物联网平台系统及其云端平台和本地终端的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种物联网平台系统及其云端平台和本地终端。

背景技术：

现有技术的物联网系统还存在较多问题。比如，目前建筑领域包括多个子系统如停车场系统、ba系统、消防系统等，现有的各弱电系统相对独立，互不联络的架构体系，导致各子系统难以联动协作、发挥最大效能。主要缺陷包括：1、设备孤立：各系统设备缺乏连通性，无法实现跨项目、跨系统联动。2、数据分散：现已有完善的客户数据、员工数据、设备数据，但都孤立存储，没有关联，硬件设备无法甄别客户，提供针对性的优质服务；没有在全面设备采集数据的基础上，进一步提供数据分析、预测、优化资源配置。3、重复开发：若开发新的应用服务，无法复用现有服务组件，造成资源浪费且低效。4、系统未实现闭环：业务流程处理没有自动闭环，需要人工干预的环节多。5、未形成标准化服务：没有在全面设备采集数据的基础上，进一步提供数据分析、预测、优化资源配置；新项目建设时，不能快速复制和推进。基于以上技术缺陷，十分有必要建立智慧建筑领域的物联平台，作为统一的数据路口，提升设备管理和数据应用能力。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种物联网平台系统及其云端平台和本地终端。

本发明第一方面，提供一种云端平台，用于物联网平台系统，所述物联网平台系统包括本地终端和所述云端平台，所述本地终端包括边缘网关和感知设备，所述云端平台包括以下模块：物联网关，流媒体服务模块，规则引擎模块，通用服务模块，管理中心，可视化模块，以及开放网关；所述物联网关，用于获取所述本地终端上传的非视频数据，并进行认证，将认证通过的、有权限的非视频数据分发到所述规则引擎模块，以及，从获取的非视频数据中提取并保存所述感知设备的状态数据；所述流媒体服务模块，用于获取并存储所述本地终端上传的视频数据，以及，将人脸识别相关业务的视频数据推送给所述通用服务模块；规则引擎模块，用于根据所述管理中心配置的规则对接收到的非视频数据进行初步处理，所述初步处理包括状态监测、数据清洗、数据存储、告警通知、告警抑制、告警反转中的一种或多种；通用服务模块，用于对收到的视频数据和/或非视频数据进行通用分析处理，所述通用分析处理包括人脸识别、人群聚集、机器学习、流式计算、数据仓库、短信、微信、支付、地图中的一种或多种；可视化模块，用于提供管理中心所需要的数据可视化模板；管理中心，用于对所述云端平台进行管理控制，所述管理控制至少包括为所述规则引擎模块配置规则，利用所述数据可视化模板对接收到的数据进行可视化处理；开放网关，用于对外提供应用程序编程接口api接口，所述api供第三方应用调用所述云端平台的各个模块的各种功能。

一种可能的实现方式中，所述管理中心包括以下单元：设备管理单元、应用管理单元、密钥证书分配单元、应用授权单元、空中下载技术ota升级单元、商业智能bi报表单元、规则编排单元、日志审计单元；所述设备管理单元,用于获取和管理连接到所述云端平台的感知设备的信息；所述应用管理单元,用于管理登录到所述云端平台上进行数据调用的第三方应用；所述秘钥证书分配单元，用于为连接到所述云端平台的感知设备分配证书，具有证书的感知设备能够注册到所述云端平台；所述应用授权单元,用于为第三方应用分配具有访问权限的感知设备；所述ota升级单元,用于实现对感知设备的软件开发工具包sdk的维护升级；所述bi报表单元，用于展示感知设备的状态数据、告警数据、资源利用数据；所述规则编排单元，用于配置规则引擎模块中的规则；所述日志审计单元，用于记录所述云端平台的操作和数据流转过程。

一种可能的实现方式中，所述物联网关包括：用于对非视频数据进行认证的认证授权模块，用于将通过认证的、有权限的非视频数据分发给规则引擎模块的消息分发模块，以及，起存储作用、用于保存所述感知设备的状态数据的设备影子模块。

