CN112073417B - 一种物联网设备接入微软云的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种物联网设备接入微软云的方法及系统,本方法包括:基于微软云建立相关的后台管理服务,记录每个所述物联网设备的上报信息,下发管理事件;基于微软云开发Web前端和/或App前端,查看和/或管理自己的物联网设备;基于Cat‑M/NB‑IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互。本发明解决了传统物理服务器对管理物联网产品的弹性低、成本高、灵活性低和安全性差问题;降低了购买物理服务器的成本;处理能力伸缩弹性好;服务器软件布局与布局硬件负载均衡,灵活性好;对于DDOS攻击防护性强,不用时刻关心安全漏洞。
Description
技术领域
本发明涉及软件架构设计,具体而言,涉及基于云服务器对物联网产品的解决方案。
背景技术
随着物联网的进一步发展,物联网系统的扩展,传统的自建服务器有了很大的挑战,首先是成本和弹性的问题,物联网服务器往往需要管理10万台到100万台的设备,打个平均缩到50万台,需要大量投入购买物理服务器,成本高;而在非业务峰值的时候处理能力不能弹性伸缩,严重浪费设备资源;
其次是灵活性的问题,在开发新的物联网产品时,需要重新布置安装服务器软件并布局硬件负载均衡;
再次是安全性的问题,传统自建服务器用户需要自己防止DDOS攻击,并且需要时刻关心安全漏洞;
最后,有的物联网产品还需要全球布局,上述问题会更加严重。
发明内容
鉴于此,本发明的目的是基于Azure(微软云)对物联网产品的解决方案,包括:基于Azure的Web前端,App前端、后台管理服务和基于Cat-M/NB-IoT的物联网设备与后台管理的交互;本发明采用一系列的Azure技术:Azure IoT Hub,Azure Key Vault,Azure AppService,Azure SQL Database,Azure Service Fabric,Azure IoT Edge,AzureNotification Hub,可以轻松地解决传统物理服务器对管理物联网产品的弹性低、成本高、灵活性低和安全性差的问题;本发明将传统物理服务器的布局迁移到Azure上。
为了实现本发明的上述目的,提供了一种物联网设备接入微软云的方法,应用于物联网设备,包括如下步骤:
基于微软云建立相关的后台管理服务,记录每个所述物联网设备的上报信息,下发管理事件;
基于微软云开发Web前端和/或App前端,查看和/或管理自己的物联网设备;
Web App是Azure提供的用于运行网站和Web应用程序的计算资源,前端开发是创建Web页面和/或App等前端界面呈现给用户的过程,使用VS创建Web程序,来实现物联网设备的用户界面交互。
基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互。
Cat-M、NB-IoT都是关于物联网的无线连接技术;
Cat-M,即eMTC协议,增强机器类通信,Cat-M与现有的LTE网络兼容。
NB-IoT是窄带物联网,它聚焦于低功耗广覆盖物联网市场,是一种可在全球范围内广泛应用的IoT领域一个新兴的技术,其优势主要有:强链接、高覆盖、低功耗、低成本,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级;支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。
与现有技术相比,接入微软云的方法的有益效果在于,利用Azure技术,轻松地解决传统物理服务器对管理物联网产品的弹性低、成本高、灵活性低和安全性差问题。
进一步地,所述实现物联网设备的上报信息的步骤包括:
所述后台管理,建立相关的服务以及为后台应用程序建立相关的访问规则;
所述后台应用程序,自动为每个物联网设备创建证书;
所述后台应用程序,创建相关的数据库表,记录每个物联网设备的上报信息。
进一步地,终端用户通过所述Web前端、所述App前端两个途径来查看和/或管理自己的物联网设备,包括:
用户通过所述Web前端和/或所述App前端,查看自己的所述物联网设备上报的历史数据,通过Azure WebApp开发的一个网页前端,用户输入用户名,密码后查看自己设备上报的历史数据;
所述Web前端和/或所述App前端,通知所述后台管理下发更新所述物联网设备的参数,和/或修改所述物联网设备的配置;
用户通过Web前端来通知后台管理服务器,从而实现服务器下发更新设备的参数。
用户通过手机APP登录后来实现查看历史上报数据和修改设备的配置。同时也接收来自Notification Hub通知。
所述Web前端和/或所述App前端接收所述后台管理通知。
进一步地,基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互的步骤包括:
所述物联网设备通过协议,收集相关的数据信息;
所述物联网设备将收集的数据信息上报到所述后台管理;
所述物联网设备接收来自所述后台管理的管理信息;
和/或,所述后台管理通知管理所述物联网设备。
进一步地,所述后台管理通过Azure Portal建立相关的服务包括IoT Hub,Service Fabric,SQL Database,Key Vault,WebApp等,以及为后台应用程序建立相关的访问规则。
所述后台管理服务通过VS2019 C#开发后台程序,自动为每个物联网设备创建X.509证书,同时也创建相关的数据库表,记录每个设备的上报信息;
同时支持通过后台查看物联网设备的上报信息以及下发管理事件,比如软件远程升级功能,更新物联网设备的配置等。
进一步地,所述后台管理服务,通过布局所述IoT Edge Device来实现自定义协议;支持通过后台查看物联网设备的上报信息以及下发管理事件。
进一步地,所述物联网设备通过MQTT协议和/或自定义的协议,收集相关的数据,比如GPS,电池信息等上报到IoT Hub中;
同时接收自来IoT Hub的管理信息,比如更新物联网设备的配置和软件版本远程升级;
当物联网设备不支持MQTT协议时候,因此布局IoT Edge Device来实现自定义协议,比如基于UDP,发送到IoT Edge,然后在由IoT Edge转发到IoT Hub,同时也由后台服务器通知IoT Edge来通知管理物联网设备。
与现有技术相比,本发明后台管理的有益效果是降低了购买物理服务器的成本;处理能力伸缩弹性高;服务器软件布局与布局硬件负载均衡,灵活性好;对于DDOS攻击防护性强,不用时刻关心安全漏洞。本发明除了提供上述接入微软云的方法,还提供了与上述接入微软云的方法相对应的系统,包括:
