CN112769926A - 一种物联网中心、系统和通信方法 - Google Patents

一种物联网中心、系统和通信方法 Download PDF

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陈小军
黄章良
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Abstract

本发明公开了一种物联网中心，所述物联网中心包括如下模块：连接器，用于和外设的物联网平台进行通信，并维持和物联网平台的保活连接；消息订阅和发送模块，用于通过连接器订阅物联网平台下发的消息并发送至APP和将APP上报的数据通过连接器发送至对应的物联网平台。该中心承担了和物联网平台之间保活连接的任务，无需APP和物联网平台之间进行保活连接，节约了流量，让APP集中于业务。同时，同一硬件设备或网关上不同的APP无需重复进行注册流程，只需要在设备或网关与物联网平台建立联系的前提下，建立和物联网中心的连接即可。同时，本发明还提供了一种物联网系统和物联网通信方法。

Description

一种物联网中心、系统和通信方法
技术领域
本发明属于物联网技术领域，更具体而言，涉及一种物联网中心、系统和通信方法。
背景技术
一般在同个设备中有可能同时会有多个业务同时在进行，由于开发先后的原因或者出于便于管理的考虑，可能由不同的APP去完成不同业务功能；有可能这些功能都与IOT平台相关，都需要和IOT平台建立和维持连接；通常的做法是每个APP都维护自己和IOT平台的连接；这样最为简便，但是同时会有冗余和虚耗的东西，一个是多个APP有多个连接，维持连接的心跳可能会造成流量的损耗；(实际应用场景中，假设使用MQTTS，心跳60s一次，一个月流量消耗大约为10MB)；另一个是，不同APP可能都会有基本相同的用于连接的重复的流程，也是对系统资源的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种物联网中心，该中心承担了和物联网平台之间保活连接的任务，无需APP和物联网平台之间进行保活连接，节约了流量，让APP集中于业务。同时，同一硬件设备或网关上不同的APP无需重复进行注册流程，只需要在设备或网关与物联网平台建立联系的前提下，建立和物联网中心的连接即可。
同时，本发明还提供了一种物联网系统和物联网通信方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种物联网中心，所述物联网中心包括如下模块：
连接器，用于和外设的物联网平台进行通信，并维持和物联网平台的保活连接；
消息订阅和发送模块，用于通过连接器订阅物联网平台下发的消息并发送至APP和将APP上报的数据通过连接器发送至对应的物联网平台。
在本发明的一个特定实施例中，所述物联网中心还提供若干API接口，所述API接口供APP调用。
在本发明的一个特定实施例中，所述API接口包括Domain Socket数据收发接口、模组列表构建接口、产品构建接口、状态报文生成接口、协议配置解析接口、消息封装接口中至少一种。
在本发明的一个特定实施例中，所述物联网中心搭载在网关设备上。
在本发明的一个特定实施例中，所述消息订阅和发送模块内含有消息推送队列和消息接收队列，所述消息推送队列用于订阅物联网平台下发的消息并发送至对应的APP；所述消息接收队列用于将APP上报的数据通过连接器发送至物联网平台。
同时，本发明还公开了一种物联网系统，包括物联网平台、网关、设备；所述网关内置有如上任一所述的物联网中心；所述网关上搭载有APP；所述消息订阅和发送模块将消息下发至APP和收集来自于APP的消息；所述连接器和物联网平台进行通信并维持保活连接。
最后，本发明还公开了一种物联网通信方法，所述方法依赖于如上所述的物联网系统实现；
物联网平台和设备以及网关之间通过物联网中心进行通信连接；
物联网平台和物联网中心进行保活连接；
当物联网平台的消息要下发至对应的APP时，物联网平台将消息发送至对应的物联网中心的连接器，通过连接器将消息发送至消息订阅和发送模块，由消息订阅和发送模块发送至对应的APP；
当设APP要将消息发送至物联网平台时，APP将消息发送至消息订阅和发送模块，通过消息订阅和发送模块将消息发送至连接器，由连接器发送至物联网平台。
在本发明的一个特定实施例中，所述物联网中心通过连接器和物联网平台建立连接以及连接断开后进行重连；所述物联网中心通过连接器定时向物联网平台发送心跳包以维持保活连接。
在本发明的一个特定实施例中，所述物联网平台下发ACL规则到设备中，物联网中心根据ACL规则，将APP发送的符合ACL规则的消息予以拦截。
本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
1、同个设备中都需要和物联网平台交互的Application可以通过物联网中心提供的数据通道发送或者接收，不需要为每个APP维护一个连接，减少了维持心跳所需的流量损耗；
