CN117527861B - 一种设备接入方法、物联网网关和物联网可视化平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物联网技术领域，公开了一种设备接入方法、物联网网关和物联网可视化平台。通过调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关；调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行转换，得到各新设备的属性数据；将各新设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配，若匹配成功，则将各新设备添加至物联网系统，并创建设备组；将设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据发送至控制平台；控制平台根据共享数据对接入物联网系统的新设备进行统一管理。开发人员只需针对新接入协议开发对应的协议包来完成设备的接入，即可实现不同种类、不同型号的设备通过协议转换后在控制平台进行统一管理。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种设备接入方法、物联网网关和物联网可视化平台。
背景技术
物联网借助于射频标签技术、传感技术、遥感技术、短距通信技术等，将联网对象扩展到了数目繁多、种类各异的传感器、执行器等终端节点设备。为了将这些多样化的终端节点设备有序地纳入物联网体系中，物联网网关成为了关键的组件。传感器、执行器等各种终端节点设备通常具有感知、计算、执行和通信等能力，负责产生业务数据，接收命令数据等，而物联网网关负责将这些数据信息在末端设备和远端网络之间中继传输，并在传输过程中进行必要的翻译。
物联网网关可以由不同的厂商和供应商提供，因而可能具有不同的性能参数，支持不同的配置，提供不同的功能，掌握各物联网网关之间的差异化因素是有效协同各物联网网关和各类末端设备的必要条件。在基于物联网构建的系统中，对于物联网网关的管理和控制变得非常重要。一方面，对物联网网关有效的管控是保证系统性能以及提升用户体验的必要环节；另一方面，物联网网关通常分布式地部署在现场范围中，很难实现现场实地检查和配置，因而需要随时远程地掌握物联网网关的信息，包括物联网网关本身的运行状态、物联网网关所连接的传感器、执行器的信息等，并且能够远程地对物联网网关进行相应的配置和管理。 因此，如何实现对物联网网关有效的管理和控制，成为了影响物联网系统能否真正大规模应用部署的关键性因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备接入方法、物联网网关和物联网可视化平台，所要解决的技术问题是如何对接入物联网系统的各设备进行统一管理。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，提供一种设备接入方法，包括以下步骤：调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关；配置协议包，调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据；将各新设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配，若匹配成功，则将各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组；将所述设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据发送至控制平台；所述控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理。
进一步的，所述将各新设备接入物联网网关之前，包括以下步骤：创建所述物联网系统中已有产品的产品型号；所述产品型号包括产品基础信息、产品监控属性和产品告警配置；添加各新设备的基础数据。
进一步的，所述得到各新设备的属性数据之后，还包括以下步骤：建立安全态势感知模型，根据各新设备的属性数据和所述安全态势感知模型进行安全态势分析，得到分析结果；将所述分析结果作为所述共享数据的一部分发送至所述控制平台。
进一步的，所述进行安全态势分析之前，包括以下步骤：利用数据清洗工具对各新设备的属性数据进行清洗，得到园区安全健康值、系统安全健康值、事件安全风险值、风险感知报警类别、风险属性权重赋值、发生安全事故概率、风险损失严重程度和风险事件预防难度。
进一步的，所述安全态势感知模型的表达式为：
其中，表示事件安全风险值，/>表示风险感知报警类别赋值，/>表示风险属性权重赋值，/>表示发生安全事故概率赋值，/>表示风险损失严重程度赋值，/>表示风险事件预防难度赋值，/>表示风险感知报警最大赋值，/>表示风险属性最大赋值，/>表示发生安全事故概率最大赋值，/>表示风险损失严重程度最大赋值，/>表示风险事件预防难度最大赋值。
进一步的，所述协议转换包括协议编码和协议解码。
第二方面，提供一种物联网网关，包括设备接入模块、协议转换模块、数据匹配模块、设备添加模块、数据发送模块、子设备管理模块和设备组关联模块。其中，设备接入模块用于调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关。协议转换模块用于调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据。数据匹配模块用于将各设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配。设备添加模块用于将匹配成功的各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组。数据发送模块用于将设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据发送至控制平台，所述控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理。子设备管理模块用于管理所有接入所述物联网系统的新设备的数据，新设备的数据包括基础数据、设备监控属性和设备告警配置。设备组关联模块用于管理所述设备组的数据，设备组的数据包括基础数据和各新设备的数据。
