CN108366117A - 一种支持实时任务处理的物联网系统 - Google Patents

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文敢
李长滨
王栋
郑强
原中亮
沈利军
苏东
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Abstract

本发明提出了一种支持实时任务处理的物联网系统，包括：所述多个传感器组成传感器层，每个所述传感器将采集数据并发送至所述传感器网络，所述传感器网络对来自每个所述传感器的采集数据进行汇聚和回传，进而传输至所述物联网网关，将所述采集数据和发送至所述数据回传网络，所述服务器接收来自每个所述传感器的采集数据，并对采集数据进行处理；所述移动终端与所述物联网网关建立直连连接，所述移动终端发起实时任务指令，通过与所述物联网网关的直连网络实时获取传感器的工作状态和采集数据。本发明在移动终端与物联网网关之间建立快速直连网络，以执行实时但是轻量的任务。通过双重的保护机制，保证了直连路径的安全。

Description

一种支持实时任务处理的物联网系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别涉及一种支持实时任务处理的物联网系统。
背景技术
如图1所示，现有的基于物联网的监控系统包括以下组件：
(1)传感器层，负责数据的采集；
(2)传感器网络层，负责传感器数据的汇聚与回传；
(3)云端处理层，负责采集数据的处理；
(4)终端显示层，负责数据的处理结果显示。
在终端显示层，移动终端(例如手机)以其便利性以及一定的计算能力，迅速成为一种主流的显示、管理终端。利用移动终端实现随时随地远程监控/管理成为一种主流的设计。
但是，在现有方案中，由于传感器与网关之间的网络延时，数据回传的网络延时，结果显示的网络延时，使得从终端侧发起的实时任务处理成为巨大的问题。这个问题限制了很多应用，比如在设备的实时点检等。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种支持实时任务处理的物联网系统。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种支持实时任务处理的物联网系统，包括：服务器、数据回传网络、物联网网关、传感器网络、多个传感器和移动终端，其中，
所述多个传感器组成传感器层，每个所述传感器将采集数据并发送至所述传感器网络，
所述传感器网络对来自每个所述传感器的采集数据进行汇聚和回传，其中，所述传感器网络进一步与物联网网关连通，所述数据物联网网关与所述数据回传网络连通，所述数据回传网络与所述服务器连通，进而将采集数据传输至所述物联网网关，并将所述采集数据发送至所述数据回传网络；
所述服务器通过所述数据回传网络接收来自每个所述传感器的采集数据，并对采集数据进行处理，并将所述处理结果发送到通过核心网连接的移动终端进行显示；
所述移动终端与所述物联网网关建立直连连接，并通过无线接入核心网与所述数据回传网络连通，所述移动终端通过所述无线接入核心网和所述数据回传网络连接至所述服务器，由所述服务器对所述移动终端进行认证，并在认证后使能所述移动终端与所述物联网网关的快速直连功能，所述移动终端发起实时任务指令，通过与所述物联网网关的直连网络实时获取传感器的工作状态和采集数据；
所述物联网网关至少支持以下网络端口接入：
(1)所述物联网网关与所述传感器网络连通，支持数字传感器和/或模拟传感器的接入，其中，所述数字传感器网络物理层通过数字传感器网络端口采集数据，经过报文解析和收发，发送至报文转发模块进行报文的转发；所述模拟传感器网络物理层通过模拟传感器网络端口采集数据，经过数据采集和成包，发送至所述报文转发模块进行报文的转发；
(2)所述物联网网关与所述数据回传网络连通，通过回传网络物理层，将数据回传网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到数据回传网络，对于来自服务器的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务。
(3)所述物联网网关与所述直连网络连通，通过直连网络物理层，将直连网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到直连网络，对于来着移动终端的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务。
进一步，所述移动终端还用于在获取采集数据或工作状态后，发出直连断开指令，以断开所述移动终端与所述物联网网关的直接连接。
进一步，所述物联网系统应用于实时轻度任务，包括：设备状态的快速检测、采集设备参数的快速设置。
进一步，所述直连网络端口由来自所述回传网络端口的命令打开或者关闭。
进一步，所述物联网系统的鉴权过程，包括：
(1)由移动终端向所述服务器发起鉴权请求；
(2)所述服务器对所述移动终端进行鉴权，如果鉴权通过，则向所述移动终端发送鉴权通过指令；
(3)所述移动终端在接收到所述鉴权通过指令后，向所述服务器发起直连网络使能请求报文，所述服务器将所述直连网络使能请求报文转发至所述物联网网关；
(4)所述物联网网关根据所述直连网络使能请求报文，使能直连网络物理层，并将直连网络物理层使能成功报文发送至所述服务器，由所述服务器转发至所述移动终端；