本发明第二方面提供一种本地终端，用于物联网平台系统，所述物联网平台系统包括所述本地终端和云端平台，所述本地终端包括边缘网关和感知设备，所述边缘网关包括：采集端模块，用于通过协议适配实现物联网网络内不同感知设备的统一数据采集；服务端模块，用于从采集端模块或者第三方平台获取数据，以及将获取的数据上传到云端平台；客户端模块，用于与服务端模块进行数据交互并呈现数据。

一种可能的实现方式中，所述客户端模块，还用于根据用户输入信息生成控制指令；以及，将所述控制指令反馈给感知设备以施加控制。

一种可能的实现方式中，所述采集端模块中部署有coap插件、bacnet插件、opc插件、modbus插件、jt808插件中的一种或多种。

本发明第三方面提供一种物联网平台系统，包括：如本发明第一方面所述的云端平台，以及，如本发明第二方面所述的本地终端。

一种可能的实现方式中，所述本地终端包括边缘网关和感知设备，所述感知设备属于硬件设施或弱电系统。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1）良好的开放性：统一的物联网平台系统，提供全连接能力，实现对基础设施数据、信息技术能力、服务能力的开放，易集成可扩展。

2）良好的安全性：安全可靠的数据传输，保证主机安全、数据安全、网络安全、系统安全、应用安全。

3）具备高可靠、跨系统的消息通道能力：确保系统内和系统间通信的高效稳定快速。

4）功能的全面性，全面感知、全面互联、全面智能，提供智慧园区的整体运营能力。

5）提供标准化产品化服务，方便新项目快速复制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的物联网平台系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的物联网平台系统的原理架构图；

图3是本发明一个实施例提供的边缘网络的逻辑结构图；

图4是本发明一个实施例提供的边缘网关的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的云端平台的结构示意图；

图6是本发明一个实施例流媒体服务基本的逻辑架构图；

图7是本发明一个实施例流媒体服务的时序图；

图8是本发明一个实施例物联网平台的时序逻辑图；

图9是本发明一个实施例物联网平台的时序逻辑图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

为解决现有技术问题，本发明实施例提供一种物联网平台系统。该系统采用纵向分层架构，并提供安全和存储组件对纵向架构进行支持。

请参考图1和图2，本发明的一个实施例中，所述物联网平台系统从物理部署上来说，可分为本地和云端两部分，即：本地终端，以及云端平台2。

该物联网平台系统可用于联通和管理物联网相关的硬件设施、弱电系统。本文中，将物联网相关的硬件设施、弱电系统中的，与物联网平台系统通讯连接的设备，称为感知设备，本文中简称为设备。本发明实施例物联网平台系统的本地终端包括这些感知设备3，还包括本地的边缘网关1。

所述边缘网关1，用于连接物联网相关硬件设施、弱电系统中的感知设备3，获取感知设备3的数据并上传云端平台2。所述云端平台2，用于向下对接感知设备3和边缘网关1，获取数据，向上对接服务和应用，即，进行数据处理，提供多种功能或服务，并提供接口供第三方应用。

本发明实施例的物联网平台系统，通过集成图像处理、视频处理、ai（artificialintelligence，人工智能）、大数据等基础能力，对外提供管理中心、api（applicationprogramminginterface,应用程序编程接口）网关，来开放平台服务能力，实现统一运维管理。基于整体运维思想，实现不同的弱电系统/基础的硬件设施之间数据、流程、人员的打通。

下面分别对本发明实施例物联网平台系统的各个部分详细说明：

一、云端平台

本发明实施例中，所述云端平台，向下对接数据，即，接收本地终端上传的数据；向上对接服务和应用，可向第三方应用提供api，供第三方应用调用系统的功能和服务。所述云端平台集成接口api、各模块的管理、权限控制、数据推送、数据通道等能力；并基于平台数据，提供增值化的数据分析服务，包括人群聚集分析、视频摘要、vip人脸识别、地图等。

请参考图5，本发明实施例中，所述云端平台2可包括以下七大模块：物联网关21，流媒体服务模块22，规则引擎模块23，通用服务模块24，管理中心25，可视化模块26，以及开放网关27。一些实施例中，云端平台具体可包括接入网关和开放管管，接入网关可包括物联网关，流媒体服务模块，规则引擎模块，通用服务模块，管理中心，可视化模块。本发明实施例中，上述七大模块可部署于同一物理设备上，也可以分布式部署于不同的物理设备上。

