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物联网iot,物联网基本架构

时间:2023-05-05 12:43:19 阅读:25628 作者:4255

目前,关于物联网的文章非常多,但大部分是理论或硬件、通信相关的问题,如物联网模块、物联网通信协议MQTT、XMPP、NB_IOT等个人认为这些都是物联网的一部分,物联网相关设备的管理、用户的管理、数据包的分析、大数据的展示等也是物联网模块的重要组成部分。 因此,作者基于自己的工作总结出的构建在云上的物联网平台的基本架构与大家分享,并思考如何基于该架构一步一步开发物联网平台。

物联网平台应该建立在当前的互联网、通信技术基础上,而不依赖于特定的硬件模块,用户可以根据自己的设备技术架构,方便地访问物联网下图是物联网的核心体系结构。

1.4个核心模块

物联网拥有四个核心模块:设备管理、用户管理、数据传输管理和数据管理。 只有有了这四个核心模块,才能将其视为完整的物联网平台。 所有其他功能模块都基于这四个功能模块的扩展。

1.1设备管理

设备类型管理:定义设备的类型。 此功能一般由设备制造商定义。 设备类型中最重要的是,它已与专有的数据分析方法、数据存储方法和设备规格等数据相关联。 此外,只有设备制造商才能编辑有关设备类型的数据,设备使用者只能浏览有关设备类型的信息

设备管理)设备管理定义设备的相关信息,每个设备必须定义其设备类型。 机器类型具有使用者属性,机器销售并由使用者激活后,机器属于机器使用者。 此时,设备使用者可以完全控制设备,控制制造商可以看到设备的哪个数据,哪个用户可以看到等权限

1.2用户管理

组织管理:物联网平台的一个重要观念是组织,所有设备、用户、数据都可以基于组织管理,设备制造商可以是组织,设备用户可以是组织,家庭可以是组织。

用户管理:用户基于在每个组织下具有管理员角色的组织的个人配置。 管理员可以向提供服务的组织中添加不连通的用户,并为每个用户分配不同的权限。 一个用户属于多个不同的组织,也可以扮演不同的组织

用户组:也是基于组织的用户组管理的用户组。 同一用户组的用户具有相同的权限

权限管理:同样是基于组织的权限管理,主要是对象级别的权限细分,例如设备浏览权限,可以控制各个用户是否看到该设备; 设备的数据查看权限定义了是否可以查看设备的执行数据

1.3数据传输管理

1.31基本格式

数据传输管理,用于定义某一类型设备的数据传输协议。 基本形式为:

每个设备都有制造商特定的序列号。 每个制造商都有自己的编码格式,因此此序列号没有固定格式。

指令代码是该数据的作用,例如上传数据、在服务器下发送到设备的指令等,一般采用2位数字代码00~99

数据,这部分是本消息中的数据部分,可以为每个协议定义不同的分析方法。 例如,服务器收到包后,根据预定义的分析方法分析数据字段,并根据规则存储1.32数据分析定义

每个设备类型可以定义多个命令,每个命令都有自己的解决方案,组织管理员可以定义自己的设备类型解决方案

服务器接收到数据后,会根据预定义的分析方法自动分析数据字段

设备开发人员必须根据在IOT平台上定义的数据格式开发自己设备的分析代码

所有数据字段都以HEX方式发送和接收

1.33数据存储

要使存储器支持分布式体系结构,请为每个设备定义不同的存储位置,并在diego iot中使用mysql数据库进行数据存储,以便不同的设备存储在不同的mysql数据库中

每个数据定义一个生命周期,并在生命周期结束时自动删除

1.4数据

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

2.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

2.1 基于移动3/4G通讯 

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

2.2 基于wifi局域网 

此中架构,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

2.3 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 

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

还有一种场景是针对不需要一直在线的物联网设备,而只是在某种特殊需求的情况下,需要连上服务器,这中场景下,我们可以通过手机的蓝牙功能来让设备接入物联网 

蓝牙手环是这种架构的一种典型应用模式

2.4 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 

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

这里主要介绍了,几种常用的物联网部署架构,至于物联网协议,这里就不多介绍,网上文章非常多。

3.智能设备

diego iot设计的初衷是让智能设备开发者摆脱对特殊模块的依赖,对于智能设备的开发,只要具备联网功能即可,没有特别多的要求。

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