CN114167820A - 一种物联网终端快速调测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网终端快速调测系统，涉及物联网技术领域，解决不同物联网终端的通信协议各不相同而造成调测工作效率低和反馈的信息不能利用3D技术直观呈现的技术问题，系统包括联调平台、联调测控用户端、物联网设备、生产服务器，联调平台通信连接联调测控用户端、物联网设备、生产服务器；联调平台包括接口服务模块、应用服务模块、数据存储服务模块、视频及AI服务模块、采集控制服务模块、消息队列服务模块、传输网络模块、传输协议模块、应用网关模块、数据可视化应用模块；传输协议模块支持MQTT、CoAP、NB‑IoT协议接入。本发明还公开了一种物联网终端快速调测方法。本发明支持不同协议的物联网终端接入，可以提高调测效率及3D呈现信息。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，更具体地说，它涉及一种物联网终端快速调测系统及方法。
背景技术
物联网终端是物联网中连接传感网络层和传输网络层，实现采集数据及向网络层发送数据的设备。它担负着数据采集、初步处理、加密、传输等多种功能。通过必要的传感器采集相应物体或者环境的相应信息，经有线或无线通信模块将数据上传至服务器或与互联网相连结合而成横跨现实与虚拟的巨大网络。因此可以方便地实现各种信息的采集、分析以及监控。
目前物联网终端种类多样，使用的通信协议也各不相同，在安装后需要与物联网平台进行数据采集和终端控制等调测。传统的调测方式需要前端施工人员与物联网平台技术人员针对每一个终端进行网络连接及数据采集上报开发等工作，工作复杂繁琐，效率低下。并随着数字孪生、3D可视化、能源管理这些物联网信息化技术应用的兴起，如何快速建立物联网终端与项目空间信息、被监测物体的关联关系也成为3D可视化技术、能源管理系统必须解决的问题。
在电力电网系统实际生产中，他们的工作流程如图1所示，电房物联网智能化改造从人工联调开始，人工集抄每个设备(如烟感设备、水浸检测设备等)的数据，记录在纸上，然后进行统计数据，最后手工录入系统，与所设置的阈值进行比较后，若有采集的数据信息超标了，则进行报警处理。如此，数据采集和终端调控等工作对业务人员的技术要求高，工作效率较低，不能及时反馈异常情况，数据展现不直观，不利于长期发展。
现有的物联网平台终端调测接入技术及物联网平台对终端的管理均存在问题：
1、新的物联网平台需要接入的终端类型、终端通信协议众多(例如CoAP、MQTT、NB-IoT等)，传统的调测方式需要前端施工人员与物联网平台技术人员针对每一个终端进行网络连接及数据采集上报开发等工作，工作复杂繁琐，效率低下；
2、物联网终端与被监测的物体以及对应项目的空间信息无关联关系，导致物联网终端所反馈的信息只能以单一的“表格”形式展现，无法直接应用到能源管理系统上利用3D技术直观呈现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种调测工作效率高、反馈的信息可以3D直观呈现的物联网终端快速调测系统。
本发明的目的二是提供一种调测工作效率高的物联网终端快速调测方法。
为了实现上述目的一，本发明提供一种物联网终端快速调测系统，包括联调平台、联调测控用户端、物联网设备、生产服务器，所述联调平台通信连接所述联调测控用户端、物联网设备、生产服务器；所述物联网设备上传数据至所述联调平台，所述联调测控用户端通过所述联调平台查看数据以及下发命令至所述物联网设备；
所述联调平台包括接口服务模块、应用服务模块、数据存储服务模块、视频及AI服务模块、采集控制服务模块、消息队列服务模块、传输网络模块、传输协议模块、应用网关模块、数据可视化应用模块；所述传输协议模块支持MQTT、CoAP、NB-IoT协议接入。
作为进一步地改进，所述联调测控用户端包括移动终端、PC端。
进一步地，所述传输网络模块采用以太网、4G网络、5G网络、NB-IoT网络中的至少一种。
进一步地，所述物联网设备包括摄像头、智能网关、物联网终端装置，所述摄像头、物联网终端装置通过所述智能网关上传数据。
进一步地，所述应用网关模块采用Spring开源技术搭建服务器端应用网关，用于完成设备校验、数据模型转换、指令下发功能。
进一步地，所述智能网关通过Wi-Fi模块或通过以太网接口以TCP/IP协议连接到所述应用网关模块。
为了实现上述目的二，本发明提供一种物联网终端快速调测方法，包括以下步骤：
步骤S11.待调测用户向联调平台申请调测账号；
步骤S12.所述联调平台管理员审核并分配平台信息、MQTT接入配置信息、摄像头SIP接入信息；
步骤S13.用户登录所述联调平台，根据待接入的物联网终端装置信息及平台接入信息表创建终端模型；
步骤S14.待接入的物联网终端装置通过有线或无线通信协议接入智能网关；
步骤S15.所述智能网关配置接入MQTT协议信息，通过以太网或4G网络或5G网络或NB-IoT网络连接所述联调平台的采集控制服务模块，订阅接入主题，将物联网终端装置的数据上传至相应的主题；所述摄像头配置SIP信息，通过GB28181协议将视频推送至所述联调平台的视频及AI服务模块中。
步骤S16.所述采集控制服务模块将上传的数据发布至所述联调平台的消息队列服务模块；
