IoT -- (四) 物联网系统架构介绍

物联网系统框架介绍

下面将谈到几个关键问题:

  • 设备如何接入网络?
  • 设备间如何通信?
  • 物联网数据的用途?
  • 如何搭建起一个物联网系统框架呢?它的技术架构又是怎么样呢?
  • 物联网终端软件系统架构?
  • 物联网云平台系统架构?

1. 物联网设备如何接入到网络?

只有设备接入到网络里面,才能算是物联网设备。这里涉及到2个关键点:接入方式以及网络通信方式

设备接入方式:

当前有2种接入方式

  1. 直接接入:物联网终端设备本身具备联网能力直接接入网络,比如 在设备端加入NB-IOT通信模组,2G通信模组。
  2. 网关接入:物联网终端设备本身不具备入网能力,需要在本地组网后,需要统一通过网关再接入到网络。 比如终端设备通过zigbee无线组网,然后各设备数据通过Zigbee网关统一接入到网络里面。常用到本地无线组网技术有Zigbee,Lora,BLE MESH, sub-1GHZ等。

在物联网设备里面,物联网网关是一个非常重要的角色。一个处在本地局域网与外部接入网络之间的智能设备。主要的功能是网络隔离,协议转化/适配以及数据网内外传输。

一个典型的物联网网关架构如下:
在这里插入图片描述

网络通信方式

常用的通信网络主要存在2种方式:

1.移动网络(主要户外设备用)
移动网络2G/3G/4G/5G/NB-IOT等
2.宽带(主要户内设备用)
WIFI,Ethernet等

物联网设备接入网络后如何开展M2M,M2C通信?


物联网设备终端接入网络后,只是物联网应用的开始。 设备接入网络后,设备与设备之间需要互相通信, 设备与云端需要互相通信。 只有互通,物联网的价值才展现出来。 既然要互通,则需要一套物联网通信协议。只有遵循该套协议的设备相互间能够通信,能够交换数据。

常用的物联网通信协议有哪些? 主要有如下协议:MQTT,COAP等,他们有个共同点都是基于消息模型来实现的。设备与设备之间,设备与云端之间通过交换消息来实现通信,消息里面携带了通信数据。

物联网设备之间,设备与云平台能够交换数据后,接下来要干怎么呢?


21世纪,什么最重要?数据。 有了大量的物联网设备数据后, 针对数据,人类可以去挖掘里面的规律,挖掘里面的商业价值,对设备未来的状态进行预测等等。

对于物联网数据应用,分几个层次来讲
1.基础应用:监控

通过物联网收集到设备数据后, 如果设备数据状态超过预设的状态则自动第一时间报警,管理员第一时间开展处理,可以通过远程操作,下达命令。把问题解决在萌芽状态。

2.进阶应用: 报表统计

通过统计方法, 对设备的历史运行数据进行统计分析。可以按不同维度分析出不同报告。然后以图表或者大屏方式展现在管理员面前。 管理员可以快速直观的了解到整个物联网设备运行状况。

3.高级应用: 数据挖掘/机器学习

这部分需要从数据里面挖掘出有价值的东西出来。比如通过一段时间时间设备数据的连续跟踪分析并结合人类过往的设备运维经验,通过机器学习方式预测设备发生故障概率,以及发生故障后可能的引起原因,并给出维修方案。刚才举的例子,是物联网高级应用里面的冰山一角。 通过引入现在火热的AI技术。 物联网就能变成智能物联网了。 也许在不久的将来, 人与设备可以自由对话,设备与设备之间也能够对话并自动做出最优决策。

综合所述,物联网的价值在于提高生产效率,管理效率,极大促进社会生产力的提高。

如何搭建起一个物联网系统框架呢?它的技术架构又是怎么样呢?

