大規模物聯網網關系統的製作方法
2023-05-24 09:19:56 1
專利名稱：大規模物聯網網關系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及網絡技術，特別是涉及一種大規模物聯網網關系統的技術。
背景技術：
自1999年提出物聯網的概念以來，物聯網就一直廣泛關注，成為熱門研究對象。 更有專家認為物聯網是繼計算機、網際網路與移動通信系統之後的世界信息產業的第三次浪潮。物聯網是指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與網際網路連接起來， 進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它是在網際網路基礎上延伸和擴展的網絡。從物聯網的定義上不難看出，連接信息傳感設備是構建物聯網的重要步驟。在實際應用中，這些信息傳感設備通常是以網絡的形式存在，例如負責採集的監測區域信息的無線傳感器網絡，用於標識物體與身份的RFID系統以及改變物體狀態的控制網絡等。而物聯網網關就是整個物聯網系統中，負責把這些相互獨立的信息傳感設備聯繫在一起，使物聯網完成自己使命的橋梁。由於網際網路的普及，我們步入了信息爆炸的時代，如今社交媒體(Social Media) 更使我們遭遇大規模數據處理與並發難題，時下熱門的雲計算技術也應運而生。現有網絡的構建經驗已經告訴我們，不可能只存在一個標準，一種產品，一個網絡。和其他網關設備相比，物聯網網關需要特別關注異構性，大規模數據處理以及高並發性這三個問題。現有的物聯網網關都沒有有效解決大量異構信息傳感網絡接入物聯網的問題，使得新的異構信息傳感網絡接入物聯網的接入難度較高，而且現有的物聯網網關也沒有有效解決大規模數據處理問題及並發性問題，其數據處理效率也較低。
實用新型內容針對上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種異構信息傳感網絡接入難度低，而且數據處理效率高的大規模物聯網網關系統。為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種大規模物聯網網關系統，其特徵在於，包括數據處理引擎，連接到物聯網管理平臺，是提供雲計算服務的集群；多個信息傳感區域，每個信息傳感區域均包含多個信息傳感網絡，每個信息傳感網絡中均設有一個用於管理該網絡的網關節點，每個信息傳感區域均部署有多個用於適配並轉換信息傳感網絡協議的信息傳感代理，每個信息傳感代理均連接到所在信息傳感區域內的各信息傳感網絡的網關節點，每個信息傳感代理中均設有與所管理的各信息傳感網絡的協議相適配的多個協議適配模塊；數據收集器組，由多個數據收集器組成，連接數據處理引擎及各信息傳感代理；協同管理引擎，連接物聯網管理平臺及各信息傳感代理，並內置有一設備狀態表，所述設備狀態表包含所有信息傳感網絡的設備、各信息傳感代理及各數據收集器的狀態信肩、ο進一步的，所述信息傳感區域是指物聯網中感知層所覆蓋的一個地理區域，該地理區域中包含有多個不同種類的信息傳感網絡。進一步的，所述信息傳感網絡是指物聯網中位於感知層，用於完成特定信息採集、 標識或控制功能的實體網絡或系統。進一步的，所述數據處理引擎包括用於處理數據收集器上傳的順序文件的序列文件處理單元，及用於處理數據收集器上傳的流數據的流數據處理單元。進一步的，所述信息傳感代理中設有用於提供遠程管理服務的遠程管理模塊。進一步的，所述協議適配模塊包括用於對信息傳感網絡的數據流進行協議解析的數據通道適配單元，用於對管理消息進行解析的管理通道適配單元。本實用新型提供的大規模物聯網網關系統，由信息傳感代理，數據收集器，數據處理引擎和協同管理引擎三類節點組成，信息傳感代理運行在信息傳感區域，負責所管轄的信息傳感網絡的接入與協議適配工作，數據收集器節點位於主幹網絡上，負責匯集信息傳感代理所上傳的標準數據流，數據處理引擎是一種集群節點，主要負責處理信息傳感網絡所產生的大規模數據，並按照物聯網管理平臺定義的協議格式重新封裝數據，協同管理引擎主要負責來自物聯網平臺管理命令的調度，通過信息傳感代理、數據收集器、數據處理引擎和協同管理引擎之間的協調管理，能降低異構信息傳感網絡的接入難度，而且能有效提高大規模數據處理效率及並發性數據的處理效率。