下面分别说明上述七大模块：

1.物联网关

所述物联网关，用于获取所述感知设备和/或所述本地终端上传的非视频数据，并进行认证，将认证通过的、有权限的非视频数据分发到所述规则引擎模块，以及，从获取的非视频数据中提取并保存所述感知设备的状态数据。

可选的，本发明实施例中，所述物联网关与所述感知设备中的mqtt协议的第一类设备通讯，所述本地终端与所述感知设备中的不支持mqtt协议的第二类设备通讯，所述物联网关与所述本地终端通讯。

物联网关可包括认证授权、消息分发、设备影子等功能模块分别实现功能。认证授权模块用于对非视频数据进行认证，消息分发模块用于将通过认证的有权限的数据分发给规则引擎，设备影子模块起到存储作用，用于保存感知设备当前最新状态数据。设备影子是物理设备在物联网平台的一个映射，用于保存设备当前状态信息。

2.流媒体服务模块

所述流媒体服务模块，用于获取并存储所述本地终端上传的视频数据，以及，将人脸识别相关业务的视频数据推送给所述通用服务模块。流媒体服务模块还可以提供视频数据的播放、分发功能。

具体的，所述流媒体服务模块，可根据管理中心配置，将需要做人脸相关业务的视频数据推送给通用服务模块中的人脸识别/分析模块。

如图6所示，是流媒体服务基本的逻辑架构图。如图7所示，是流媒体服务的时序图。

可以由本地的视频网关（即实现视频网关功能的边缘网关）配置作为感知设备的摄像头，视频网关第一次主动连接云端流媒体服务模块，将网关信息上报云端，云端网关信息入库；云端可发送请求，获取本地所有摄像头监控信息，云端将摄像头信息入库；并且，云端将流媒体及摄像头信息开放给第三方应用。

3.规则引擎模块

规则引擎模块，用于根据所述管理中心配置的规则对接收到的非视频数据进行初步处理，所述初步处理包括状态监测、数据清洗、数据存储、告警通知、告警抑制、告警反转中的一种或多种。

4.通用服务模块

通用服务模块，用于对收到的视频数据和/或非视频数据进行通用分析处理，所述通用分析处理包括人脸识别、人群聚集，机器学习、流式计算、数据仓库，以及短信、微信、支付、地图等扩展功能中的一种或多种。该通用服务模块集成了物联网应用中常用的通用分析处理功能。

5.可视化模块

可视化模块，用于提供管理中心所需要的数据可视化模板。最终实现通过数据选择和拖拽式的服务组合，可生成个性化的统计报表。

6.开放网关

开放网关，用于对外提供应用程序编程接口api接口，所述api供第三方应用调用所述云端平台的各个模块的各种功能。开放网关支持认证鉴权、负载均衡、流量控制、流程编排，可以支持大并发的接口调用能力。

7.管理中心

管理中心，用于对云端平台进行管理控制，所述管理控制至少包括为所述规则引擎模块配置规则，利用所述数据可视化模板对接收到的数据进行可视化处理。

管理中心作为云端平台上提供给用户配置的管理控制平台，可包括以下功能单元：设备管理单元、应用管理单元、密钥证书分配单元、应用授权单元、空中下载技术（ota，over-the-airtechnology）升级单元、商业智能（bi，businessintelligence）报表单元、规则编排单元、日志审计单元；具体的：

所述设备管理单元,用于获取和管理连接到所述云端平台的感知设备或其它设备的信息；

所述应用管理单元,用于管理登录到所述云端平台上进行数据调用的第三方应用；

所述秘钥证书分配单元，用于为连接到所述云端平台的感知设备分配证书，具有证书的感知设备能够注册到所述云端平台；

所述应用授权单元，用于为第三方应用分配具有访问权限的感知设备；

所述ota升级单，用于实现对感知设备的软件开发工具包（sdk，softwaredevelopmentkit）的维护升级；

所述bi报表单元，用于展示感知设备的状态数据、告警数据、资源利用数据；

所述规则编排单元，用于配置规则引擎模块中的规则、定义；

所述日志审计单元，用于记录所述云端平台的操作和数据流转过程，便于系统维护人员分析诊断故障。

物联网平台的时序逻辑图如图8和图9所示：设备端（感知设备）采集数据，边缘网关（智能边缘模块端）获取设备端的数据，上传至云端平台（物联网云平台端），云端平台开放功能给第三方应用（应用端）。

