CN103152370B - 一种物联网业务网关系统及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网业务网关系统及应用方法，网关系统包括终端接入适配层子系统、核心层子系统、能力层子系统和应用层子系统，其中，终端接入适配层子系统进一步包括终端接入网关模块，核心层子系统进一步包括路由控制模块和数据存储模块，能力层子系统进一步包括能力网关模块和实时数据分发模块，应用层子系统进一步包括应用开发工具模块。采用了本发明的技术方案，对终端和应用之间的接口进行标准化，避免终端之间的差异性，使得开发者能够快速构建高质量的物联网应用。

Description

一种物联网业务网关系统及应用方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网业务网关系统及应用方法。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别设备、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。

从技术架构的角度来划分，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，其主要功能是识别物体、采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和物联网平台组成，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

现有技术中，物联网平台是一个封闭的平台，以网络通信的方式与物联网应用进行交互，以便应用可以获取终端采集的信息，进而实现对终端的管理和监控。

开发物联网应用要经过几个步骤，首先需要适配物联网平台的接口，包括底层的通信方式和协议细节，接着需要制定应用的高可靠性、高可用性的方案，然后进行开发和联调测试，最后进行现网的部署并正式商用。

随着物联网业务的迅速发展，用户对物联网应用的需求也更加迫切，但目前开发物联网应用存在以下几个问题：

1、终端侧和应用侧的接口不统一，应用开发者面临着大量的适配工作；

2、终端能力参差不齐，应用必须要对终端的能力进行管理和鉴权；

3、应用开发者的技术能力和对业务的熟悉程度没有保证，应用上线后经常出现问题。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有物联网应用开发过程中存在的问题而提出的一种物联网业务网关系统及应用方法，对终端和应用之间的接口进行标准化，避免终端之间的差异性，使得开发者能够快速构建高质量的物联网应用。

为实现本发明的目的，采用了以下技术方案：

本发明的一个具体实施方式提供了一种物联网业务网关系统，包括终端接入适配层子系统、核心层子系统、能力层子系统和应用层子系统，其中，

终端接入适配层子系统进一步包括终端接入网关模块，所述终端接入网关模块用于接入终端，将终端上报的业务数据传送给核心层子系统；

核心层子系统进一步包括路由控制模块和数据存储模块，所述路由控制模块用于控制上下行消息的路由，所述数据存储模块用于存储所述终端接入网关模块发来的业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询；

能力层子系统进一步包括能力网关模块和实时数据分发模块，所述能力网关模块用于向应用层子系统提供能力调用，所述实时数据分发模块用于将业务应用订阅的业务数据发送给应用层子系统；

应用层子系统进一步包括应用开发工具模块，所述应用开发工具模块用于封装能力调用，提供开发。

进一步地，还包括数据层子系统，数据层子系统进一步包括数据同步模块，所述数据同步模块用于与BOSS系统进行用户数据同步。

进一步地，终端接入适配层子系统还包括短信代理模块，所述短信代理模块用于以短信方式接入终端，将终端发送的业务数据，转发给所述终端接入网关模块。

进一步地，所述短信代理模块还用于将应用以短信方式下发的消息封装成MT消息，发送给行业网关，行业网关转发给终端。

进一步地，所述短信代理模块还用于向应用提供短信代理，控制终端的MO消息和MT消息的路由。

进一步地，核心层系统还包括告警处理模块，所述告警处理模块用于当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则发出告警通知。