2、需要连接物联网平台的APP无需考虑连接的问题，专注于业务功能；
3、可能需要提供SDK给客户使用，客户无需关注连接的同时也保证了前面阐述的各种安全措施的保密，增强安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1是本发明的实施例1的结构方框图；
图2是本发明的实施例2的结构方框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终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方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通、间接连通或两个元件的相互作用关系。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
实施例1
参照图1所示，一种物联网中心1(Device IOT Hub)，其搭载在网关4设备3上；
所述物联网中心1包括如下模块：
连接器11，用于和外设的物联网平台2(IOT Platform)进行通信，并维持和物联网平台2的保活连接，通过定期向物联网平台2发送心跳包来维持保活连接；
此外，连接器11还用于在和物联网平台2连接断开时进行重连。
消息订阅和发送模块12，用于通过连接器11订阅物联网平台2下发的消息并发送至APP和将APP上报的数据通过连接器11发送至对应的物联网平台2。
所述消息订阅和发送模块12内含有消息推送队列和消息接收队列，所述消息推送队列用于订阅物联网平台2下发的消息并发送至对应的APP；所述消息接收队列用于将APP上报的数据通过连接器11发送至物联网平台2。
若干API接口，所述API接口供APP调用，所述API接口包括Domain Socket数据收发接口、模组列表构建接口、产品构建接口、状态报文生成接口、协议配置解析接口、消息封装接口中至少一种。
实施例2
请参阅图2，一种物联网系统，包括物联网平台2(IOT Platform，优选为云平台)、网关4、设备3；所述网关4内置有如实施例1所述的物联网中心1(Device IOT Hub)；
所述网关4上搭载有APP，这些APP包含该网关4自身管理的网关APP，还包括用于对网关4下挂设备3或传感器进行管理的设备APP。
所述消息订阅和发送模块12将消息下发至APP和收集来自于APP的消息；所述连接器11和物联网平台2进行通信并维持保活连接。
实施例3
一种物联网通信方法，所述方法依赖于如上述的物联网系统实现；
物联网平台2和设备3以及网关4之间通过物联网中心1进行通信连接；
物联网平台2和物联网中心1进行保活连接；
当物联网平台2的消息要下发至对应的APP如设备APP或网关APP时，物联网平台2将消息发送至对应的物联网中心1的连接器11，通过连接器11将消息发送至消息订阅和发送模块12，由消息订阅和发送模块12发送至对应的设备APP或网关APP；
当设备APP或网关APP要将消息发送至物联网平台2时，设备APP或网关APP将消息发送至消息订阅和发送模块12，通过消息订阅和发送模块12将消息发送至连接器11，由连接器11发送至物联网平台2。
所述设物联网中心1、物联网平台2之间建立连接的方法为：网关4通过自带的蜂窝模块将网关4的设备3信息发送给物联网平台2，所述物联网平台2预存有该系列所有网关4的设备3信息，当物联网平台2收到该信息后，就会发送物联网连接信息给该网关4，网关4中的物联网中心1根据该连接信息和物联网平台2建立通信连接；
同时，网关4上搭载的APP和物联网中心1进行通信，其通过消息订阅和发送模块12进行消息的交互。
在物联网平台2和设备3、网关4之间的进行的通信过程中，采用网关4和物联网平台2自交互的方式，不需要客户填入指定连接串或者用户密码，通过交互让设备3直接获取连接信息；为保证整个过程安全可靠，采用了一系列措措施：
1、交互通道使用TLS加密，保证数据无法在传输过程中无法被获取和篡改；
2、交互token，token动态生成，采用一定的算法计算；
3、设备序列号、MAC、蜂窝模块IMEI码等硬件信息的校验，一般设备3出厂前会记录一台设备3的序列号、MAC等，并且正常客户无法进行更改；平台通过多个硬件信息判断设备3是否是合法设备；
4、最终响应给设备3的信息是经过算法加密的，并且加密所用的秘钥通过固定秘钥+动态信息计算得出；固定秘钥保存在程序中，最终会编译为二进制文件，难以被破解获取；
所述物联网中心1通过连接器11和物联网平台2建立连接以及连接断开后进行重连；所述物联网中心1通过连接器11定时向物联网平台2发送心跳包以维持保活连接。
作为本发明的另外一个发明点，物联网中心1是转发物联网平台2和各种APP之间的消息；不同APP可能存在不同的协议以及子设备层级(网关4下可以挂子设备，子设备下面可能还存在像传感器之类这样的子设备)；同时物联网中心1也是物联网平台2和设备3之间的安全壁垒；这一点有两个方面体现：
