本实用新型涉及通航机场地面保障技术领域，尤其是一种基于多种移动自组网的通航机场地面保障设备物联网系统。
背景技术：
目前通航机场地面保障设备种类越来越多，功能也越来越完善，因此保障设备的可靠性和可维修性就显得尤其重要。从通航机场地面保障设备实际运行情况来看，通航机场地面保障设备的使用和维护方面还存在以下问题：
1、通航机场地面保障设备的使用主要依靠人员手动控制，有些设备甚至需要多人进行监控、操作，在噪音极大的机场有时甚至要依靠手势交流；
2、通航机场地面保障设备故障无法提前预测，只有出现故障后才能进行维修，甚至是在执行紧急任务时出现故障也只能暂停；
3、外场维护方法仍主要依赖技术保障人员的经验进行技术保障，维护手段比较落后，诊断过程的确定缺乏科学依据，效率低下。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种基于多种移动自组网的通航机场地面保障设备物联网系统，以简化通航机场地面保障设备的控制及维护方式，提高工作效率并节约维护成本。
(二)技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供了一种通航机场地面保障设备物联网系统，包括依次连接的感知终端、网络传输终端和应用终端，其中：
感知终端，包括多个网关和多个地面保障设备，每个网关与多个地面保障设备中的至少一个相连接，网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据；
网络传输终端，用于将感知终端采集的地面保障设备的工作状态数据实时传送至应用终端；
应用终端，用于接收、处理并显示地面保障设备的实时运行状态、故障信息，对地面保障设备进行远程智能化控制和数字化管理。
上述方案中，每个网关和每个地面保障设备均安装有lora无线模块，网关中的lora无线模块同时连接有至少一个地面保障设备中的lora无线模块。
上述方案中，所述网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据，具体包括：网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，查询地面保障设备的工作状态数据；地面保障设备通过自身安装的lora无线模块将自身的工作状态数据返回给发起状态轮询的网关。
上述方案中，所述网关还安装有与所述网络传输终端连接的wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，其中：wifi模块，在没有基站信号的情况下使用，用于实现网关与网络传输终端的wifi连接；nb模块，在网络情况恶劣环境(例如深井)下使用，用于实现网关与网络传输终端的nb连接；4g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的4g网络连接；5g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的5g网络连接。
上述方案中，所述lora无线模块、wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，均直接安装于网关，既解决了模块损坏时的更换问题，也方便wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块的选择使用。
上述方案中，所述地面保障设备至少包括助降灯光系统和维护保障系统，其中：助降灯光系统包括多种类型的静态灯具，用于在夜间或白天低能见度条件下，为飞机起降提供多种灯光信息；维护保障系统至少包括电源、水源、气源和储油加油装置中的至少一个，用于实现为飞机进行电、水、气和油中的至少一个的补给。
上述方案中，所述静态灯具通过ttl串口在设备内部连接一个lora无线模块，所述感知终端的网关与所有静态灯具通过设置相同的panid组成一个局域网；在该局域网中，所有静态灯具的lora无线模块设置成普通节点，以实时接收、发送数据；网关上的lora无线模块设置成协调器模式，使网关作为协调器进而成为该局域网的中心节点，中心节点负责搭建网络，管理入网节点信息；每个静态灯具自身都设有一个设备地址，网关作为网络中心节点向各静态灯具发送轮询指令，静态灯具在接收到轮询指令后，解析协议中的设备地址是否与自身设备地址相同，如果相同，则向网关回复静态灯具本身的状态报文，该状态报文包括开关状态、故障状态、电压、电流等信息；如果不相同，则不向网关回复状态报文；网关收到回复后，按照设备地址进行数据上传；进一步地，当应用终端的控制指令到达该局域网的网关时，静态灯具解析控制指令中的设备地址是否与自身设备地址相同，如果相同则按照控制指令进行动作相应，如果不相同则不动作。
上述方案中，所述网络传输终端采用阿里云物联网云服务套件实现，所述感知终端中的网关通过mqtt协议接入所述阿里云物联网云服务套件，所述阿里云物联网云服务套件通过以太网或无线网将所述感知终端采集的地面保障设备的工作状态数据实时传送至所述应用终端。
上述方案中，所述mqtt协议使用发布及订阅消息模式，提供一对多的消息发布；消息由发布者通过主题发布，由订阅者对感兴趣的主题进行订阅，一个发布者同时对应多个订阅者，一个订阅者同时订阅多个主题。
上述方案中，所述应用终端为移动通信终端、笔记本电脑、pc机或平板电脑，接收所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件的数据，对数据进行显示、存储及分析，并向所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件发送控制指令。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的这种通航机场地面保障设备物联网系统，具有以下有益效果：
1、物联网作为全球战略性新兴产业已经受到国家和社会的高度重视，物联网最为明显的特征是网络智慧化，通过智慧化的手段实现物物相连，提高不同行业的自动化管理水平，从而极大程度的提升效率，同时降低人工带来的不稳定性。
2、本实用新型提供的这种通航机场地面保障设备物联网系统，通过应用终端接收、处理并显示地面保障设备的实时运行状态、故障信息，对地面保障设备进行远程智能化控制和数字化管理，实现了通航机场地面保障设备的远程控制和数字化管理，简化了控制流程，减少了人工成本.
