CN106131205A - 用于物联网的大数据信息处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于物联网的大数据信息处理系统及方法。该系统包括：硬件模块，实时采集数据，对所采集的数据进行封装并发送封装的数据；协议转换模块，包括子节点、主节点以及网关，网关接收主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自数据处理模块的数据，经过解析和处理后发送给主节点；数据处理模块，接收来自网关的数据，对来自网关的数据进行实时数据处理；以及客户端，调用数据处理模块提供的WebService接口对数据处理模块进行访问和控制。根据本发明的用于物联网的大数据信息处理系统，通过协议转换模块进行协议转换而将不同格式的数据统一封装，从而能够处理多种无线通信方式传输的数据。

Description

用于物联网的大数据信息处理系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网通信领域，更具体地，涉及一种用于物联网的大数据信息处理系统及方法。
背景技术
在一些较大范围的物联网应用中，大量的传感器将数据通过无线通讯技术发送给智能终端，智能终端再将这些数据传送给服务器或云端，之后通过大数据技术对大量数据进行处理。而由于物联网目前在无线通讯技术上还没有形成一个统一标准，所以在传输数据时可选用的无线通讯技术有很多种，较为常见的有ZigBee、IPv6、蓝牙、WiFi等。常规的物联网大数据信息处理系统及方法只处理特定的一种无线通讯方式传来的数据。因此，有必要开发一种用于物联网的大数据信息处理系统及方法。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
常规的应用于物联网的大数据信息处理系统及方法只处理特定的一种无线通讯方式传过来的数据，当物联网的通讯方式切换为其他方式或有多种物联网时，常规的方法或系统无法兼容。本发明的目的是提出一种可以用于物联网的大数据信息处理系统及方法。
根据本发明的一方面，提出了一种用于物联网的大数据信息处理系统。该系统可以包括：硬件模块，实时采集数据，对所采集的数据进行封装，发送封装的数据，同时进行串口数据监听；协议转换模块，包括：子节点，接收所述硬件模块的数据，对所接收的数据进行封装，并将子节点封装的数据以所述硬件模块对应的无线通信方式发送至主节点；主节点，将所接收的来自子节点的数据发送给网关，同时根据主节点与网关的通信方式进行数据监听，并且将所监听到的数据转发给所述子节点；网关，接收所述主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自所述数据处理模块的数据，将所接收的数据进行解析和处理后发送给所述主节点；数据处理模块，接收来自网关的数据，对所述来自网关的数据进行实时数据处理并进行缓存，并选择性地对数据和配置信息进行存储；以及客户端，调用所述数据处理模块提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
优选地，主节点与网关之间的通信方式可以为串口通信或网络通信，如果主节点与网关之间采用串口通信，则主节点进行串口数据监听，并将所接收的来自网关串口的数据转发给子节点；如果主节点与网关之间采用网络通信，则主节点进行网络数据监听，并将来自网络的数据转发给子节点。
优选地，所述硬件模块可以为ZigBee模块、IPv6模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM/GPRS模块、3G/4G模块中的一种或多种。
优选地，所述数据处理模块可以使用Storm对数据进行实时数据处理并通过memcached进行缓存，通过MySQL对所选择的数据和配置信息进行存储。
优选地，所述客户端可以通过SOAP调用所述数据处理模块提供的WebService接口。
优选地，所述网关可以通过Kafka将来自所述主节点的数据发送给所述数据处理模块，并通过Kafka接收所述数据处理模块发来的数据。
根据本发明的另一方面，提出一种用于物联网的大数据信息处理方法。该方法可以包括以下步骤：发送数据，硬件模块实时采集数据，对所采集的数据进行封装，并发送封装的数据，同时进行串口数据监听；协议转换，包括以下子步骤：子节点接收所述硬件模块的数据，对所接收的数据进行封装，并将子节点封装的数据以所述硬件模块对应的无线通信方式发送至主节点；主节点将所接收的来自子节点的数据发送给网关，同时根据主节点与网关的通信方式进行数据监听，并且将所监听到的数据转发给所述子节点；以及网关接收所述主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自所述数据处理模块的数据，将所接收的数据进行解析和处理后发送给所述主节点；数据处理，数据处理模块接收来自网关的数据，对所述来自网关的数据进行实时数据处理并进行缓存，并选择性地对数据和配置信息进行存储；以及访问和控制数据，客户端调用所述数据处理模块提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
优选地，主节点与网关之间的通信方式可以为串口通信或网络通信，如果主节点与网关之间采用串口通信，则主节点进行串口数据监听，并将所接收的来自网关串口的数据转发给子节点；如果主节点与网关之间采用网络通信，则主节点进行网络数据监听，并将来自网络的数据转发给子节点。
优选地，所述数据处理模块可以使用Storm对数据进行实时数据处理并通过memcached进行缓存，通过MySQL对所选择的数据和配置信息进行存储。
优选地，所述网关可以通过Kafka将来自所述主节点的数据发送给所述数据处理模块，并通过Kafka接收所述数据处理模块发来的数据。
