CN115174314A - 一种智能网关、物联网数据的采集方法和物联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明本发明属于计算机技术领域，公开了一种智能网关，包括如下模块：数据采集模块：用于采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；数据抽象模块：用于将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；数据处理模块：用于将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；平台对接模块：用于将上传数据发送给平台。该智能网关在获取物联网数据时不用再考虑碎片化的物联网设备和协议，用通用的方法即可获取真实物理世界不同设备的数据。此外，本发明还提供了一种物联网数据采集的方法和系统。
Description
技术领域
本发明属于计算机技术领域，更具体而言，涉及一种智能网关、物联网数据的采集方法和物联网系统。
背景技术
本申请人提出了一项在先专利申请：《一种智能网关、数据采集方法和物联网系统》(申请号：202110676803.9)提出了一种数据采集方法来解决物联网数据采集中遇到的问题，该发明应用到物联网数据采集系统软件开发过程中极大的提高了开发效率，但是随着物联网应用的场景越来越广泛，该方法还是存在一定的局限性。
物联网的感知世界的数据是碎片化存在的，各个云平台的需求也是各不相同，该方法用模块化的方法解决了数据采集和平台对接问题。不过针对不同的使用场景，调度模块和中间处理模块的程序还需要定制开发。
目前，传统的网关嵌入式软件都是基于C语言开发的，软件开发人员需要对嵌入式系统、C语言、物联网协议等知识有深入的了解，结果是只有较少的熟悉网关和物联网协议的开发人员能够开发智能网关的物联网数据采集软件。
另外开发物联网数据采集调度模块和中间处理模块还需要熟悉不同场景下的物联网数据采集的业务流程，不同的应用场景业务需求的差别也会非常大。正确分析各种需求，抽象出相应的处理逻辑对开发人员也是很大的挑战。
不过随着芯片运算性能的不断提高，越来越多的智能网关有能力支持除C语言以外的其他语言开发的程序，例如Python和JavaScript这样的动态语言也可以在高性能网关上运行。所以用高性能智能网关或者边缘计算平台来采集物联网数据，就需要有更优化的数据采集方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种智能网关，该智能网关采用数据采集模块对接采集特定的物联网协议数据，云平台对接模块处理和特定平台的通信过程，数据处理模块处理物联网数据采集的业务流程，由于有数据抽象模块的存在，数据处理模块在获取物联网数据时不用再考虑碎片化的物联网设备和协议，用通用的方法即可获取真实物理世界不同设备的数据。
此外，本发明还提供了一种物联网数据采集的方法和系统。
根据本发明的第一方面，提供了一种智能网关，包括如下模块：
数据采集模块：用于采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
数据抽象模块：用于将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；
数据处理模块：用于从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；
平台对接模块：用于将上传数据发送给平台；
所述数据采集模块至少为2个，每个数据采集模块用于解析一种物联网协议；每个数据采集模块用于采集一个或多个具有同一种物联网协议的物联网设备的业务数据；所述平台对接模块至少为2个，每个平台对接模块对接一种接口类型的物联网平台。
在上述的智能网关中，所述数据处理模块包括数据处理框架和数据处理子模块，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对转换成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
在上述的智能网关中，所述平台对接模块接收到多份上传数据时，根据上传数据对应的接口类型将上传数据发送到适配的平台。
在上述的智能网关中，所述平台对接模块还用于接收来自于不同平台的采集指令，并将采集指令发送给数据采集模块、数据处理模块；所述采集指令包括业务数据的种类和物联网设备的ID；
所述数据采集模块根据采集指令采集对应的物联网设备的对应种类的业务数据；
所述数据处理模块根据采集指令将对应的键值对封装为上传数据。
同时，本发明还公开了一种物联网数据的采集方法，采用如上任一所述的智能网关实施，其包括如下步骤：
步骤1：数据采集模块采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