圖1是本實用新型實施例的大規模物聯網網關系統的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本實用新型，凡是採用本實用新型的相似結構及其相似變化，均應列入本實用新型的保護範圍。如圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種大規模物聯網網關系統，其特徵在於，包括數據處理引擎，連接到物聯網管理平臺，是提供雲計算服務的集群，用於處理XML 序列化文件和XML序列化數據流，並將處理過的數據按照物聯網管理平臺所定義的協議封裝後發送到物聯網管理平臺；多個信息傳感區域，每個信息傳感區域均包含多個信息傳感網絡，每個信息傳感網絡中均設有一個用於管理該網絡的網關節點，每個信息傳感區域均部署有多個用於適配並轉換信息傳感網絡協議的信息傳感代理，每個信息傳感代理均連接到所在信息傳感區域內的各信息傳感網絡的網關節點，並通過所在信息傳感區域內的各信息傳感網絡的網關節點管理所在信息傳感區域內的各個信息傳感網絡，每個信息傳感代理中均設有與所管理的各信息傳感網絡的協議相適配的多個協議適配模塊；數據收集器組，由多個數據收集器組成，連接數據處理引擎及各信息傳感代理，用於收集各信息傳感代理上傳的數據，及將收集的標準XML序列化數據流封裝成順序文件發送給數據處理引擎，並提供標準XML數據流輸出，每個數據收集器可收集上百個信息傳感代理所上傳的數據；協同管理引擎，連接物聯網管理平臺及各信息傳感代理，並內置有一設備狀態表， 根據該狀態表負責對管理命令的調度，所述設備狀態表包含所有信息傳感網絡的設備、各信息傳感代理及各數據收集器的狀態信息；本實用新型實施例中，所述信息傳感區域是指物聯網中感知層所覆蓋的一個地理區域，該地理區域中包含有多個不同種類的信息傳感網絡，每個信息傳感區域所包含的信息傳感網絡的數量和種類可根據實際需要而定，例如在一個信息傳感區域可配置一個無線傳感器網絡負責環境信息收集，配置一個工業控制網絡負責現場設備控制，配置一個RFID 系統負責現場物品追蹤，配置一個視頻服務網絡負責現場視頻監視。本實用新型實施例中，所述信息傳感網絡是指物聯網中位於感知層，用於完成特定信息採集、標識或控制功能的實體網絡或系統，如無線傳感器網絡、工業控制網絡、RFID 系統、視頻服務網絡等。本實用新型實施例中，所述數據處理引擎包括用於處理數據收集器上傳的順序文件的序列文件處理單元，及用於處理數據收集器上傳的流數據的流數據處理單元。本實用新型實施例中，所述信息傳感代理中設有用於提供遠程管理服務的遠程管理模塊，用戶可以通過該模塊遠程動態加載或卸載協議適配模塊。本實用新型實施例中，所述協議適配模塊包括數據通道適配單元和管理通道適配單元，所述數據通道適配單元用於其匹配的信息傳感網絡的數據流進行協議解析，並將解析出的數據重新封裝為標準序列化數據(如XML)流後上傳給數據收集器；所述管理通道適配單元用於根據物聯網定義的消息協議格式對用戶向其匹配的信息傳感網絡中的設備發送的管理消息進行解析，並重新封裝為信息傳感網絡所部署的協議後發送到信息傳感網絡。