专利名称：一种支持多厂家设备接入物联网的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信技术在物联网范围的应用，尤其涉及一种支持多厂家设备接入物联网的方法和系统。
背景技术：
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接的物体或者过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要信息，通过互联网提供给有需要的地方。从技术架构上来看，物联网可分为五层:感知层、汇聚层、适配层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体，采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。和传统互联网相比，物联网有鲜明的特征，首先，物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据；其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。物联网针对不同行业不同类型，目前的末端设备多种多样，有针对数据收集的传感设备，有数据下发的控制设备，各种设备针对的场景不同，厂商的设备末端设备有着不同的格式、结构、转换方式，网络侧必须根据设备进行一对一的配置，来解析不同的帧格式信息，来转换不同厂商的物联网公式，导致目前互联网的应用开发较为缓慢，建设也主要以垂直平台为主，无法真正的利用到物联网的泛在能力。由于物联网的特征，在物联网和互联网融合过程中，需要实现的是对不同厂商的不同类别、型号的设备的快速接入和适配。这迫切需要设计一种特殊的对不同类型设备的设备类型和信息格式进行多样化适配机制，该机制能够实现多样化终端的快速配置，满足物联网的海量传感器及多应用场景的要求，保证上层业务的快速部署和性能完善。物联网通过海量末端设备、泛在智能网络和云化服务平台完成其物物相连。由于针对多种多样的应用，物联网众多末端设备缺乏统一的接入标准，决定了传统的互联网络技术无法满足设备快速直接接入的要求；而传统物联网开发需要在平台侧对各类设备针对特定设备单独开发，导致开发周期长，更新困难，设备互联互通能力差，如何利用物联网具有的特点，设计合适物联网的快速接入方案，是目前的当务之急。在物联网的发展过程中，对于应用于多种应用的多样化设备进行快速、高效的接入是实现物联网快速部署，网络可拓展、业务可运营的关键，由于物联网末端设备多种多样，网络拓展速度快，解析内容繁杂，传统的针对单独设备单独解析的方式是无法满足多种类终端的接入能力和较高的拓展要求的。在物联网日渐普及，重要性越来越强的情况下，保证物联网末端设备高效地接入到互联网并被网络有效解析，是网络可拓展的前提，是运营者实现物联网业务正常运营的关键。
发明内容
鉴于以上，本发明提出一种支持多厂家设备接入物联网的方法和系统。本发明提出的一种支持多厂家设备接入物联网的系统，其中:设备配置数据库包括:设备配置模块，用于配置接入终端的设备属性，所述设备属性包括关键帧位置信息和解析算法；DSDB数据库模块，配置于保存生成的设备属性及对应边缘网关代码SEG-1Dj^口，保存每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系；SAG管理模块，配置于向管理的所有SAG分发设备属性；适配网关包括: SEG接入模块，配置于接入SEG并转发解析后SEG数据；数据处理模块，配置于接收到来自底层终端的上传数据时，通过SEG的标识分析上传的各类数据来源，根据设备配置数据库的参数信息，对上传的各类数据进行帧结构重组和数据解析；以及接收到来自上层应用的下发数据时，提取设备配置数据库的参数信息，按照参数提供的底层传感器和控制器的帧格式和指令形式将应用对底层传感器和控制器下发的指令进行处理和固定端口标识，分发到指定的SEG设备；DSDB管理模块，配置于与DSDB数据库模块连接；边缘网关包括:终端接入模块，配置于接入终端； SAG接入模块，配置于将终端信息上传到对应SAG的IP地址和端口以及接收SAG下发的信息；数据管理模块，配置于将终端上传信息打包并带上SEG-1D和端口，将SAG的信息解包并转发到终端。