3、本实用新型提供的这种通航机场地面保障设备物联网系统，通过感知终端对地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据，实现了通航机场地面保障设备的故障预测及故障种类判断，为安全保障提供有力依据。
4、本实用新型提供的这种通航机场地面保障设备物联网系统，通过感知终端对地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据，实现了通航机场地面保障设备的实时追踪，保证通航机场安全。
5、本实用新型提供的这种通航机场地面保障设备物联网系统，通过应用终端接收、处理并显示地面保障设备的实时运行状态、故障信息，对地面保障设备进行远程智能化控制和数字化管理，提高了突发事件防控能力和水平。
附图说明
图1是依照本实用新型实施例的通航机场地面保障设备物联网系统的结构示意图；
图2是依照本实用新型实施例的感知终端中网关通过mqtt协议接入阿里云物联网云服务套件的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
如图1所示，图1是依照本实用新型实施例的通航机场地面保障设备物联网系统的结构示意图，该通航机场地面保障设备物联网系统包括依次连接的感知终端、网络传输终端和应用终端，其中：感知终端，包括多个网关和多个地面保障设备，每个网关与多个地面保障设备中的至少一个相连接，网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据；网络传输终端，用于将感知终端采集的地面保障设备的工作状态数据实时传送至应用终端；应用终端，用于接收、处理并显示地面保障设备的实时运行状态、故障信息，对地面保障设备进行远程智能化控制和数字化管理。
以下对依次连接的感知终端、网络传输终端和应用终端分别进行详细的描述。
1、感知终端
在本实用新型的一个实施例中，每个网关和每个地面保障设备均安装有lora无线模块，网关中的lora无线模块同时连接有至少一个地面保障设备中的lora无线模块。
在本实用新型的一个实施例中，所述网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，采集地面保障设备的工作状态数据，具体包括：网关对与其连接的地面保障设备定期进行状态轮询，查询地面保障设备的工作状态数据；地面保障设备通过自身安装的lora无线模块将自身的工作状态数据返回给发起状态轮询的网关。
在本实用新型的一个实施例中，所述网关还安装有与所述网络传输终端连接的wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，其中wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块不是全部都安装，而是根据实际环境条件选择安装。wifi模块是将多个电子设备连接到一个局域网，须有一个路由器，路由器再连接到广域网；wifi模块的速度要快一些，没有基站信号的情况下可以使用。nb模块、4g模块和5g模块使用的是移动、联通、电信这种基站无线信号，是无线网络，nb模块的主要特点是功耗少、成本低、接入能力强，在特别恶略的环境下使用但目前基站覆盖率不高，4g模块和5g模块的使用主要是看哪个网络的基站多、信号好。
在本实用新型的一个实施例中，wifi模块是在没有基站信号的情况下使用，用于实现网关与网络传输终端的wifi连接；nb模块，在网络情况特别恶劣的环境(例如深井)下使用，用于实现网关与网络传输终端的nb连接；4g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的4g网络连接；5g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的5g网络连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述lora无线模块、wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，均直接安装于网关，既解决了模块损坏时的更换问题，也方便wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块的选择使用。
在本实用新型的一个实施例中，所述地面保障设备至少包括助降灯光系统和维护保障系统，其中：助降灯光系统包括多种类型的静态灯具，例如：接地和离地区灯、起降平台泛光灯、进近灯等，用于在夜间或白天低能见度条件下，为飞机起降提供多种灯光信息；维护保障系统至少包括电源、水源、气源和储油加油装置中的至少一个，用于实现为飞机进行电、水、气和油中的至少一个的补给。
在本实用新型的一个实施例中，所述静态灯具通过ttl串口在设备内部连接一个lora无线模块，所述感知终端的网关与所有静态灯具通过设置相同的panid组成一个局域网；在该局域网中，所有静态灯具的lora无线模块设置成普通节点，以实时接收、发送数据；网关上的lora无线模块设置成协调器模式，使网关作为协调器进而成为该局域网的中心节点，中心节点负责搭建网络，管理入网节点信息。模式配置完成后重新上电，作为协调器的网关会把相应管脚拉低，代表协调器启动完成并开始运行，普通节点设备会有5～20秒的入网时间，入网成功后把相应管脚拉低。
每个静态灯具自身都设有一个设备地址，网关作为网络中心节点向各静态灯具发送轮询指令，静态灯具在接收到轮询指令后，解析协议中的设备地址是否与自身设备地址相同，如果相同，则向网关回复静态灯具本身的状态报文，该状态报文包括开关状态、故障状态、电压、电流等信息；如果不相同，则不向网关回复状态报文；网关收到回复后，按照设备地址进行数据上传。