进一步地，所述路由控制模块还用于对终端上报的业务数据进行持久化处理。

进一步地，所述数据存储模块还用于存储终端的配置信息、告警信息、统计信息和/或监控信息。

进一步地，所述应用层子系统还包括自助服务门户模块，所述自助服务门户模块用于下载开发包和/或管理终端。

进一步地，所述数据层子系统还包括内存型数据库NOSQL和数据库，所述内存型数据库NOSQL用于存储实时数据，数据库用于存储历史数据。

进一步地，所述数据同步模块还用于同步BOSS系统的终端余额信息。

本发明的另一个具体实施方式提供了一种物联网业务网关应用方法，包括以下步骤：

终端接入适配层子系统的终端接入网关模块接入终端，将终端上报的业务数据传送给核心层子系统；

核心层子系统的路由控制模块控制上下行消息的路由；

核心层子系统的数据存储模块存储所述终端接入网关模块发来的业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询；

能力层子系统的实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据发送给应用层子系统；

能力层子系统的能力网关模块向应用层子系统提供能力调用；

应用层子系统的应用开发工具模块封装能力调用，提供开发。

进一步地，还包括以下步骤：

数据层子系统的数据同步模块与BOSS系统进行用户数据同步。

进一步地，终端接入网关模块以GPRS方式接入终端，包括以下步骤：

对终端进行鉴权；

维护终端的在线状态；

对业务数据进行标准化。

进一步地，还包括以下步骤：

终端接入适配层子系统的短信代理模块以短信方式接入终端，从终端发送的MO消息中提取业务数据，并转发给所述终端接入网关模块。

进一步地，还包括以下步骤：

短信代理模块将应用以短信方式下发的消息封装成MT消息，以物联网网关的特服号发送给行业网关，行业网关转发给终端。

进一步地，还包括以下步骤：

短信代理模块向应用提供短信代理，控制终端的MO消息和MT消息的路由。

进一步地，还包括以下步骤：

核心层系统的告警处理模块当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则发出告警通知。

进一步地，还包括以下步骤：

路由控制模块对终端上报的业务数据进行持久化处理。

进一步地，还包括以下步骤：

数据存储模块存储终端的配置信息、告警信息、统计信息和/或监控信息，并向能力层子系统提供查询。

进一步地，还包括以下步骤：

数据同步模块采用FTP方式同步BOSS系统的终端余额信息。

进一步地，能力网关模块向应用层子系统提供的能力调用包括终端业务数据查询、终端远程控制、终端配置和/或告警。

进一步地，应用开发工具模块将能力调用封装为JavaAPI。

进一步地，应用开发工具模块提供可视化的开发环境，所述开发环境基于Eclipse工具。

进一步地，实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据通过TCP方式发送给应用层子系统。

采用本发明的技术方案，具有以下技术效果：

1、物联网网关成为一个开放的平台，将终端信息查询、终端远程控制、终端参数配置、告警通知、余额查询、实时数据交互等能力以OpenAPI的形式开放出去，供物联网应用进行调用。

2、物联网网关向应用提供了应用侧的标准接口协议、JavaSDK和可视化开发环境。若开发者没有采用Java语言进行开发，则可以针对应用侧的标准接口协议进行开发；若采用Java语言进行开发，则可以直接使用可视化开发环境基于网关提供的SDK进行开发，其优点在于网关提供了高性能的底层通信机制和优化的JVM参数设置和垃圾回收算法，提供了代码质量检查工具，对开发者编写的代码进行约束并提出修改建议，还提供了编译、部署的脚本和调试环境。开发者可以利用可视化开发环境快速的构建高质量的物联网应用。

3、物联网采用了分布式集群架构，最大程度的降低了架构中各层之间的耦合性，并可根据配置动态的实现各网元的水平扩展，并在此基础之上实现了虚拟域和安全域，为应用提供了高可靠、高性能的运行时环境。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式一的物联网业务网关系统的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式二的物联网业务网关应用流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施方式进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

以下将从物联网业务网关系统及其应用两个方面来详细描述本发明。

图1是本发明具体实施方式一的物联网业务网关系统的结构示意图。如图1所示，该物联网业务网关系统包括终端接入适配层子系统、核心层子系统、数据层子系统、能力层子系统和应用层子系统。