步骤2：数据抽象模块将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；
步骤3：数据处理模块从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；
步骤4：平台对接模块将上传数据发送给平台。
在上述的物联网数据的采集方法中，所述数据处理模块包括数据处理框架和数据处理子模块，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
所述步骤3具体为：
步骤31：数据处理框架加载一个或多个数据处理子模块；
步骤32：数据处理框架提取一份或多份第二中间数据的键值对，并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
在上述的物联网数据的采集方法中，所述平台对接模块还用于接收来自于不同平台的采集指令，并将采集指令发送给数据采集模块、数据处理模块；所述采集指令包括业务数据的种类和物联网设备的ID；
所述步骤1中，数据采集模块根据采集指令采集对应的物联网设备的对应种类的业务数据；
所述数据处理模块根据采集指令将对应的键值对封装为上传数据。
最后，本发明还公开了一种物联网系统，包括多个物联网设备、多个云平台、如上任一所述的智能网关；
一个物联网设备连接一个数据采集模块；
所述云平台与平台对接模块为一一对应的关系。
在上述的物联网系统中，一个数据采集模块连接多个物联网设备。
本方案和本申请人的在先专利所提出的方法相比有以下优点：
本发明的物联网数据采集过程中的通信过程和业务流程分开，数据采集模块对接采集特定的物联网协议数据，云平台对接模块处理和特定平台的通信过程。数据处理模块处理物联网数据采集的业务流程。由于有数据抽象模块的存在，数据处理模块在获取物联网数据时不用再考虑碎片化的物联网设备和协议，用通用的方法即可获取真实物理世界不同设备的数据。
同时，数据处理子模块采用脚本化的动态语言实现，本方案应用到不同的物联网数据采集场景时，只需要根据需求修改数据处理子模块的代码即可，其他模块程序完全复用。
数据处理模块由动态语言实现，开发数据处理子模块程序不用再关心物联网协议和嵌入式环境的限制，只专注于平台数据采集的业务流程要求，大大降低了软件开发的难度。
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是本发明实施例1的结构框图；
图2是本发明的实施例1的数据采集流程；
图3是本发明的实施例1的数据上报流程；
图4是本发明实施例2的流程图；
图5是本发明的实施例3的结构图。
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。
实施例1
参考图1，一种智能网关，包括如下模块：
数据采集模块11：用于采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
在本发明中，数据采集模块一般为多个，每个数据采集模块用于解析一种物联网协议；基于对应的物联网协议对业务数据进行解析，并对解析后的数据进行转换得到第一中间数据；
任何的数据采集模块的第一中间数据的格式都是相同的，其为了能够让数据抽象模块能够进行键值对的提取。
参考图2，图2示出了数据采集的具体过程：数据采集模块运行并配置参数，不断读取物联网设备的数据，如果数据发生变化，则将该数据转换成第一中间数据并发送至数据抽象模块。
第一中间数据的结构示例如下：
数据抽象模块12：用于将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数 据；
在先申请的发明专利中是采集模块主动发送数据给配置模块。
本发明的方法为了增加数据处理模块的灵活度，是由数据处理模块主动向数据抽象模块请求数据。
这样的好处是：不同的数据处理模块可以自行决定按什么周期、采集什么数据(可以只采集部分数据)。数据采集模块获取数据的时候可以附带参数，来决定读取的数据是简单格式还是复杂格式。
每一份第二中间数据是由一组或多组键值对组成的，第二中间数据的结构示例如下：
简单格式：
以上列出的复杂格式只是示例，支持扩展更多的属性值。
数据抽象模块会接收所有的数据采集模块发送的第一中间数据；转换后的第二中间数据的任意的键值对均有对应的设备ID；也就是说，根据设备ID、键值对中的数据类型，可以找到对应的键值对；
如果云平台需要获取某几台设备的几类数据，通过发送含设备ID、数据类型的数据采集指令到数据采集模块即可进行采集。
数据处理模块13：用于从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；
如果数据采集指令只需要采集一个数据采集模块所关联的物联网设备的数据，那么将一份第二中间数据中的键值对封装为上传数据即可；
如果数据采集指令需要采集多个数据采集模块所关联的物联网设备的数据，那么将多份第二中间数据中的键值对封装为上传数据；
