CN115002148A - 一种物联网云边通信方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网云边通信方法及***，属于物联网技术领域，包括物联网设备注册、云边通信和云端大数据处理，所述物联网设备注册用于管理物联网设备在云平台的录入管理；所述云边通信连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；所述云端大数据处理根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警。本发明能够助个人用户和中小企业降低部署成本，快速稳定地实现物联网设备上云。

Description

一种物联网云边通信方法及***
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体地说是一种物联网云边通信方法及***。
背景技术
物联网(Internet of Things)顾名思义就是“物与物互联的网络”，是指通过信息传感设备，按照约定好的协议，将设备与网络连接，设备通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、控制等功能。物联网平台作为领域内不可或缺的重要一环，为通信稳定和数据安全保驾护航。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种物联网云边通信方法及***，能够助个人用户和中小企业降低部署成本，快速稳定地实现物联网设备上云。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种物联网云边通信方法，包括物联网设备注册、云边通信和云端大数据处理，
所述物联网设备注册用于管理物联网设备在云平台的录入管理，包括用户添加、修改及删除设备；
所述云边通信连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警。
优选的，所述物联网设备注册支持序列号注册和二维码注册，根据序列号或二维码识别设备信息，并向服务器发送验证请求，与数据库中未注册设备信息比对校验，校验通过则注册成功。
本方法针对市面上物联网设备存在序列号和二维码两种激活方式，均提供支持。
优选的，所述云边通信包括：
1)、设备自带协议转换模块，可将采集数据按照Modbus、Profibus-DP、Devicenet、opc-ua等工业设备协议转换为mqtt协议支持的数据格式，通过mqtt客户端发送到云端；
2)、设备支持输出对应工业协议的原生数据，支持通用设备数据的读取和写入，兼容市场上大多数的物联网设备。
进一步的，在云端部署Mosquitto服务，向用户分配broker使用，自动检测用户broker状态，未创建则创建；
物联网设备与云端建立mqtt连接，实现云端与边缘物联网设备的数据双向通信，达到数据采集和设备控制的目的。
优选的，每名用户最多创建两个broker；
mqtt client与云端的连接需要用户名密码登录权限，用户名密码在用户接入物联网平台后，由云端随机分配；物联网设备通电之后，向预先设置好的云端域名发起接入请求；请求成功之后，云端返回用户名和密码，存入物联网设备；物联网固件中的mqtt client会使用用户名密码登录云端的mqtt broker。
进一步的，所述云端大数据处理包括设备告警、数据分析和数据存储，
设备告警根据预设的告警条件对采集数据进行阈值判断，异常数据存档并流入告警池，告警池内的数据会通过短信、邮件等方式推送给用户；
所述数据分析按照***的存储标准和格式对收集到的数据进行解析，按照参数特征和时间打上标签，存储到数据库；这些数据在平台上支持图形化输出，支持多时间粒度查询；
所述数据存储使用时序数据库InfluxDB存储，可有效应对海量数据操作带来的效率问题。
优选的，所述设备告警，Broker接收到数据之后，根据数据中携带的设备信息，去数据库中查找对应的告警设置，无告警设置则通过，有告警设置则判断数据是否满足告警条件，如果满足告警条件，则根据设备查询用户信息，将告警通知推送给用户。
优选的，所述告警设置包括以下类型：
布尔型数据的告警规则支持0/1或true/false报警，为特定值触发；
字符串类型数据支持字符串正则校验；
int或者float类型的数据支持阈值设置，根据阈值设定触发报警；例如1-10为正常状态，大于10为异常状态，触发报警。
上述类型可叠加设置，依据报警规则对捕获数据进行逐一判断，满足告警条件则触发告警，推送告警消息；
且用户可对告警频率进行设置，频率支持如3分钟一次、10分钟一次、半小时一次。在设置的频率时间段内，若告警未解除，则持续告警。
优选的，在云端设备注册管理、收发数据、数据统计和告警推送均由单个应用完成，单应用部署有效降低部署成本。
