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。

物联网的范围很大，一般来说，只要是 *** 作系统都可应用在物联网领域中。
但是物联网的终端设备用的比较多的 *** 作系统有：
1、嵌入式linux系统
2、android系统
在物联网服务器端，使用比较多的 *** 作系统有：
1、windows系统
2、linux系统（前置服务器）
3、android系统

物联网与嵌入式是密不可分的，虽然物联网拥有传感器、无线网络、射频识别，但物联网系统的控制 *** 作、数据处理 *** 作，都是通过嵌入式的技术去实现的，物联网就是嵌入式产品的网络化。

物联网与嵌入式之间的关系

1、物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是互联网与嵌入式系统发展到高级阶段的融合。

2、作为物联网重要技术组成的嵌入式系统，嵌入式系统视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。

3、无论是通用计算机还是嵌入式系统，都可以溯源到半导体集成电路。微处理器的诞生，为人类工具提供了一个归一化的智力内核。

4、在微处理器基础上的通用微处理器与嵌入式处理器，形成了现代计算机知识革命的两大分支，即通用计算机与嵌入式系统的独立发展时代。

5、通用计算机经历了从智慧平台到互联网的独立发展道路;嵌入式系统则经历了智慧物联到局域智慧物联的独立发展道路。

6、物联网是通用计算机的互联网与嵌入式系统单机或局域物联在高级阶段融合后的产物。

7、物联网中，微处理器的无限弥散，以“智慧细胞”形式，赋予物联网“智慧地球”的智力特征。

嵌入式简介

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含 *** 作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

从应用对象上加以定义，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。国内普遍认同的嵌入式系统定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

嵌入式的特点

1、专用软硬件可裁剪可配置(嵌入式系统是面向应用的，和通用系统的区别在于系统功能专一)

2、低功耗高可靠性高稳定性

3、软件代码短小和PC资源相比资源(硬件资源内存等)比较少

4、代码可固化在存储器芯片或单片机中而不是存在磁盘中

5、实时性

6、交互性(一般不需要键盘鼠标人机交互以简单为主)

7、它是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。

深圳市天工测控技术有限公司(SkylabM&CTechnologyCo,Ltd)，专业从事GNSS、WiFi、蓝牙等无线产品的研究，提供并基于模块内核进行二次开发应用，给客户提供低成本的无线产品解决方案。生产执行ISO-9001质量管理体系和IATF-16949汽车行业质量标准体系，旨在向国内外客户提供高品质、高性能的无线模块和应用方案。

物联网时代，企业都要进行智能化变革，拥有一个好用的物联网系统将会事半功倍。
现在的物联网系统定制品牌有不少，很多企业用户在使用机智云这个品牌，它具备丰富的物联网垂直行业SaaS服务能力，可以根据企业需求⌄提供全面、专业的物联网定制服务。

油气生产物联网系统是利用物联网技术，实现油气田井区、计量间、集输站、联合站、处理厂生产数据、设备状态信息在作业区生产指挥中心及生产控制中心集中管理和控制。油气生产物联网系统建设主要包括油气水井、计量间、处理站库及相关集输管网的数据自动采集和控制、数据传输网络、油气田生产作业管理及运行监控系统建设等内容。
油气生产物联网系统按照物联网的体系架构分为三部分，分别是数据采集与控制子系统、数据传输子系统、生产现场监控与管理子系统。
当前，石化企业成为互联网+制造的先行者。中石油、中石化、中国海油等企业，正在打造智能化油田、智能化管道、智能化工厂。
中石化以智能工厂为代表的信息化示范工程建设已取得初步成效。智能工厂试点企业通过对生产 *** 作、工艺优化、HSE、物流、设备的智能化管理，提高了装置运行绩效，提升了企业运行效益。在此基础上，中石化将在上游企业按照智能化工厂模式，打造油气生产物联网系统。

联通物联网服务运营平台的登录地址可能会因为不同的用户类型、不同的服务类型而有所不同。一般情况下，如果你是联通物联网服务的客户或合作伙伴，可以向联通物联网服务相关负责人或客服咨询获取登录地址和账号密码等信息。一些常用的登录地址包括：
- 物联网管理平台登录地址：>

智慧消防物联网系统在各个地区进行运用：

1、运用新技术，建立智慧消防。

智慧城市建设，智慧消防系统部署，借助5G、大数据、物联网、云计算等方面优势，建立一套基于物联网可实现消防预警、报警功能的“智慧消防”云平台。

智慧消防系统通过智能传感终端，建立起覆盖整个建筑的消防物联网体系，整合灭火应急救援基础信息和社会资源，建立线上信息数据库，利用手机移动APP能够对区域内的重点单位、高层建筑进行在线远程监控。

2、物联网+消防，优势明显。

智慧消防物联网应用，一旦出现系统故障、设备误报以及火警等任何报警信息，或者通过视频探头监测到重点岗位值班人员脱岗、安全出口锁闭等情况，系统都会以平台、短信、电话等多种途径实现“秒级”预警，有助于及时消除隐患，第一时间发现火情并把火灾控制在初期阶段。

智慧消防物联网

消防物联网系统可将信息同步推送给关人员，督促修复消防设施或加强值班人员管理，消除火灾隐患，更好履行自身的消防主体责任。提高检查效率和执法的针对性，实现“‘互联网+监管’模式，优化执法方式，对违法者依法严惩、对守法者无事不扰”。同时，监管部门可以依据推送的信息，加强行业监管的力度。

3、智能预警，为城市消防安全保驾护航。

智慧消防平台可实现对防火、用电安全的实时感知与预警，在有效监测报警基础上，帮助和促进社会单位做好日常消防隐含排查、消防设施设备维护，在充分保障消防设施完好率的基础上，提升消防安全防范水平。并且对单位内消防系统火警及运行状态信息监管工作从发起、执行到效果评价的完整业务流程监控。智慧消防物联网远程监控服务平台，实现24小时不间断对养老机构消防安全、用电安全的智能检测、监控、报警服务，为城市的消防安全进行保驾护航。

物联网的体系结构可以分为感知层，网络层和应用层三个层次。

感知层。是物联网发展和应用的基础，包括传感器或读卡器等数据采集设备、数据接入到网关之前的传感器网络。感知层以RFID、传感与控制、短距离无线通信等为主要技术，其任务是识别物体和采集系统中的相关信息，从而实现对“物”的认识与感知。

网络层。是建立在现有通信网络和互联网基础之上的融合网络，网络层通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连，其主要任务是通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现信息的传输、初步处理、分类、聚合等，用于沟通感知层和应用层。目前国内通信设备和运营商实力较强，是我国互联网技术领域最成熟的部分。

应用层。是将物联网技术与专业技术相互融合，利用分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。物联网的应用可分为控制型、查询型、管理型和扫描型等，可通过现有的手机、电脑等终端实现广泛的智能化应用解决方案。

资料拓展：

物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成，两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后，通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件，然后通过ONS解析获取产品的对象名称，继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统，利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。

因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看，物联网中三个层次值得关注，也即是说，物联网由三部分组成：一是传感网络，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别。二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络，即输入输出控制终端。

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