终端接入适配层子系统进一步包括终端接入网关模块和短信代理模块。终端接入网关模块标准化以GPRS方式接入终端，对终端进行鉴权，维护终端在线状态，将终端上报的业务数据标准化后传送给核心层子系统的路由控制模块和数据存储模块，供其实现核心业务逻辑。短信代理模块标准化以短信方式接入终端，将终端发送的MO(MobileOriginate)消息中业务数据取出，转发给终端接入网关模块，同时，将应用以短信方式下发的消息封装成终端接收的MT(MobileTerminated)消息，以物联网网关的特服号码发送给行业网关，行业网关转发给终端，并且向应用提供短信代理的功能，应用可以使用自己的特服号码连接短信代理模块，短信代理模块负责控制MO消息和MT消息的路由，这样物联网网关对应用屏蔽了其他网元，应用只需要与物联网网关通信即可。

核心层子系统进一步包括路由控制模块、数据存储模块和告警处理模块。路由控制模块控制上下行消息的路由，可以控制消息发送的频率和优先级，同时对终端上报的业务数据进行持久化处理，当应用离线时，确保上行消息不丢失。数据存储模块存储终端接入网关模块发来的终端的配置信息、告警信息、统计信息、监控信息和/或业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询。告警处理模块当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则，以短信或者邮件的形式向配置的联系人发出告警通知。

数据层子系统进一步包括数据同步模块、内存型数据库NOSQL和数据库。当BOSS产生开销户信息时，数据同步模块会与BOSS系统进行用户数据同步，BOSS系统每天向数据同步模块同步BOSS系统的终端余额信息，内存型数据库NOSQL存储实时数据，数据库存储历史数据。

能力层子系统进一步包括能力网关模块和实时数据分发模块。能力网关模块向应用层子系统提供能力调用，物联网网关将平台的能力开放给应用，应用可以通过调用这些能力快速构建其业务，提供终端信息查询、终端远程控制、终端配置和告警通知等能力。实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据内容以TCP的方式实时发送给应用层子系统。

应用层子系统进一步包括应用开发工具模块和自助服务门户模块。应用开发工具模块封装能力调用，提供应用开发。自助服务门户模块下载开发包和/或管理终端。

图2是本发明具体实施方式二的物联网业务网关应用流程图。如图2所示，该物联网业务网关应用流程包括以下步骤：

步骤201、终端接入适配层子系统的终端接入网关模块标准化以GPRS方式接入终端，对终端进行鉴权，维护终端在线状态，将终端上报的业务数据标准化后传送给核心层子系统的路由控制模块和数据存储模块，供其实现核心业务逻辑。

短信代理模块标准化以短信方式接入终端，将终端发送的MO消息中业务数据取出，转发给终端接入网关模块，同时，将应用以短信方式下发的消息封装成终端接收的MT消息，以物联网网关的特服号码发送给行业网关，行业网关转发给终端，并且向应用提供短信代理的功能，应用可以使用自己的特服号码连接短信代理模块，短信代理模块负责控制MO消息和MT消息的路由，这样物联网网关对应用屏蔽了其他网元，应用只需要与物联网网关通信即可。

步骤202、核心层子系统的路由控制模块控制上下行消息的路由，可以控制消息发送的频率和优先级，同时对终端上报的业务数据进行持久化处理，当应用离线时，确保上行消息不丢失。

步骤203、核心层子系统的数据存储模块存储终端接入网关模块发来的终端的配置信息、告警信息、统计信息、监控信息和/或业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询。

步骤204、告警处理模块当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则，以短信或者邮件的形式向配置的联系人发出告警通知。

步骤205、当BOSS产生开销户信息时，数据层子系统的数据同步模块会与BOSS系统进行用户数据同步，BOSS系统每天采用FTP方式向数据同步模块同步BOSS系统的终端余额信息。

步骤206、数据层子系统的内存型数据库NOSQL存储实时数据，数据库存储历史数据。

步骤207、能力层子系统的实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据内容以TCP的方式实时发送给应用层子系统。