物联网平台具有优点如下：

1、计费便宜的优点

2、实现无服务器架构，减少运维人员开销。

3、平台支持大规模设备接入以及api调用能力，可满足企业业务增长需求。

本发明物联网平台以应用场景为线索，可联通建筑空间内所有设备及系统，为项目提供全托管的物联网解决方案。同时平台将作为数据的集散中心，支撑数据价值的挖掘，最终促进管理模式的创新。

二、边缘网关

本发明实施例中，所述本地终端包括本地部署的边缘网关。本地边缘网关的主要目的是满足项目管理人员的日常工作需求。

边缘网关能够实现将不同类型感知网络之间的协议转换，实现本地应用服务；也可以通过调用云端平台的接口，将数据推送至云服务平台。主要分为三部分：采集端、服务端和客户端。

如图3所示的边缘网关逻辑图。本地边缘网关实现功能可包括以下几种中的一种或多种：

采集端：包括感知延伸层、协议适配层；

感知延伸层是面向底层感知设备延伸，主要实现消息发送与消息接收。协议适配层实现网络内不同设备统一数据采集问题，屏蔽底层通信差异，使得上层用户无需知道底层设备具体通信细节。采集的数据传输至服务端。

服务端：标准消息构成层、业务服务；

服务端从采集端或者第三方平台接收数据，根据业务需要处理数据、提供数据缓存以及数据过滤服务。支持数据存储或者云端存储。提供消息分发通道，对外提供数据实时消息通道和http请求。

客户端：ui人机交互界面；

客户端主要与服务端进行数据交互并呈现数据。能够实现与服务端的页面/数据交互及边缘网关信息配置，同时能够实时显示及查看各个系统、设备、测点的当前实时监控状态。

为实现上述功能，达成目的，请参考图4，本发明实施例的边缘网关，可包括：

采集端模块11，提供采集服务，用于通过协议适配实现物联网网络内不同感知设备的统一数据采集，主要是非视频数据的采集。例如，采集感知设备的非视频数据。

服务端模块12，用于从采集端模块11或者第三方平台获取数据，以及将获取的数据上传到云端平台；并且，可以根据业务需要处理数据，提供数据缓存。

客户端模块13，用于与服务端模块进行数据交互并呈现数据。客户端模块13可提供展示服务，例如，可以通过显示装置显示所述视频数据和/或非视频数据中的部分或全部。

可选的，该边缘网关还包括视频模块，用于获取感知设备的视频数据并上传到云端平台。例如可以通过视频服务器获取视频数据，将获取的视频数据上传到云端平台。

可选的，所述客户端模块13，还用于根据用户输入信息生成控制指令；以及，将所述控制指令反馈给感知设备以施加控制。

可选的，所述客户端模块13，可包括：大屏系统，例如液晶显示器等，用来起显示作用；控制反馈单元，用于生成控制指令。

可选的，所述采集端模块中可部署有coap插件、bacnet插件、opc插件、modbus插件、jt808插件中的一种或多种。

coap是指约束应用协议（constrainedapplicationprotocol，coap）。coap是一种专门的网络传输协议，用于物联网中约束节点和受限网络。该协议设计可用于机器对机器（m2m）应用，如智能能源和楼宇自动化。

bacnet是指楼宇自动控制网络数据通讯协议（adatacommunicationprotocolforbuildingautomationandcontrolnetworks，bacnet），一个为嵌入式系统实现的楼宇自动化和控制网络专门协议。

opc是指用于过程控制的ole（objectlinkingandembedding，对象链接与嵌入）协议，英文全称是objectlinkingandembedding（ole）forprocesscontrol，它的出现为基于windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。

modbus是由modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。modbus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。

jt808表示交通部发布的jt/t808协议。

所述采集端模块利用其部署的上述各种插件，可以实现对各种不同类型感知设备采集数据。

三、感知设备

本文中，所述本地终端还包括感知设备。所述感知设备是指物联网相关的，属于硬件设施、弱电系统的，与物联网平台系统通讯连接的设备。

所述弱电系统可进一步分为两类，第一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，交流36v以下，直流24v以下，如24v直流控制电源，或应急照明灯备用电源；第二类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。第二类的弱电系统可包括以下系统中的一种或多种：1.综合布线系统，2.计算机网络系统，3.智能消防工程，4.程控交换机系统，5.数字无线对讲系统，6.有线电视分配网络系统，7.数字监控视频系统，8.保安报警系统，9.门禁一卡通系统，10.电子巡更系统，11.楼宇自动控制系统，12.智能照明系统等。弱电系统中的感知设备一般可自行采集和上传数据。

