CN106790283A - 一种物联网系统架构及数据通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网系统架构及数据通信方法，其中，所述系统架构包括云服务器层、API通信层、本地设备层以及远程应用层，所述云服务器层中包括采用mysql的数据存储服务器和数据传输服务器，所述数据存储服务器和数据传输服务器通过所述API通信层与所述远程应用层以及所述本地设备层进行数据通信；所述API通信层提供WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种通信方式；所述本地设备层中包括至少一个智能终端，各个所述智能终端之间通过Zigbee或者Wifi进行组网和通信；所述远程应用层支持安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种通信终端。本发明的系统架构解决了传统字节流协议形式、可读性差、效率低下、对前端开发人员要求高等问题。

Description

一种物联网系统架构及数据通信方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种物联网系统架构及数据通信方法。

背景技术

物联网(IOT，the Internet Of Things)是在互联网基础上的延伸和拓展，物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网的关键技术有射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)、传感网、M2M、两化融合等。物联网将各种信息传感设备，如无线传感器网络(WSN，WirelessSensor Network)节点、RFID装置、红外感应器、移动手机、PDA、全球定位系统(GPS，GlobalPositioning System)、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在现代社会中，物联网的应用相当广泛。

物联网是一种物物相连的互联网,一方面其具有互联网的所有功能,同时物理实体与物理实体之间亦可通信；另一方面其将物理实体与虚拟网络相连,使人超越空间的局限性有效地控制物理实体。因此,是通过RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

然而，现有技术中的物联网系统架构通常采用传统字节流协议形式，可读性差，效率低下，对前端开发人员要求高。此外，由于无可靠云端数据库支持，对不同类型数据云存储支持差，编程工作量大。现有技术中的物联网系统架构还存在无通用标准化通信协议和应用程序接口、无对多用户信息管理系统、无法对Android、iOS、PC、WEB等多平台数据通信支持等方面的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种物联网系统架构及数据通信方法。所述技术方案如下：

一方面，一种物联网系统架构，所述系统架构包括云服务器层、API通信层、本地设备层以及远程应用层，其中：所述云服务器层中包括采用mysql的数据存储服务器和数据传输服务器，所述数据存储服务器和所述数据传输服务器通过所述API通信层与所述远程应用层以及所述本地设备层进行数据通信；所述API通信层提供WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种通信方式；所述本地设备层中包括至少一个智能终端，各个所述智能终端之间通过Zigbee或者Wifi进行组网和通信；所述远程应用层支持安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种通信终端。

另一方面，一种数据通信方法，所述数据通信方法包括：远程应用层支持的通信终端向云服务器层发送身份认证请求；所述通信终端包括安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种；当所述身份认证请求成功时，所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；基于选择的通信方式，所述通信终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述通信终端的通信令牌；当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述通信终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

进一步地，在所述身份认证请求成功之后，所述方法还包括：所述云服务器层检测所述通信终端发送身份认证请求的次数，当发送身份认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述通信终端建立连接。

进一步地，在所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：所述通信终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；所述通信终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

进一步地，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：当所述通信终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。

另一方面，一种数据通信方法，所述数据通信方法包括：本地设备层中的智能终端向云服务器层发送携带证书的认证请求；当所述云服务器层验证所述证书正确时，所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；基于选择的通信方式，所述智能终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述智能终端的通信令牌；当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述智能终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

进一步地，在所述云服务器层验证所述证书正确之后，所述方法还包括：所述云服务器层检测所述智能终端发送认证请求的次数，当发送认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述智能终端建立连接。

进一步地，在所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：所述智能终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；所述智能终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

进一步地，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：当所述智能终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。

本发明的有益效果至少包括：

本发明的系统架构采用了mysql作为数据存储核心，采用WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices等通信技术，解决了传统字节流协议形式，可读性差，效率低下，对前端开发人员要求高等问题。同时还能对Android、iOS、PC、WEB等多平台数据通信支持。底层智能终端采用Zigbee或Wifi的通信技术，能够满足低功耗、高传输速率、延时小的实时传输需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施方式提供的物联网系统架构的示意图；