物联网终端设备软件系统架构


常见系统框架的总结下来主要存在如下2种: 带RTOS的(处理复杂的业务场景,场景里面通过需要多个事务并行协同完成工作)和不带RTOS的(通常处理的业务场景较单一)

不带RTOS设备终端系统框架:
在这里插入图片描述

带RTOS设备终端系统框架:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kZH3cW4y-1636637637861)(https://www.adminiot.com.cn/static/index/img/meta/news/rtos.png)]

RTOS是什么? 实时多任务操作系统,有了它,在终端设备里面可以并行运行多个任务。每个任务负责一个事务。通过并行化运行,响应实时性及效率就得到提升。RTOS实时操作内核一般包含的重要组件如下:

  1. .任务调度
  2. 任务间同步与通信
  3. 内存分配
  4. 中断管理
  5. 时间管理
  6. 设备驱动

以任务调度组件举例:
在嵌入式操作系统中,任务是CPU上最小运行单元。通常一个稍微复杂点IOT APP是由多个任务协同完成。比如有的任务负责处理用户事件输入以及UI显示,有的任务负责处理数据通信,有的任务负责业务逻辑处理。

既然一个系统中有多个任务在跑,而CPU资源确是单一的,这样导致每个时刻只能由一个任务在CPU上跑。 因此为了每个任务都能够在CPU上有运行机会,就涉及到了任务调度概念。 任务调度需要按照一定的规则来,那一般是按照哪些规则来的? 我们常见的调度方式有3种: 一个基于优先级调度的, 一个是基于时间片调度的, 一个是把优先级和时间片结合在一起调度。

以优先级调度举例,在定义任务的时候,给每个任务分配一个优先级,在运行的时候,高优先级的任务都会优先被运行。 直到没有高优先级任务后,低优先级任务才会被运行。 假如低优先级任务获得CPU资源后,这是如果有高优先级任务就绪怎么办呢? 两种处理方式:1. 继续运行 2. 抢占式。 高优先级抢占CPU资源进入运行状态。

其他组件就不一一列举了。

物联网云平台系统架构


在这里插入图片描述

物联网云平台系统架构主要包含四大组件:

  • 设备接入
  • 设备管理
  • 规则引擎
  • 安全认证及权限管理

设备接入

设备接入主要都干些什么呢?
1.包含多种设备接入协议,最主流的是MQTT协议。有些云计算厂商也在MQTT协议上精简协议变成独有的接入协议。
2.并发连接管理,维持可能是数十亿设备的长连接管理。

如果应对数十亿的设备连接管理? 目前开放出来的MQTT代理服务器大都是单机版,最多也就是并发连接十几万设备。因此如果要管理数十亿的连接,需要用到负载均衡,用到分布式架构。在云平台需要部署分布式MQTT代理服务器。

设备管理

一般以树形结构的方式管理设备,包含设备创建管理以及设备状态管理等等。根节点以产品开始, 然后是设备组,再到具体设备。
主要包含如下管理:
产品注册及管理
产品下面的设备增删改查管理
设备消息发布
OTA设备升级管理等

规则引擎

物联网云平台通常是基于现有云计算平台搭建的。 一个物联网成熟业务除了用到物联网云平台提供功能外,一般还需要用到云计算平台提供功能,比如云主机,云数据库等。用户可以在云主机上搭建web 行业应用服务。

规则引擎主要作用是把物联网平台数据通过过滤转发到其他云计算产品上。
比如可以把设备上报的数据转发到table store数据库产品里。

规则引擎一般使用方式:类SQL语言,通过编写SQL语言,用户可以过滤数据、处理数据,并把数据发到其他云计算产品,或者其他云计算服务。

安全认证及权限管理

物联网云平台为每个设备颁发唯一的证书,需要证书通过后才能允许设备接入到云平台。云平台最小授权粒度一般是做到设备级。我们所说的证书一般分为2种:一种是产品级证书,一种是设备级证书。 产品级证书拥有最大的权限,可以对产品下所有的设备进行操作。 设备级证书,只能对自己所属的设备进行操作,无法对其他设备进行操作。

