一种物联网网关设备及物联中心平台的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种物联网网关设备及物联中心平台。

背景技术：

“物联网”这一概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。物联网可以应用于智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等诸多行业和领域。物联网系统划分为三个层次，感知层、网络层、应用层，并依此概括地描绘物联网的系统架构。

现阶段物联网并没有统一标准。物联网网关设备是多种接入手段整合，统一互联并接入网络的关键设备。物联网网关应该具备的基本能力有接入能力、可管理能力、协议转换能力。网关可满足局部区域短距离通信的接入需求，根据应用实现与公共/局域网络的连接，同时完成命令转发、控制、信令交换和编解码等功能。同时物联网网关提供针对物联网端点设备管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。物联网网关设备实现感知延伸网络与接入网络，以及不同类型感知延伸网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。

但是现场网络种类繁多、制式不一，各种现场网络各不相同，网关的硬件能力和软件API不存在统一的制式标准，造成下层网络的复杂性，使物联网的开发和使用都具有较大难度并且需要投入较多的成本。现有的物联网由于受到前端感知设备的传输方式、协议的严格限制，无法实现物与物之间的有效互联。

技术实现要素：

针对现有的技术存在的上述问题，现提供一种物联网网关设备及物联中心平台的技术方案，具体如下：

一种物联网网关设备，其中，一上层网关设备或物联中心平台连接若干个所述物联网网关设备，所述物联网网关设备连接若干个子网关设备或物联网前端传感设备，所述物联网网关设备包括：

数据通讯单元，用于接收物联网前端传感设备发送的节点数据；

远程通讯单元，用于与物联网中连接于所述物联网网关设备的其他网关设备和一物联中心平台进行数据通信；

数据处理单元，包括：

数据解析模块，连接所述数据通讯单元，用于接收并解析所述数据通讯单元发送的所述节点数据；

指令解析模块，连接所述远程通讯单元，用于接收并解析连接于所述物联网网关设备的其他网关设备或所述物联中心平台发送的命令或数据请求；

存储模块，用于以嵌入式数据库管理和面向数据查询的存储方式存储解析后的所述节点数据；

处理模块，连接所述数据解析模块、所述指令解析模块和存储模块，用于处理并存储所述节点数据至存储模块，根据所述命令或数据请求对所述节点数据进行查询和处理并将处理后的结果返回至其他网关设备或所述物联中心平台。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述数据通讯单元包括蓝牙通讯模块，和/或紫蜂协议通讯模块，和/或无线网络通讯模块，和/或射频通讯模块，和/或串口通讯模块。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述远程通讯单元通过以太网或移动通信网络接入外部网络。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述远程通讯单元包括：

子网关通信模块，用于与所述子网关设备进行数据通信；

上层网关通信模块，用于与所述上层网关设备进行数据通信；

物联中心通信模块，用于与所述物联中心平台进行数据通信。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述数据处理单元还包括：

处理加速模块，连接所述处理模块，用于加速所述处理模块对解析后的所述节点数据的查询处理。

优选的，该物联网网关设备，其中，在所述物联网网关设备工作的过程中，通过产生中断来唤醒所述数据通讯单元和所述远程通讯单元。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述数据处理单元在停止工作时处于休眠状态。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述处理加速模块为硬件查询电路，或者现场可编程门阵列，或者数字信号处理引擎。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述现场可编程逻辑门阵列通过远程下载方式实现配置以处理不同通讯协议的物联网。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述数据解析模块为协议转换器，以完成从其他通讯协议到HTML文本传输协议的转换。

优选的，该物联网网关设备，其中，所述处理模块还用于将所述节点数据分别备份到所述子网关设备、所述上层网关设备和所述物联中心平台。

一种物联中心平台，其中，所述物联中心平台通过以太网连接上述的物联网网关设备，所述物联中心平台将用户提交的大数据计算任务划分成若干份分别分配给若干个所述物联网网关设备。

上述技术方案的有益效果：提供一种物联网网关设备及物联中心平台，大大降低物联中心平台的构建成本，减少了数据传输过程的带宽需求，提高了数据处理的速度和性能，高效调配全物联网闲置计算资源，实现物与物之间的有效互联。

附图说明

图1为本发明的较佳的实施例中，一种物联网网关设备的结构示意图；

图2为本发明的较佳的实施例中，一种物联网网关设备与一种物联中心平台的拓扑结构图；

图3为本发明的较佳的实施例中，一种物联中心平台的存储结构图；

图4为本发明的较佳的实施例中，一种物联中心平台的软件层次图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，提供一种物联网网关设备，如图1所示，一上层网关设备连接若干个物联网网关设备，物联网网关设备连接若干个子网关设备，物联网网关设备包括：

数据通讯单元1，用于接收物联网前端传感设备发送的节点数据；

远程通讯单元2，用于与物联网中连接于物联网网关设备的其他网关设备和一物联中心平台进行数据通信；

数据处理单元3，包括：

数据解析模块31，连接数据通讯单元1，用于接收并解析数据通讯单元发送的节点数据；

指令解析模块32，连接远程通讯单元2，用于接收并解析连接于物联网网关设备的其他网关设备或物联中心平台发送的命令或数据请求；

存储模块34，用于以嵌入式数据库管理和面向数据查询的存储方式存储解析后的节点数据；

处理模块33，连接数据解析模块31、指令解析模块32和存储模块34，用于处理并存储节点数据至存储模块34，根据命令或数据请求对节点数据进行查询和处理并将处理后的结果返回至其他网关设备或物联中心平台。