根据本发明的用于物联网的大数据信息处理系统及方法可以兼容多个物联网，包括ZigBee、IPv6、蓝牙、WiFi、GSM/GPRS、3G及4G，底层的物联网可由这些无线通讯技术随意组合，使上层应用程序的开发专注于功能的开发并且可以开发多个物联网集成的应用。
本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于物联网的大数据信息处理系统的示意图。
图2示出了在本发明实施例中网关与数据处理服务器之间通信的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于物联网的大数据信息处理方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于物联网的大数据信息处理系统的示意图。该系统可以包括：硬件模块101、协议转换模块102、数据处理模块103以及客户端104。其中，协议转换模块102可以包括子节点201、主节点202以及网关203。
硬件模块101实时采集数据，依据所采取的通信协议对所采集的数据进行封装，并发送已封装的数据，同时进行串口数据监听。
硬件模块101发送数据所采用的通信协议根据硬件模块自身的接口及通信方式的限定选择串行通信协议或TCP/IP协议。
在一个示例中，硬件模块101可以为ZigBee模块、IPv6模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM/GPRS模块、3G/4G模块中的一种或多种。本领域技术人员应当理解，硬件模块101可以为任意适当的类型。
协议转换模块102中的子节点201接收硬件模块101的数据，依据所采取的通信协议对所接收的数据进行封装，并将封装的数据以硬件模块101对应的无线通信方式发送至主节点。
子节点201发送数据所采用的通信协议根据子节点自身的接口及通信方式的限定选择串行通信协议或TCP/IP协议，其与硬件模块101所采用的通信协议是相同的。
硬件模块101对应的无信通信方式可以为ZigBee、IPv6、蓝牙、WiFi、GSM/GPRS、3G/4G中的一种。例如，如果硬件模块101为Zigbee模块，则其对应的通信方式则为Zigbee通信。
协议转换模块102中的主节点202将所接收的来自子节点201的数据发送给网关，同时根据主节点202与网关203所采用的通信方式选择进行串口或网络数据监听，将所接收的来自网关203的串口数据或来自网络的数据经过解析和处理后发送给子节点201。具体地，如果主节点202与网关203之间采用串口通信，则主节点202进行串口数据监听，并将所接收的来自网关串口的数据转发给子节点201；如果主节点202与网关203之间采用网络通信，则主节点进行网络数据监听，并将来自网络的数据转发给子节点201。
协议转换模块102中的网关203接收主节点的数据，依据所采取的通信协议对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块103。本领域技术人员应当理解，网关的数量可以为一个或多个。
在一个示例中，网关203通过Kafka将来自主节点202的数据发送给数据处理模块103，并且通过Kafka接收数据处理模块103发来的数据，将所接收的数据转发给主节点202。
数据处理模块103接收来自网关203的数据，对来自网关203的数据进行实时数据处理并进行缓存，选择性地对数据和配置信息进行存储。数据处理模块103会对数据和配置信息进行分析，选择有价值的数据和配置信息进行存储。例如，当数据处理模块103所接收的是安防报警传感器的信息，对于显示正常状态的数据并不进行存储，而对于显示出异常状态的数据，数据处理模块103则认为其是有价值的而对其进行存储。
在一个示例中，数据处理模块使用Storm对大数据进行实时数据处理并通过memcached进行缓存，通过MySQL对所选择的数据和配置信息进行存储。
在网关通过Kafka发送和接收数据的情况下，网关203所采用的通信协议为根据Kafka自身的业务需求而定义的基于TCP层的协议。网关203与数据处理模块103之间的通信如图2所示。
Kafka为分布式消息系统，Kafka producer(生产者)将消息推送给Kafka Broker(服务器)和Zookeeper，而Kafka consumer(消费者)从Kafka Broker和Zookeeper获取消息。
可见，协议转换模块102将不同硬件模块采用的不同的数据格式转换成了数据处理服务器103可处理的统一格式。
客户端104调用数据处理模块103提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
在一个示例中，客户端104通过SOAP调用所述数据处理模块提供的WebService接口。通过WebService接口，客户端能够对硬件模块进行实时监控、历史数据查询、联动控制、图表绘制等等。
根据本发明实施例的用于物联网的大数据信息处理系统的部署主要分为网关的部署和服务器端的部署。网关端的程序部署在Android操作系统下，服务器端程序部署在Linux操作系统下，网关和服务器端均部署完成后即可启动运行。服务端依次启动Storm相关服务、Kafka相关服务、用于物联网的大数据信息处理服务端器端程序、Tomcat相关服务及其他服务；网关端依次启动用于物联网的大数据信息处理网关端程序和Kafka相关服务，最后是客户端的安装：Windows系统的PC安装提供的PC端程序，Android系统安装提供的apk。
根据本发明实施例的用于物联网的大数据信息处理系统，通过协议转换模块进行协议转换而将不同格式的数据统一封装，从而能够处理多种无线通信方式传输的数据。
实施例2
本发明还提出了一种用于物联网的大数据信息处理方法。在本实施中，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：发送数据。硬件模块实时采集数据，对所采集的数据进行封装，并发送封装的数据，同时进行串口数据监听。