本发明还要求保护一种物联网云边通信***，包括物联网设备注册模块、云边通信模块和云端大数据处理模块，
物联网设备注册模块用于管理物联网设备在云平台的录入管理；
所述云边通信模块连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理模块根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警；
该***实现上述的物联网云边通信方法。
本发明的一种物联网云边通信方法及***与现有技术相比，具有以下有益效果：
本方法能够实现设备批量注册；支持MQTT协议和通用工业协议，不需要开发者单独写脚本做协议转换，应用内置转换模块，可兼容大多数设备类型，实现与市面大多数设备实现对接，高兼容，高可用；
采用时序数据库，实时、高并发写入，数据聚合、多维度读取，能够更好地管理和呈现数据变化趋势；支持多时间粒度、指定维度查询，根据物联网场景下的数据特点，通过设计表结构、使用聚合以及充分发挥时序数据库优势等方式，提升程序执行效率；
单应用轻量级部署，有效降低部署成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的物联网云边通信方法中设备注册过程图；
图2是本发明实施例提供的物联网云边通信方法中云边通信实现结构示图；
图3是本发明实施例提供的物联网云边通信方法中数据存储的历史数据示例图；
图4是本发明实施例提供的物联网云边通信方法中设置告警界面示例图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例提供一种物联网云边通信方法，包括物联网设备注册、云边通信和云端大数据处理，
所述物联网设备注册用于管理物联网设备在云平台的录入管理，包括用户添加、修改及删除设备等；
所述云边通信连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警。
参考图1所示，所述物联网设备注册支持两种注册模式，序列号注册和二维码注册，针对市面上物联网设备存在序列号和二维码两种激活方式，均提供支持。根据序列号或二维码识别设备信息，并向服务器发送验证请求，与数据库中未注册设备信息比对校验，校验通过则注册成功。
参考图2所示，所述云边通信支持以下场景：
1)、设备自带协议转换模块，可将采集数据按照Modbus、Profibus-DP、Devicenet、opc-ua等工业设备协议转换为mqtt协议支持的数据格式，通过mqtt客户端发送到云端。
2)、设备支持输出对应工业协议的原生数据，支持通用设备数据的读取和写入，兼容市场上大多数的物联网设备。
本方法中，在云端部署Mosquitto服务，向用户分配broker使用，每名用户最多创建两个broker；自动检测用户broker状态，未创建则创建。
考虑到数据传输的安全问题，mqtt client与云端的连接需要用户名密码登录权限，用户名密码在用户接入物联网平台后，由云端随机分配；物联网设备通电之后，向预先设置好的云端域名发起接入请求；请求成功之后，云端返回用户名和密码，存入物联网设备；物联网固件中的mqtt client会使用用户名密码登录云端的mqtt broker。
物联网设备与云端建立mqtt连接，即可实现云端与边缘物联网设备的数据双向通信，达到数据采集和设备控制的目的。
云端大数据处理包括设备告警、数据分析和数据存储，
设备告警根据预设的告警条件对采集数据进行阈值判断，异常数据存档并流入告警池，告警池内的数据会通过短信、邮件等方式推送给用户；
Broker接收到数据之后，根据数据中携带的设备信息，去数据库中查找对应的告警设置，无告警设置则通过，有告警设置则判断数据是否满足告警条件，如果满足告警条件，则根据设备查询用户信息，将告警通知推送给用户。
本方法中告警分为以下场景：
布尔型数据的告警规则支持0/1或true/false报警，为特定值触发；
字符串类型数据支持字符串正则校验；
int或者float类型的数据支持阈值设置，根据阈值设定触发报警；例如1-10为正常状态，大于10为异常状态，触发报警。
上述条件可叠加设置，依据报警规则对捕获数据进行逐一判断，满足告警条件则触发告警，推送告警消息；
且支持用户对告警频率进行设置，频率支持如3分钟一次、10分钟一次、半小时一次。在设置的频率时间段内，若告警未解除，则持续告警。
所述数据分析按照***的存储标准和格式对收集到的数据进行解析，按照参数特征和时间打上标签，存储到数据库；这些数据在平台上支持图形化输出，支持多时间粒度查询。
所述数据存储使用时序数据库InfluxDB存储，可有效应对海量数据操作带来的效率问题。
本实施例中，在云端设备注册管理、收发数据、数据统计和告警推送均由单个应用完成，单应用部署有效降低部署成本。一台2核4G的服务器即可实现轻松部署。
本方法通过使用Angular、Go、Mysql等开发语言实现。