本发明提出的一种支持多厂家设备接入物联网的方法，包括以下步骤:配置底层终端设备的设备属性，包括关键帧位置信息和解析算法；配置对应边缘网关代码SEG-1D、端口，每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系;在终端、边缘网关、接入互联网应用的适配网关以及应用之间形成数据流，通过边缘网关以及适配网关，根据已配置的设备属性将数据转换为终端或应用识别的数据，并发送数据。本发明提到的物联网终端指通过物联网边缘网关SEG接入物联网的所有终端设备，该设备可以是温度、湿度、土壤含水量、二氧化碳含量等传感设备，也可以是开关、分级控制器等控制设备。该设备可以通过无线Zigbee组网、RS485组网或者其他组网方式进行汇聚组合到SEG边缘网关。本发明设定SAG、SEG和DSDB中相应的接入和配置模块，并在各模块之间建立相关接口，从而实现对于不同厂商设备的底层物联网终端的快速接入和拓展。无需修改物联网终端以及网络中的其他设备。相较于传统的物联网架构，极大的降低了应用层的复杂程度，屏蔽了底层的差异，为物联网的快速开发提供了保障。
图1是本发明的系统组成示意图。图2是示出本发明DSDB的结构示意图。图3是示出本发明SAG的结构示意图。图4是示出本发明SEG的结构示意图。图5是示出本发明支持多厂家设备接入物联网的方法流程示意图。图6是本发明应用查询或控制指令下发过程。图7是示出本发明终端数据上传过程。
具体实施例方式本发明在原有物联网体系基础上，新增了物联网的适配层，着重解决底层物联网和上层互联网应用如何配合，实现在物联网的开发和拓展过程中，如何快速、高效地被上层应用识别，降低开发和拓展难度。本发明在网络侧建立设备的适配网关，预先配置网关解析参数信息，包括设备功能参数、上传数据的帧结构和解析算法等属性，通过网络侧的适配网关对下层终端设备上传的数据进行解析和重组，屏蔽所有来自物联网末端设备的差异，并对上层设备和模块提供标准输出和接口，实现对于不同应用的不同厂商设备的快速接入。降低网络对低端设备的要求，便于设备的快速接入。图1是本发明的系统组成示意图。在图1中，底层节点是某一区域的物联网终端设备节点，可采用总线型、星形、Ad-hoc或其他组网方式组成，主要是各种传感和控制设备的合集，作为物联网的底层神经，采集底层数据，并按需要完成操作。物联网通过互联网实现远端的应用。系统包括边缘网关(SEG)、适配网关(SAG)、设备配置数据库(DSDB)，分别介绍如下。设备配置数据库(DSDB)存放各类接入平台的物联网终端设备的参数信息，包括设备属性、标识、IP地址、边缘网关代码SEG-1D、端口、每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系等，设备属性例如是关键帧位置信息和解析算法等，关键帧例如是设备上传的所有信息。边缘网关(SEG)位于物联网底端的传感和控制网的边缘，是物联网各类终端对外通信的关口设备，也是用户侧实施接入功能的关键设备。对内汇聚接入所有的物联网终端信息，向物联网终端提供互联网接入服务；对外通过固定、无线或者移动接入链路接入到互联网中。SEG接收来自平台侧的配置，自己需要维护自身标识信息。适配网关(SAG)位于互联网网络侧的关口设备，是上层服务应用实现的关键设备，也是物联网底端流量解析的关键设备。根据设备配置数据库存放的数据解析上传数据包的内容，根据设备属性信息组织指令下发到对应设备。SAG需要通过和设备配置数据库进行交互进行参数的重组，屏蔽底层的差异。通过DSDB、SAG和SEG之间的紧密配合，实现对终端设备的快速接入和适配。为了支持以上功能，各设备必须至少具备如下功能模块和对外接口。不同于传统的针对单一厂商设备接入的适配方式，本发明采用了通过网关设备的配合对物联网中的不同厂商异构网络的适配手段。各个SEG网关使用由SAG从DSDB下载转发的端口信息，对每个物理端口上传的信息进行筛选和适配，各个SAG收到SEG上传的信息后，通过其端口信息对其进行转换和适配。