步骤S17.所述联调平台的数据存储服务模块将所述消息队列服务模块的数据处理，并存储至数据库；
步骤S18.联调测控用户端通过所述联调平台的应用服务模块查看所述物联网终端装置上传的报文及数据，以及查看视频内容；
步骤S19.调测完成后，所述联调平台的接口服务模块将配电房信息、MQTT配置信息、物联网终端装置信息同步至生产服务器。
作为进一步地改进，所述物联网终端装置上传数据包括以下步骤：
步骤S21.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入所述智能网关；
步骤S22.所述智能网关通过TCP/IP协议连接到所述联调平台的数据采集控制服务模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S23.认证成功后所述智能网关订阅主题；
步骤S24.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议上报数据；
步骤S25.所述智能网关通过MQTT、json协议将数据传送到指定主题；
步骤S26.所述数据存储服务模块将数据处理并存储至数据库。
进一步地，所述联调测控用户端下发命令包括以下步骤：
步骤S31.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入所述智能网关；
步骤S32.所述智能网关通过TCP/IP协议连接到所述联调平台的应用网关模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S33.认证成功后所述智能网关订阅主题；
步骤S34.所述联调测控用户端下发命令到所述联调平台；
步骤S35.所述联调平台通过MQTT、json协议将命令传送到所述智能网关；
步骤S36.所述智能网关通过有线或无线通信协议将命令下发到所述物联网终端装置；
步骤S37.所述联调测控用户端循环查询响应命令；
步骤S38.响应命令成功时，所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将命令传送到所述智能网关；
步骤S39.所述智能网关通过MQTT、json协议将命令传送到所述联调平台，所述联调平台反馈成功提示至所述联调测控用户端。
进一步地，用户可以使用模型模板创建终端模型，或者自定义终端模型；其中，所述模型模板为包括标识、类型、描述、告警开关、读数单位、物联网终端装置分类的Excel文件。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：
1、本发明可以支持不同协议的物联网终端接入，解决传统物联网平台接入设备类型及接入协议单一的问题，提高物联网平台的接入能力与效率。
2、本发明可以解决物联网终端数据散乱，与关联项目及物体无明确的关联关系，导致后期运维管理成本高、难度大的问题。通过本系统可建立物联网终端数字模型，对物联设备进行全生命周期管理，直接应用到能源管理系统上，并进行灵活的配置修改。
附图说明
图1为传统手工录入数据系统的流程图；
图2为本发明的系统结构图；
图3为本发明中数据上传的流程图；
图4为本发明中下发命令的流程图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图2-4，一种物联网终端快速调测系统，包括联调平台、联调测控用户端、物联网设备、生产服务器，联调平台通信连接联调测控用户端、物联网设备、生产服务器；物联网设备上传数据至联调平台，联调测控用户端通过联调平台查看数据以及下发命令至物联网设备；
联调平台包括接口服务模块、应用服务模块、数据存储服务模块、视频及AI服务模块、采集控制服务模块、消息队列服务模块、传输网络模块、传输协议模块、应用网关模块、数据可视化应用模块；传输协议模块支持MQTT、CoAP、NB-IoT协议接入，可以支持不同协议的物联网终端接入，解决传统物联网平台接入设备类型及接入协议单一的问题，提高物联网平台的接入能力与效率。
联调测控用户端包括移动终端、PC端，移动终端可以是智能手机、平板、智能手表。
传输网络模块采用以太网、4G网络、5G网络、NB-IoT网络中的至少一种，用于联调平台与联调测控用户端、物联网设备、生产服务器通信。
物联网设备包括摄像头、智能网关、物联网终端装置，摄像头、物联网终端装置通过智能网关上传数据，物联网终端装置可以是射频识别(RFID)、传感器等物联网传感设备，通过有线或无线通信协议接入智能网关，是物联网设备组成部分，有线通信协议包括RS485、RS232、有线网络通信协议中的任意一种，无线通信协议包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee通信协议中的任意一种。
应用网关模块采用Spring开源技术搭建服务器端应用网关，用于完成设备校验、数据模型转换、指令下发功能。
智能网关通过Wi-Fi模块或通过以太网接口以TCP/IP协议连接到应用网关模块，通过MQTT、CoAP、NB-IoT协议与应用网关模块进行数据交互，是物联网设备组成部分。
