本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理的方法，屬于物聯(lián)網(wǎng)傳感的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能硬件計算能力的提升，越來越多的智能電子設(shè)備被接入到網(wǎng)絡(luò)中，在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的大發(fā)展環(huán)境下，將這些海量的異構(gòu)感知設(shè)備接入到物聯(lián)網(wǎng)的云平臺，實現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通，真正的把人與人之間的交流變?yōu)槿伺c設(shè)備之間的交流最終到設(shè)備與設(shè)備之間的交流，已經(jīng)成為了必然趨勢。然而這些智能電子設(shè)備遵循不同數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范，導(dǎo)致智能設(shè)備之間處于孤立分散的狀態(tài)，難以統(tǒng)一接入到傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，導(dǎo)致設(shè)備間通訊的靈活性大大降低。

因此，針對傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)平臺需要一種能采集通用數(shù)據(jù)傳輸格式的網(wǎng)關(guān)來對底層傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，并且轉(zhuǎn)換為有效格式上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，同時，由于設(shè)立了這種有效的通信格式，也方便了云平臺對底層設(shè)備的管理控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理的方法，解決現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)平臺異構(gòu)傳感設(shè)備的格式不統(tǒng)一的問題和異構(gòu)傳感設(shè)備難以管理的問題，以高效地實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺對底層設(shè)備的管理控制。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理的方法，該方法基于底層傳感設(shè)備、網(wǎng)關(guān)及服務(wù)器，包括以下步驟：

所述底層傳感設(shè)備采集及上傳數(shù)據(jù)報文至網(wǎng)關(guān)；

所述網(wǎng)關(guān)預(yù)先建立和存儲：用于為本地設(shè)備分別配置設(shè)備安全校驗碼及同本地設(shè)備信息綁定后存儲的設(shè)備信息庫；用于存儲根據(jù)設(shè)備信息中的數(shù)據(jù)位字段和所設(shè)立的閾值形成控制策略的策略信息庫；用于對設(shè)備信息中的邏輯指令建立對應(yīng)控制指令的指令信息庫；

所述網(wǎng)關(guān)調(diào)取底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文中的設(shè)備信息，及匹配至設(shè)備信息庫以判斷底層傳感設(shè)備是否存在設(shè)備安全校驗碼；當(dāng)判斷為底層傳感設(shè)備存在設(shè)備安全校驗碼時，提取底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文中數(shù)據(jù)位字段，及匹配至策略信息庫獲得控制策略；當(dāng)控制策略為執(zhí)行數(shù)據(jù)報文上傳至服務(wù)器時，所述網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)報文進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后上傳至服務(wù)器；

所述服務(wù)器接收及存儲網(wǎng)關(guān)所上傳的數(shù)據(jù)報文，及生成應(yīng)用指令及下發(fā)至網(wǎng)關(guān)；

所述網(wǎng)關(guān)接收應(yīng)用指令，及提取應(yīng)用指令中的設(shè)備信息并匹配至設(shè)備信息庫，當(dāng)設(shè)備信息庫中存在本地設(shè)備信息與應(yīng)用指令中的設(shè)備信息對應(yīng)時，提取應(yīng)用指令中的數(shù)據(jù)報文中的邏輯指令并匹配至指令信息庫，以獲得邏輯指令所對應(yīng)的控制指令并對設(shè)備信息對應(yīng)的底層傳感設(shè)備執(zhí)行控制指令。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文至少包括設(shè)備id、設(shè)備mac地址及傳感類型。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文包括定義報文的幀頭及幀尾。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述底層傳感設(shè)備對同一傳感類型的設(shè)備定義采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報文格式。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述網(wǎng)關(guān)采用http協(xié)議上傳數(shù)據(jù)報文至服務(wù)器。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)換為url格式。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述網(wǎng)關(guān)以json文件的形式存儲設(shè)備信息庫、策略信息庫、指令信息庫。

進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述服務(wù)器采用websocket協(xié)議下發(fā)應(yīng)用指令至網(wǎng)關(guān)。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理的方法，在網(wǎng)關(guān)中為了更好的實現(xiàn)通訊與協(xié)議轉(zhuǎn)換，在網(wǎng)關(guān)側(cè)建立了三種信息庫，分別為設(shè)備信息庫、策略信息庫和指令信息庫，使得底層傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)側(cè)得到認(rèn)證，并且根據(jù)相應(yīng)的策略，將數(shù)據(jù)交付給服務(wù)器；實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的認(rèn)證功能、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)向和控制指令的獲取功能。

