CN108377207B - 一种物联网平台设备接入和配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及计算机物联网技术领域，特别涉及一种物联网平台设备接入和配置方法。其通过物联网平台数据建模和动态生成SDK功能，统一终端的接入和通信方式，以及终端上报数据和下发通知的数据模型；物联网平台部署在服务器端，提供Web页面供开发者进行用户登录、设备建模、设备管理等操作；用户登录物联网平台后，创建应用、创建模型，生成对应编程语言的SDK；开发者根据SDK预置的接口开发应用，将SDK和应用集成到终端设备,实现终端数据采集上报以及平台对终端的配置。物联网平台SDK集成方式屏蔽了设备层的硬件差异，开发者无需关注终端与平台的网络连接与数据传输方式，从而降低物联网应用开发难度，提高应用的开发效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机物联网技术领域，特别涉及一种物联网平台设备接入和配置方法。
背景技术
物联网以互联网为基础，将大量的终端设备连接到网络中，实现终端设备的数据收集与控制。物联网的底层是众多的硬件终端，终端集成了各种类型的传感器，硬件终端支持的网络协议不尽相同，例如Zigbee、ModBus、NB-IoT等。对于传统的物联网行业应用，如果需要采集终端的数据或控制终端，需要为每一类终端开发网络连接和采集数据上报，带来冗余的开发和管理。物联网平台需要统一终端接入的方式，兼容各类硬件设备的接入，忽略底层硬件设备的差异，统一终端与平台的通信和控制协议。
现有技术下，对于物联网设备接入的兼容性，尚没有最佳的技术方案，来降低物联网应用开发的难度和效率。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种物联网平台设备接入和配置方法，开发者无需关注终端与平台的网络连接与数据传输方式，从而降低物联网应用开发难度，提高应用的开发效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种物联网平台设备接入和配置方法，包括以下步骤：
A、服务器端部署物联网平台，提供Web页面供用户登录物联网平台，登录成功后，进行设备配置管理；
B、物联网平台提供属性建模功能，属性模型包含终端属性和服务端属性两种，其中终端属性是设备固有的属性；服务端属性是自定义属性，与终端本身无关，其用于对设备进行分组；
C、物联网平台提供配置建模功能，创建设备配置管理的参数，设置参数的名称和数据类型，设置参数的默认值；
D、物联网平台提供软件开发工具包生成功能；
E、软件开发工具包用于终端设备运行接入平台，软件开发工具包中包含物联网平台的连接接口、通信协议、设置终端的属性参数并上报到平台、获取平台对终端的配置参数；
F、物联网平台提供生成终端连接认证密钥文件服务；平台收到终端注册请求后，根据平台版本使用RSA加密算法生成公钥和私钥文件，公钥在平台中注册，公钥和私钥下发到终端；
G、终端设备运行软件开发工具包中的连接模块，首先进行设备认证，获取服务器集群中可用的服务节点列表；软件开发工具包选择最高优先级的服务节点，向该服务发送认证请求，请求内容包含软件开发工具包标识、终端公私钥文件和终端属性参数；服务器端收到注册请求，认证公私钥文件，以及软件开发工具包标识是否符合平台版本；平台认证通过后，存储终端的属性参数和软件开发工具包标识，使用公钥的SHA-1哈希值作为终端的唯一标识符；完成设备认证后，终端与平台建立Socket长连接，启动线程读取Socket流，启动线程定时向平台发送ping命令，保持与平台的连接；当软件开发工具包检测到与平台之间网络中断时，启动定时重新连接，并保存终端已产生的配置和采集数据，记录到终端缓存；网络恢复后，软件开发工具包重新与平台建立连接，上报已缓存的数据；
H、物联网平台提供设备分组；
I、配置更新。
步骤D中，软件开发工具包生成方法具体包括：