进一步地，当应用终端的控制指令到达该局域网的网关时，静态灯具解析控制指令中的设备地址是否与自身设备地址相同，如果相同则按照控制指令进行动作相应，如果不相同则不动作。
另外，维护保障系统的网络组成及使用方法与助降灯光系统的网络组成及使用方法相同，这里就不再赘述。
在本实用新型的一个实施例中，网关主要采集维护保障系统的开关状态、流量等工作状态信息。
在本实用新型的一个实施例中，所述地面保障设备还可以包括气象设施系统，所述气象设施系统主要包括温湿度传感器、风速风向传感器、光照传感器等，用于采集机场内的环境参数，为其它地面保障设备提供联动参数，从而实现万物互联。
2、网络传输终端
在本实用新型的一个实施例中，网络传输终端采用阿里云物联网云服务套件实现。所述感知终端中的网关根据实际情况选用联网模块，并通过mqtt协议接入所述阿里云物联网云服务套件。所述阿里云物联网云服务套件通过以太网或无线网将所述感知终端采集的地面保障设备的工作状态数据实时传送至所述应用终端。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，mqtt协议使用发布及订阅消息模式，提供一对多的消息发布；消息由发布者通过主题发布，由订阅者对感兴趣的主题进行订阅，一个发布者可以对应多个订阅者，一个订阅者也可以订阅多个主题。订阅者同时也可以是发布者，发布者同时也可以是订阅者。
阿里云物联网云服务套件是阿里云专门为物联网领域的开发人员推出的，其目的是帮助开发者搭建安全性能强大的数据通道，方便终端(如传感器、执行器、嵌入式设备或智能家电等等)和云端的双向通信。阿里云物联网云服务套件还提供了一站式托管服务，数据从采集到计算到存储，用户无需购买服务器部署分布式架构，只需通过规则引擎在web上配置规则即可实现采集 计算 存储等全栈服务。
阿里云物联网云服务套件在安全上做了很多事情，包括在所有节点提供身份验证和端到端加密服务，这些节点包括设备端和阿里云各个云服务。换句话说，如果没有通过身份验证，是不能够进行节点间的数据交换的，即意味着设备无法与物联网套件通信。
3、应用终端
在本实用新型的一个实施例中，所述应用终端为移动通信终端、笔记本电脑、pc机或平板电脑，应用终端上可以安装有实现相应功能的app，其主要功能有以下两个方面：
第一、接收所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件的数据，对数据进行显示、存储及分析；
第二、向所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件发送控制指令。
应用终端的使用者分为两类，一类是机场使用人员，另一类是传感网络层设备的厂家维护人员。对于不同的身份，在使用应用终端上的app时有不同的权限。机场使用人员的主要权限为控制及设备状态订阅。维护人员有绝对的使用权限，可以根据提示及时提醒机场人员对设备进行预防性维修、故障性维修及预测性维修。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“某些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种通航机场地面保障设备物联网系统，包括依次连接的感知终端、网络传输终端和应用终端，其特征在于：
感知终端，包括多个网关和多个地面保障设备，每个网关与多个地面保障设备中的至少一个相连接；
网络传输终端，用于将感知终端采集的地面保障设备的工作状态数据实时传送至应用终端；
应用终端，用于接收、处理并显示地面保障设备的实时运行状态、故障信息，对地面保障设备进行远程智能化控制和数字化管理；
其中，所述地面保障设备至少包括助降灯光系统和维护保障系统，其中：
助降灯光系统包括多种类型的静态灯具，用于在夜间或白天低能见度条件下，为飞机起降提供多种灯光信息；
维护保障系统至少包括电源、水源、气源和储油加油装置中的至少一个，用于实现为飞机进行电、水、气和油中的至少一个的补给。
2.根据权利要求1所述的通航机场地面保障设备物联网系统，其特征在于，每个网关和每个地面保障设备均安装有lora无线模块，网关中的lora无线模块同时连接有至少一个地面保障设备中的lora无线模块。
3.根据权利要求2所述的通航机场地面保障设备物联网系统，其特征在于，所述网关还安装有与所述网络传输终端连接的wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，其中：
wifi模块，在没有基站信号的情况下使用，用于实现网关与网络传输终端的wifi连接；
nb模块，在网络情况恶劣环境下使用，用于实现网关与网络传输终端的nb连接；
4g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的4g网络连接；
5g模块，在有线网没有覆盖的地方部署，用于实现网关与网络传输终端的5g网络连接。
4.根据权利要求3所述的通航机场地面保障设备物联网系统，其特征在于，所述lora无线模块、wifi模块、nb模块、4g模块和5g模块中的至少一个，均直接安装于网关。
5.根据权利要求1所述的通航机场地面保障设备物联网系统，其特征在于，所述应用终端为移动通信终端、笔记本电脑、pc机或平板电脑，接收所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件的数据，对数据进行显示、存储及分析，并向所述网络传输终端中阿里云物联网云服务套件发送控制指令。
技术总结