这样既保证了对下游传感、控制设备的多样性，也实现了对于应用层的统一出口，保证了对不同厂家设备接入的可用性和便利性。DSDB统一管理SEG、SAG和下游的设备信息。在SAG收到来自某个SEG无法解析的信息后，先前往DSDB寻找该SEG下对应端口的设备信息、关键帧位置信息和信息解析方式，对该信息进行解析并重构，使得其适应上层数据需求。SAG对单个设备适配后将该内容缓存到本地。也可通过DSDB直接向下推送信息，实现SAG的设备更新。图2是示出本发明DSDB的结构示意图，包括设备配置模块、DSDB数据库模块及SAG管理模块。设备配置模块配置于连接用户配置接口，用户可通过配置接口对接入终端的设备属性进行配置，设备属性包括关键帧位置和解析算法等。DSDB数据库模块配置于保存生成的设备属性及对应边缘网关代码SEG-1D、端口，并保存每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系。SAG管理模块配置于连接SAG接口，管理该DSDB下的所有SAG，实现该SAG下所有设备属性的分发。对外接口包括用户配置接口和SAG接口。 用户配置接口配置于管理设备属性信息。SAG接口配置于对SAG进行HMG公钥下发和关联。该接口支持SAG的主动查询方式和由DSDB主动向SAG的推送方式。图3是示出本发明SAG的结构示意图，包括SEG接入模块、数据处理模块、缓存模块和DSDB管理模块。SEG接入模块连接SEG接口，配置于接入SEG，可通过SEG-1D和其他信息验证SEG，并转发SEG数据。数据处理模块配置于接收到来自底层终端的上传数据时，通过SEG的标识分析上传的各类数据来源，根据终端缓存的数据或设备配置数据库的参数信息，对上传的各类数据进行帧结构重组和数据解析。在本发明中，可以不配置缓存模块，此时需要从设备配置数据库获取参数信息。以及接收到来自上层应用的下发数据时，提取终端缓存的数据或设备配置数据库的参数信息，按照参数提供的底层传感器和控制器的帧格式和指令形式将应用对底层传感器和控制器下发的指令进行处理和固定端口标识，分发到指定的SEG设备。其中，数据处理模块还接收到多个设备的上传数据或者针对多个设备的下发指令，其中，所述多个上传数据或者多个下发指令之间通过标识进行分隔。缓存模块配置于保存从DSDB下发的与本地SAG有关联的SD-1D设备属性信息和对应SEG_ID及IP信息，该信息可由SAG通过DSDB管理模块向DSDB申请获得。
DSDB管理模块连接DSDB接口，配置于管理DSDB接口，可通过此模块和DSDB接口，查询DSDB中对应的设备属性和SEG-1D信息。SAG对外接口包括DSDB接口和SEG接口。DSDB接口配置于接收DSDB的下发信息。该信息内容主要为SD-1D和SEG-1D的关联信息和SD-1D对应的设备的属性信息。SEG接口配置于接入SEG。图4是示出本发明SEG的结构示意图，包括SAG接入模块、数据管理模块和终端接入模块。SAG接入模块连接SAG接口，配置于接收SAG下发的信息和将本地信息上载到对应的SAG IP地址和端口，该信息可在设备部署前手动输入完成。数据管理模块配置于将物联网终端的各类数据进行标识并汇聚，将终端上传信息打包并带上SEG-1D和端口，以及将SAG的信息解包并转发到固定端口(终端)。终端接入模块连接终端接口，配置于接入终端。SEG对外接口包括SAG接口和终端接口。SAG接口配置于接收SAG下发的信息，和向SAG发送信息。终端接口配置于接入终端。本发明通过物联网边缘网关和适配网关的交互过程来实现对不同厂商设备的各类终端的接入能力。图5是示出本发明支持多厂家设备接入物联网的方法流程示意图。设备接入前期，根据应用需求，选择合适的组网方案，应用将需要接入平台的设备的各类属性信息录入DSDB中，包括组网中SEG信息的属性、该SEG对应的多个终端的设备属性信息，以及SEG和终端设备的对应关系。配置底层终端设备的设备属性，包括终端的代码信息SD-1D、对应的物理接口位置SD-DP、关键帧位置信息SD-1F和转换公式SD-TR、终端所属的边缘网关的代码信息SEG-1D以及网关的位置信息SEG-ADD和应用信息SEG-APP。