步骤208、能力层子系统的能力网关模块向应用层子系统提供能力调用，物联网网关将平台的能力开放给应用，应用可以通过调用这些能力快速构建其业务，提供终端信息查询、终端远程控制、终端配置和告警通知等能力。

步骤209、应用层子系统的应用开发工具模块封装能力调用，提供开发。

步骤210、应用层子系统的自助服务门户模块下载开发包和/或管理终端。

以上描述的步骤均为上行消息处理，下行消息处理逻辑基本类似，只是数据是从应用层子系统发送给终端的。

本发明的物联网业务网关对终端侧和应用侧的接口进行了标准化，终端侧采用了M2M终端通信协议WMMP-T-2.0，并在此基础上扩展了传感器相关的采集和管控接口。应用侧采用了M2M应用通信协议WMMP-A-1.0和实时数据传输协议Biz-intf-1.0。其中WMMP-A-1.0协议采用的是WebService通信方式，包括终端信息查询、终端控制、终端配置、告警通知等能力；Biz-intf-1.0协议采用的是TCP长连接通信方式，只包含上、下行实时数据的交互能力。

物联网业务网关是一个开放的平台，将终端的能力和平台的能力以OpenAPI的方式开放出去，开发者可以借助这些能力来构建自己的物联网应用。

物联网网关向应用提供了应用侧的标准接口协议、JavaSDK和可视化开发环境。SDK向开发者屏蔽了底层通信和协议细节，将能力调用封装为简单的JavaAPI，使开发者在开发的过程中只需要关注自己的业务逻辑即可。若开发者没有采用Java语言进行开发，则可以针对应用侧的标准接口协议进行开发；若采用Java语言进行开发，则可以直接使用可视化开发环境基于网关提供的SDK进行开发，其优点在于网关提供了高性能的底层通信机制和优化的JVM参数设置和垃圾回收算法，提供了代码质量检查工具，对开发者编写的代码进行约束并提出修改建议，还提供了编译、部署的脚本和调试环境。开发者可以利用可视化开发环境快速的构建高质量的物联网应用。

同时，还为Java开发者提供了一个可视化的开发环境，该环境基于开发者熟悉的Eclipse开发工具，提供了一系列的开发插件，使得开发者可以快速的构建高质量的物联网应用。

应用的可视化开发环境构建于Eclipse开发平台之上。为开发者提供便捷的开发、部署、调试环境。开发者只需要关注具体的业务逻辑实现即可。具体功能如下：

1.自动生成起停脚本，监控脚本，配置文件，第三方Jar包，接口代码等等。

2.提供代码检查工具，对开发者编写的代码进行约束，并给出修改建议，保证代码质量。

3.提供编译、部署功能，快速生成运行时环境。

4.提供JVM参数设置，垃圾回收算法设置，保证应用运行的稳定性和性能。

5.提供本地调试和远程调试功能，便于开发者调试程序，解决问题。

6.可受管于CVS或SVN等软件，便于开发者进行版本管理。

因此，本发明中的物联网业务网关采用了分布式集群架构，最大程度的降低了架构中各层之间的耦合性，并可根据配置动态的实现各网元的水平扩展，并在此基础之上实现了虚拟域和安全域，为应用提供了高可靠、高性能的运行时环境。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种物联网业务网关系统，其特征在于，包括终端接入适配层子系统、核心层子系统、能力层子系统和应用层子系统，终端侧和应用侧的接口为标准化的接口；其中，

终端接入适配层子系统进一步包括终端接入网关模块，所述终端接入网关模块用于接入终端，将终端上报的业务数据传送给核心层子系统；

核心层子系统进一步包括路由控制模块和数据存储模块，所述路由控制模块用于控制上下行消息的路由，所述数据存储模块用于存储所述终端接入网关模块发来的业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询；