（1）用户创建软件开发工具包时，选择已建立的属性模型、配置模型、数据模型、软件开发工具包运行的平台；
（2）对于Java平台的软件开发工具包，预置Java代码模板，模板包括软件开发工具包与服务端交互的必要代码，其中的属性模型、配置模型等用户自定义模型用占位符替代；生成软件开发工具包时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码模板中的占位符；使用Avro组件和Java动态编译技术，引用服务端类库，编译软件开发工具包代码，最后打包为Jar文件提供下载；
（3）对于C平台的软件开发工具包，预置C代码模板，包含软件开发工具包与服务端交互的代码头文件和源文件，其中的属性模型、配置模型等用户自定义模型用占位符替代；生成软件开发工具包时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码中的占位符；最后打包为tar文件提供下载。
步骤H具体是：在平台Web页面创建设备分组，使用配置过滤器作为分组条件；配置过滤器可使用终端属性值和服务端属性值，按特定格式组成复合表达式；平台服务对每个终端的属性参数与分组过滤器进行匹配，符合条件的终端自动注册为此分组的成员；每个分组设定优先级，当有终端设备同时属于多个分组时，按照分组的优先级确定终端的响应顺序。
步骤I具体是：物联网平台终端配置页面，展示已认证通过的所有终端列表；选择一个设备分组，展示符合这个分组条件的终端列表；对这个分组，查看当前分组正在使用的配置参数值；可以修改配置参数值，修改后的参数由平台下发到此分组的所有终端；终端的软件开发工具包监听到参数批量更新，触发回调函数，使用新的配置参数实现相应功能。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
利用本发明的一种物联网平台设备接入和配置方法，采用物联网平台统一终端接入的方式，兼容各类硬件设备的接入，达到忽略底层硬件设备的差异，统一终端与平台的通信和控制协议的目的。
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为本发明的一种物联网平台设备接入和配置方法中的物联网平台终端设备接入示意图；
图2为本发明的一种物联网平台设备接入和配置方法中的物联网平台SDK（软件开发工具包）生成流程图；
图3为本发明的一种物联网平台设备接入和配置方法中的终端设备开发接入流程图。
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。
实施例一
本实施例是一种物联网平台设备接入和配置方法，涉及以下内容：
1、物联网平台部署在服务器端，提供Web页面供用户登录物联网平台，登录成功后，进行设备配置管理。物联网平台终端设备接入示意图如附图1。
2、物联网平台提供属性建模功能，属性模型包含终端属性和服务端属性两种，其中终端属性是设备固有的属性，如设备厂商、设备型号、技术参数等；服务端属性是自定义属性，与终端本身无关，其用于对设备进行分组。
3、物联网平台提供配置建模功能，创建设备配置管理的参数，设置参数的名称和数据类型，设置参数的默认值。定义的参数数值可在平台端进行调整。
4、物联网平台提供SDK（软件开发工具包）生成功能。
（1）用户创建SDK时，选择已建立的属性模型、配置模型、数据模型、SDK运行的平台。服务器端收集用户已创建的模型，使用所选平台的语言进行编译，封装为SDK开发包。
（2）对于Java平台的SDK，预置Java代码模板，模板包括SDK与服务端交互的必要代码，其中的属性模型、配置模型等用户自定义模型用占位符替代。生成SDK时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码模板中的占位符。使用Avro组件和Java动态编译技术，引用服务端类库，编译SDK代码，最后打包为Jar文件提供下载。