因此每个接入云平台的设备都在本地存储一个证书(其实存在形式是一个KEY,有多个字符串构成)。每次与云端建立连接时,都要把证书带上。以便云端安全组件核查通过。

云计算产品

大数据计算产品, 云基础服务(高性能服务器,云数据库,云网络)等

物联网应用

智慧城市, 智慧农业,工业4.0等

下面一张是来自百度物联网平台架构:
突出展示了物联网设备, 物联网云平台, 云计算平台是如何协同工作的,有较大的参考价值。
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/556910.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

IoT -- (五) IoT都有哪些通信协议

IOT都有哪些通信协议? 在物联网协议中,我们一般分为两大类,一类是传输协议,一类是通信协议。那么,物联网都有哪些通信协议呢? 在物联网协议中,我们一般分为两大类,一类是传输协议&#xff0c…

IoT -- (六) MQTT和CoAP对比分析

IoT物联网需要标准协议,针对小设备最有前景的两种是MQTT和CoAP。 MQTT和CoAP两者均: 开放标准; 比HTTP更适合于受限环境; 提供异步传输机制; 在IP上运行; 有很多种实现 MQTT在传输模式上更为灵活&am…

IoT -- (八)MQTT优缺点

物联网并不仅仅是一种网络,而是一个新的生态环境,它描述的本质是越来越多的使用物品通过网络连接在一起并可使用单个或者多个的终端设备对它们进行各种控制和使用—当然,工业上的物联网通常连接到的石鼓传感器或者其他数据采集仪器以及行为单…

mysql 平滑扩容_数据库秒级平滑扩容架构方案

一、缘起(1)并发量大,流量大的互联网架构,一般来说,数据库上层都有一个服务层,服务层记录了“业务库名”与“数据库实例”的映射关系,通过数据库连接池向数据库路由sql语句以执行:如上图:服务层…

IoT -- (九) IoT通讯技术选型与模型设计

IoT时代的无线通讯技术 “世界上最遥远的距离就是没有网络”,网络通讯是IoT的基础,常见的无线网络通讯技术有:WiFi、NFC、ZigBee、Bluetooth、WWAN(Wireless Wide Area Network,包括GPRS、3G、4G、5G等)、…

SSM中PageHelper的使用步骤与com.github.pagehelper.PageHelper3系列与5系列的区别

SSM中PageHelper的使用步骤 一. 在pom.xml导入依赖 <dependency><groupId>com.github.pagehelper</groupId><artifactId>pagehelper</artifactId><version>5.1.2</version></dependency>二. 交给IOC管理 在SqlSessionFactory…

@requestbody和@requestparam作用

1、什么都不写 GET 可以自动封装为对象模型&#xff0c;没有的数值自动为0值 POST 请求体里面放了数据&#xff0c;但是还是使用了RequestParam里的数据 总结&#xff1a; 在不使用注解的情况下&#xff0c;相当于默认使用了RequestParam里的数据 &#xff08;这种理解是错…

@RequestBody的使用

提示&#xff1a;建议一定要看后面的RequestBody的核心逻辑源码以及六个重要结论本文前半部分的内容都是一些基 本知识常识&#xff0c;可选择性跳过。 声明&#xff1a;本文是基于SpringBoot&#xff0c;进行的演示说明。 基础知识介绍&#xff1a; ​ RequestBody主要用来接…

@RequestBody 和 @RequestParam可以同时使用

RequestParam和RequestBody这两个注解是可以同时使用的。 网上有很多博客说RequestParam 和RequestBody不能同时使用&#xff0c;这是错误的。根据HTTP协议&#xff0c;并没有说post请求不能带URL参数&#xff0c;经验证往一个带有参数的URL发送post请求也是可以成功的。只不过…

mysql索引使增删变慢_mysql优化之索引篇

mysql&#xff0c;对it打工人&#xff0c;这个几乎是必备的技能之一。mysql可以解决我们平时工作中的大量的、有关增删查改的问题。所以想深入了解mysql&#xff0c;我觉得关键在于他的增删查改背后的算法&#xff0c;开搞。面对增删查改等问题&#xff0c;直接通过场景来看吧场…