能力层子系统进一步包括能力网关模块和实时数据分发模块，所述能力网关模块用于向应用层子系统提供能力调用，所述实时数据分发模块用于将业务应用订阅的业务数据发送给应用层子系统；

应用层子系统进一步包括应用开发工具模块，所述应用开发工具模块用于封装能力调用，提供开发；

所述终端接入适配层子系统进一步还包括短信代理模块，所述短信代理模块用于以短信方式接入终端，将终端发送的业务数据，转发给所述终端接入网关模块；

所述短信代理模块还用于将应用以短信方式下发的消息封装成MT消息，发送给行业网关，行业网关转发给终端；所述短信代理模块还用于向应用提供短信代理，控制终端的MO消息和MT消息的路由。

2.根据权利要求1所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，还包括数据层子系统，数据层子系统进一步包括数据同步模块，所述数据同步模块用于与BOSS系统进行用户数据同步。

3.根据权利要求1所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，核心层系统进一步还包括告警处理模块，所述告警处理模块用于当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则发出告警通知。

4.根据权利要求1所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，所述路由控制模块还用于对终端上报的业务数据进行持久化处理。

5.根据权利要求1所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，所述数据存储模块还用于存储终端的配置信息、告警信息、统计信息和/或监控信息。

6.根据权利要求1所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，所述应用层子系统进一步还包括自助服务门户模块，所述自助服务门户模块用于下载开发包和/或管理终端。

7.根据权利要求2所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，所述数据层子系统进一步还包括内存型数据库NOSQL和数据库，所述内存型数据库NOSQL用于存储实时数据，数据库用于存储历史数据。

8.根据权利要求2所述的一种物联网业务网关系统，其特征在于，所述数据同步模块还用于同步BOSS系统的终端余额信息。

9.一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，终端侧和应用侧的接口为标准化的接口；包括以下步骤：

终端接入适配层子系统的终端接入网关模块接入终端，将终端上报的业务数据传送给核心层子系统；

核心层子系统的路由控制模块控制上下行消息的路由；

核心层子系统的数据存储模块存储所述终端接入网关模块发来的业务数据，并向能力层子系统提供业务数据查询；

能力层子系统的实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据发送给应用层子系统；

能力层子系统的能力网关模块向应用层子系统提供能力调用；

应用层子系统的应用开发工具模块封装能力调用，提供开发；

还包括：终端接入适配层子系统的短信代理模块以短信方式接入终端，从终端发送的MO消息中提取业务数据，并转发给所述终端接入网关模块；

短信代理模块将应用以短信方式下发的消息封装成MT消息，以物联网网关的特服号发送给行业网关，行业网关转发给终端；

短信代理模块向应用提供短信代理，控制终端的MO消息和MT消息的路由。

10.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

数据层子系统的数据同步模块与BOSS系统进行用户数据同步。

11.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，终端接入网关模块以GPRS方式接入终端，进一步包括以下步骤：

对终端进行鉴权；

维护终端的在线状态；

对业务数据进行标准化。

12.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

核心层系统的告警处理模块当终端或者应用出现告警时根据预设的告警规则发出告警通知。

13.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

路由控制模块对终端上报的业务数据进行持久化处理。

14.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

数据存储模块存储终端的配置信息、告警信息、统计信息和/或监控信息，并向能力层子系统提供查询。

15.根据权利要求10所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

数据同步模块采用FTP方式同步BOSS系统的终端余额信息。

16.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，能力网关模块向应用层子系统提供的能力调用包括终端业务数据查询、终端远程控制、终端配置和/或告警。

17.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，应用开发工具模块将能力调用封装为JavaAPI。

18.根据权利要求9或者17所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，应用开发工具模块提供可视化的开发环境，所述开发环境基于Eclipse工具。

19.根据权利要求9所述的一种物联网业务网关应用方法，其特征在于，实时数据分发模块将业务应用订阅的业务数据通过TCP方式发送给应用层子系统。