图2是本发明实施方式中数据通信方法的流程图；

图3是本发明另一个实施方式中数据通信方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种物联网系统架构，所述系统架构包括云服务器层、API通信层、本地设备层以及远程应用层，其中：

所述云服务器层中包括采用mysql的数据存储服务器和数据传输服务器，所述数据存储服务器和所述数据传输服务器通过所述API通信层与所述远程应用层以及所述本地设备层进行数据通信；

所述API通信层提供WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种通信方式；

所述本地设备层中包括至少一个智能终端，各个所述智能终端之间通过Zigbee或者Wifi进行组网和通信；

所述远程应用层支持安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种通信终端。

在本实施方式中，处于云服务器层的数据存储服务器和数据传输服务器可以支持WebSocket/Hrpush/RESTful等多种协议与远程应用层和本地设备层进行通信。同时提供友好的搜索引擎URL，提供了强大的个性化环境，每个用户可以对WEB内容和表现形式进行个性化设置。提供了基于角色的权限系统，没有必要对每个用户进行授权，只需要对角色进行授权。提供的站内搜索系统能对站内的所有内容进行索引和搜索，模板系统将内容和表现分离，可以很方便地控制面前用户WEB的外观。提供完善的WEB形式管理和分析工具，极大方面管理者对云服务器层的管理和维护。该云服务器层的Caching机制能有效减少数据库查询次数，从而提高站点性能，降低服务器负荷。在字符编码和多语言支持方面，支持多种编码格式，支持很多国家的语言。同时扩展能力强大，有丰富的第三方扩展支持。

在API通信层中，采用了WebSocket/Hrpush/RESTful/Webservices等多种通信技术。根据物联网中一般所用到的安卓设备、iOS设备、平板电脑、PC、MAC和嵌入式板卡，均可从以上4种通信接口中找到相应API通信方式和云服务器层通信。

在该系统的本地设备层中，根据设备平台和操作系统支持情况，可以选择WebSocket/Hrpush/RESTful/Webservices任意一种方式来和云服务器层进行通信。而本地设备层中的智能设备之间采用Zigbee或Wifi无线通信进行组网和通信。

在远程应用层中，应用程序平台主要支持：安卓设备、iOS设备、平板电脑、PC、MAC和嵌入式板卡。根据设备平台和操作系统支持情况，选择WebSocket/Hrpush/RESTful/Webservices任意一种方式均可以和云服务器层进行通信。

其中，Hrpush为基于TCP通信协议封装的与服务器全双工通信(full-duplex)进行实时通信的协议。该协议能够在不同平台中，只要支持TCP/IP通信的情况下，均可采用该协议和云服务器层进行数据通信，且该协议采用JSON数据交换格式为封装标准，在协议解析和组包中可高效快捷进行数据处理。

请参阅图2，本申请实施方式还提供一种数据通信方法，所述数据通信方法时包括：

远程应用层支持的通信终端向云服务器层发送身份认证请求；所述通信终端包括安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种；

当所述身份认证请求成功时，所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；

基于选择的通信方式，所述通信终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述通信终端的通信令牌；

当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述通信终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

在本申请一个实施方式中，在所述身份认证请求成功之后，所述方法还包括：

所述云服务器层检测所述通信终端发送身份认证请求的次数，当发送身份认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述通信终端建立连接。

这样可以避免通信终端通过频繁发送身份认证请求的方式对云服务器层进行攻击，从而保证了系统的安全性。

在本申请一个实施方式中，在所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：

所述通信终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；

所述通信终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

在本申请一个实施方式中，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：

当所述通信终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。

具体地，通信终端与云服务器层建立连接后，可通过定时向云服务器层发送心跳包，默认周期时间为1.5s。云服务器层接收到心跳包后，可以进行应答，以保证通信终端和云服务器层确定对方的在线情况。如果云服务器层判断超过10s没有到心跳包，则判断通信终端已经离线。通信终端方面也可以通过给云服务器层发送10次心跳包，若均没有收到来自云服务器层的应答包，则可以判定已经和云服务器层断开连接。