后台管理模块:与物联网设备交互,管理物联网设备;
Web前端和/或App前端模块:用户查看和/或管理自己的物联网设备;
物联网设备:收集相关的数据信息,与所述后台管理模块交互。
第三方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现本申请一种物联网设备接入微软云的方法的步骤。
所述计算机可读介质包含计算机可执行指令,可以执行本申请任意实施例所提供的一种物联网设备接入微软云的方法中的相关操作。
第四方面,本发明提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现本申请一种物联网设备接入微软云的方法的步骤。
所述计算机设备可用于执行本申请提供的一种物联网设备接入微软云的方法,具备相应的功能和有益效果。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。
在附图中:
图1为本发明一种物联网设备接入微软云的方法的流程示意图;
图2为本发明的一种物联网设备接入微软云的方法的工作原理图;
图3为本发明的后台管理服务的工作原理图;
图4为本发明的Web前端App前端的工作原理图;
图5为本发明的物联网设备交互的工作原理图;
图6为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解,尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息,但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如,在不脱离本公开范围的情况下,第一信息也可以被称为第二信息,类似地,第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境,如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
Azure是一种灵活和支持互操作的平台,它可以被用来创建云中运行的应用或者通过基于云的特性来加强现有应用。它开放式的架构给开发者提供了Web应用、互联设备的应用、个人电脑、服务器、或者提供最优在线复杂解决方案的选择。Azure以云技术为核心,提供了软件+服务的计算方法。它是Azure服务平台的基础。Azure能够将处于云端的开发者个人能力,同微软全球数据中心网络托管的服务,比如存储、计算和网络基础设施服务,紧密结合起来。
参阅图1所示,本发明提供一种物联网设备接入微软云的方法的流程。
接入微软云的方法主要包括如下步骤:
S101,基于微软云建立相关的后台管理服务,记录每个所述物联网设备的上报信息,下发管理事件;
参阅图3所示,后台管理首先通过Azure Portal先建立相关的服务包括IoT Hub,Service Fabric,SQL Database,Key Vault,WebApp等以及为后台应用程序建立相关的访问规则;然后用VS2019 C#开发后台程序,自动为每个物联网设备创建X.509证书,同时也创建相关的数据库表,记录每个设备的上报信息。同时也支持通过后台查看物联网设备的上报信息以及下发管理事件,比如软件远程升级功能,更新物联网设备的配置等。ServiceFabric分析来自IoT Hub的数据,实现通知用户和存储到Device History的功能。
考虑到某些物联网产品不支持MQTT协议,因此布局IoT Edge Device来实现自定义协议,比如基于UDP。
S102,基于微软云开发Web前端和/或App前端,查看和/或管理自己的物联网设备;
终端用户可以通过两个途径来查看或者管理自己的物联网设备:
(1)Web前端
通过Azure WebApp开发的一个网页前端,用户输入用户名,密码后查看自己设备上报的历史数据,也可以通过此Web来通知后台服务器,从而实现服务器下发更新设备的参数。
(2)App前端
参阅图4所示,用户也可以通过手机APP登录后来实现查看历史上报数据和修改设备的配置。同时也接收来自Notification Hub通知。
S103,基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互。
参阅图5所示,物联网设备通过支持MQTT协议,收集相关的数据,比如GPS,电池信息等上报到IoT Hub中,同时接收自来IoT Hub的管理信息,比如更新物联网设备的配置和软件版本远程升级。
当物联网设备不支持MQTT协议时候,也可以通过自定义的协议比如UDP,发送到IoT Edge,然后在由IoT Edge转发到IoT Hub,同时也由后台服务器通知IoT Edge来通知管理物联网设备。
上述S101、S101、S103步骤,并不限定前后操作步骤,没有顺序上的限定。
参阅图2所示,本发明采用一系列的Azure技术:Azure IoT Hub,Azure KeyVault,Azure App Service,Azure SQL Database,Azure Service Fabric,Azure IoTEdge,Azure Notification Hub。
IOT Hub是物联网通信控制台,物联网设备接入云平台前,需要在物联网通信控制台创建虚拟产品和设备,与现实设备进行对应,登录控制台即可开始创建。
Key Vault是保护云应用程序和服务使用的加密密钥及其他密文密码;
App Service是用于创建、部署及调整Web应用程序的完全受控平台;
SQL Database是为Azure提供关系数据库管理系统;
Service Fabric是是一款分布式系统平台,可方便用户打包、部署和伸缩微服务应用;
IOT Edge是基于Azure IoT Hub构建的IoT服务,IoT Edge能够将部分工作负荷移至边缘,设备将消息发送到云所花费的时间可以更少,并且设备可以对状态更改更快地做出响应。
Notification Hub是通知中心,可以非常方便地实现大批量的推送通知的功能。
本实施例提供了基于微软云Azure的物联网产品解决方案,物联网设备通过Cat-M芯片上加入MQTT协议的支持,同时集成后台管理所发布的X.509证书后,就可以与IoT Hub通讯,同时Service Fabric将数据写入SQL DB。
如前面所述,有些物联网不支持MQTT,需要先实施自定义的UDP协议,本实施例用本地Linux电脑模拟了IoT Edge设备(注:推荐使用Azure Virtual Machine),然后用另一个APP来模拟物联网设备,最终数据存储到了Azure云上。