在數(shù)據(jù)上行通道采用基于http協(xié)議的方式做了上層數(shù)據(jù)封裝，把數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器側(cè)，在數(shù)據(jù)下行通道采用基于websocket協(xié)議的長連接方式完成對設(shè)備管理與控制的指令的下發(fā)，在網(wǎng)關(guān)中為了更好的實現(xiàn)通訊與協(xié)議轉(zhuǎn)換。本發(fā)明在網(wǎng)關(guān)側(cè)采用websocket的方式與云端服務(wù)器建立長連接，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法基于的物聯(lián)網(wǎng)平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明方法中數(shù)據(jù)上行通道的流程示意圖。

圖3為本發(fā)明方法中數(shù)據(jù)下行通道的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述。

本發(fā)明設(shè)計了一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)現(xiàn)和管理的方法，該方法基于底層傳感設(shè)備、網(wǎng)關(guān)及服務(wù)器，本發(fā)明的方法基于的物聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)包括底層傳感設(shè)備、網(wǎng)關(guān)及服務(wù)器，其中，底層傳感設(shè)備可以包括zigbee、wifi、藍(lán)牙三種，在網(wǎng)關(guān)上搭載以上三種設(shè)備的外圍接收裝置，分別為zigbee協(xié)調(diào)器、無線網(wǎng)卡、藍(lán)牙嗅探器，這樣基本可以覆蓋智能物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大部分設(shè)備通訊方式，且網(wǎng)關(guān)分為南向接口和北向接口，所述南向接口用于連接底層傳感設(shè)備，所述北向接口用于連接服務(wù)器。而服務(wù)器可以包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、管理服務(wù)器。

本發(fā)明所設(shè)計的方法，具體包括以下步驟：

步驟1、所述底層傳感設(shè)備采集及上傳數(shù)據(jù)報文至網(wǎng)關(guān)。

首先，在底層傳感設(shè)備到網(wǎng)關(guān)的南向接口，實現(xiàn)了感知層通用設(shè)備的發(fā)現(xiàn)，即只要底層傳感設(shè)備處于網(wǎng)關(guān)的信號覆蓋范圍之內(nèi)，它的數(shù)據(jù)報文就可以被網(wǎng)關(guān)接收處理，這也是一種通用設(shè)備的智能化過程，因為網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)本地的策略引擎，直接對底層傳感設(shè)備做出相應(yīng)的控制操作，減少了平臺層的數(shù)據(jù)處理壓力。

考慮到不同的應(yīng)用場景，本發(fā)明可應(yīng)用不同的無線傳感設(shè)備來為上層提供感知服務(wù)，如zigbee、藍(lán)牙、wifi等，通過對zigbee、bluetooth、wifi傳輸報文，本方法優(yōu)選地可定義了一套通用的無線傳感設(shè)備傳輸?shù)膱笪母袷?，以此來描述每個傳感設(shè)備自身的屬性，其包括設(shè)備id、設(shè)備mac地址及傳感類型，具體地，可以包括出廠設(shè)備id、傳感類型、設(shè)備mac地址、位置信息、父級網(wǎng)關(guān)、以及自身所能傳遞的具體傳感信息等，這樣，網(wǎng)關(guān)就可以無差異化的解析各種無線傳感設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，屏蔽了異構(gòu)設(shè)備的差異。

根據(jù)以上分析，本發(fā)明整合如上所述字段，設(shè)置地報文格式如表1所示：

表1.通用數(shù)據(jù)格式信息

下面對上表中定義的設(shè)備信息進(jìn)行說明：

(1).報文標(biāo)識信息：為了防止感知層各種異構(gòu)設(shè)備的報文廣播干擾上層模塊對于通用設(shè)備報文的接收，可以定義報文的幀頭及幀尾，即引導(dǎo)碼為“s:”的幀頭與結(jié)束碼“e；”的幀尾。

(2).通告設(shè)備編號信息：在每一個設(shè)備類型下，分別定義每個終端的deviceid，這樣，可以使上層應(yīng)用根據(jù)deviceid區(qū)別控制每一個感知層服務(wù)。

(3).通告設(shè)備類型信息：本發(fā)明可以優(yōu)選將同一傳感類型的無線傳感設(shè)備定義成統(tǒng)一的格式，方便上層智能網(wǎng)關(guān)的資源化的發(fā)現(xiàn)與管理。

(4).通告設(shè)備mac信息：每一個傳感設(shè)備出廠都有mac地址，通告mac地址可以更好的標(biāo)識設(shè)備信息，而且mac地址信息是用戶無法更改的信息。

(5).通告設(shè)備位置信息：默認(rèn)為空，方便用戶通過上層應(yīng)用進(jìn)行配置，以根據(jù)位置信息查找自己部署的設(shè)備位置。

(6).通告設(shè)備父級網(wǎng)關(guān)信息：默認(rèn)為空，一旦父級網(wǎng)關(guān)識別到該結(jié)點設(shè)備，并且判定為合法設(shè)備，父級網(wǎng)關(guān)會自動把自身的ip地址填入該字段。

