CN113992646A - 一种物联网设备协议整合方法和系统 - Google Patents

Abstract

发明提供一种物联网设备协议整合方法和系统，包括边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型；获取前端设备的物联网数据，前端设备的设备类型对应一设备协议和数据格式，边缘计算装置根据服务类型配置启动相应的服务，对设备类型所对应的设备协议和数据格式进行格式转换为与数据中台对接通讯的http接口，转换后发至数据中台进行存储；SaaS服务平台通过API接口与数据中台服务通讯，数据中台根据SaaS服务平台的调用请求，将采集到的物联网数据通过API接口与SaaS服务平台进行数据交互。本发明通过边缘计算装置切换相应的服务类型，使得物联网系统搭建更方便、灵活，减少系统对前端设备对接工作。

Description

一种物联网设备协议整合方法和系统

技术领域

本发明涉及数据整合技术领域，具体涉及一种物联网设备协议整合方法和系统。

背景技术

物联网技术是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。随着使用场景下物联网设备逐渐增多，如何实现多领域智能设备统一管理、多方联动的系统集成，成为了物联网产业链中非常重要的组成部分。

传统物联网解决方案，大部分传感器是针对各自专项领域下建立智能物联的软、硬件部署。每个专项领域的传感器探测和传递的数据都不相同，导致接口数据没有统一格式、通讯协议五花八门。这给系统集成造成了很大麻烦，大量的时间、精力用在各专项领域传感器的对接工作上，而无法专心的开发系统使用逻辑，同时针对不同的传感器需要建立不同的通讯服务，这些问题造成前期部署复杂、后期维护繁琐、数据对接困难、系统使用不便。无法有效达成智慧物联的初衷。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种物联网设备协议整合方法和系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种物联网设备协议整合方法，包括边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型；

获取所述前端设备的物联网数据，所述前端设备的设备类型对应一设备协议和数据格式，所述边缘计算装置根据服务类型配置启动相应的服务，对所述设备类型所对应的设备协议和所述数据格式进行格式转换，统一为与数据中台对接通讯的http接口，将不同所述前端设备的数据格式转换为标准的XML、JSON数据格式后发至所述数据中台进行存储；

SaaS服务平台通过API接口与数据中台服务通讯，数据中台根据SaaS服务平台的调用请求，将采集到的物联网数据通过API接口与SaaS服务平台进行数据交互。

在本发明中，优选地，所述前端设备设置为摄像头、电力设备传感器、视觉机器中的任一种或几种的组合。

在本发明中，优选地，所述互联网数据包括视频流、传感器状态数据、视觉机器识别得到的结果标识以及边缘计算装置设置的阈值报警信息。

在本发明中，优选地，通过所述数据中台对所述边缘计算装置进行设置管理，用以切换所述边缘计算装置的所述服务类型。

在本发明中，优选地，所述服务类型设置为视频流推送服务、人工智能分析中间件服务以及物联网设备中间件服务中的一种或几种的组合。

在本发明中，优选地，所述数据中台接收来自所述边缘计算装置的所述物联网数据后，进行数据清洗步骤后再发送至所述SaaS服务平台。

在本发明中，优选地，所述数据清洗步骤设置为所述数据中台根据所述设备类型设置相应的设定阈值，将所述前端设备的物联网数据与所述设定阈值进行比较，判断是否大于设定阈值，是则将所述前端设备的物联网数据标记为筛选数据，否则将所述前端设备的物联网数据剔除。

在本发明中，优选地，所述SaaS服务平台设置为公有云或私平台。

在本发明中，优选地，所述边缘计算装置接入所述前端设备所在网络中，所述网络设置为无线局域网、物联网窄带、4G网络或5G网络中的一种或几种的组合。

在本发明中，优选地，一种采用物联网设备协议整合方法的系统，包括前端设备、边缘计算装置、数据中台和SaaS服务平台，所述前端设备配置有若干设备类型，每一所述设备类型均对应配置有一设备协议，所述边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型，所述边缘计算装置上行与所述数据中台进行数据通讯，所述边缘计算装置下行按照所述设备协议将所述前端设备的物联网数据进行数据转义，经由所述数据中台通过API数据接口以TCP/IP协议与所述SaaS服务平台实现通讯。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过边缘计算装置根据不同连接的不同的前端设备切换相应的服务类型，配置启动相应的服务，各服务将前端设备对应的设备协议和数据格式，统一整理成能和数据中台直接对接通讯的http接口，使得物联网系统搭建更方便、灵活，减少物联网系统对前端设备对接工作，使系统开发更专注于用户使用需求，并且能让系统更轻量化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种物联网设备协议整合方法的流程示意图；

图2是本发明的一种物联网设备协议整合系统的架构拓扑图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、 “ 水平的”、“ 左”、“ 右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供一种物联网设备协议整合方法，包括边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型；

获取前端设备的物联网数据，前端设备的设备类型对应一设备协议和数据格式，边缘计算装置根据服务类型配置启动相应的服务，对设备类型所对应的设备协议和数据格式进行格式转换，统一为与数据中台对接通讯的http接口，将不同所述前端设备的数据格式转换为标准的XML、JSON数据格式后发至数据中台进行存储；

