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。

1、功耗低，支持标准的蓝牙BLE协议

为了更好的在应用设备上使用蓝牙功能，BLE蓝牙模块支持BLE40/42协议，更有SKB369模块支持50（固件升级），蓝牙50相比旧版大大降低了蓝牙的功耗，使人们在使用蓝牙的过程中再也不用担心蓝牙耗电问题。

2、主从一体，快速切换

在建立连接和数据传输的过程中，既可以做主，也可以做从（在上面的透明传输就是做从机），模式切换随心而变！SKB369作主机时，模块最多可与8个蓝牙从机模块进行连接并进行数据传输！

3、多种配置方式，串口AT指令，透传AT指令

用户可以根据AT指令集对蓝牙透传模块进行设置 *** 作。

4、支持1对多广播模式，内置iBeacon协议

蓝牙模块支持广播模式，在这种模式下蓝牙模块可以一对多进行广播。用户可以通过AT指令设置蓝牙模块广播的数据，蓝牙模块可以在低功耗的模式下持续的进行广播，应用于极低功耗，小数据量，单向传输的应用场合，比如无线抄表，室内定位等功能。

5、支持Mesh组网，实现蓝牙自组网络

基于Nordic nRF52832方案的BLE蓝牙模块SKB369支持蓝牙Mesh组网，并成功应用于蓝牙Mesh灯控方案中。

蓝牙Mesh灯控方案

6、支持UART接口

用户MCU直接使用串口通信方式与蓝牙模块通讯；蓝牙模块可以把所有来自用户MCU的串口透传数据通过BLE无线信道透明传输给另一端设备。另一端设备可以是智能手机（iOS/Android），也可以是其它BLE设备。

SKB369透明传输的基本架构

以上列举的功耗低、主从一体、多种配置方式、广播模式、支持Mesh组网、支持UART接口是BLE蓝牙模块的基本特征，目前蓝牙模块已经广泛应用于定位标签，资产跟踪，运动及健身传感器，医疗传感器，智能手表，遥控器，玩具等产品中。以上是我找到的有关BLE蓝牙模块的基本特征，希望能够帮助到您。

是连接设备单片机和互联网服务器的东西, 帮助两者通信,也称为数据透传。

因为物联网世界，如果物与物之间想要沟通交流，需要一种东西帮助它们实现对信号的发送和接收，这就是通信模块了。

通信模块使得各类物联网终端设备具备联网信息传输能力，是各类智能终端得以接入物联网的信息入口。

它是连接物联网感知层和网络层的关键环节，所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通信模块汇聚至网络层，进而通过云端管理平台对设备进行远程管控，同时经过数据分析，带来管理效率的提升。

通信模块所呈现的样子就是，芯片加上芯片所需的外围电路组成的集合。

设备管理，用户管理，数据传输管理，数据管理。
1，设备管理：设备管理顾名思义就是定义设备相关信息，如设备类型、设备属性等。注：定义设备的类型，一般由设备的制造商来定义，一种设备类型最重要的是关联到一套独有的数据解析方法，数据的存储方法，已经设备规格等数据，也只有设备的制造商才可以编辑有关设备类型的数据，而设备的使用者只能浏览设备类型的相关信息。
2，组织管理：在物联网卡平台中，所有的设备、用户、数据都是基于组织的管理的。用户管理：用户是基于一个组织下的人员构成，每个组织下面都有管理员角色，管理员可以为其服务的组织添加不同的用户，并分配每个用户不同的权限。注：一个用户也可以属于多个不同的组织，并且扮演不同的组织。
3，数据传输管理，定义针对一类型设备的数据传输协议，基本格式是：每一个设备都有唯一的序列号，但没有固定格式(因为每个制造商有自己的编码格式);命令码一般采用2位数字编码00~99;而数据部分是此条报文，所包含的数据部分，每个协议可以定义不同的解析方式，比如服务器在收到数据包后，会根据预先定义好的解析方式解析数据字段，并按照规则存储。
4，(1)权限管理，数据的权限是至关重要的。(2)大数据，物联网数据是一个海量的数据，我们可以根据这些数据来实现数据的可视化分析。(3)数据的导出，用户可以导出数据到本地做分析。
通过上述介绍我们知道，物联网卡管理平台由设备管理、用户管理、数据传输管理与数据管理四个板块构成，各个板块负责各，自数据查询、管理，通过网络系统与通信技术的彼此连接共同组建物联网卡平台系统，实现数据的即时连接查询。我们表示，物联网卡管理平台的出现是物联网技术发展到一定阶段的必然产物，也是物联网卡得以批量连接硬件设备的基础，通过物联网卡管理平台管理物联卡，对物联网卡发展趋势大有裨益。

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