CN111176180A - 一种异构物联网设备管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异构物联网设备管理系统,所述管理系统包括物联网终端、链路管理器、协议解析器、模型控制器、数据处理器、用户端。本发明能够和不同物联网传输网络、不同的物联网络设备管理系统进行对接、实现对异构物联网设备的统一管理、互联互通,实现对城市物联网设备的统一管理,实现物联网业务管理能力的复用,降低建设成本,提高生产和管理效率。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域,涉及一种异构物联网设备管理系统。
背景技术
知名研究机构Gartner预计到2020年IOT(物联网)设备将超250亿,全球物联网支出达1.7万亿美元,目前物联网的发展已呈现出爆发式增长的趋势,特别是在智慧城市领域,物联网承担着城市神经网络感知的职责,作用日益凸显,建设统一的物联网设备管理平台已成为趋势。在目前城市物联网的建设过程中,存在物联网感知设备无法统一接入和管理的问题,主要体现在:1),多种物联网传输网络并存,存在NB、LoRa、GPRS、Modbus、LAN,在协议上存在着自定义TCP、自定义UDP、MQTT、COAP、HTTP等不同协议;2)多家物联网网络设备基础管理系统并存,各家技术规范相互独立,无法统一,如中移物联的OneNET平台、电信NBIoT平台、华为IoT平台、腾讯IoTHub平台、阿里LinkWAN平台、中兴CLAA平台等;3)各个设备的数据模型和接口格式由设备制造商自行确定的,大部分情况格式不相同,这就导致设备不互通,大量数据不能被系统准确识别和解析,也无法将诸多设备一致性接入到统一的平台中。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷,提供一种异构物联网设备管理系统及方法。
本发明通过下述方案实现:
一种异构物联网设备管理系统,所述管理系统包括物联网终端、链路管理器、协议解析器、模型控制器、数据处理器、用户端,其中,
链路管理器,其与各个异构物联网终端的网络连接,其用于通过多种方式接收来自各个异构物联网终端的数据包,并以API接口形式发送数据包到协议解析器;
协议解析器,其与所述链路管理器连接,用于将接收到的不同通信协议的数据包依照设备协议进行解析,并将数据包转为标准格式的设备数据发送到模型控制器;
模型控制器,其与所述协议解析器连接,用于将标准格式的设备数据以设备ID为关键字存储数据,并将设备ID数据对应的设备模型发送给协议解析器;
数据处理器,其与所述模型控制器连接,用于处理传送所述物联网终端和所述用户端之间的数据;
用户端,其与所述数据处理器连接,用于响应接收的数据和下达指令给所述物联网终端。
所述多种方式包括无线网络、以插件形式对接第三方物联网平台和传输网络设备中的一种或多种。
所述链路管理器支持MQTT、COAP、XMPP、HTTP、自定义TCP、自定义UDP通信协议。
所述模型控制器包括模型网关模块和设备模型。
所述模型网关模块用于提供模型的生命周期管理和模型解析调度能力。
所述模型的生命周期管理包括模型的新增、修改、审核、下线、删除中的一种或数种。
所述数据处理器包括数据接收模块、规则管理模块、MQ管理模块、业务调度模块。
所述数据接收模块用于数据的接收与存储;所述规则管理模块用于规则管理和规则匹配;所述MQ管理模块用于提供MQ消息队列公共能力;所述业务处理模块用于业务逻辑的实现;所述控制管理模块用于下行指令的业务处理。
本发明方法的有益效果为:
1.本发明一种异构物联网设备管理系统能够和不同物联网传输网络、不同的物联网络设备管理系统进行对接、实现对异构物联网设备的统一管理、互联互通,实现对城市物联网设备的统一管理,实现物联网业务管理能力的复用,降低建设成本,提高生产和管理效率。
2.本发明一种异构物联网设备管理系统对物联网设备模型的抽象定义,屏蔽了厂商、平台之间的差异,实现接入到平台的设备统一管理、统一输出的标准化管理,为行业提供物模型规范。
3.本发明一种异构物联网设备管理系统通过MQ消息中间件实现,消息的异步处理,避免设备与应用、应用与设备之间由于网络抖动或者并发带来的消息阻塞问题。
附图说明
图1为本发明一种异构物联网设备管理系统的流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明:
一种异构物联网设备管理系统,所述管理系统包括物联网终端、链路管理器、协议解析器、模型控制器、数据处理器、用户端,其中,