本實用新型實施例所提供的大規模物聯網網關系統的實現方法如下一個新的信息傳感網絡需要接入物聯網時，先向信息傳感代理註冊與之匹配的協議適配模塊；信息傳感代理加載所有的協議適配模塊，並通過各協議適配模塊對所管理的各個異構信息傳感網絡的協議進行解析，再根據解析結果提取所需要的數據，然後將所提取的數據封裝為標準XML序列化數據流後通過http協議發送給數據收集器；數據收集器收到信息傳感代理髮來的數據流後，將收到的數據流轉發一份給數據處理引擎，並將收到的數據流根據設定的時間(如每5分鐘)或文件大小(64M)封裝成順序文件後再發送給數據處理引擎；數據處理引擎同時分別對大規模數據流和順序文件進行處理，並將處理後的數據封裝成物聯網管理平臺所定義的格式後發送到物聯網管理平臺；協同管理引擎收到物聯網平臺發來的管理命令後，根據設備狀態表將管理命令轉發給信息傳感代理；信息傳感代理收到協同管理引擎發來的管理命令後，根據該管理命令的內容，執行命令或轉發給對應信息傳感代理的協議適配模塊；[0037]信息傳感代理的協議適配模塊收到管理命令後，根據該管理命令的內容轉換為對應信息傳感網絡所定義的命令協議後，交由對應信息傳感網絡網關節點執行。本實用新型實施例中，信息傳感代理向數據收集器發送數據流的步驟如下1)指定一個數據收集器為當前數據收集器；2)檢測當前數據收集器的狀態；3)如果當前數據收集器不可訪問或拒絕連接，則從數據收集器組中隨機再選擇另一個數據收集器作為當前數據收集器後轉至步驟2，反之則開始向當前數據收集器發送數據流。
權利要求1.一種大規模物聯網網關系統，其特徵在於，包括數據處理引擎，連接到物聯網管理平臺，是提供雲計算服務的集群；多個信息傳感區域，每個信息傳感區域均包含多個信息傳感網絡，每個信息傳感網絡中均設有一個用於管理該網絡的網關節點，每個信息傳感區域均部署有多個用於適配並轉換信息傳感網絡協議的信息傳感代理，每個信息傳感代理均連接到所在信息傳感區域內的各信息傳感網絡的網關節點，每個信息傳感代理中均設有與所管理的各信息傳感網絡的協議相適配的多個協議適配模塊；數據收集器組，由多個數據收集器組成，連接數據處理引擎及各信息傳感代理；協同管理引擎，連接物聯網管理平臺及各信息傳感代理，並內置有一設備狀態表，所述設備狀態表包含所有信息傳感網絡的設備、各信息傳感代理及各數據收集器的狀態信息。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述信息傳感區域是指物聯網中感知層所覆蓋的一個地理區域，該地理區域中包含有多個不同種類的信息傳感網絡。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述信息傳感網絡是指物聯網中位於感知層，用於完成特定信息採集、標識或控制功能的實體網絡或系統。
4.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述數據處理引擎包括用於處理數據收集器上傳的順序文件的序列文件處理單元，及用於處理數據收集器上傳的流數據的流數據處理單元。
5.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述信息傳感代理中設有用於提供遠程管理服務的遠程管理模塊。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述協議適配模塊包括用於對信息傳感網絡的數據流進行協議解析的數據通道適配單元，用於對管理消息進行解析的管理通道適配單元。
專利摘要一種大規模物聯網網關系統，涉及網絡技術領域，所解決的是降低異構網絡接入難度及提高數據處理效率的技術問題。該系統包括數據處理引擎、協同管理引擎、數據收集器組及多個信息傳感區域；所述數據處理引擎連接到物聯網管理平臺，每個信息傳感區域均包含多個信息傳感網絡，每個信息傳感網絡中均設有一個網關節點，並部署有多個信息傳感代理，每個信息傳感代理均連接到各信息傳感網絡的網關節點，並設有多個協議適配模塊；所述數據收集器組連接數據處理引擎及各信息傳感代理；所述協同管理引擎連接物聯網管理平臺及各信息傳感代理，並內置有一設備狀態表。本實用新型提供的系統，適用於物聯網基礎設施的設計和建設。
文檔編號H04L12/66GK202231739SQ201120285180
公開日2012年5月23日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者呂曉明, 莊松林, 郝聚濤, 陳慶奎, 陳金海 申請人:上海理工大學