响应特性模型集。

*一种有效的方式来传送传感器及为数据融合做准备通过空间和时间的联系。

4.传感器观测服务（Sensor Observations Service ，SOS）-作用是为了响应用户的需求，为请求，过滤，获取观测的数据及传感器的系统信息提供标准的Web服务接口。该组件是客户端与传感观测数据库或者近端的实时的传感器通道之间的中介。

5.传感器规划服务（Sensor Planning Service， SPS）-标准的Web服务接口响应用户的观测及采集数据的请求，校准传感器及分配传感器网络的任务。主要实现的就是对传感器的互操作。

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6.传感器告警服务（Sensor Alert Service ，SAS)-提供标准的Web服务接口，能够根据用户的需求判定观测的传感数据时候构成告警，如构成，就将告警发出。

通知服务（Web Notification Services ，WNS) –标准的Web服务接口，功能是异步的发送通知信息，包括分配任务的处理结果通知（告警通知等）及观测数据通知等信息。

5:IETF 6overLoWPAN 6:ANT

四：最新进展

“传感器网络信息处理服务和接口规范”的国际标准提案已通过新工作项目(NP)投票。该提案由国家传感器网络标准工作组成员单位无锡物联网产业研究院提出，由工业和信息化部电子工业标准化研究所和中国科学院上海微系统与信息技术研究所的专家共同完成。

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