上述技术方案中，物联网前端传感设备将采集数据通过任一通讯方式上传到本发明网关设备并在网关本地进行存储，而不是再上传到物联中心平台，降低了数据传输的带宽瓶颈和成本。

该网关设备通过以太网连接至其他网关设备或物联中心平台，并直接响应他们的数据请求或数据查询，借助于数据处理加速引擎，该网关设备在本地对大容量非易失存储器中存储的数据进行查找和处理，最后将查询结果再返回至物联中心平台，因而可以减轻云平台的数据处理任务，减少数据传输量。

网关设备通过嵌入式数据库存储的方式对节点数据进行管理，并具备网络加密、解密功能。

本发明的较佳的实施例中，数据通讯单元1包括蓝牙通讯模块，和/或紫蜂协议通讯模块，和/或无线网络通讯模块，和/或射频通讯模块，和/或串口通讯模块。

本发明的较佳的实施例中，远程通讯单元2通过以太网或移动通信网络接入外部网络。

本发明的较佳的实施例中，远程通讯单元2包括：

子网关通信模块，用于与子网关设备进行数据通信；

上层网关通信模块，用于与上层网关设备进行数据通信；

物联中心通信模块，用于与物联中心平台进行数据通信。

本发明的较佳的实施例中，数据处理单元3还包括：

处理加速模块35，连接处理模块33，用于加速处理模块对解析后的节点数据的查询处理。

本发明的较佳的实施例中，存储模块34为3D相变存储器。存储模块34也可以为3D NAND闪存。

本发明的较佳的实施例中，处理加速模块36为硬件查询电路，或者现场可编程门阵列，或者数字信号处理引擎。

本发明的较佳的实施例中，数据解析模块31为协议转换器。

具体地，上述现场可编程逻辑门阵列通过远程下载方式实现配置以处理不同通讯协议的物联网。

上述数据解析模块为协议转换器，以完成从其他通讯协议到HTML文本传输协议的转换。

本发明的较佳的实施例中，处理模块33还用于将节点数据分别备份到子网关设备、上层网关设备和物联中心平台。

本发明的较佳的实施例中，上述数据通讯单元1和远程通讯单元2在工作时执行中断唤醒模式，即通过物联网网关设备产生的中断来唤醒上述数据通讯单元1和远程通讯单元2。

本发明的较佳的实施例中，上述除去数据通讯单元1和远程通讯单元2之外的其他单元(例如数据处理单元3等)均采用深度睡眠模式工作，即在停止工作的时候进入深度睡眠。

本发明还提供一种物联中心平台，物联中心平台通过以太网连接上述的物联网网关设备，物联中心平台通过以太网将用户提交的大数据计算任务划分成若干份分别分配给若干个物联网网关设备。

为所有物联网网关建立统一物联中心平台，配合物联网网关设备实现子网之间的可视化互联并提供增值服务。同时制定基于web应用层的器件互联通信的指令标准，遵循该标准并通过本物联网平台实现子网关设备间的交互。

每一个网关设备都是一个嵌入式的web服务(web Service)系统，以数据库管理和面向数据查询的方式存储传感节点信息，并可以直接通过web服务请求上传至Internet和物联中心平台。web Service技术，能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。Web Service是自描述、自包含的可用网络模块，可以执行具体的业务功能。Web Service减少了应用接口的花费。Web Service为整个企业甚至多个组织之间的业务流程的集成提供了一个通用机制。

如图2所示，每一个网关设备节点都是一个既有大容量存储功能又有数据查询和处理能力的设备，从而可以实现分布式的数据和查询。因而当物联中心平台发送数据查询请求时，所有网关设备都能接收并直接响应物联中心平台的查询请求，在本地分布式的进行数据查询，最后仅将查询结果返回至物联中心平台。这种数据处理过程大大降低物联中心平台的构建成本，减少了数据传输过程的带宽需求，提高了数据处理的速度和性能。

在本发明的一个具体实施例中，物联中心平台的存储结构如图3所示，其中，存储介质A为常规云存储，存储介质B为物联网网关设备的存储空间。从图中可以看出，存储介质B分布式的位于各个物联网网关内。无论是存储介质A还是存储介质B，都采用统一的web服务系统进行数据存储管理。

本发明的物联网网关设备的软件层次如图4所示，最上面统称为嵌入式服务器应用程序，下面是嵌入式服务器程序，再下面是嵌入式的数据库系统，它们都运行在操作系统之上，从而构成了嵌入式web系统。通过这种嵌入式web系统就可以响应来自Internet或者智能设备的数据请求。

物联中心平台用于定义开放式传输语言标准，开放式传输语言标准中的面向对象的语言包括：实体类，执行类，消息类，运算类，控制类，时间类，任务类。

实体类，用于定义各个子实体集合；执行类，用于定义各种执行动作(读写擦除)；消息类，用于定义各种响应标准(返回长度)；运算类，用于定义各种加减运算；控制类，包括循环控制等；时间类，包括设置定时器等；任务类，用于记录任务属性。

本发明的较佳的实施例中，上述物联网中心平台的安全性解决方案是通过网关硬件的加密芯片结合软件加密协议完成，上述物联网网关设备的接入需在物联网中心平台注册并获取密钥授权，物联网中心平台与物联网网关设备的通信信道是公开的，但密钥在各自的本地设备上是不公开的，而物联网网关设备需有唯一的物联网网关设备号。设备制造商从物联网id分配中心获取该设备号固化在设备的ROM中。

本发明的较佳的实施例中，所有网关设备都要通过物联网中心平台的安全性测试，该平台的测试项包括硬件攻击测试，软件流程测试，对强安全性领域，在软件流程中应加入失效性列表检查。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。