本发明实施例还提供了一种物联网云边通信***，包括物联网设备注册模块、云边通信模块和云端大数据处理模块，
物联网设备注册模块用于管理物联网设备在云平台的录入管理；
所述云边通信模块连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理模块根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警；
该***实现上述的物联网云边通信方法。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.一种物联网云边通信方法，其特征在于，包括物联网设备注册、云边通信和云端大数据处理，
所述物联网设备注册用于管理物联网设备在云平台的录入管理；所述云边通信连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警。
2.根据权利要求1所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，所述物联网设备注册支持序列号注册和二维码注册，根据序列号或二维码识别设备信息，并向服务器发送验证请求，与数据库中未注册设备信息比对校验，校验通过则注册成功。
3.根据权利要求1或2所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，所述云边通信包括：
1)、设备自带协议转换模块，可将采集数据按照工业设备协议转换为mqtt协议支持的数据格式，通过mqtt客户端发送到云端；
2)、设备支持输出对应工业协议的原生数据，支持通用设备数据的读取和写入。
4.根据权利要求1所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，在云端部署Mosquitto服务，向用户分配broker使用，自动检测用户broker状态，未创建则创建；
物联网设备与云端建立mqtt连接，实现云端与边缘物联网设备的数据双向通信，达到数据采集和设备控制的目的。
5.根据权利要求4所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，每名用户最多创建两个broker；
mqtt client与云端的连接需要用户名密码登录权限，用户名密码在用户接入物联网平台后，由云端随机分配；物联网设备通电之后，向预先设置好的云端域名发起接入请求；请求成功之后，云端返回用户名和密码，存入物联网设备；物联网固件中的mqtt client会使用用户名密码登录云端的mqtt broker。
6.根据权利要求4或5所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，所述云端大数据处理包括设备告警、数据分析和数据存储，
设备告警根据预设的告警条件对采集数据进行阈值判断，异常数据存档并流入告警池，告警池内的数据推送给用户；
所述数据分析按照***的存储标准和格式对收集到的数据进行解析，按照参数特征和时间打上标签，存储到数据库；这些数据在平台上支持图形化输出，支持多时间粒度查询；
所述数据存储使用时序数据库InfluxDB存储。
7.根据权利要求6所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，所述设备告警，Broker接收到数据之后，根据数据中携带的设备信息，去数据库中查找对应的告警设置，无告警设置则通过，有告警设置则判断数据是否满足告警条件，如果满足告警条件，则根据设备查询用户信息，将告警通知推送给用户。
8.根据权利要求7所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，所述告警设置包括以下类型：
布尔型数据的告警规则支持0/1或true/false报警，为特定值触发；
字符串类型数据支持字符串正则校验；
int或者float类型的数据支持阈值设置，根据阈值设定触发报警；
上述类型可叠加设置，依据报警规则对捕获数据进行逐一判断，满足告警条件则触发告警，推送告警消息；
且用户可对告警频率进行设置，在设置的频率时间段内，若告警未解除，则持续告警。
9.根据权利要求6所述的一种物联网云边通信方法，其特征在于，在云端设备注册管理、收发数据、数据统计和告警推送均由单个应用完成。
10.一种物联网云边通信***，其特征在于，包括物联网设备注册模块、云边通信模块和云端大数据处理模块，
物联网设备注册模块用于管理物联网设备在云平台的录入管理；
所述云边通信模块连接mqtt服务器，接收设备数据，同时可向设备下发控制和查询指令；
所述云端大数据处理模块根据预设条件汇总平台数据，捕获异常信息并告警；
该***实现权利要求1-9任一项所述的物联网云边通信方法。
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