在终端、边缘网关、接入互联网应用的适配网关以及应用之间形成数据流，通过边缘网关以及适配网关，根据已配置的设备属性将数据转换为终端或应用识别的数据，并发送数据。由上可知，对不同厂商设备的接入支持是由SEG、SAG和DSDB之间的互动来实现的应用层对传感网底层终端设备的调用功能，通过互动，屏蔽了各终端的差异，实现了物联网底端灵活得可扩展性和上层接口标准的简单化。下面对于各基本过程做逐个介绍。1)DSDB中的设备配置过程DSDB生成与维护每个设备的属性信息，配合SAG进行SEG下属的各种物联网终端设备的适配功能。该过程主要是平台的管理人员通过手工或者自动的方式，将底层终端设备的组网信息和设备信息录入系统。该信息的主要内容是终端的代码信息SD-1D、对应的物理接口位置SD-DP，重要帧格式信息SD-1F和转换公式SD-TR，以及终端所属的边缘网关的代码信息SEG-1D，网关的位置信息SEG-ADD和应用信息SEG-APP。具体如，温度传感器终端TTD1，其本身数据的帧格式信息中第3位是温度信息，其它几位是无用信息，该温度信息的转化公式是实际温度=上传的温度信息X，该温度传感器属于A区域的ID号码为EG2的边缘网关下属设备，对应接入该边缘网关的第5号接口，则DSDB 记录{TTD1, EG2，5，3，x}。DSDB存放各个厂家针对不同应用和场景开发的物联网终端设备的参数信息，主要包括但不限于SEG的如下属性信息:——各接入该SAG的SEG的网络标识SEG-1D ——各接入该SAG的SEG的位置属性标识SEG-DP终端的如下信息:——各接入该SAG的SEG的终端对应的代码信息SD-1D——各接入该SAG的SEG的终端对应的关键帧位置信息SD-1F——各接入该SAG的SEG的终端对应的关键数据转换公式SD-TR以及SEG和终端的对应关联信息-{SD-1D, SEG-1D, SEG-DP, SD-1F，SD-TR}—其他可能信息。由于DSDB管理的是所有SAG信息，而SAG只是对一部分SEG及其下的物联网终端设备提供服务，所以SAG向DSDB获取后该信息可被缓存在该SAG的内部。2)应用查询或控制指令下发过程实现终端设备的链路建立、认证、地址的正确配置后，应用下发查询或控制指令。下面结合图6进行说明。应用通过调用SAG的对外统一接口，下发查询或者控制指令，该指令包括设备代码和指令代码，其中，设备代码指SD-1D，指令代码是控制指令或查询指令。SAG收到此信息后，根据设备代码向DSDB查询该设备的属性信息，寻找到该设备所属的SEG-1D、SD-1D信息。DSDB返回设备属性信息，包括所属SEG-1D和端口。SAG按照参数提供的底层传感器和控制器的帧格式和指令形式将应用对底层传感器和控制器下发的指令进行处理和固定端口标识，根据SEG-1D查询其IP地址，根据指令代码向SEG发出UDP查询或控制指令。SEG将指令转发到所述端口。其中，向SEG-1D的IP地址下发的查询或者控制指令为
权利要求
1.一种支持多厂家设备接入物联网的系统，其中: 设备配置数据库包括: 设备配置模块，用于配置接入终端的设备属性，所述设备属性包括关键帧位置信息和解析算法； DSDB数据库模块，配置于保存生成的设备属性及对应边缘网关代码SEG-1D、端口，保存每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系； SAG管理模块，配置于向管理的所有SAG分发设备属性； 适配网关包括: SEG接入模块，配置于接入SEG并转发解析后SEG数据； 数据处理模块，配置于接收到来自底层终端的上传数据时，通过SEG的标识分析上传的各类数据来源，根据设备配置数据库的参数信息，对上传的各类数据进行帧结构重组和数据解析；以及接收到来自上层应用的下发数据时，提取设备配置数据库的参数信息，按照参数提供的底层传感器和控制器的帧格式和指令形式将应用对底层传感器和控制器下发的指令进行处理和固定端口标识，分发到指定的SEG设备； DSDB管理模块，配置于与DSDB数据库模块连接； 边缘网关包括: 终端接入模块，配置于接入终端； SAG接入模块，配置于将终端信息上传到对应SAG的IP地址和端口以及接收SAG下发的信息； 数据管理模块，配置于将终端上传信息打包并带上SEG-1D和端口，将SAG的信息解包并转发到终端。