数据处理模块还具有如下功能：
假设有3份第二中间数据，分别含有键值对A、B、C；D、E、F；G、H、I；
要将其中部分数据发送到三个不同的平台，那么根据平台的接口类型的不同，封装成为3份上传数据；第一份上传数据a含键值对A、B、E；第二份上传数据b含B、C、H；第三份上传数据c含E、F、I。
所以，在数据处理模块中，所有的第一中间数据均以键值对的形式展现，根据每个平台的需求不同，将不同的键值对进行组装和封装。
平台对接模块14：用于将上传数据发送给平台、接收来自于不同平台的采集指令，并将采集指令发送给数据采集模块、数据处理模块；所述采集指令包括业务数据的种类和物联网设备的ID；
不同接口类型的平台配置一个平台对接模块，数据处理模块生成了对应的上传数据后，将上传数据发送至对应的平台对接模块，由平台对接模块实现数据上传。
作为本实施例的进一步细化，所述数据处理模块13包括数据处理框架130和数据处理子模块131，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对转换成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
一个数据处理子模块对应一个类型的上传数据；如果平台对接模块为3个，那么数据处理框架应该加载3个数据处理子模块；
与上文对应的，当加载了3个数据处理子模块后，数据处理框架可生成上述的上传数据a、上传数据b、上传数据c。
参考图3，图3示出了数据上报的具体流程。
更为细致的来说，在软件层面上来说，数据处理框架为一个数据处理程序，数据处理子模块为脚本；数据处理子模块采用脚本化的动态语言实现，本方案应用到不同的物联网数据采集场景时，只需要根据需求修改数据处理子模块的代码即可，其他模块程序完全复用。
数据处理模块由动态语言实现，开发数据处理子模块程序不用再关心物联网协议和嵌入式环境的限制，只专注于平台数据采集的业务流程要求，大大降低了软件开发的难度。
实施例2
参考图4，一种物联网数据的采集方法，采用如实施例1所述的智能网关实施，其包括如下步骤：
步骤1：数据采集模块接收平台对接模块发送的数据采集指令，根据数据采集指令采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
步骤2：数据抽象模块将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；
步骤3：数据处理模块根据数据采集指令，从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；所述数据处理模块包括数据处理框架和数据处理子模块，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
所述步骤3具体为：
步骤31：数据处理框架加载一个或多个数据处理子模块；数据处理子模块与平台对接模块一一对应；
步骤32：数据处理框架提取一份或多份第二中间数据的键值对，并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
步骤4：平台对接模块将上传数据发送给平台。
本发明的物联网数据采集过程中的通信过程和业务流程分开，数据采集模块对接采集特定的物联网协议数据，云平台对接模块处理和特定平台的通信过程。数据处理模块处理物联网数据采集的业务流程。由于有数据抽象模块的存在，数据处理模块在获取物联网数据时不用再考虑碎片化的物联网设备和协议，用通用的方法即可获取真实物理世界不同设备的数据。
同时，数据处理子模块采用脚本化的动态语言实现，本方案应用到不同的物联网数据采集场景时，只需要根据需求修改数据处理子模块的代码即可，其他模块程序完全复用。
数据处理模块由动态语言实现，开发数据处理子模块程序不用再关心物联网协议和嵌入式环境的限制，只专注于平台数据采集的业务流程要求，大大降低了软件开发的难度。
实施例3
参考图5，一种物联网系统，包括多个物联网设备2、多个云平台3、如实施例1所述的智能网关1；
一个物联网设备连接一个数据采集模块11；
所述云平台与平台对接模块14为一一对应的关系；
一个数据采集模块11连接多个物联网设备。
参考图3，图3示出了物联网设备、云平台、智能网关之间的关系；
物联网设备有1-9台，每台均有其唯一ID；
云平台有3个，分别为云平台A1-C1；
其中，物联网设备1-3使用的是物联网协议A；物联网设备4-6使用的是物联网协议B；物联网设备7-9使用的是物联网协议C；
云平台A1的接口类型为A1；云平台B1的接口类型为B1，云平台C1的接口类型为C1；
智能网关具有：3个数据采集模块，分别采用物联网协议A、B、C；其分别连接物联网设备1-3、物联网设备4-6、物联网设备7-9；
一个数据抽象模块；
一个数据处理框架，该数据处理框架加载有3个数据处理子模块，在加载后，数据处理框架具有封装适配3中云平台的上传数据的能力；