(7).擴展位：預(yù)留位，便于以后擴展，默認(rèn)為空。

(8).通告設(shè)備數(shù)據(jù)信息：視具體傳感節(jié)點而定，該位可以支持?jǐn)U展。

下面是一個具體的報文實現(xiàn)示例，以溫濕度傳感器為例，報文如下：

‘s:n＝801004@type＝wifi@mac＝6c-0b-84-6c-98-a5@location＝25@parent＝10.10.25.89@temp＝20.1&humi＝51.8e；’

在以上格式中，各種信息之間通過“@”符合分隔，支持?jǐn)U展新的信息類型，同時具體的數(shù)據(jù)信息采用“&”符合分隔，支持多種數(shù)據(jù)的傳輸，好處是方便以后信息的擴展，具有普遍適用性。

步驟2、本發(fā)明中將網(wǎng)關(guān)分為數(shù)據(jù)上行通道及下行數(shù)據(jù)通道；所述數(shù)據(jù)上行通道，其流程示意如圖2所示，用于網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)感知層的底層傳感設(shè)備，當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收到底層上傳的數(shù)據(jù)報文之后，網(wǎng)關(guān)首先會進(jìn)行底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文的判斷合法性，具體過程如下：

首先，所述網(wǎng)關(guān)預(yù)先建立和存儲：設(shè)備信息庫、策略信息庫、指令信息庫。優(yōu)選地，以json文件的形式存儲。

所述設(shè)備信息庫，用于為本地設(shè)備分別配置設(shè)備安全校驗碼devicekey，及將本地設(shè)備信息與其所配置的設(shè)備安全校驗碼devicekey綁定和存儲的設(shè)備信息庫。即：網(wǎng)關(guān)對平臺中的可允許設(shè)備分別設(shè)置合法的設(shè)備安全校驗碼devicekey，且每個設(shè)備的安全校驗碼devicekey與該設(shè)備信息的設(shè)備id綁定。當(dāng)用戶在物聯(lián)網(wǎng)平臺層為設(shè)備申請了合法的設(shè)備安全校驗碼devicekey之后，網(wǎng)關(guān)通過與平臺層的通信會自動的在本地設(shè)備信息庫中添加申請的設(shè)備安全校驗碼devicekey；當(dāng)用戶新增了自己的傳感設(shè)備之后，只需要把設(shè)備的出廠的deviceid在平臺側(cè)做一個綁定，就相當(dāng)于在節(jié)點的父級網(wǎng)關(guān)側(cè)做了設(shè)備的映射，這樣就把這個新增的傳感設(shè)備變?yōu)榱撕戏ǖ墓?jié)點。

所述策略信息庫，用于存儲根據(jù)設(shè)備信息中的數(shù)據(jù)位字段和所設(shè)立的閾值形成控制策略，所述控制策略用于判斷建立數(shù)據(jù)是否上傳或執(zhí)行下一步操作如上傳、下發(fā)等。例如，command字段所對應(yīng)的為溫度，則策略信息庫中設(shè)置根據(jù)溫度與閾值比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度閾值時，對應(yīng)的控制策略可為生成報警控制和下發(fā)操作控制等。

所述指令信息庫，用于為設(shè)備信息中的邏輯指令建立對應(yīng)控制指令的指令信息庫。即可以在設(shè)備信息中的數(shù)據(jù)位command字段存在邏輯指令，則分別建立對應(yīng)的控制指令，所述控制指令用于對底層傳感設(shè)備或服務(wù)器執(zhí)行對應(yīng)操作。

其次，所述網(wǎng)關(guān)在接收到底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文后，調(diào)取底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文中的設(shè)備信息是否合法，及匹配至設(shè)備信息庫以判斷底層傳感設(shè)備是否存在設(shè)備安全校驗碼devicekey，進(jìn)行數(shù)據(jù)合法性的判斷，通過檢測本地的合法設(shè)備信息庫確定底層傳感設(shè)備為合法設(shè)備，并將非法的設(shè)備所上傳的數(shù)據(jù)報文丟棄。

當(dāng)判斷為底層傳感設(shè)備存在設(shè)備安全校驗碼devicekey時，合法的設(shè)備不斷的上傳數(shù)據(jù)時，在網(wǎng)關(guān)需要對這些上傳的數(shù)據(jù)信息做一個預(yù)處理，提取底層傳感設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)報文中數(shù)據(jù)位字段，及匹配至策略信息庫以獲得數(shù)據(jù)是否上傳至服務(wù)器的控制策略；將設(shè)備的上傳的數(shù)據(jù)報文中數(shù)據(jù)位字段與預(yù)先建立好的策略信息庫進(jìn)行匹配，然后得到該數(shù)據(jù)位字段得到控制策略，控制策略可以包括上傳、下發(fā)、丟棄等操作。根據(jù)設(shè)備信息庫中的控制策略做下一步動作，例如溫度達(dá)到設(shè)定的閾值才會報警，或者有特別大的溫差才報警等等，下一步動作包括遞交給服務(wù)器、直接做下行控制、或者丟棄。