POST、GET、@RequestBody和@RequestParam区别

RequestParam 注解RequestParam接收的参数是来自HTTP请求体或请求url的QueryString中。 RequestParam可以接受简单类型的属性&#xff0c;也可以接受对象类型。 RequestParam有三个配置参数&#xff1a; required 表示是否必须&#xff0c;默认为 true&#xff0c;必须。de…

centos安装mysql卡住_CentOS 6.4安装MySQL的过程中出现的bug

在CentOS 6.4下安装MySQL&#xff0c;下载一个源码包&#xff0c;感觉很简单&#xff0c;tar&#xff0c;./configure&#xff0c;make&#xff0c;make install 经典四步&#xff0c;弄这个也不是第一次了&#xff0c;但今天就是老出错&#xff0c;首先是./configure中&#x…

SpringMVC接受List的几种方式

说到SpringMVC接受List参数&#xff0c;可能有人会说这个是个坑&#xff01;下面我来跟大家说怎么补这个坑。下面我分几种情况来讲&#xff1a; 一、只接收一个List 1、form表单提交 controller代码&#xff1a; ResponseBody RequestMapping("test") public voi…

mysql怎么加固_mysql安装及加固

mysql安装查看是否安装mysql我们先看一下有没有安装mysqlyum list installed mysql | grep mysql本地只安装了php链接mysql的库&#xff0c;没有安装mysql如果有安装&#xff0c;可以使用安装的或者卸载了重新安装添加yum源去mysql官网查找下面我就来安装下yum源sudo rpm -ivh …

RabbitMQ保姆级教程

文章目录 前言一、MQ是什么&#xff1f; 1.1 AMQP 二、在Linux安装RabbitMQ 2.1 安装2.2 RabbitMQ启动命令2.3 开启RabbitMQ 后台管理界面 2.3.1 登录rabbitMQ UI界面 2.3 Docker启动RabbitMQ2.4 常见消息模型2.5 生产者(Producer) / 消费者(Consumer)2.6 工作队列模式(Work Q…

spring mysql 连接池配置_SpringBoot数据库连接池常用配置

关注公众号&#xff1a;程序猿王国 持续更新&#xff0c;每日分享在配置文件中添加配置如下(我使用的是多数据源)&#xff1a;spring.datasource.primary.urljdbc\:mysql\://localhost\:3306/test?useUnicode\true&characterEncoding\utf-8spring.datasource.prim…

交换机到底是啥?

1、交换机 交换机个人资料&#xff1a; 1.证件照 注&#xff1a;copy 百度百科 我的博客/交换机到底是啥&#xff1f; 这东西乍一看有点像月光宝盒&#xff0c;是不是。 2.个人简介 交换机&#xff08;Switch&#xff09;意为“开关”是一种用于电&#xff08;光&#xff0…

unity3d 动态合批设置_Unity3D SkinnedMeshRenderer合批优化

最近做了性能优化相关的工作&#xff0c;其中一些是关于战斗模块的渲染的。主要是对场景中使用的基于SkinnedMeshRenderer的网格进行了一些合批优化(降DC)&#xff0c;记录如下。项目使用的Unity版本为5.6.4p1。游戏中的战斗模块是这样的&#xff1a;战斗逻辑由服务器承担&…

java类的加载顺序_java类加载先后顺序

这里讲的不是类加载机制,是类的加载先后顺序。话不多说了&#xff0c;先设定以下场景:package com.jingdong;public class A {public static void main(String[] args){System.out.println(Ib.b);B bnew B();b.ibTest();}}public class B implements Ib{private D d;private C …

MyBatis:模糊查询的4种实现方式

1、根据姓名模糊查询员工信息 1.1、方式一 步骤一&#xff1a;编写配置文件 步骤二&#xff1a;测试 步骤三&#xff1a;分析 此种方式需要在调用处手动的去添加“%”通配符。 1.2、方式二 说明&#xff1a; 使用方式一可以实现模糊查询&#xff0c;但是有一点不方便的地…