平台对接模块；
在数据处理过程中，云平台A1如果要获取物联网设备1、物联网设备4、物联网设备7的运行数据；会生成数据采集指令，并发送给平台对接模块，平台对接模块将数据采集指令发送给3个数据采集模块；3个数据采集模块分别采集物联网设备1、物联网设备4、物联网设备7的对应的运行数据并转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据；数据抽象模块将3份第一中间数据的键值对进行提取，此时数据抽象模块还不断的获取其他的键值对，每份第一中间数据均转换为第二中间数据，全部发送给数据处理框架；数据处理框架将从第二中间数据中提取所需键值对并转换为云平台适配的上传数据，与云平台对应的平台对接模块将上传数据发送给云平台。完成一次数据采集过程。
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)
1.一种智能网关，其特征在于，包括如下模块：
数据采集模块：用于采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
数据抽象模块：用于将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；
数据处理模块：用于从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；
平台对接模块：用于将上传数据发送给平台；
所述数据采集模块至少为2个，每个数据采集模块用于解析一种物联网协议；每个数据采集模块用于采集一个或多个具有同一种物联网协议的物联网设备的业务数据；所述平台对接模块至少为2个，每个平台对接模块对接一种接口类型的物联网平台。
2.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述数据处理模块包括数据处理框架和数据处理子模块，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对转换成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
3.根据权利要求2所述的智能网关，其特征在于，所述平台对接模块接收到多份上传数据时，根据上传数据对应的接口类型将上传数据发送到适配的平台。
4.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述平台对接模块还用于接收来自于不同平台的采集指令，并将采集指令发送给数据采集模块、数据处理模块；所述采集指令包括业务数据的种类和物联网设备的ID；
所述数据采集模块根据采集指令采集对应的物联网设备的对应种类的业务数据；
所述数据处理模块根据采集指令将对应的键值对封装为上传数据。
5.一种物联网数据的采集方法，其特征在于：采用如权利要求1-4任一所述的智能网关实施，其包括如下步骤：
步骤1：数据采集模块采集物联网设备的业务数据，将业务数据转换为数据抽象模块能够识别的第一中间数据并发送给数据抽象模块；
步骤2：数据抽象模块将第一中间数据转换为以键值对形式存在的第二中间数据；
步骤3：数据处理模块从数据抽象模块获取第二中间数据、将一份或多份第二中间数据中的键值对封装为平台能够识别的上传数据并发送给平台对接模块；
步骤4：平台对接模块将上传数据发送给平台。
6.根据权利要求5所述的物联网数据的采集方法，其特征在于：所述数据处理模块包括数据处理框架和数据处理子模块，所述数据处理子模块基于动态语言实现；
所述数据处理框架用于加载一个或多个数据处理子模块并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
所述步骤3具体为：
步骤31：数据处理框架加载一个或多个数据处理子模块；
步骤32：数据处理框架提取一份或多份第二中间数据的键值对，并将键值对封装成适配于一个或多个平台的接口类型的上传数据。
7.根据权利要求5所述的物联网数据的采集方法，其特征在于：所述平台对接模块还用于接收来自于不同平台的采集指令，并将采集指令发送给数据采集模块、数据处理模块；所述采集指令包括业务数据的种类和物联网设备的ID；
所述步骤1中，数据采集模块根据采集指令采集对应的物联网设备的对应种类的业务数据；
所述数据处理模块根据采集指令将对应的键值对封装为上传数据。
8.一种物联网系统，其特征在于，包括多个物联网设备、多个云平台、如权利要求1-4任一所述的智能网关；
一个物联网设备连接一个数据采集模块；
所述云平台与平台对接模块为一一对应的关系。
9.根据权利要求8所述的物联网系统，其特征在于，一个数据采集模块连接多个物联网设备。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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