物联网平台架构

逃离我推掉我的手 2022-03-16 02:16 478阅读 0赞

--------------------

作者：Kh\_12  
来源：CSDN  
原文：[https://blog.csdn.net/u012822903/article/details/79441735][https_blog.csdn.net_u012822903_article_details_79441735]

物联网很久之前就提出了这个概念，现在也是在继续加速发展的过程中，物联网名叫IOT（Internet of Things），学术点来说是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，白话点来说就是一张万物互联的网。它区别于我们熟悉的互联网：互联网连接人与人、人与物、人与信息，而物联网连接物与物。现从学习中总结出来的建构在云端的物联网平台基本架构进行分享。  
物联网平台，应该是基于现在的互联网，通讯技术来建构，而不依赖与特定的硬件模块，用户可以基于自身的设备技术架构，简单轻松接入物联网。下图是物联网的核心架构：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTAwNDY5MDg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
在物联网中存在4大核心模块，那就是 **设备管理，用户管理，数据传输管理，数据管理**，只有具备了这四大核心模块，才能认为是一个完整的物联网平台，而所有其他的功能模块都是基于此四大功能模块的延展。

## 1 设备管理 ##

 设备类型管理：定义设备的类型，此功能一般由设备的制造商来定义，一种设备类型最重要的是关联到一套独有的数据解析方法，数据的存储方法，已经设备规格等数据，也只有设备的制造商才可以编辑有关设备类型的数据，而设备的使用者只能浏览设备类型的相关信息。  
 设备管理：设备管理定义设备相关信息，每个设备必须定义其设备类型，设备类型有使用者属性，设备在完成销售，并被使用者激活后设备就属于设备使用者了，这时候设备使用者对设备有完全的控制权，可以控制设备的哪些数据可以被制造商查看，可以被哪些用户查看等权限。  
用户管理  
组织管理：在物联网平台中一个很重要的观念就是组织，所有的设备，用户，数据都是基于组织的管理的，设备制造商是一个组织，设备的使用者是一个组织，家庭都可以是一个组织。  
 用户管理：用户是基于一个组织下的人员构成，每个组织下面都有管理员角色，管理员可以为其服务的组织添加不通的用户，并分配每个用户不同的权限。一个用户也可以属于多个不同的组织，并且扮演不同的组织。  
 用户组：一组用户，也是基于组织的用户组管理，同一用户组的用户拥有相同的权限  
 权限管理：同样是基于组织的权限管理，主要是针对对象级别的权限细分，如设备的浏览权限，可以控制每个用户是否看到这个设备；设备数据浏览权限定义是否可以查看设备的运行数据。

## 2 数据传输管理 ##

### 2.1 基本格式 ###

数据传输管理，定义针对一类型设备的数据传输协议，基本格式是：  
![在这里插入图片描述][20190226091229481.png]  
每一个设备有厂商唯一的序列号，因为每个制造商有自己的编码格式，固此序列号没有固定格式。  
 命令码，为此条数据的作用，比如是上传数据，或者服务器下发给设备的命令等，一般采用2位数字编码00~99。  
 数据，此部分是此条报文，所包含的数据部分，每个协议可以定义不同的解析方式，比如服务器在收到数据包后，会根据预先定义好的解析方式解析数据字段，并按照规则存储。

### 2.2 数据解析定义 ###

 每种设备类型可以定义多条命令，每个命令都有自己不同的解析方式，组织的管理员可以为自己的设备类型定义解析方式  
 服务器接收到数据后，会自动根据预先定义的解析方式解析数据字段  
 设备开发者要根据在IOT平台定义的数据格式，自行开发自己设备的解析代码  
 数据字段都按照HEX方式收发

### 2.3 数据的存储 ###

 存储要支持分布式架构，可以为每个设备定义不同的存储位置，在diego iot中数据存储使用mysql数据库，实现不同的设备存储在不同的mysql数据库中  
 每条数据定义生命周期，在生命结束后，系统将自动删除