(5)所述移动终端在接收到直连网络物理层使能成功报文后，建立移动终端与所述物联网网关的直连链接，向所述物联网网关直接发送鉴权请求；
(6)所述物联网网关对所述移动终端进行鉴权，并在鉴权通过后，向所述移动终端发送鉴权成功命令。
根据本发明实施例的支持实时任务处理的物联网系统，采用双重保护的方式，实现快速直连网络的安全连接：
(1)物理层使能：通过传统的数据路径在服务器端进行终端认证后，使能物联网网关的快速直连功能；
(2)直连认证：在快速直连网络的物理层使能后，移动终端将建立直连链接，并且再次进行登录认证来保证传感器网络的接入安全。
在移动终端与物联网网关之间建立快速直连网络，以执行实时但是轻量的任务。通过双重的保护机制，保证了直连路径的安全。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为现有技术的基于物联网的监控系统的架构图；
图2为根据本发明实施例的支持实时任务处理的物联网系统的结构图；
图3为根据本发明实施例的物联网网关架构图；
图4为根据本发明实施例的物联网网关的鉴权流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出一种支持实时任务处理的物联网系统，采用双重保护的方式，实现快速直连网络的安全连接：
(1)物理层使能：通过传统的数据路径在服务器端进行终端认证后，使能物联网网关的快速直连功能；
(2)直连认证：在快速直连网络的物理层使能后，移动终端将建立直连链接，并且再次进行登录认证来保证传感器网络的接入安全。
如图2所示，本发明实施例的支持实时任务处理的物联网系统，包括：服务器100、数据回传网络、物联网网关200、传感器网络、多个传感器400和移动终端300。
多个传感器400组成传感器层，每个传感器400将采集数据并发送至传感器网络。
传感器网络对来自每个传感器400的采集数据进行汇聚和回传，其中，传感器网络进一步与物联网网关200连通，物联网网关200与数据回传网络连通，数据回传网络与服务器100连通，进而将采集数据传输至物联网网关200，并将采集数据发送至数据回传网络。
服务器100通过数据回传网络接收来自每个传感器400的采集数据，并对采集数据进行处理，将采集数据和处理结果发送至数据回传网络，进而传输至物联网网关200，并将处理结果发送到通过核心网连接的移动终端300进行显示。
移动终端300与物联网网关建立直连连接，并通过无线接入核心网与数据回传网络连通，移动终端300通过无线接入核心网和数据回传网络连接至服务器100，由服务器100对移动终端300进行认证，并在认证后使能移动终端300与物联网网关的快速直连功能，移动终端300发起实时任务指令，通过与物联网网关200的直连网络实时获取传感器400的工作状态和采集数据。
在本发明的一个实施例中，移动终端300还用于在获取采集数据或工作状态后，发出直连断开指令，以断开移动终端300与物联网网关200的直接连接。
在本发明中，将物联网任务分成：
(1)非实时但是重度的任务，比如设备状态的周期性监测，设备数据的大批量处理等。对于非实时但是重度的任务，其处理路径仍遵从传统方案，即图2中的路径1。
(2)实时但是轻度的任务，比如设备状态的快速检测，采集设备参数的快速设置等；
对于实时但是轻度的任务，其处理将通过另外的本地快速直连网络直连路径，即图2中的路径2，以极大地减小网络延迟。
在本发明的一个是实施例中，物联网系统应用于实时轻度任务，包括：设备状态的快速检测、采集设备参数的快速设置。
需要说明的是，为了实现上述方案，物联网网关200除了支持回传网络端口以及传感器网络端口外，还将支持快速网络端口以直连移动终端300。这种典型的快速网络包括但不限于：蓝牙、Wifi等，还可以为其他类型网络。
图3为根据本发明实施例的物联网网关架构图。
如图3所示，物联网网关至少支持以下网络端口接入：
(1)物联网网关与传感器网络连通，支持数字传感器和/或模拟传感器的接入，其中，数字传感器网络物理层通过数字传感器网络端口采集数据，经过报文解析和收发，发送至报文转发模块进行报文的转发；模拟传感器网络物理层通过模拟传感器网络端口采集数据，经过数据采集和成包，发送至报文转发模块进行报文的转发；
(2)物联网网关与数据回传网络连通，通过回传网络物理层，将数据回传网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到数据回传网络。对于来自服务器的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务。
(3)物联网网关与直连网络连通，通过直连网络物理层，将直连网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到直连网络。对于来着移动终端的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务。在本发明的一个实施例中，直连网络端口由来自回传网络端口的命令打开或者关闭。
图4为根据本发明实施例的物联网网关的鉴权流程图。
如图4所示，物联网系统的鉴权过程，包括：
(1)由移动终端向服务器发起鉴权请求；
(2)服务器对移动终端进行鉴权，如果鉴权通过，则向移动终端发送鉴权通过指令；
(3)移动终端在接收到鉴权通过指令后，向服务器发起直连网络使能请求报文，服务器将直连网络使能请求报文转发至物联网网关；
(4)物联网网关根据直连网络使能请求报文，使能直连网络物理层，并将直连网络物理层使能成功报文发送至服务器，由服务器转发至移动终端；