所述的硬件设施可以是指采用交流220v50hz及以上的强电作为电源的设备，例如可包括家用电器、办公电器等。对于未载有信息源、不能直接采集和上传数据的硬件设施，可安装各种传感器或其它辅助装置来采集和上传数据。

本发明实施例中，所述感知设备可分为两类，第一类是可以和云端平台直接通讯的，例如支持mqtt（messagequeuingtelemetrytransport，消息队列遥测传输）协议的设备，第二类是不能和云端平台直接通讯的，例如不支持mqtt协议的设备。第一类设备可以直接自行获取并上传数据到云端平台。对于第二类设备，可以由本发明实施例的边缘网关来采集数据再上传到云端平台。

本发明一些实施例中，所述感知设备具体可以包括部署于windows（视窗操作系统）、android（安卓）、linux（一款基于unix的免费的操作系统）、litsos（华为公司开发的物联网操作系统）或rtos（realtimeoperatingsystem，实时操作系统）等不同操作系统的设备。

本发明一些实施例中，所述感知设备包括视频采集设备，例如摄像头模组、监控系统等，可以拍摄视频并基于rtsp（realtimestreamingprotocol，实时流传输协议）上传视频数据到云端平台。

本发明一些实施例中，基于复杂的现场情况，对传输距离、传输速度的不同要求，通过对于不同的无线物联网接入技术进行选择，系统中不同设备的通讯主要可采用wifi、4g、bluetooth（蓝牙）、zigbee和lora等通讯方式。

lora：在环境温湿度巡检过程中，由于蜂窝网络覆盖不到，基于lora传输方式，进行节点和网关的部署，可实现将感知设备的环境参数上传至云端平台。

zigbee：可在灯光设备上增加zigbee无线传输模块，将数据传输至边缘网关，并通过有线、交换机上传至云端平台。即，对于灯光设备可以增加zigbee模块作为感知设备来上传灯光设备的数据。

蓝牙：手机蓝牙通过和ibeacon的连接，ibeacon进行定位，之后，通过手机将定位信息发送至后台，实现手机的定位。即，对于手机等物联网设备，可以部署ibeacon模块配合手机作为感知设备，指令手机上传定位信息。

4g：对于现场环境复杂，难以布设网关的场景，4g是较好的选择方式，通过加装esim卡，实现与运营商基站实现连接。

换句话说，所述感知设备可包括以下通信模块：lora模块，用于检测和上传环境温湿度参数；zigbee模块，用于检测和控制灯光装置；ibeacon模块，用于通过手机蓝牙模块控制手机上传定位信息；4g模块，被感知设备用于在4g网络环境中上传数据。

综上，本发明实施例提供一种物联网平台系统及其云端平台和本地终端。该物联网平台系统可应用在地产项目或其它项目的智慧化运营管理中，包含了住宅、公寓、写字楼、商业、体育馆、酒店多种业态。基于该物联网平台系统，可开发智慧消防、智慧停车场、智慧安防、智慧出行、智慧电梯、智慧照明、智慧能源等多个功能子系统。通过子系统之间联动互通可实现vip访客管理、人群聚集管理、水广场设计等多个应用场景。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1）良好的开放性：统一的物联网平台系统，提供全连接能力，实现对基础设施数据、信息技术能力、服务能力的开放，易集成可扩展。

2）良好的安全性：安全可靠的数据传输，保证主机安全、数据安全、网络安全、系统安全、应用安全。

3）具备高可靠、跨系统的消息通道能力：确保系统内和系统间通信的高效稳定快速。

4）功能的全面性，全面感知、全面互联、全面智能，提供智慧园区的整体运营能力。

5）提供标准化产品化服务，方便新项目快速复制。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。