## 3 数据的管理 ##

 权限管理，数据的权限在物联网平台中是至关重要，数据属于谁是一个非常重要的概念，只有设备的拥有者才能定义数据可以给谁看  
 大数据，物联网数据本身就是海量的数据，我们可以借助一些开源的大数据平台来实现数据的可视化分析，只有经过分析的数据才是有价值的数据  
 数据的导出，用户可以导出数据到本地做分析

### 4 网络通讯 ###

现在所有的云端的物联网平台和设备之间的通讯，本质上都是建构在TCP/IP协议之上的，只是对数据包的再封装而已，基于此我们可以是用wifi，4g来实现设备和云平台的通讯，不过设备与设备之间的通讯，可以有wifi，Bluetooth，zigbee等，下面介绍几种常用的通讯架构。

### 4.1 基于移动3/4G通讯 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
此架构是最简单的架构，设备就如同我们的手机，基于移动通讯来上网，其主要需要考虑如下几点：  
 每个设备都需要一个SIM卡，可以到移动服务器商办理专门针对物联网的SIM卡。  
 数据流量问题，这种架构完全是走数据流量，如果有视频数据，将会产生比较大的流量费用，这都是要考虑的。  
 通讯质量问题，这完全依赖于移动服务商的网络覆盖状况，就如同我们手机一样，在有些环境下是没有信号的，也就没办法收发数据。

### 4.2 基于WiFi局域网 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

此架构，适合于所有的物联网设备都是运行在一个局部环境中，设备通过wifi或者有线连接到路由器，而由路由器统一连接的物联网服务器，就如同我们家中装一个wifi路由器上网一样的架构，需要注意的事项：  
 局域网内的智能设备，是没有公网独立的ip的，只有一个局域网内的ip，带来的问题就是，设备可以直接给物联网服务器发送数据包，而物联网服务器是不能直接给设备发送数据包，就因为设备没有公网独立ip。  
 功耗问题，对于使用wifi接入的设备，最好不是电池供电，因为wifi的功耗比较大。  
 干扰问题，如果在大型的厂房部署这种架构，一定要考虑，厂房内是否有强干扰源，如电磁干扰，可以考虑采用工业级的无线路由器，一般抗干扰能力比较强。

### 4.3 基于蓝牙通讯 ###

一般的基于蓝牙的物联网，会考虑通过蓝牙网关来部署。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
蓝牙由于其点对点的通讯方式，所以要考虑如下问题：  
 蓝牙网关的容量问题，也就是一个蓝牙网关能接入几个蓝牙设备，这取决于蓝牙网关中使用了多少个蓝牙设备。  
 蓝牙的配对问题，蓝牙设备直接的通讯都首先配对才能通讯，如果实现自动配对，如果不能自动配对，大规模部署，将是一个很麻烦的事情。

### 4.4 基于zigbee ###

ZigBee也是一种流行的组网模式，zigbee本身设计是针对传感器之间的联网，具有非常强的低功耗能力。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

zigbee接入网络也依赖于zigbee网关，网关本身也是一个zigbee设备，zigbee设备是自组网的，在使用过程中注意的问题有：  
数据量的问题，设备能力和功耗本身是自相矛盾的，由于ZigBee是超低功耗方案，固在通信能力上也是打折扣的，很适合一些传感器数据的采集，如温度湿度，但如果对大数据量的视频类的就不适用了。

### 5 总结 ###

本科的时候也曾学习过物联网相关的课程及知识，虽然没能坚持下来往这个方向走，但是一直关注着物联网的发展，特别是现在智能家居，智能城市，智能交通等一系列智能应用的发展，物联网又落地有了新鲜的生命。

[https_blog.csdn.net_u012822903_article_details_79441735]: https://blog.csdn.net/u012822903/article/details/79441735
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTAwNDY5MDg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220316/020e4c0f0d6140a9a8834db5c0424bf0.png
[20190226091229481.png]: /images/20220316/95792c4f68694220836014743eb0c8bb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220316/fd7cf23882464fbf8e2c5fcd6196496e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220316/f231596169824264baa36b84d2d7454e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220316/ac6f6494526241eaa9f4eff5e70e0718.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9saWRvbmcxNjY1LmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220316/386c522e2c83435aa6b1751ca637f3ca.png