进一步的，所述数据发生模块包括数据共享接口，所述数据共享接口为Mqtt接口或Api接口。
第三方面，提供一种物联网可视化平台，包括设备层、网关层、服务层、应用场景层和展示层，所述网关层布置有如第二方面所述的物联网网关。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：现有的物联网网关技术针对不同终端设备需要单独进行开发来匹配不同的传输协议，本申请通过协议包的方式对终端设备的传输协议进行编解码，并使用通用的网络传输组件进行传输。当有新设备接入物联网系统时，开发人员只需要针对新接入协议开发对应的协议包来完成设备的接入，向下支持海量设备接入，设备数据上云；向上提供数据服务接口，上层应用可通过API远程遥控设备，提升智能化运维水平，实现不同种类、不同型号的设备通过协议转换后在业务平台进行统一的管理，极大地简化了不同终端设备接入业务系统的开发工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种设备接入方法的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种物联网网关的整体架构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种物联网可视化平台的整体架构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
本实施例第一方面提供一种设备接入方法，该方法的实施流程如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：创建物联网系统中已有产品的产品型号。产品型号包括产品的基础信息（如型号、规格、尺寸等产品描述）、产品监控属性和产品警告配置等。
步骤2：添加新设备。包括以下步骤：
步骤2.1：添加新设备的基础数据。
步骤2.2：采集新设备的属性数据。具体实施方法为：
步骤2.21：调用标准的工业协议将设备接入网关。所调用的工业协议可以是TCP协议、HTTP协议、UDP协议和COAP协议。
步骤2.22：配置协议包，调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据。
其中，配置协议包时可通过调用Modbus RTU、Modbus TCP、MQTT协议和设备自定义的协议来进行配置，配置完成后，协议包中包含配置设备的从机id、偏移量、属性所属功能码。此外，所述协议转换是利用配置的协议包对工业协议进行编码和解码，例如选择modbusRTU协议包，我们通过配置设备的从机id、偏移量、属性所属功能码，根据协议规则生成相应的报文，再从主机通过网关协议例如TCP发送报文到从机设备去读取属性值，这时从机会返回带有属性值的报文，我们再根据modbus协议解析报文获取到属性值。
步骤3：将各新设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配，若匹配成功，则将各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组。所创建的设备组中包含多个新添加的子设备。
其中，匹配过程如下：
在物联网系统中直接选择已配置完成的产品型号，在对应的产品型号下添加新设备,然后参考设备相关说明文档对每个设备属性、协议进行配置，相关属性数据即完成匹配。
步骤4：利用数据清洗工具（如kettle、datart等开源可集成的ETL数据清洗工具）对各新设备的属性数据进行清洗，得到园区安全健康值、系统安全健康值、事件安全风险值、风险感知报警类别、风险属性权重赋值、发生安全事故概率、风险损失严重程度和风险事件预防难度。
将上述步骤2中所采集到的属性数据放入提前准备的清洗工具中进行清洗，数据清洗工具可选用Smartbi、dataV、Excel、Python和Pycharm等。
步骤5：建立安全态势感知模型，根据各新设备的属性数据和所述安全态势感知模型进行安全态势分析，得到分析结果。
本实施例提供一种安全态势感知模型，模型表达式为：
其中，表示事件安全风险值，/>表示风险感知报警类别赋值，/>表示风险属性权重赋值，/>表示发生安全事故概率赋值，/>表示风险损失严重程度赋值，/>表示风险事件预防难度赋值，/>表示风险感知报警最大赋值，/>表示风险属性最大赋值，/>表示发生安全事故概率最大赋值，/>表示风险损失严重程度最大赋值，/>表示风险事件预防难度最大赋值。
将各新设备的属性数据带入上述模型表达式中进行计算，得出综合评分Dx，即当前安全态势感知分数。
步骤6：将所述设备组的整体数据（包括：设备组地点、所包含子设备数量和设备组告警汇总），以及各新设备的基础数据、各个设备的属性数据和安全态势感知分数作为共享数据发送至控制平台，由所述控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理。
与上述第一方面提供的一种设备接入方法对应的，本实施例第二方面提供一种物联网网关，如图2所示，物联网网关由设备接入模块、协议转换模块、数据匹配模块、设备添加模块、数据发送模块、子设备管理模块和设备组关联模块组成。
其中，设备接入模块用于调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关。所调用的工业协议可参考上述第一方面给出的举例说明，此次不赘述。
协议转换模块用于调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据。已配置完成的协议包中所包含的协议同样参考上述第一方面给出的举例说明，此处不赘述。
