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。

相互合作，相辅相成。物联网运营管理系统检测到水质污染，水质化验室采样化验检测哪里出问题，水质监测是治理水污染的基础，与水质化验室相互合作，相辅相成。物联网应用于水质监测对减少污染物排放、控制和预防污染事故、提高监测水平、及时为环境管理提供决策依据都有重要意义。

实现物联网理论教学的基础上结合实际环境监测应用进行体验式教学，激发学生学习兴趣。飞瑞敖根据实验箱提供的关于物联网环境监测的整体设计以及其设计原理图和接口函数以及二次开发包等资源下，构建一个物联网环境监测系统，通过实验平台所提供的WiFi网络，使用电脑、智能手机等终端设备实现远程观测环境多点参数。
该综合实验可以满足学校物联网技术/通信工程专业开设的物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、物联网工程实验室及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程。环境监测实验系统以光载无线交换机为核心，构建WiFi无线局域网，覆盖物联网实验室及其周边区域，加上实验室的有线网络交换机、网络路由器，有线网络、无线局域网的无缝覆盖整个系统。

物联网智联连接管理平台可以通过以下功能进行用量监测和告警：
1 设备连接状态监控：该功能可以监视设备的连接状态，包括连接数量、在线状态和故障状态，确保设备正常运行。
2 数据流量监测：该功能可以监控设备的数据使用量，包括总数据量和每个设备的数据使用量，以便用户控制设备的使用，管理流量成本，并确保设备能够稳定地连接和传输数据。
3 设备用量告警：该功能可以提供设备用量的告警功能，例如如果该设备的数据使用量超过了预设阈值，则会自动发送警报，以提醒用户调整设备的使用量或及时维护设备。
4 远程设备管理：该功能可以远程管理设备，包括升级固件、修改配置和重新启动设备等，确保设备的正常运行，提高设备的可靠性和效率。
通过这些功能，物联网智联连接管理平台可以帮助客户实时监测设备用量，及时发现并解决设备问题，提高设备的可靠性和效率，为客户提供更好的服务体验。

物联网的应用如下：
1、智能仓库。物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性，对于生产企业，可以根据这个数据合理的把控库存量，调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能，可以准确提供货物库存位置，这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流。运用条形码、传感器、射频识别技术、全球定位等先进的物联网通信技术，实现物流业运输、仓储、配送、装卸等各个环节的智能化。不仅货物运输更加的自动化，而且作出的全面分析还能及时的处理问题对物流过程作出调整，优化了管理。大大提高了物流行业的服务水平，还节约了成本。
3、智能医疗。利用物联网技术，实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动，实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉，把生命指数记录到电子健康文件中，不仅自己可以查看，也方便了医生的查阅，实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均，看病难的问题。
4、智能家庭。物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机，就可以 *** 作家里大多数的电器，查看它们的运行状态。寒冷的冬天，我们可以提前打开家里的空调，回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置，你再也不用担心孩子跑的找不见人，省心省力。
5、智能农业。物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度，监视土壤酸碱度，查看家禽的状态。在这些数据的支持下，农户就可以合理进行科学评估，安排施肥，灌溉。监测到的天气情况比如降水，风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量，降低了减产风险。
6、智能交通。物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息，通过信号灯等设备进行流量的控制，这个技术的运用，会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚，驾驶违章无处可逃，交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
7、智能电力。电力工程是一项重大的民生工程，对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例，因为物联网的运用，使得自动化计量系统开始启动，使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。

以下回答仅供参考：
智能环境监测应该使用了一下物联网技术
1
传感器技术，对环境的监测都会涉及到传感器，比如监测大气、水质、土壤、污染、漂浮物颗粒等等，这些都必须借助专业的传感器才能做到。
2
无线通信技术，智能环境的概念是脱离原有有线的范畴，在一些户外环境下无法布线的时候，往往使用的都是无线通信技术，比如SZ06
ZigBee无线数据采集设备，用来采集传感器输出的一些模拟量，比如4-20ma，0-5V，温湿度、烟雾、有毒气体等等。如果需要数据远传的话，还需要SZ11
GPRS无线模块，把数据通过GPRS传输到公网里面。
3
嵌入式系统技术，所有的数据进行汇总与分析，才能挖掘数据的价值。

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