（3）对于C平台的SDK，预置C代码模板，包含SDK与服务端交互的代码头文件和源文件，其中的属性模型、配置模型等用户自定义模型用占位符替代。生成SDK时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码中的占位符。集成主要开发板如树莓派、ESP8266编译类库，最后打包为tar文件提供下载。
物联网平台SDK生成流程图如附图2。
5、SDK开发包用于终端设备运行接入平台，开发包中包含物联网平台的连接接口、通信协议、设置终端的属性参数并上报到平台、获取平台对终端的配置参数。
6、平台提供生成终端连接认证密钥文件服务。平台收到终端注册请求后，根据平台版本使用RSA加密算法生成公钥和私钥文件，公钥在平台中注册，公钥和私钥下发到终端。
7、设备运行SDK中的连接模块，首先进行设备认证，获取服务器集群中可用的服务节点列表。SDK选择最高优先级的服务节点，向该服务发送认证请求，请求内容包含SDK标识、终端公私钥文件和终端属性参数。服务端收到注册请求，认证公私钥文件，以及SDK标识是否符合平台版本。平台认证通过后，存储终端的属性参数和SDK标识，使用公钥的SHA-1哈希值作为终端的唯一标识符。完成设备认证后，终端与平台建立Socket长连接，启动线程读取Socket流，启动线程定时向平台发送ping命令，保持与平台的连接。当SDK检测到与平台之间网络中断时，启动定时重新连接，并保存终端已产生的配置和采集数据，记录到终端缓存；网络恢复后，SDK重新与平台建立连接，上报已缓存的数据。
8、物联网平台提供设备分组。在平台Web页面创建设备分组，使用配置过滤器作为分组条件。配置过滤器可使用终端属性值和服务端属性值，按特定格式组成复合表达式。平台服务对每个终端的属性参数与分组过滤器进行匹配，符合条件的终端自动注册为此分组的成员。每个分组设定优先级，当有终端设备同时属于多个分组时，按照分组的优先级确定终端的响应顺序。
9、配置更新。物联网平台终端配置页面，展示已认证通过的所有终端列表。选择一个设备分组，展示符合这个分组条件的终端列表。对这个分组，查看当前分组正在使用的配置参数值。可以修改配置参数值，修改后的参数由平台下发到此分组的所有终端。终端的SDK监听到参数批量更新，触发回调函数，使用新的配置参数实现相应功能。
本实施例的一种物联网平台设备接入和配置方法，其物联网平台部署在UbuntuLinux 16.04系统，运行环境依赖JDK8、Zookeeper 3.4.9，使用Maria DB数据库存储用户的模型配置数据。使用Jetty Server部署平台的Web服务。
其具体实施如下：
使用树莓派和ESP8266开发板作为连接物联网的终端，开发板连接温湿度传感器、光线传感器，连接Zigbee信号控制器。
开发者登录物联网平台，创建设备配置模型，包含设备厂商、设备类型、设备型号三个参数。终端设备开发接入流程图如附图3。
在物联网平台创建设备配置模型，模型包含“数据采集频率”、“设备功能开关”两个参数。
创建设备分组，分组1的条件为“设备厂商=001”并且“设备类型=环境监控”，分组2的条件为“设备类型=光线控制”。
在物联网平台生成C语言SDK，基于SDK开发应用，每台设备设定设备厂商、设备类型、设备型号三个参数的值。程序实现配置监听，监听“数据采集频率”和“设备功能开关”两个参数值的变化，控制终端做相应的处理。
管理员登录物联网平台，在物联网平台生成各终端的公钥和私钥文件，提供给终端使用。
终端集成公钥和私钥文件，在Linux环境下编译SDK和应用程序，编译成功后集成到终端运行。
终端应用启动后，与物联网平台连接，进行终端设备和SDK合法性认证。终端认证通过后，SDK与物联网平台建立TCP长连接，将终端的属性参数上传到平台。
终端连接后，在物联网平台上展示已接入平台的设备列表。点击设备可查看详情，包含设备厂商、设备类型和设备型号具体值。
在物联网平台查看设备分组，展示分组1和分组2下的具体设备。
在分组1中，查看当前配置参数值，修改“数据采集频率”参数的值。属于分组1的树莓派SDK监听到此参数的改变，得到新的“数据采集频率”，进而更改传感器的采集周期。
