CN109218416A - 基于云平台的物联网系统 - Google Patents

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顾碧山
张方杰
刘国良
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Abstract

本发明提供了一种基于云平台的物联网系统，包括设备端、云平台、客户端，云平台提供能够让设备端接入的网络接口，设备端接入云平台后将采集到的数据通过网络上传到物联网数据平台，物联网数据平台将数据清洗处理后通过网络接口发送到应用发布平台，应用发布平台提供可视化操作页面，通过可视化的界面能够绑定设备端并设计物联网应用页面进行发布，客户端通过网络浏览发布的页面，通过可视化的界面可以浏览或操作设备端执行动作，达到了兼容性强、免编程、开发难度小和成本低的技术效果。

Description

基于云平台的物联网系统
技术领域
本发明属于物联网领域，更具体地，涉及基于云平台的物联网系统。
背景技术
物联网的应用广泛，遍及家居、农业、工业、物流、食品安全等各个领域，其具体的应用方式、产业模式、产品形态会有比较大的差异，对于单位或者个人，自行设计一套完整的物联网应用系统需要经历很多体系复杂、高技术难度的过程，需要基于不同系统平台的专业技术人员耗费较长时间进行编程实现。因此希望开发一种不需要用户编程、兼容各种不同平台并且降低物联网应用系统开发难度和成本的物联网应用系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于云平台的物联网系统，该基于云平台的物联网系统不需要编程，用户通过可视化组态页面自行设计即可发布物联网应用至公网被客户端浏览使用，能够降低物联网应用系统开发难度和成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于云平台的物联网系统，其特征在于，该基于云平台的物联网系统包括：设备端、云平台和客户端，所述云平台分别与所述设备端和所述客户端通过网络连接；
所述设备端包括多个用于识别物体、采集信息和执行动作的硬件设备；
所述云平台包括物联网数据平台和应用发布平台，所述物联网数据平台和应用发布平台通过网络接口连接；
所述物联网数据平台实时采集所述硬件设备输出的数据并进行清洗和处理后通过接口提供给应用发布平台使用，同时将应用发布平台中的数据转发给设备端；
所述应用发布平台将所述物联网数据平台过滤后的数据通过可视化的物联网应用页面进行发布；
所述客户端包括多个能够通过网络访问发布的页面进行浏览及对页面进行操作的智能设备。
优选地，所述硬件设备通过数据网关并使用MQTT/TCP透传/MODBUS/COAP协议连接所述物联网数据平台,所述硬件设备包括传感器、执行器、读写器、智能硬件、工业设备。
优选地，基于所述硬件设备与所述物联网数据平台之间传输数据的类型建立相应的通道，以通过不同的通道提取及识别不同类型的数据。
优选地，通过设置条件和执行动作制定逻辑策略，以通过硬件设备所采集的数据来控制硬件设备的动作。
优选地，所述条件是时间或所述通道中传输的数据，所述动作是推送消息或控制设备。
优选地，所述物联网应用页面是组态化的页面。
优选地，所述物联网应用页面包括与所述硬件设备、通道、策略绑定的多个控件，将不同功能的控件通过拖拽的方式在所述页面中组成一个项目，并将设计完成的项目页面发布至公网。
优选地，所述物联网数据平台和应用发布平台通过Restful接口连接。
优选地，所述物联网数据平台包括MQTT代理集群、Redis缓存集群、数据库集群、Web服务器集群。
优选地，所述物联网数据平台和应用发布平台均部署在Centos操作系统下，所述应用发布平台基于B/S架构。
本发明的有益效果在于：根据本发明的一种基于云平台的物联网系统无需编程，用户即可通过可视化组态页面自行设计物联网应用项目，设计完成的物联网应用项目页面可发布至公网，客户端通过网络访问应用页面即可进行浏览和操作，有效降低了物联网应用系统开发难度和成本。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，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方式中，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基于云平台的物联网系统网络结构的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的基于云平台的物联网系统细节图。
附图标记说明：
1、云平台；2、物联网数据平台；3、应用发布平台；4、设备端；5、客户端；6、Restful接口；7、数据库集群；8、计算引擎集群；9、WEB服务集群；10、数据网关；11、认证和鉴权程序；12、SDK；13、Redis高速缓存集群；14、实时分析子系统；15、规则引擎；16、WebSocket/Http协议。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。
根据本发明的一种基于云平台的物联网系统，包括：设备端、云平台和客户端，云平台分别与设备端和客户端通过网络连接；
设备端包括多个用于识别物体、采集信息和执行动作的硬件设备；
云平台包括物联网数据平台和应用发布平台，物联网数据平台和应用发布平台通过网络接口连接；
物联网数据平台实时采集硬件设备输出的数据并进行清洗和处理后通过接口提供给应用发布平台使用，同时将应用发布平台中的数据转发给设备端；
具体地，物联网数据平台能够采集处理硬件设备的数据，也能够将应用发布平台中的输入执行数据转发给硬件设备。
应用发布平台将物联网数据平台过滤后的数据通过可视化的物联网应用页面进行发布；
客户端包括多个能够通过网络访问发布的页面进行浏览及对页面进行操作的智能设备。
具体地，云平台提供能够让设备端接入的网络接口，设备端接入云平台后将采集到的数据通过网络上传到物联网数据平台，物联网数据平台将数据清洗处理后通过网络接口发送到应用发布平台，应用发布平台提供可视化操作页面，通过可视化的界面能够绑定设备端并设计物联网应用页面进行发布，客户端通过网络浏览发布的页面，通过可视化的界面可以浏览或操作设备端执行动作，达到了兼容性强、免编程、开发难度小和成本低的技术效果。