链路管理器,其与各个异构物联网终端的网络连接,其用于通过多种方式接收来自各个异构物联网终端的数据包,并以API接口形式发送数据包到协议解析器;所述输出的数据包格式包括厂商、协议类型、数据载荷等数据内容。所述多种方式包括无线网络、以插件形式对接第三方物联网平台和传输网络设备中的一种或多种。所述无线网络包括以太网802.11a/b/g/n、ZigBee/802.15.4、WLAN、TinyOS Active Message中的一种或多种。所述第三方物联网平台包括OneNET平台、NBIoT平台、IoT平台、IoTHub平台、LinkWAN平台中的一种或多种。所述传输网络设备包括NBIoT、LoRa、GPRS、ZigBee、Modbus中的一种或多种。所述链路管理器支持MQTT、COAP、XMPP、HTTP、自定义TCP、自定义UDP通信协议。
链路管理器由链路网关和适配器组成。链路网关,包括链路管理、链路服务、链路监控。链路管理包括适配器的上传下载、版本号控制、审核发布等元数据管理能力。链路服务采用工厂设计模式,与各个物联网平台维护链路生命周期的创建、维护与销毁。链路监控支持通道链路心跳、支持通道流量监控、支持过载保护、支持可视化监控。适配器,负责与各个物联网平台链路协议适配,适配器可以水平、动态扩展。认证管理负责实现平台与平台的直接通信服务认证项目接口服务。心跳维护负责维护平台之间的链路心跳。消息通道实现平台与平台、设备与平台之间的消息传统,支持MOTT、HTTP多种网络传输协议。
协议解析器,其与所述链路管理器连接,用于将接收到的不同通信协议的数据包依照设备协议进行解析,并将数据包转为标准格式的设备数据发送到模型控制器;
协议解析器由协议网关和设备解析器组成,相同通信协议和不同解析协议组成一个协议栈分类,便于对解析器的管理。协议网关提供解析器生命周期管理以及调度能力;设备协议解析器负责按照指定厂商的协议标准解析设备传递的字节码。协议与协议解析器支持动态扩展。
模型控制器,其与所述协议解析器连接,用于将标准格式的设备数据以设备ID为关键字存储数据,并将设备ID数据对应的设备模型发送给协议解析器;所述模型控制器包括模型网关模块和设备模型。所述模型网关模块用于提供模型的生命周期管理和模型解析调度能力。所述模型的生命周期管理包括模型的新增、修改、审核、下线、删除中的一种或数种。
设备模型,是一个JSON描述文件,是对设备属性、服务、事件的抽象定义。属性,可描述设备的厂商、协议、固件版本号、类型编码、操作系统类型、通信网络等静态信息的描述;服务,设备提供的输入、输出方法,如:设备上报地址的更新方法,上报频率周期的修改方法等;事件,设备运行过程中主动上报的事件。在实际运用中如烟感,底座脱落会上报一个脱落事件;井盖传感器,电池电量过低,可以上报一个电量过低的事件。
数据处理器,其与所述模型控制器连接,用于处理传送所述物联网终端和所述用户端之间的数据;
数据处理器负责处理设备相关的业务数据,根据消息的传递方向分为上行消息处理和下行消息处理。上行消息,协议解析器需要将物联网终端的字节码解析成用户端可以识别的业务数据
下行消息,协议解析器需要将用户端发过来的业务数据,返现编译成物联网终端能够识别的字节码。
所述数据处理器包括数据接收模块、规则管理模块、MQ管理模块、业务调度模块。所述数据接收模块用于数据的接收与存储;所述规则管理模块用于规则管理和规则匹配;所述MQ管理模块用于提供MQ消息队列公共能力;所述业务处理模块用于业务逻辑的实现;所述控制管理模块用于下行指令的业务处理。
用户端,其与所述数据处理器连接,用于响应接收的数据和下达指令给所述物联网终端。
本发明整个管理系统的处理流程主要分为上行消息处理和下行消息处理。上行消息处理流程如下:
(1)物联网终端发起上行消息,数据由链路控制器、协议解析器、模型控制器到数据处理器的MQ管理模块;
(2)数据接收模块从MQ管理模块订阅上行消息,并存储到数据库,同时转发给规则管理模块;
(3)规则管理模块接收到消息后,与物联网终端的业务规则进行匹配,匹配成功后调度业务处理模块;匹配失败流程结束。
(4)业务处理模块在接收到规则管理匹配成功的业务规则后,根据业务规则类型调度业务处理逻辑,可以做告警处理、联动控制等操作。
当温度传感器上报数据匹配到规则是高温告警,那么但规则匹配到高温告警规则后业务处理模块就会做出告警相关的业务逻辑。
在实际应用中,也可以匹配的是室内联动规则,当温度高于28度开空调,关闭窗帘,那么对应的温度传感器上报消息成功匹配联动规则后,就会出发业务处理模块做联动控制。
下行消息处理流程如下:
(1)用户端发起物联网终端下行控制指令给MQ管理模块;