SaaS服务平台通过API接口与数据中台服务通讯，数据中台根据SaaS服务平台的调用请求，将采集到的物联网数据通过API接口与SaaS服务平台进行数据交互。

在本实施例中，进一步地，前端设备设置为摄像头、电力设备传感器、视觉机器中的任一种或几种的组合。

在本实施例中，进一步地，互联网数据包括视频流、传感器状态数据、视觉机器识别得到的结果标识以及边缘计算装置设置的阈值报警信息。

在本实施例中，进一步地，通过数据中台对边缘计算装置进行设置管理，用以切换边缘计算装置的服务类型。

在本实施例中，进一步地，服务类型设置为视频流推送服务、人工智能分析中间件服务以及物联网设备中间件服务中的一种或几种的组合，服务类型根据前端设备的设备类型以及设备协议进行确定，针对不同领域的前端设备对接的模块化，从而实现将模块化的数据进行集成统一管理。

在本实施例中，进一步地，数据中台接收来自边缘计算装置的物联网数据后，进行数据清洗步骤后再发送至SaaS服务平台。

在本实施例中，进一步地，数据清洗步骤设置为数据中台根据设备类型设置相应的设定阈值，将前端设备的物联网数据与设定阈值进行比较，判断是否大于设定阈值，是则将前端设备的物联网数据标记为筛选数据，否则将前端设备的物联网数据剔除，通过该数据清洗步骤能够排除原始物联网数据不必要的干扰，减轻系统数据量较大带来的负担。

在本实施例中，进一步地，SaaS服务平台设置为公有云或私平台，可根据实际需求灵活组建。

在本实施例中，进一步地，边缘计算装置接入前端设备所在网络中，网络设置为无线局域网、物联网窄带、4G网络或5G网络中的一种或几种的组合。

在本实施例中，进一步地，一种采用物联网设备协议整合方法的系统，包括前端设备、边缘计算装置、数据中台和SaaS服务平台，前端设备配置有若干设备类型，每一设备类型均对应配置有一设备协议，边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型，边缘计算装置上行与数据中台进行数据通讯，边缘计算装置下行按照设备协议将前端设备的物联网数据进行数据转义，经由数据中台通过API数据接口以TCP/IP协议与SaaS服务平台实现通讯。该物联网设备协议整合系统提供一种更方便的架构，数据中台和边缘计算装置配合，简化系统开发部署，同时功能模块化，易于集成，针对不同的传感器特性，边缘计算装置会以模块化服务提供相应的通讯协议整合以及匹配数据中台的统一格式数据接口，减轻云端服务压力，避免不同传感器间协议冲突，方便设备集成管理，可以让物联网系统搭建更方便，灵活，减少物联网系统对前端设备对接工作，使系统开发更专注于用户使用需求，实现系统的轻量化。

本发明的工作原理和工作过程如下：物联网设备协议整合系统包括前端设备、边缘计算装置、数据中台和SaaS服务平台，前端设备包括具有视频监控功能的设备、具体的传感器、人工智能设备以及第三方云服务，前端设备的设备类型是根据现场使用环境进行选择的，前端设备用于采集与之对应的视频流信息、各传感器的状态信息以及视觉机器学习识别到的结果标识信息，前端设备配置有不同的设备协议，每一设备协议与设备类型相对应，通过边缘计算装置根据具体的设备类型选取与之相适配的服务类型，启动相应的服务，边缘计算装置设置为至少一个，结合图2可以看出所对应的服务类型包括视频流推送、人工智能分析中间件、第三方云服务，例如：前端设备对接的是摄像头，则边缘计算装置配置启动视频流推送服务；前端设备为电力设备传感器时，则边缘计算装置配置启动串口服务以及MODBUS-RTU数据解析服务。边缘计算装置根据前端设备采集到的信息进行统一格式转换，发送到数据中台进行存储，同时数据中台能够在远端实现对边缘计算装置的设置管理，进而随时对边缘计算装置的服务类型进行切换，以适应前端设备的变化。数据中台根据SaaS服务平台的调用需求，将收集到的物联网数据以API接口与SaaS服务平台进行数据交互。数据中台工作原理和工作过程如下：通过“通讯服务”与边缘计算装置进行通讯交互，根据边缘计算装置对接的前端设备，选择不同的通讯交互服务（socket server、restful-api、media server），通讯握手成功后，根据“管理逻辑”划分出来的用户和项目通过“项目管理”和“用户管理”对数据进行分配，通过“硬件管理”、“资源分配”、“消费管理”进行前端设备运行及通讯的阀值设置，将操作以及运行记录记入“日志管理”后，进行“业务逻辑”处理，将接收到的数据按数据类型进行分类，边缘计算装置推送“视频流数据”触发“视频服务”，将边缘计算装置推送的RTMP/RTSP数据流转换成FLV，HLS常规视频格式，方便各类型系统直接引用；“传感器”则根据传感器的类型进行“通讯整合”和“协议整合”，将各种类传感器自带的协议和通讯标准，转换为系统定义的统一标准，SaaS服务平台与数据中台对接时只需要掌握一套标准通讯协议即可。根据边缘计算装置的“人工智能分析中间件”和“物联网设备中间件”上传的分析结果进行“数据整合”，将分析结果划分为“预警”，“报警”，“状态通知”，通过“消息服务”列入消息队列分发给各个订阅消息的SaaS服务平台。通过“接口整合”输出统一格式的接口数据。