在一个示例中，硬件设备通过数据网关并使用MQTT/TCP透传/MODBUS/COAP协议连接物联网数据平台,硬件设备包括传感器、执行器、读写器、智能硬件、工业设备。
具体地，物联网硬件设备大都是内存小且计算能力有限的轻量级设备，MQTT/TCP协议的特点是具有实时性能够保持长连接，适用于执行器和智能硬件；COAP协议的特点是低功耗且能够发现网络节点，适用于传感器；MODBUS协议是工业电子设备之间使用的连接协议。本发明的系统支持多种物联网网络协议，对硬件设备的包容性更强，便于不同类型的设备接入。
在一个示例中，基于硬件设备与物联网数据平台之间传输数据的类型建立相应的通道，以通过不同的通道提取及识别不同类型的数据。
具体地，如一个传感器设备接入本系统会包含数值A和数值B，A值会对应系统中创建的一个通道，同样B值对应系统中创建的另一个通道。
在一个示例中，通过设置条件和执行动作制定逻辑策略，以通过硬件设备所采集的数据来控制硬件设备的动作。
在一个示例中，条件是时间或通道中传输的数据，动作是推送消息或控制设备。
具体地，通过设置条件和执行动作定制策略，条件可以是时间或设备某个通道的数据，并且可以添加多个条件，动作可以是推送消息或者是控制设备。
在一个示例中，物联网应用页面是组态化的页面。
在一个示例中，物联网应用页面包括与硬件设备、通道、策略绑定的多个控件，将不同功能的控件通过拖拽的方式在页面中组成一个项目，并将设计完成的项目页面发布至公网。
具体地，项目管理页面是基于HTML5开发的Web页面，一个项目对应一个物联网应用系统，通过组态化的页面设计，将各种控件如图表、文本、图片、地图等通过拖拽的方式在设计界面中随意摆放设计，然后将这些控件与系统创建的设备、通道、策略进行绑定即可将数据显示在控件中，设计完成的页面可发布至公网供设备端访问浏览及应用。
在一个示例中，物联网数据平台和应用发布平台通过Restful接口连接。
具体地，Restful接口便于第三方系统集成，提高互操作性以及应用的水平扩展性。
在一个示例中，物联网数据平台包括MQTT代理集群、Redis缓存集群、数据库集群、Web服务器集群。
在一个示例中，物联网数据平台和应用发布平台均部署在Centos操作系统下，应用发布平台基于B/S架构。
具体地，Centos是免费的Linux系统，用于开发服务器；B/S(Browser/Server，浏览器/服务器)架构模式能够统一客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用成本。
实施例：
图1和2分别示出了根据本发明的一个实施例的基于云平台的物联网系统的结构示意图和系统细节图，为表述清晰，以下描述中所有连接关系均为双向连接。
如图1所示，该基于云平台的物联网系统包括：云平台1、设备端4、客户端5，云平台1分别通过网络连接于设备端4和客户端5，云平台1包括物联网数据平台2和应用发布平台3，物联网数据平台2和应用发布平台3通过Restful接口6连接。
具体地，如图2所示，设备端4包括传感器、执行器、智能硬件、工业设备等硬件设备，硬件设备通过网络协议与数据网关10连接，其中数据网关4支持多种局域网和广域网连接协议包括：ZigBee、WiFi、BLE、Modbus、RF433M、以太网、3G/4G、NB-loT,数据网关10使用MQTT/TCP透传/MODBUS/COAP协议连接物联网数据平台2，经过认证和鉴权程序11后接入SDK(开发者工具箱)12，SDK(开发者工具箱)12连接于Redis高速缓存集群13和规则引擎15，Redis高速缓存集群13连接于实时分析子系统14，规则引擎15、数据库集群7、计算引擎集群8依次连接，其中数据库集群7包括：关系数据库、Hive数仓、图库、对象存储、Hbase、Elasticsearch程序模块，计算引擎集群8包括：MapReduce、关联分析、数据分析、实时计算、查询检索、计算学习程序模块。
实时分析子系统14和计算引擎集群8通过Restful接口6分别与应用发布平台3连接，应用发布平台3和WEB服务集群9连接，应用发布平台3是基于B/S架构，包括：项目元数据管理、逻辑策略编辑器、图形化应用发布系统、在线调研开发工具、硬件数据源虚拟仿真、用户权限管理、开放API接口、部署模式程序模块，其中硬件数据源虚拟仿真程序模块能够将硬件设备对应到本系统中创建的设备。
云平台1基于硬件设备与物联网数据平台2之间传输数据的类型建立相应的通道，通道用于标识设备传入本系统的数据类型，如温湿度传感器设备接入本系统会包含温度值和湿度值，温度值会对应系统中创建的一个通道，如A，同样湿度值对应系统中创建的另一个通道，如B，如此当设备的数据接入系统后，系统可通过不同的通道将不同类型的数据取出并识别。
其中逻辑策略编辑器用于通过设置条件和执行动作定制策略，条件可以是时间或设备某个通道的数据，并且可以添加多个条件，动作可以是推送消息或者是控制设备。例如：云平台1创建了一个温度检测设备和一个风扇设备并创建了一个A通道和B通道，实际的温度设备接入系统并通过A通道发送温度值数据至系统，实际的风扇设备接入系统并通过B通道接收系统发送的数据，此时创建一个策略，条件可设置为温度设备B通道(温度值)的值大于30℃，执行动作为控制打开风扇，即通过B通道向风扇设备发送控制打开的指令；当策略创建完成并生效就会自动实时检测温度设备的温度值，如果大于30℃即会控制风扇设备打开。
图形可视化应用发布系统是基于HTML5开发的Web项目管理页面，一个项目对应一个物联网应用系统，项目管理页面是组态化设计页面并包括多个控件，将各种控件如图表、文本、图片、地图等通过拖拽的方式在设计界面中随意摆放设计，然后将这些控件与系统创建的设备、通道、策略进行绑定即可将数据显示在控件中，设计完成的项目页面可发布到公网。
WEB服务集群9包含多个Tomcat轻量级应用服务器。WEB服务集群9和客户端5通过WebSocket/Http协议16连接，其中客户端5包括手机、平板、电脑等能够通过浏览器访问公网的智能设备,智能设备使用浏览器访问发布的项目管理页面可浏览绑定到物联网云平台系统的硬件设备状态、采集的数据等信息，并且可以发送执行指令控制执行器执行动作。
通过本实施例的基于云平台的物联网系统能够实现兼容性强、免编程、开发难度小和成本低的技术效果。
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)