1、本发明的物联网平台2提供客户SDK供客户使用，客户最终可以编写自己的APP，包括已经实现的各种工业协议或者通用服务的APP；最终这些APP会在物联网平台2上形成APP中心；当物联网平台2需要将应用APP中心的APP下发到设备3上时，先将APP下发到物联网中心1，物联网中心1会校验APP的合法性以及适用性，同时记录APP的共享库依赖关系，并与平台同步；
APP共享库是指一个APP需要运行所需要的动态库，如温度采集APP至少要使用“modbus协议采集”库、“温度数据解析能力”库；烟雾传感器APP至少要使用“modbus协议采集”库、“烟雾判定与告警能力”库；
APP和APP共享库之间有一个对应的关系表，这个关系表即为上文的共享库依赖关系；
在传统的网关4中，当我们要删除一个APP时，也会删除该APP所关联的动态库。比如在删除温度采集APP时，会删除“modbus协议采集”库、“温度数据解析能力”库，这会使烟雾传感器APP无法工作。特别是在大规模的部署的情况下，系统中存在原有网关4和新架设网关4并存，原有网关4并没有共享库依赖关系这一概念。
针对这种情况，本发明在物联网平台2和物联网中心1都有共享库依赖关系，并且在物联网中心1校验APP后，更新共享库依赖关系；
在网关4要卸载APP时，物联网中心1会发送卸载消息给物联网平台2，物联网平台2会查询该设备3的共享库依赖关系，确认待卸载的APP的动态库是否和该网关4上的其他APP共享动态库，如果没有，则会发送记载该APP的所涉及的所有动态库的表单给物联网中心1，让其清除该APP对应的动态库，如果有，则会发送给物联网中心1一张记载可删除的动态库的表单，物联网中心1根据表单删除动态库。
2、物联网中心1支持消息ACL，也就是物联网平台2会下发ACL规则(主要针对消息主题)到设备3中，在物联网中心1侧就将不需要的消息丢弃，这样一定程度节省了不必要消息的转发到物联网平台2对流量的消耗以及对平台的消息压力。
ACL规则是指物联网平台2下发的再某一时间段内其不接收的消息的主题；凡是APP发给物联网中心1的消息都会通过物联网中心1的ACL模块13，如果符合ACL规格，则该主题类型的消息在物联网中心1就会被拦截，不会发送到物联网平台2。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种物联网中心，其特征在于，所述物联网中心包括如下模块：
连接器，用于和外设的物联网平台进行通信，并维持和物联网平台的保活连接；
消息订阅和发送模块，用于通过连接器订阅物联网平台下发的消息并发送至APP和将APP上报的数据通过连接器发送至对应的物联网平台。
2.根据权利要求1所述的物联网中心，其特征在于，所述物联网中心还提供若干API接口，所述API接口供APP调用。
3.根据权利要求1所述的物联网中心，其特征在于，所述API接口包括Domain Socket数据收发接口、模组列表构建接口、产品构建接口、状态报文生成接口、协议配置解析接口、消息封装接口中至少一种。
4.根据权利要求1所述的物联网中心，其特征在于，所述物联网中心搭载在网关设备上。
5.根据权利要求1-4任一所述的物联网中心，其特征在于，所述消息订阅和发送模块内含有消息推送队列和消息接收队列，所述消息推送队列用于订阅物联网平台下发的消息并发送至对应的APP；所述消息接收队列用于将APP上报的数据通过连接器发送至物联网平台。
6.一种物联网系统，其特征在于，包括物联网平台、网关、设备；所述网关内置有如权利要求1-5任一所述的物联网中心；所述网关上搭载有APP；所述消息订阅和发送模块将消息下发至APP和收集来自于APP的消息；所述连接器和物联网平台进行通信并维持保活连接。
7.一种物联网通信方法，其特征在于，所述方法依赖于如权利要求6所述的物联网系统实现；
物联网平台和设备以及网关之间通过物联网中心进行通信连接；
物联网平台和物联网中心进行保活连接；
当物联网平台的消息要下发至对应的APP时，物联网平台将消息发送至对应的物联网中心的连接器，通过连接器将消息发送至消息订阅和发送模块，由消息订阅和发送模块发送至对应的APP；
当设APP要将消息发送至物联网平台时，APP将消息发送至消息订阅和发送模块，通过消息订阅和发送模块将消息发送至连接器，由连接器发送至物联网平台。
8.根据权利要求7所述的物联网通信方法，其特征在于，所述物联网中心通过连接器和物联网平台建立连接以及连接断开后进行重连；所述物联网中心通过连接器定时向物联网平台发送心跳包以维持保活连接。
9.根据权利要求7所述的物联网通信方法，其特征在于，所述物联网平台下发ACL规则到设备中，物联网中心根据ACL规则，将APP发送的符合ACL规则的消息予以拦截。
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