本实施例以智慧工地平台项目为例，通过传感器对电力闸箱用电进行管理，传感器与电力闸箱相连获取到电力状态后，通过RS485串口与边缘计算装置相连，边缘计算装置启用电力传感器通讯服务，通过MODBUS-RTU协议进行数据交互。边缘计算装置在电力传感器16进制数据（如：01 04 04 43 6B 58 0E 25 D8）和通用的10进制数据之间进行转义，将转义后的数据以数据中台规范的格式通过TCP/IP协议上传至云端，数据中台在接收到边缘计算装置发送来的消息后，进行数据清洗发送至智慧工地平台，智慧工地平台只需将收到的数据按传统的开发模式进行展示即可，无需再进行传感器对接。

以上是举例传感器和数据中台以及边缘计算装置对接过程，数据中台和边缘计算装置配合还可以对监控视频进行集成管理。将边缘计算装置旁边接到监控摄像头的网络中，开启视频流服务。通过RTSP协议拉取摄像头或硬盘录像机中的实时视频流，将视频流进行编码处理转义成各终端通用的FLV视频流推送至云端的数据中台，同时针对链路使用情况，自动连接或断开推流进程，实现按需推流节省带宽资源。智慧工地平台只需要调取数据中台规范的视频流地址，即可实现监控视频现场直播。获取到的视频流为FLV格式，各终端无需特殊插件可实现兼容播放。其他前端设备的对接方式，与上述列举的两种设备类型的前端设备相同，只需将边缘计算装置按照前端设备的设备类型选取相应的服务类型，然后启动服务就可以实现协议转义、数据格式的统一化处理，通过数据中台的模块化能够方便对接各种类型的应用平台。

在一个综合的物联网管理系统中，经常用到的协议有RTSP视频流协议，MODBUS传感器通讯协议，MQTT数据传输协议，TCP通讯协议。每种前端设备都会有自己的协议，甚至于是自己的数据格式。所以我们这个发明的主要特点就是，用边缘计算装置根据不同连接的不同的前端设备，配置启动相应的服务，各服务是将对应的协议和数据格式，统一整理成能和数据中台直接对接通讯的http接口。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，包括：

边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型；

获取所述前端设备的物联网数据，所述前端设备的设备类型对应一设备协议和数据格式，所述边缘计算装置根据服务类型配置启动相应的服务，对所述设备类型所对应的设备协议和所述数据格式进行格式转换，统一为与数据中台对接通讯的http接口，将不同所述前端设备的数据格式转换为标准的XML、JSON数据格式后发至所述数据中台进行存储；

SaaS服务平台通过API接口与所述数据中台服务通讯，所述数据中台根据所述SaaS服务平台的调用请求，将采集到的所述物联网数据通过API接口与所述SaaS服务平台进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述前端设备设置为摄像头、电力设备传感器、视觉机器中的任一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述互联网数据包括视频流、传感器状态数据、视觉机器识别得到的结果标识以及所述边缘计算装置设置的阈值报警信息。

4.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，通过所述数据中台对所述边缘计算装置进行设置管理，用以切换所述边缘计算装置的所述服务类型。

5.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述服务类型设置为视频流推送服务、人工智能分析中间件服务以及物联网设备中间件服务中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述数据中台接收来自所述边缘计算装置的所述物联网数据后，进行数据清洗步骤后再发送至所述SaaS服务平台。

7.根据权利要求6所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述数据清洗步骤设置为所述数据中台根据所述设备类型设置相应的设定阈值，将所述前端设备的物联网数据与所述设定阈值进行比较，判断是否大于设定阈值，是则将所述前端设备的物联网数据标记为筛选数据，否则将所述前端设备的物联网数据剔除。

8.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述SaaS服务平台设置为公有云或私平台。

9.根据权利要求1所述的一种物联网设备协议整合方法，其特征在于，所述边缘计算装置接入所述前端设备所在网络中，所述网络设置为无线局域网、物联网窄带、4G网络或5G网络中的一种或几种的组合。

10.一种采用如权利要求1至9任一项所述的物联网设备协议整合方法的系统，其特征在于，包括前端设备、边缘计算装置、数据中台和SaaS服务平台，所述前端设备配置有若干设备类型，每一所述设备类型均对应配置有一设备协议，所述边缘计算装置根据与其对接的前端设备的设备类型选取与其匹配的服务类型，所述边缘计算装置上行与所述数据中台进行数据通讯，所述边缘计算装置下行按照所述设备协议将所述前端设备的物联网数据进行数据转义，经由所述数据中台通过API数据接口以TCP/IP协议与所述SaaS服务平台实现通讯。

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