1.一种基于云平台的物联网系统，其特征在于，该基于云平台的物联网系统包括：设备端、云平台和客户端，所述云平台分别与所述设备端和所述客户端通过网络连接；
所述设备端包括多个用于识别物体、采集信息和执行动作的硬件设备；
所述云平台包括物联网数据平台和应用发布平台，所述物联网数据平台和应用发布平台通过网络接口连接；
所述物联网数据平台实时采集所述硬件设备输出的数据并进行清洗和处理后通过所述网络接口提供给应用发布平台使用，同时将应用发布平台中的数据转发给设备端；
所述应用发布平台将所述物联网数据平台过滤后的数据通过可视化的物联网应用页面进行发布；
所述客户端包括多个能够通过网络访问发布的页面进行浏览及对页面进行操作的智能设备。
2.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述硬件设备通过数据网关并使用MQTT/TCP透传/MODBUS/COAP协议连接所述物联网数据平台,所述硬件设备包括传感器、执行器、读写器、智能硬件、工业设备。
3.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，基于所述硬件设备与所述物联网数据平台之间传输数据的类型建立相应的通道，以通过不同的通道提取及识别不同类型的数据。
4.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，通过设置条件和执行动作制定逻辑策略，以通过硬件设备所采集的数据来控制硬件设备的动作。
5.根据权利要求4所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述条件是时间或所述通道中传输的数据，所述动作是推送消息或控制设备。
6.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述物联网应用页面是组态化的页面。
7.根据权利要求6所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述物联网应用页面包括与所述硬件设备、通道、策略绑定的多个控件，将不同功能的控件通过拖拽的方式在所述页面中组成一个项目，并将设计完成的项目页面发布至公网。
8.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述物联网数据平台和应用发布平台通过Restful接口连接。
9.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述物联网数据平台包括MQTT代理集群、Redis缓存集群、数据库集群、Web服务器集群。
10.根据权利要求1所述的基于云平台的物联网系统，其特征在于，所述物联网数据平台和应用发布平台均部署在Centos操作系统下，所述应用发布平台基于B/S架构。
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