数据可视化应用模块，使用MariaDB、Redis、RabbitMQ、Spring等开源技术搭建，用以处理和存储应用网关模块过滤转换后的数据、展示数据、展示调试进度和调试结果的解决方案。
一种物联网终端快速调测方法，包括以下步骤：
步骤S11.待调测用户向联调平台申请调测账号；
步骤S12.联调平台管理员审核并分配平台信息、MQTT接入配置信息、摄像头SIP接入信息；
步骤S13.用户登录联调平台，根据待接入的物联网终端装置信息及平台接入信息表创建终端模型；
步骤S14.待接入的物联网终端装置通过有线或无线通信协议接入智能网关；
步骤S15.智能网关配置接入MQTT协议信息，通过以太网或4G网络或5G网络或NB-IoT网络连接联调平台的采集控制服务模块，订阅接入主题，将物联网终端装置的数据上传至相应的主题；摄像头配置SIP信息，通过GB28181协议将视频推送至联调平台的视频及AI服务模块中。
步骤S16.采集控制服务模块将上传的数据发布至联调平台的消息队列服务模块；
步骤S17.联调平台的数据存储服务模块将消息队列服务模块的数据处理，并存储至数据库；
步骤S18.联调测控用户端通过联调平台的应用服务模块查看物联网终端装置上传的报文及数据，以及查看视频内容；
步骤S19.调测完成后，联调平台的接口服务模块将配电房信息、MQTT配置信息、物联网终端装置信息同步至生产服务器。
物联网终端装置上传数据包括以下步骤：
步骤S21.物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入智能网关；
步骤S22.智能网关通过TCP/IP协议连接到联调平台的数据采集控制服务模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S23.认证成功后智能网关订阅主题；
步骤S24.物联网终端装置通过有线或无线通信协议上报数据；
步骤S25.智能网关通过MQTT、json协议将数据传送到指定主题；
步骤S26.数据存储服务模块将数据处理并存储至数据库。
联调测控用户端下发命令包括以下步骤：
步骤S31.物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入智能网关；
步骤S32.智能网关通过TCP/IP协议连接到联调平台的应用网关模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S33.认证成功后智能网关订阅主题；
步骤S34.联调测控用户端下发命令到联调平台；
步骤S35.联调平台通过MQTT、json协议将命令传送到智能网关；
步骤S36.智能网关通过有线或无线通信协议将命令下发到物联网终端装置；
步骤S37.联调测控用户端循环查询响应命令；
步骤S38.响应命令成功时，物联网终端装置通过有线或无线通信协议将命令传送到智能网关；
步骤S39.智能网关通过MQTT、json协议将命令传送到联调平台，联调平台反馈成功提示至联调测控用户端。
在调测时，用户可以使用模型模板创建终端模型，或者自定义终端模型；其中，模型模板为包括标识、类型、描述、告警开关、读数单位、物联网终端装置分类的Excel文件。终端模型用于应用网关模块进行数据交互以及数据存储、展示。当终端模型创建成功并调试流程开始，本系统开始监听该终端模型是否有数据上传、上传数据是否正确合理以及能否对终端进行指令下发。如调试流程中出现异常，例如出现数据传输中断，则可能是网络异常、终端故障导致；如出现数据异于常识数值的情况，则可能为终端物联网设备采集模块故障造成的。本系统将这些异常及解决方案通过数据可视化应用模块以简洁易懂的形式展示给用户，帮助用户快速排障，解决问题。
本发明可应用于多终端类型、多终端通信协议的系统上、无需人工采集数据上报，能满多种应用场景和不同的需求；同时，本发明能把数据可视化展现，可直接应用到能源管理系统上利用3D技术直观呈现，对物联设备进行全生命周期管理，为物联网应用提供创新解决方案。
实际应用
本发明应用在电网的智能配电房项目中：
每一个配电房视为一个项目。具体方案实施流程如下：
1、设计及制定对接具体电房设备信息表用以区分电房不同设备及每个设备各传感器或相同设备不同类型读数；
2、施工人员向联调平台发出新建电房申请，并录入电房信息进行电房建档工作；
3、系统生成调试账号，调试人员将相关账号提供给施工方进行调试；
4、传感器调测：施工方对传感器传输数据进行调试校对工作，调试直采数据，包括读数类设备、状态类设备、告警类设备、控制类设备等；
5、视频调测：根据施工方录入的摄像头信息，系统自动分配对接电房各摄像头终端标识，调试人员根据施工方现场情况对摄像头进行数据配置调试工作，采集调试各摄像头视频数据；
6、电房数据建模：施工方通过扫描二维码，建立每个电房中的设备以及设备上安装的传感器以及摄像头的实际绑定信息，系统自动进行电子化数据建模；
7、接入完成：本系统根据电子化数据模型生产电房设备与物联终端的关联关系表，并上传至对应的物联网联调平台。
该实施例中，通过本技术方案将原有的配电房物联网终端调测建模时间由一周缩短为两至三天，大大提高了智能配电房建设调测效率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，包括联调平台、联调测控用户端、物联网设备、生产服务器，所述联调平台通信连接所述联调测控用户端、物联网设备、生产服务器；所述物联网设备上传数据至所述联调平台，所述联调测控用户端通过所述联调平台查看数据以及下发命令至所述物联网设备；
