从零开始设计环保监测物联网系统(二)

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

随着我国经济、工业等各类产业的发展，对于环境的污染也越来越严重。那么我国科技的正在飞速发展，我们能否利用新科技来解决环境污染问题，采用智慧环保系统，打造宜居的良好生态环境呢

答案当然是肯定的!目前我国科技正处于发展阶段，物联网技术、云计算、大数据、人工智能等新兴技术以及物联网卡都被广泛应用到社会生产的方方面面。其中，这些技术在智慧环保方面的应用，可以说是造福了全人类。

那么物联网技术以及 物联网卡 在智慧环保方面到底有哪些应用

首先就是智能垃圾桶的出现。提到垃圾桶、垃圾箱我们脑海中往往浮现的是漫天飞舞的苍蝇、令人掩鼻的难闻气味，特别是到了夏季，严重影响了居民的正常生活。而利用物联网技术以及物联网卡打造的智能垃圾桶。智能垃圾桶能够将导入的垃圾自动识别分类并打包，居民们只需要用手机扫码就可以投放垃圾。如果居民投入的一些可回收垃圾，比如塑料瓶、报纸类的，智能垃圾桶就会自动为你折算成人民币存入你的手机账户内。

对于环卫工人来说，最麻烦的事情不过是大件垃圾，比如一些居民扔掉的废旧的家具等，现在智慧环保系统的应用能够解决这个问题!卫生监察部门为环卫工人每人配发一款安装了物联网卡的智能手表，如果出现大件垃圾不好运送，环卫工人们只需要选中智能手表内的“大件垃圾”选项，智能环保平台就可以根据智能穿戴设备内的GPS定位系统确定位置，并将信息传输给目标周围的垃圾车，能够快速的清理好垃圾。

智能环保系统利用物联网技术以及物联网卡，能够在一定程度上解决垃圾处理过程中遇到的一些难题，相信随着新兴技术的不断发展，我国的环境将会变得越来越好，为构建可持续发展的社会做出贡献。

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