(2)数据处理器接收并定义MQ下行指令消息;
(3)数据处理器根据指令不同调度不同的质量,如远程参数配置质量、OTA升级指令、设备控制指令等;
(4)数据处理器处理各个指令通过模型控制器把指令传递给协议解析器;
(5)协议解析器接收控制指令,通过协议解析成物联网终端可识别的字节码后调度链路管理器,链路管理器将下行控制消息传递给物联网终端。
本发明管理系统通过链路管理器中的适配器与各个第三方物联网平台之间建立通信链路,并通过链路网关做聚合控制,链路网关会给每个通道打上属性标签,从而实现上行消息来源于那个平台的物联网终端,以及下行消息需要路由到那个平台的物联网终端。自有设备通过自有平台适配器实现与平台的通信。
链路管理器中的链路网关传递物联网终端上报的消息,透传给协议解析器中的协议网关,由协议网关解析数据。
协议网关根据物联网终端类型匹配到对应的设备解析器,设备解析器根据设备协议、厂商区分,每个解析器对应一个厂商一种设备类型的消息解析算法。
协议网关与模型控制器的模型网关通信,获取设备模型。设备模型会将不同协议的设备统一成应用内部可以识别的数据模型,做差异化统一。
当协议解析器调度模型网关模块获取设备模型,模型网关模块根据协议解析器传递的设备标识,调度对应的设备模型给协议解析器,协议解析器会将设备上报的数据转换成业务数据,设置到模型对象中;用户端下行数据协议解析器会将通过模型解析出指令,并转换成设备的字节码,通过链路管理器下发给物联网终端。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举,应当理解,对于本领域技术人员来说,对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案,这对本领域的技术人员而言是显而易见,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述管理系统包括物联网终端、链路管理器、协议解析器、模型控制器、数据处理器、用户端,其中,
链路管理器,其与各个异构物联网终端的网络连接,其用于通过多种方式接收来自各个异构物联网终端的数据包,并以API接口形式发送数据包到协议解析器;
协议解析器,其与所述链路管理器连接,用于将接收到的不同通信协议的数据包依照设备协议进行解析,并将数据包转为标准格式的设备数据发送到模型控制器;
模型控制器,其与所述协议解析器连接,用于将标准格式的设备数据以设备ID为关键字存储数据,并将设备ID数据对应的设备模型发送给协议解析器;
数据处理器,其与所述模型控制器连接,用于处理传送所述物联网终端和所述用户端之间的数据;
用户端,其与所述数据处理器连接,用于响应接收的数据和下达指令给所述物联网终端。
2.根据权利要求1所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述多种方式包括无线网络、以插件形式对接第三方物联网平台和传输网络设备中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述链路管理器支持MQTT、COAP、XMPP、HTTP、自定义TCP、自定义UDP通信协议。
4.根据权利要求1所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述模型控制器包括模型网关模块和设备模型。
5.根据权利要求4所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述模型网关模块用于提供模型的生命周期管理和模型解析调度能力。
6.根据权利要求5所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述模型的生命周期管理包括模型的新增、修改、审核、下线、删除中的一种或数种。
7.根据权利要求1所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述数据处理器包括数据接收模块、规则管理模块、MQ管理模块、业务调度模块。
8.根据权利要求7所述的一种异构物联网设备管理系统,其特征在于:所述数据接收模块用于数据的接收与存储;所述规则管理模块用于规则管理和规则匹配;所述MQ管理模块用于提供MQ消息队列公共能力;所述业务处理模块用于业务逻辑的实现;所述控制管理模块用于下行指令的业务处理。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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