2.根据权利要求1所述支持多厂家设备接入物联网的系统，其中: 所述适配网关和所述边缘网关交互数据采用UDP方式。
3.根据权利要求1或2所述支持设备接入物联网的系统，适配网关还包括: 缓存模块，配置于保存从DSDB数据库模块下发的与本地SAG有关联的SD-1D设备属性和对应SEG_ID及IP信息。
4.根据权利要求1或2或3所述支持多厂家设备接入物联网的系统，其中: 所述设备配置模块在新增设备时，查询是否已有该设备在DSDB数据库模块中，如果是，仅配置设备对应的ID信息和管辖的SEG-1D信息；如果是新的设备加入，配置设备对应ID信息和管辖的SEG-1D信息，还配置该设备的关键帧位置信息以及解析算法。
5.根据权利要求1至4中任一所述支持多厂家设备接入物联网的系统，其中: 所述数据处理模块还接收到多个设备的上传数据或者针对多个设备的下发指令，其中，所述多个上传数据或者多个下发指令之间通过标识进行分隔。
6.一种支持多厂家设备接入物联网的方法，包括以下步骤: 配置底层终端设备的设备属性，包括关键帧位置信息和解析算法； 配置对应边缘网关代码SEG-1D、端口，每个终端代码SD-1D和SEG-1D的关联关系；在终端、边缘网关、接入互联网应用的适配网关以及应用之间形成数据流，通过边缘网关以及适配网关，根据已配置的设备属性将数据转换为终端或应用识别的数据，并发送数据。
7.根据权利要求6所述支持多厂家设备接入物联网的方法，将数据转换为终端或应用识别的数据，包括以下步骤: 应用下发查询或者控制指令，该指令包括设备代码和指令代码； 适配网关根据所述设备代码查询设备属性，寻找到该设备所属的SEG-1D和端口，按照参数提供的底层传感器和控制器的帧格式和指令形式将应用对底层传感器和控制器下发的指令进行处理和固定端口标识，根据SEG-1D查询其IP地址，根据指令代码向边缘网关发出查询或控制指令； 边缘网关将指令转发到所述端口。
8.根据权利要求6或7所述支持多厂家设备接入物联网的方法，将数据转换为终端或应用识别的数据，包括以下步骤: 主动发起信息上传的终端将信息发送到边缘网关，或者由边缘网关主动向下发查询指令后，终端反馈信息； 边缘网关将信息打包，并加上上传的端口信息以及SEG-1D，向适配网关转发； 适配网关收到该信息后，查询该SEG-1D以及端口信息对应的设备属性信息，包括关键帧位置和解析算法，解析上传的信息，根据属性信息，对上传的各类数据进行帧结构重组，转换为应用层可用信息，向应用层发送。
9.根据权利要求6或7或8所述支持多厂家设备接入物联网的方法，将数据转换为终端或应用识别的数据，包括以下步骤: 所述边缘网关、接入互联网应用的适配网关之间的数据流为UDP数据。
10.根据权利要求 6或7或8所述支持多厂家设备接入物联网的方法，还包括以下步骤: 在新增设备时，查询是否已有该设备在DSDB数据库模块中，如果是，仅配置设备对应的ID信息和管辖的SEG-1D信息；如果是新的设备加入，配置设备对应ID信息和管辖的SEG-1D信息，还配置该设备的关键帧位置信息以及解析算法。
全文摘要
本发明提出一种支持多厂家设备接入物联网的方法和系统。配置底层终端设备的设备属性，包括关键帧位置信息和解析算法；配置对应边缘网关代码SEG-ID、端口，每个终端代码SD-ID和SEG-ID的关联关系；在终端、边缘网关、接入互联网应用的适配网关以及应用之间形成数据流，通过边缘网关以及适配网关，根据已配置的设备属性将数据转换为终端或应用识别的数据，并发送数据。本发明实现对于不同厂商设备的底层物联网终端的快速接入和拓展。屏蔽了底层的差异。
文档编号H04L12/66GK103166813SQ201110415638
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者高歆雅, 江志峰, 周开宇, 封顺天 申请人:中国电信股份有限公司