数据匹配模块用于将各设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配。产品型号包括产品的监控属性和告警配置等；数据匹配模块的匹配逻辑参考上述第一方面。
设备添加模块用于将匹配成功的各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组。
数据发送模块用于将设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据，通过Mqtt接口或Api接口发送至控制平台，由控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理。
子设备管理模块用于管理所有接入所述物联网系统的新设备的数据，新设备的数据包括基础数据、设备监控属性和设备告警配置。
设备组关联模块用于管理所述设备组的数据，设备组的数据包括基础数据和各新设备的数据。
本实施例第三方面提供一种如图3所示的物联网可视化平台。该平台分为设备层、网关层、服务层、应用场景层和展示层五大层次。其中，设备层布置有安防监控设备、烟雾感应器、火灾报警器、智能仪表、智能门禁、物联杆、UPS、温湿度传感器、自助货柜、智能新风机、压力传感器、智能井盖等；网关层中布置的是本实施例第二方面提供的物联网网关，通过协议配置、数据上传、数据处理（如编/解码、标准化等）、数据共享等步骤，将设备层的各类设备连接到应用场景层中；位于网关层与应用场景层之间的服务层用于提供物联网应用研发过程中所需的通用功能及基础服务，例如消防管理、电压管理、温湿度管理、门禁管理、视频监控、空调管理、照明管理、物资管理、警报管理、车辆管理等。进一步的，应用场景层包含了智慧监狱应用场景、智慧园区应用场景、智慧工行运用场景和智慧机房运用场景；展示层则利用3D数字孪生技术进行数据展示。
该物联网可视化平台集成设备接入、协议配置、数据采集、数据存储、数据治理、数据共享等能力于物联网网关，向下支持海量设备接入，设备数据上云；向上提供数据服务接口，上层应用可通过API远程遥控设备，提升智能化运维水平。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种设备接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关；
配置协议包，调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据；
将各新设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配，若匹配成功，则将各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组；
将所述设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据发送至控制平台；所述控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理；
其中，所述得到各新设备的属性数据之后，还包括以下步骤：
建立安全态势感知模型，根据各新设备的属性数据和所述安全态势感知模型进行安全态势分析，得到分析结果；
将所述分析结果作为所述共享数据的一部分发送至所述控制平台；
其中，所述进行安全态势分析之前，包括以下步骤：
利用数据清洗工具对各新设备的属性数据进行清洗，得到园区安全健康值、系统安全健康值、事件安全风险值、风险感知报警类别、风险属性权重赋值、发生安全事故概率、风险损失严重程度和风险事件预防难度；
其中，所述安全态势感知模型的表达式为：
，
其中，表示事件安全风险值，/>表示风险感知报警类别赋值，/>表示风险属性权重赋值，/>表示发生安全事故概率赋值，/>表示风险损失严重程度赋值，/>表示风险事件预防难度赋值，/>表示风险感知报警最大赋值，/>表示风险属性最大赋值，/>表示发生安全事故概率最大赋值，/>表示风险损失严重程度最大赋值，/>表示风险事件预防难度最大赋值。
2.根据权利要求1所述的一种设备接入方法，其特征在于，所述将各新设备接入物联网网关之前，包括以下步骤：
创建所述物联网系统中已有产品的产品型号；所述产品型号包括产品基础信息、产品监控属性和产品告警配置；
添加各新设备的基础数据。
3.根据权利要求1或2所述的一种设备接入方法，其特征在于，所述协议转换包括协议编码和协议解码。
4.一种物联网网关，其特征在于，使用如权利要求1所述的一种设备接入方法，包括
设备接入模块，用于调用标准的工业协议将各新设备接入物联网网关；
协议转换模块，用于调用已配置的协议包对各新设备对应的工业协议进行协议转换，得到各新设备的属性数据；
数据匹配模块，用于将各设备的属性数据与物联网系统中已有产品的产品型号分别进行匹配；
设备添加模块，用于将匹配成功的各新设备添加至所述物联网系统，并创建设备组；
数据发送模块，用于将设备组的整体数据、各新设备的基础数据和各个设备的属性数据作为共享数据发送至控制平台；所述控制平台根据所述共享数据对接入所述物联网系统的新设备进行统一管理。
5.根据权利要求4所述的一种物联网网关，其特征在于，还包括
子设备管理模块，用于管理所有接入所述物联网系统的新设备的数据，新设备的数据包括基础数据、设备监控属性和设备告警配置；
设备组关联模块，用于管理所述设备组的数据，设备组的数据包括基础数据和各新设备的数据。
6.根据权利要求4或5所述的一种物联网网关，其特征在于，所述数据发送模块包括数据共享接口，所述数据共享接口为Mqtt接口或Api接口。
7.一种物联网可视化平台，包括设备层、网关层、服务层、应用场景层和展示层，其特征在于，所述网关层布置有如权利要求4或5所述的物联网网关。
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