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。

物联网网关功能，协议转换能力，协议从不同的感知网络到接入网的转换，以较低层为标准对数据进行统一封装，好确保不同感知网络的协议可以形成统一的数据和信令;把上层发送的数据包解析为感知层可以识别到信令和控制命令。必须对网关进行统一管理，例如注册管理，权限管理，状态监视等。网关可以实现子网中节点的管理，像获得节点的身份，状态，属性，能源等，与此同时还能够远程实现唤醒，控制，诊断，升级和维护的功能。因为子网的不同技术标准和协议的不同具有的复杂性，所以也让网关的管理具有不同的方式。物联网网关功能，广泛的访问能力，就目前而言，有许多用在了短距离通信的技术标准。国内外也纷纷实行了3GPP，传感器工作组等物联网网关的标准化工作，达到了各种通信技术标准互联互通的效果。总而言之，言而总之，物联网网关作为一个新词汇，物联网网关功能更是与我们的生活息息相关。相信不管是现在还是未来，在物联网的时代它都有自己举足轻重的位子，成为了感知网络和传统通信网络的枢纽，相信它的应用场景也会随之变得更加绚丽多彩。

物联网应用因其设备部署量大，功耗是一个关键性指标，而物联网网关所支持的边缘计算由于其需要数据处理的能力，效率性也是一个重要的指标。而ARM处理器一直以低功耗、高能效比、可裁剪而著称，这些优点使得物联网网关在边缘计算上的应用可谓是恰到好处。计讯物联网网关采用基于ARM架构的高端处理器，能实现低功耗、长久快速传输，并产生较低的发热量。

前面板主要有：
指示灯及快捷按键区域，显示区域，扬声器，打印机，键盘区域，多线盘区域，总线盘区域，消防总机区域，集中供电模块区域
指示灯及快捷按键区域：主要显示指示灯状态，“警报器”是快捷启动整个系统的声光报警器（前提是此功能按键是开启的）；
“手动”/“自动”是进行联动及手动的一个切换，设备运行正常情况下为“自动”状态，此状态下，一旦发生火警，就会启动联动公式，相应的设备就会开启，比如现场的雨淋阀开启，罐组及管道上方就会喷水降温。有时为了消防演练，可能会涉及手动启动设备，声光、广播、警铃等；
 “联动启动”功能主要是直接启动联动公式，系统会按照编程的逻辑功能进行相应的动作（前提是系统设置此按键开启状态）。
“自检”主要对系统进行一个自行检测
“消音”主要是针对有报警信息显示在显示器上，扬声器不停的有响声，当时把报警主机的声音关闭。
“复位”此功能是常使用的功能键，一旦有警情，扬声器会一直响，主机显示器上会一直显示报警信息（火警），对于现场误报的火警，可直接复位消警；当遇到火警现场手报按下，显示器显示具体位置报火警，先处理完成现场后，手报现场先复位，然后通知消防控制中心进行复位，这样就能将显示器显示报警信息消除，扬声器才会停止响动。

物联网网关提供的主要优势之一是安全性。网关可保护双向信息流，因此，它们可防止向云传输的数据泄漏，并防止来自外部的对物联网设备的未授权控制。
传统的物联网网关是非智能的，并执行多种功能，包括设备连接性，协议转换，数据过滤和处理，安全性，更新和管理。但是，新的智能物联网网关也正在执行其他功能，例如在将物联网设备生成的数据发送到云之前或不传输到云之前，对它们进行边缘分析。
物联网网关是至关重要的，这是因为互连事物的数量不断增加以及新用例的出现。由于协议，连接模型和能源配置文件的不同以及物联网系统的高度分散性，需要这些设备来管理和控制这些复杂的环境。
随着物联网设备和传感器数量的增长，通过公共和专用网络的组合进行的通信数量也会增加。因此，物联网，网关和云之间的通信必须安全，以防止任何数据篡改或不受限制的访问。
宏桥高科利用IoT技术，打造一个万物互联、信息共享、智能控制与管理的城市物联网运营管理综合服务系统。系统可与宏桥智慧云盒协作，对接各类智能硬件，形成统一的管理规范，管理运维城市范围内的物联感知设备。提供一系列市政服务治理解决方案，例如智慧停车、应急管理和智慧文旅等。
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物联网的体系架构中，在感知层和网络层两个不同的网络之间需要一个中间设备，那就是“物联网网关”。物联网智能网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。

特点：

接口丰富，标准易用

工业现场设备远程控制

兼容全网，链路智能切换备份

多种***协议，保障数据无损传输

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