在控制策略為執(zhí)行數(shù)據(jù)報文上傳至服務(wù)器時，所述網(wǎng)關(guān)根據(jù)控制策略將底層傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)報文進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后上傳至服務(wù)器。優(yōu)選地，采用http協(xié)議上傳。即把需要上傳給服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為url的格式數(shù)據(jù)，再以http的形式遞交給服務(wù)器。

下面是一個具體的轉(zhuǎn)化為類似url格式的http報文示例(以zigbee溫濕度傳感器為例)，http將以下格式的報文post給服務(wù)器：

‘devicekey:9c0b27c9e54b4db5aea08d889e38c346/type:zigbee/mac:6c-0b-84-6c-98-a5/location:25/parentip:10.10.25.89/temp:20.1

devicekey:9c0b27c9e54b4db5aea08d889e38c346/type:zigbee/mac:6c-0b-84-6c-98-a5/location:25/parentip:10.10.25.89/humi:51.8’。

步驟3、關(guān)于數(shù)據(jù)下行通道的網(wǎng)絡(luò)層，其流程示意如圖3所示，首先，在服務(wù)器到網(wǎng)關(guān)的北向接口，采用websocket協(xié)議實現(xiàn)，采用該協(xié)議的好處是可以實現(xiàn)真正意義上的長連接，減少了http協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中不斷解析報文的開銷，其中，服務(wù)器做server端，網(wǎng)關(guān)做client端。所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接收及存儲網(wǎng)關(guān)所上傳的數(shù)據(jù)報文，應(yīng)用服務(wù)器生成應(yīng)用指令及經(jīng)管理服務(wù)器下發(fā)至網(wǎng)關(guān)。

步驟4、其次，網(wǎng)關(guān)作為websocketclient端，將通過websocket協(xié)議接收到服務(wù)器作為server端發(fā)送的應(yīng)用指令進(jìn)行解析，并且驗證應(yīng)用指令中的設(shè)備信息，其中設(shè)備信息可以包括設(shè)備安全校驗碼devicekey、command字段、邏輯指令等；將其中的設(shè)備安全校驗碼devicekey匹配至設(shè)備信息庫，當(dāng)設(shè)備信息庫中存在本地設(shè)備信息與應(yīng)用指令中的設(shè)備信息對應(yīng)時，表示合法，則提取應(yīng)用指令中的數(shù)據(jù)報文的邏輯指令并匹配至指令信息庫，匹配成功表示合法，則獲得該邏輯指令所對應(yīng)的控制指令，否則丟棄。

然后，由于與該指令下每個設(shè)備的安全校驗碼devicekey與該設(shè)備信息的設(shè)備id綁定，因此可以根據(jù)設(shè)備id將控制指令分配至設(shè)備信息對應(yīng)的底層傳感設(shè)備deviceid。底層傳感設(shè)備接收到指令后進(jìn)行相應(yīng)的操作，即完成設(shè)備管理過程。

所述過程中，網(wǎng)關(guān)作為websocketclient端取出報文段中的最后一個字段，邏輯指令在指令信息庫中進(jìn)行匹配，如果邏輯指令的內(nèi)容合法，匹配成功，那么可以從這個庫中檢索出完整的控制指令，并且結(jié)合設(shè)備信息庫中檢索出的設(shè)備信息deviceid，把組合好的控制指令下發(fā)給對應(yīng)的節(jié)點設(shè)備，以此完成對設(shè)備反向控制。

下面是給出從服務(wù)器websocketserver端到網(wǎng)關(guān)websocketclient端的控制指令格式示例，此處以wifi的燈控為例：

‘devicekey:7e4e5ff11f014041a8975399ad08c02b/type:wifi/mac:1c-60-de-77-45-8c/location:25/parentip:10.10.25.89/command:relay_0’

在服務(wù)器到網(wǎng)關(guān)，采用基于websocket協(xié)議的方式實現(xiàn)，通過websocket協(xié)議可以實現(xiàn)真正意義上的長連接，這樣使得用戶可以通過網(wǎng)頁瀏覽器或者手機app以調(diào)用webservice的方式完成對底層設(shè)備的控制與信息的配置工作。

綜上，本發(fā)明在網(wǎng)關(guān)中為了更好的實現(xiàn)通訊與協(xié)議轉(zhuǎn)換，在網(wǎng)關(guān)側(cè)建立了三種信息庫，分別為設(shè)備信息庫、策略信息庫和指令信息庫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的認(rèn)證功能、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)向和控制指令的獲取功能。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。