本申请实施例还提供了一种计算机设备,该计算机设备可集成本申请实施例提供的一种安防物联网的控制方法及系统;图6是本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图;参阅图6所示,该计算机设备包括:输入装置63、输出装置64、存储器62和处理器61;所述存储器62,用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器61执行,使得所述一个或多个处理器61实现如上述实施例提供的一种安防物联网的控制方法;其中输入装置63、输出装置64、存储器62和处理器61可以通过总线或者其他方式连接,图6中以通过总线连接为例。
存储器62作为一种计算设备可读写存储介质,可用于存储软件程序、计算机可执行程序,如本申请实施例所述的一种安防物联网的控制方法对应的程序指令;存储器62可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序;存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等;此外,存储器62可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件;在一些实例中,存储器62可进一步包括相对于处理器61远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置63可用于接收输入的数字或字符信息,以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入;输出装置64可包括显示屏等显示设备。
处理器61通过运行存储在存储器62中的软件程序、指令以及模块,从而执行设备的各种功能应用以及数据处理,即实现上述的一种安防物联网的控制方法。
上述提供的计算机设备可用于执行上述实施例提供的一种物联网设备接入微软云的方法,具备相应的功能和有益效果。
本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质,所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如上述实施例提供的一种安防物联网的控制方法,存储介质是任何的各种类型的存储器设备或存储设备,存储介质包括:安装介质,例如CD-ROM、软盘或磁带装置;计算机系统存储器或随机存取存储器,诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDORAM,兰巴斯(Rambus)RAM等;非易失性存储器,诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储);寄存器或其它相似类型的存储器元件等;存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合;另外,存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中,或者可以位于不同的第二计算机系统中,第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统;第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。存储介质包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。
当然,本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上实施例所述的一种物联网设备接入微软云的方法,还可以执行本申请任意实施例所提供的一种物联网设备接入微软云的方法中的相关操作。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明;对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种物联网设备接入微软云的方法,其特征在于,应用于所述物联网设备,包括如下步骤:
基于微软云建立相关的后台管理服务,记录每个所述物联网设备的上报信息,下发管理事件;
基于微软云开发Web前端和/或App前端,查看和/或管理所述物联网设备;
基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互;
所述实现物联网设备的上报信息、下发管理事件的步骤包括:
所述后台管理,建立相关的服务以及为后台应用程序建立相关的访问规则;
所述后台应用程序,自动为每个物联网设备创建证书;
所述后台应用程序,创建相关的数据库表,记录每个物联网设备的上报信息;
通过所述Web前端和/或App前端,查看和/或管理自己的物联网设备的步骤包括:
所述Web前端和/或App前端,查看自己的所述物联网设备上报的历史数据;
所述Web前端和/或App前端,通知所述后台管理下发更新所述物联网设备的参数,和/或修改所述物联网设备的配置;
所述Web前端和/或App前端接收所述后台管理通知;
基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互的步骤包括:
所述物联网设备通过协议,收集相关的数据信息;
所述物联网设备将收集的数据信息上报到所述后台管理;
所述物联网设备接收来自所述后台管理的管理信息;
和/或,所述后台管理通知管理所述物联网设备;
所述后台管理通过Azure Portal建立相关的服务;
所述后台管理服务,通过布局IoT Edge Device来实现自定义协议;
所述物联网设备通过MQTT协议和/或自定义的协议,收集相关的数据。
2.权利要求1所述的物联网设备接入微软云的方法的系统,其特征在于,包括:
后台管理模块:基于微软云建立相关的后台管理服务,记录每个所述物联网设备的上报信息,下发管理事件;
Web前端和/或App前端开发模块:基于微软云开发Web前端和/或App前端,查看和/或管理所述物联网设备;
交互模块:基于Cat-M/NB-IoT技术的所述物联网设备与基于微软云的所述后台管理交互。
3.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。
4.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述方法的步骤。
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