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 (4)
1.一种物联网平台设备接入和配置方法，包括以下步骤：
A、服务器端部署物联网平台，提供Web页面供用户登录物联网平台，登录成功后，进行设备配置管理；
B、物联网平台提供属性建模功能，属性模型包含终端属性和服务端属性两种，其中终端属性是设备固有的属性；服务端属性是自定义属性，与终端本身无关，其用于对设备进行分组；
C、物联网平台提供配置建模功能，创建设备配置管理的参数，设置参数的名称和数据类型，设置参数的默认值；
D、物联网平台提供软件开发工具包生成功能；
E、软件开发工具包用于终端设备运行接入平台，软件开发工具包中包含物联网平台的连接接口、通信协议、设置终端的属性参数并上报到平台、获取平台对终端的配置参数；
F、物联网平台提供生成终端连接认证密钥文件服务；平台收到终端注册请求后，根据平台版本使用RSA加密算法生成公钥和私钥文件，公钥在平台中注册，公钥和私钥下发到终端；
G、终端设备运行软件开发工具包中的连接模块，首先进行设备认证，获取服务器集群中可用的服务节点列表；软件开发工具包选择最高优先级的服务节点，向该服务节点发送认证请求，请求内容包含软件开发工具包标识、终端公私钥文件和终端属性参数；服务器端收到注册请求，认证公私钥文件，以及软件开发工具包标识是否符合平台版本；平台认证通过后，存储终端的属性参数和软件开发工具包标识，使用公钥的SHA-1哈希值作为终端的唯一标识符；完成设备认证后，终端与平台建立Socket长连接，启动线程读取Socket流，启动线程定时向平台发送ping命令，保持与平台的连接；当软件开发工具包检测到与平台之间网络中断时，启动定时重新连接，并保存终端已产生的配置和采集数据，记录到终端缓存；网络恢复后，软件开发工具包重新与平台建立连接，上报已缓存的数据；
H、物联网平台提供设备分组；
I、配置更新。
2.根据权利要求1所述的一种物联网平台设备接入和配置方法，其特征在于，所述的步骤D中，软件开发工具包生成方法具体包括：
(1)用户创建软件开发工具包时，选择已建立的属性模型、配置模型、数据模型、软件开发工具包运行的平台；
(2)对于Java平台的软件开发工具包，预置Java代码模板，模板包括软件开发工具包与服务端交互的必要代码，其中的属性模型、配置模型的用户自定义模型用占位符替代；生成软件开发工具包时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码模板中的占位符；使用Avro组件和Java动态编译技术，引用服务端类库，编译软件开发工具包代码，最后打包为Jar文件提供下载；
(3)对于C平台的软件开发工具包，预置C代码模板，包含软件开发工具包与服务端交互的代码头文件和源文件，其中的属性模型、配置模型的用户自定义模型用占位符替代；生成软件开发工具包时，查询数据库中用户定义的各类模型参数，替换代码中的占位符；最后打包为tar文件提供下载。
3.根据权利要求1所述的一种物联网平台设备接入和配置方法，其特征在于，所述的步骤H具体是：在平台Web页面创建设备分组，使用配置过滤器作为分组条件；配置过滤器可使用终端属性值和服务端属性值，按特定格式组成复合表达式；平台服务对每个终端的属性参数与分组过滤器进行匹配，符合条件的终端自动注册为此分组的成员；每个分组设定优先级，当有终端设备同时属于多个分组时，按照分组的优先级确定终端的响应顺序。
4.根据权利要求1所述的一种物联网平台设备接入和配置方法，其特征在于，所述的步骤I具体是：物联网平台终端配置页面，展示已认证通过的所有终端列表；选择一个设备分组，展示符合这个分组条件的终端列表；对这个分组，查看当前分组正在使用的配置参数值；可以修改配置参数值，修改后的参数由平台下发到此分组的所有终端；终端的软件开发工具包监听到参数批量更新，触发回调函数，使用新的配置参数实现相应功能。
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