(5)移动终端在接收到直连网络物理层使能成功报文后，建立移动终端与物联网网关的直连链接，向物联网网关直接发送鉴权请求；
(6)物联网网关对移动终端进行鉴权，并在鉴权通过后，向移动终端发送鉴权成功命令。
本发明实施例的支持实时任务处理的物联网系统，其典型应用是设备的实时点检流程如下：
(1)点检员进入快速直连网络的覆盖范围；
(2)点检员通过物联网服务器100使能物联网网关200的物理层通信功能；
(3)移动终端300与物联网网关200建立直接连接；
(4)移动终端300通过快速直连网络发起实时任务；
(5)移动终端300与物联网网关200断开直接连接；
(6)点检员通过物联网服务器100关闭物联网网关200的物理层通信功能。
根据本发明实施例的支持实时任务处理的物联网系统，采用双重保护的方式，实现快速直连网络的安全连接：
(1)物理层使能：通过传统的数据路径在服务器端进行终端认证后，使能物联网网关的快速直连功能；
(2)直连认证：在快速直连网络的物理层使能后，移动终端将建立直连链接，并且再次进行登录认证来保证传感器网络的接入安全。
在移动终端与物联网网关之间建立快速直连网络，以执行实时但是轻量的任务。通过双重的保护机制，保证了直连路径的安全。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该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发明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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种支持实时任务处理的物联网系统，其特征在于，包括：服务器、数据回传网络、物联网网关、传感器网络、多个传感器和移动终端，其中，
所述多个传感器组成传感器层，每个所述传感器将采集数据并发送至所述传感器网络，
所述传感器网络对来自每个所述传感器的采集数据进行汇聚和回传，其中，所述传感器网络进一步与物联网网关连通，所述数据物联网网关与所述数据回传网络连通，所述数据回传网络与所述服务器连通，进而将采集数据传输至所述物联网网关，并将所述采集数据发送至所述数据回传网络；
所述服务器通过所述数据回传网络接收来自每个所述传感器的采集数据，并对采集数据进行处理，并将所述处理结果发送到通过核心网连接的移动终端进行显示；
所述移动终端与所述物联网网关建立直连连接，并通过无线接入核心网与所述数据回传网络连通，所述移动终端通过所述无线接入核心网和所述数据回传网络连接至所述服务器，由所述服务器对所述移动终端进行认证，并在认证后使能所述移动终端与所述物联网网关的快速直连功能，所述移动终端发起实时任务指令，通过与所述物联网网关的直连网络实时获取传感器的工作状态和采集数据；
所述物联网网关至少支持以下网络端口接入：
(1)所述物联网网关与所述传感器网络连通，支持数字传感器和/或模拟传感器的接入，其中，所述数字传感器网络物理层通过数字传感器网络端口采集数据，经过报文解析和收发，发送至报文转发模块进行报文的转发；所述模拟传感器网络物理层通过模拟传感器网络端口采集数据，经过数据采集和成包，发送至所述报文转发模块进行报文的转发；
(2)所述物联网网关与所述数据回传网络连通，通过回传网络物理层，将数据回传网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到数据回传网络，对于来自服务器的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务；
(3)所述物联网网关与所述直连网络连通，通过直连网络物理层，将直连网络的报文接收到报文转发模块，或者将报文转发模块的报文发送到直连网络，对于来着移动终端的网关控制报文，物联网网关会予以终结，并且执行相应的任务。
2.如权利要求1所述的支持实时任务处理的物联网系统，其特征在于，所述移动终端还用于在获取采集数据或工作状态后，发出直连断开指令，以断开所述移动终端与所述物联网网关的直接连接。
3.如权利要求1所述的支持实时任务处理的物联网系统，其特征在于，所述物联网系统应用于实时轻度任务，包括：设备状态的快速检测、采集设备参数的快速设置。
4.如权利要求1所述的支持实时任务处理的物联网系统，其特征在于，所述直连网络端口由来自所述回传网络端口的命令打开或者关闭。
5.如权利要求1所述的支持实时任务处理的物联网系统，其特征在于，所述物联网系统的鉴权过程，包括：
(1)由移动终端向所述服务器发起鉴权请求；
(2)所述服务器对所述移动终端进行鉴权，如果鉴权通过，则向所述移动终端发送鉴权通过指令；
(3)所述移动终端在接收到所述鉴权通过指令后，向所述服务器发起直连网络使能请求报文，所述服务器将所述直连网络使能请求报文转发至所述物联网网关；
(4)所述物联网网关根据所述直连网络使能请求报文，使能直连网络物理层，并将直连网络物理层使能成功报文发送至所述服务器，由所述服务器转发至所述移动终端；
(5)所述移动终端在接收到直连网络物理层使能成功报文后，建立移动终端与所述物联网网关的直连链接，向所述物联网网关直接发送鉴权请求；
(6)所述物联网网关对所述移动终端进行鉴权，并在鉴权通过后，向所述移动终端发送鉴权成功命令。
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