请参阅图3，本申请还提供一种数据通信方法，所述数据通信方法包括：

本地设备层中的智能终端向云服务器层发送携带证书的认证请求；

当所述云服务器层验证所述证书正确时，所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；

基于选择的通信方式，所述智能终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述智能终端的通信令牌；

当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述智能终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

在本实施方式中，在所述云服务器层验证所述证书正确之后，所述方法还包括：

所述云服务器层检测所述智能终端发送认证请求的次数，当发送认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述智能终端建立连接。

在本实施方式中，在所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：

所述智能终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；

所述智能终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

在本实施方式中，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：

当所述智能终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。

本发明的有益效果至少包括：

本发明的系统架构采用了mysql作为数据存储核心，采用WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices等通信技术，解决了传统字节流协议形式，可读性差，效率低下，对前端开发人员要求高等问题。同时还能对Android、iOS、PC、WEB等多平台数据通信支持。底层智能终端采用Zigbee或Wifi的通信技术，能够满足低功耗、高传输速率、延时小的实时传输需求。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种物联网系统架构，其特征在于，所述系统架构包括云服务器层、API通信层、本地设备层以及远程应用层，其中：

所述云服务器层中包括采用mysql的数据存储服务器和数据传输服务器，所述数据存储服务器和所述数据传输服务器通过所述API通信层与所述远程应用层以及所述本地设备层进行数据通信；

所述API通信层提供WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种通信方式；

所述本地设备层中包括至少一个智能终端，各个所述智能终端之间通过Zigbee或者Wifi进行组网和通信；

所述远程应用层支持安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种通信终端。

2.一种应用于如权利要求1所述的物联网系统架构中的数据通信方法，其特征在于，所述数据通信方法包括：

远程应用层支持的通信终端向云服务器层发送身份认证请求；所述通信终端包括安卓设备、iOS设备、个人计算机、嵌入式板卡以及页面客户端中的至少一种；

当所述身份认证请求成功时，所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；

基于选择的通信方式，所述通信终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述通信终端的通信令牌；

当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述通信终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

3.根据权利要求2所述的数据通信方法，其特征在于，在所述身份认证请求成功之后，所述方法还包括：

所述云服务器层检测所述通信终端发送身份认证请求的次数，当发送身份认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述通信终端建立连接。

4.根据权利要求2所述的数据通信方法，其特征在于，在所述通信终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：

所述通信终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；

所述通信终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

5.根据权利要求4所述的数据通信方法，其特征在于，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：

当所述通信终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。

6.一种应用于如权利要求1所述的物联网系统架构中的数据通信方法，其特征在于，所述数据通信方法包括：

本地设备层中的智能终端向云服务器层发送携带证书的认证请求；

当所述云服务器层验证所述证书正确时，所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式；所述通信方式包括WebSocket、Hrpush、RESTful、Webservices中的至少一种；

基于选择的通信方式，所述智能终端向所述云服务器层发送用于进行数据推送或者数据存取操作的指令，所述指令中包括所述智能终端的通信令牌；

当所述云服务器层确认所述通信令牌正确时，响应于所述智能终端发来的指令，进行数据存取处理并将数据推送至目标设备处。

7.根据权利要求所述6的数据通信方法，其特征在于，在所述云服务器层验证所述证书正确之后，所述方法还包括：

所述云服务器层检测所述智能终端发送认证请求的次数，当发送认证请求的次数大于预设阈值时，拒绝与所述智能终端建立连接。

8.根据权利要求6所述的数据通信方法，其特征在于，在所述智能终端选择API通信层提供的一种通信方式之后，所述方法还包括：

所述智能终端按照预设周期向所述云服务器层发送心跳数据包；

所述智能终端根据能否接收到所述云服务器层反馈的应答数据包，判断当前是否与所述云服务器层断开连接。

9.根据权利要求8所述的数据通信方法，其特征在于，判断当前是否与所述云服务器层断开连接包括：

当所述智能终端连续发送预设次数的心跳数据包，并且均未接收到所述云服务器层反馈的应答数据包时，判定当前已与所述云服务器层断开连接。