所述联调平台包括接口服务模块、应用服务模块、数据存储服务模块、视频及AI服务模块、采集控制服务模块、消息队列服务模块、传输网络模块、传输协议模块、应用网关模块、数据可视化应用模块；所述传输协议模块支持MQTT、CoAP、NB-IoT协议接入。
2.根据权利要求1所述的一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，所述联调测控用户端包括移动终端、PC端。
3.根据权利要求1所述的一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，所述传输网络模块采用以太网、4G网络、5G网络、NB-IoT网络中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，所述物联网设备包括摄像头、智能网关、物联网终端装置，所述摄像头、物联网终端装置通过所述智能网关上传数据。
5.根据权利要求1所述的一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，所述应用网关模块采用Spring开源技术搭建服务器端应用网关，用于完成设备校验、数据模型转换、指令下发功能。
6.根据权利要求1所述的一种物联网终端快速调测系统，其特征在于，所述智能网关通过Wi-Fi模块或通过以太网接口以TCP/IP协议连接到所述应用网关模块。
7.一种物联网终端快速调测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S11.待调测用户向联调平台申请调测账号；
步骤S12.所述联调平台管理员审核并分配平台信息、MQTT接入配置信息、摄像头SIP接入信息；
步骤S13.用户登录所述联调平台，根据待接入的物联网终端装置信息及平台接入信息表创建终端模型；
步骤S14.待接入的物联网终端装置通过有线或无线通信协议接入智能网关；
步骤S15.所述智能网关配置接入MQTT协议信息，通过以太网或4G网络或5G网络或NB-IoT网络连接所述联调平台的采集控制服务模块，订阅接入主题，将物联网终端装置的数据上传至相应的主题；所述摄像头配置SIP信息，通过GB28181协议将视频推送至所述联调平台的视频及AI服务模块中。
步骤S16.所述采集控制服务模块将上传的数据发布至所述联调平台的消息队列服务模块；
步骤S17.所述联调平台的数据存储服务模块将所述消息队列服务模块的数据处理，并存储至数据库；
步骤S18.联调测控用户端通过所述联调平台的应用服务模块查看所述物联网终端装置上传的报文及数据，以及查看视频内容；
步骤S19.调测完成后，所述联调平台的接口服务模块将配电房信息、MQTT配置信息、物联网终端装置信息同步至生产服务器。
8.根据权利要求7所述的一种物联网终端快速调测方法，其特征在于，所述物联网终端装置上传数据包括以下步骤：
步骤S21.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入所述智能网关；
步骤S22.所述智能网关通过TCP/IP协议连接到所述联调平台的数据采集控制服务模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S23.认证成功后所述智能网关订阅主题；
步骤S24.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议上报数据；
步骤S25.所述智能网关通过MQTT、json协议将数据传送到指定主题；
步骤S26.所述数据存储服务模块将数据处理并存储至数据库。
9.根据权利要求7所述的一种物联网终端快速调测方法，其特征在于，所述联调测控用户端下发命令包括以下步骤：
步骤S31.所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将数据传入所述智能网关；
步骤S32.所述智能网关通过TCP/IP协议连接到所述联调平台的应用网关模块，通过MQTT协议连接认证；
步骤S33.认证成功后所述智能网关订阅主题；
步骤S34.所述联调测控用户端下发命令到所述联调平台；
步骤S35.所述联调平台通过MQTT、json协议将命令传送到所述智能网关；
步骤S36.所述智能网关通过有线或无线通信协议将命令下发到所述物联网终端装置；
步骤S37.所述联调测控用户端循环查询响应命令；
步骤S38.响应命令成功时，所述物联网终端装置通过有线或无线通信协议将命令传送到所述智能网关；
步骤S39.所述智能网关通过MQTT、json协议将命令传送到所述联调平台，所述联调平台反馈成功提示至所述联调测控用户端。
10.根据权利要求7所述的一种物联网终端快速调测方法，其特征在于，用户可以使用模型模板创建终端模型，或者自定义终端模型；其中，所述模型模板为包括标识、类型、描述、告警开关、读数单位、物联网终端装置分类的Excel文件。
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