步骤2：协议转换，包括以下子步骤：
子步骤1：子节点接收所述硬件模块的数据，对所接收的数据进行封装，并将子节点封装的数据以所述硬件模块对应的无线通信方式发送至主节点。
子步骤2：主节点将所接收的来自子节点的数据发送给网关，同时根据主节点与网关的通信方式进行数据监听，并且将所监听到的数据转发给所述子节点。
子步骤3：网关接收所述主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自所述数据处理模块的数据，将所接收的数据进行解析和处理后发送给所述主节点。
步骤3：数据处理。数据处理模块接收来自网关的数据，对所述来自网关的数据进行实时数据处理并进行缓存，并选择性地对数据和配置信息进行存储。
步骤4：访问和控制数据。客户端调用所述数据处理模块提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
根据本发明实施例的用于物联网的大数据信息处理方法，通过协议转换模块进行协议转换而将不同格式的数据统一封装，从而能够处理多种无线通信方式传输的数据。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，所述系统包括：
硬件模块，实时采集数据，对所采集的数据进行封装，并发送封装的数据，同时进行串口数据监听；
协议转换模块，包括：
子节点，接收所述硬件模块的数据，对所接收的数据进行封装，并将子节点封装的数据以所述硬件模块对应的无线通信方式发送至主节点；
主节点，将所接收的来自子节点的数据发送给网关，同时根据主节点与网关的通信方式进行数据监听，并且将所监听到的数据转发给所述子节点；
网关，接收所述主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自所述数据处理模块的数据，将所接收的数据进行解析和处理后发送给所述主节点；
数据处理模块，接收来自网关的数据，对所述来自网关的数据进行实时数据处理并进行缓存，并选择性地对数据和配置信息进行存储；以及
客户端，调用所述数据处理模块提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
2.根据权利要求1所述的用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，主节点与网关之间的通信方式为串口通信或网络通信，如果主节点与网关之间采用串口通信，则主节点进行串口数据监听，并将所接收的来自网关串口的数据转发给子节点；如果主节点与网关之间采用网络通信，则主节点进行网络数据监听，并将来自网络的数据转发给子节点。
3.根据权利要求1所述的用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，所述硬件模块为ZigBee模块、IPv6模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM/GPRS模块、3G/4G模块中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，所述数据处理模块使用Storm对数据进行实时数据处理并通过memcached进行缓存，通过MySQL对所选择的数据和配置信息进行存储。
5.根据权利要求1所述的用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，所述客户端通过SOAP调用所述数据处理模块提供的WebService接口。
6.根据权利要求1所述的用于物联网的大数据信息处理系统，其特征在于，所述网关通过Kafka将来自所述主节点的数据发送给所述数据处理模块，并通过Kafka接收所述数据处理模块发来的数据。
7.一种用于物联网的大数据信息处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
发送数据，硬件模块实时采集数据，对所采集的数据进行封装，并发送封装的数据，同时进行串口数据监听；
协议转换，包括以下子步骤：
子节点接收所述硬件模块的数据，对所接收的数据进行封装，并将子节点封装的数据以所述硬件模块对应的无线通信方式发送至主节点；
主节点将所接收的来自子节点的数据发送给网关，同时根据主节点与网关的通信方式进行数据监听，并且将所监听到的数据转发给所述子节点；以及
网关接收所述主节点的数据，对所接收的数据进行封装后发送给数据处理模块，并且接收来自所述数据处理模块的数据，将所接收的数据进行解析和处理后发送给所述主节点；
数据处理，数据处理模块接收来自网关的数据，对所述来自网关的数据进行实时数据处理并进行缓存，并选择性地对数据和配置信息进行存储；以及
访问和控制数据，客户端调用所述数据处理模块提供的WebService接口对所述数据处理模块进行访问和控制。
8.根据权利要求7所述的用于物联网的大数据信息处理方法，其特征在于，主节点与网关之间的通信方式为串口通信或网络通信，如果主节点与网关之间采用串口通信，则主节点进行串口数据监听，并将所接收的来自网关串口的数据转发给子节点；如果主节点与网关之间采用网络通信，则主节点进行网络数据监听，并将来自网络的数据转发给子节点。
9.根据权利要求7所述的用于物联网的大数据信息处理方法，其特征在于，所述数据处理模块使用Storm对数据进行实时数据处理并通过memcached进行缓存，通过MySQL对所选择的数据和配置信息进行存储。
10.根据权利要求7所述的用于物联网的大数据信息处理方法，其特征在于，所述网关通过Kafka将来自所述主节点的数据发送给所述数据处理模块，并通过Kafka接收所述数据处理模块发来的数据。
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