1.數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)

軟件開(kāi)發(fā)全資料獲?。很浖?xiàng)目開(kāi)發(fā)全套文檔下載_軟件項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)文檔-CSDN博客

1.1.1.系統(tǒng)概述

對(duì)不同的數(shù)據(jù)協(xié)議、數(shù)據(jù)模式進(jìn)行采集適配?；赬X智慧平臺(tái)統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，與第三方系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)景中的在線監(jiān)測(cè)儀表以及其他物聯(lián)傳感設(shè)備的通訊和數(shù)據(jù)交換。為企業(yè)信息化集成平臺(tái)的不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供底層物聯(lián)采集及數(shù)據(jù)支撐。

1.1.2.需求分析

數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)主要承擔(dān)硬件設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)的交互，第三方系統(tǒng)與企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)的交互。需要滿(mǎn)足內(nèi)部業(yè)務(wù)在該通訊平臺(tái)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)可擴(kuò)展性?；谝陨戏治鰧?duì)數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)，提出了以下要求：

(1) 多協(xié)議的支持，由于設(shè)備廠商的差異性，采用的協(xié)議參差不齊，基于以上原因?qū)?shù)據(jù)通訊平臺(tái)提出了較高的要求，要求數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)支持多協(xié)議，例如MQTT、TCP、CoAP。

(2) 同類(lèi)型設(shè)備數(shù)據(jù)包通訊的標(biāo)識(shí)，硬件同類(lèi)型設(shè)備采購(gòu)的廠商不同，設(shè)備通訊數(shù)據(jù)包格式不同，而在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，需要以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支持，基于以上原因要求數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型設(shè)備的標(biāo)識(shí)，以用于設(shè)備通訊數(shù)據(jù)協(xié)議的解析。

(3) 通訊數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在著升級(jí)、機(jī)房臨時(shí)停電等情況，基于以上情況，通訊服務(wù)需要提供通訊數(shù)據(jù)的臨時(shí)存儲(chǔ)功能。

(4) 通信服務(wù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，通訊平臺(tái)提供的通訊服務(wù)，可能面向不同類(lèi)型設(shè)備群，不同設(shè)備群自定義協(xié)議存在差異，基于以上情況建立不同的通訊鏈路，用于自定義通訊協(xié)議的區(qū)分，是非常有必要的。通訊鏈路的穩(wěn)定性與通訊服務(wù)質(zhì)量有關(guān)，也與運(yùn)維有關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通訊服務(wù)的穩(wěn)定性，對(duì)數(shù)據(jù)的完整性非常重要。

(5) 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，項(xiàng)目施工完畢后可能存在相同功能設(shè)備的二次采購(gòu)服務(wù)于項(xiàng)目，數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)提供面向業(yè)務(wù)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)，有利于減少系統(tǒng)的接入與建設(shè)成本。

(6) 通訊服務(wù)的統(tǒng)一維護(hù)，數(shù)據(jù)通訊服務(wù)支持不同協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊時(shí)，異構(gòu)協(xié)議需要采用統(tǒng)一的資源管理服務(wù)進(jìn)行調(diào)度與管理；

通訊服務(wù)需要支持大規(guī)模的設(shè)備接入，單機(jī)通訊服務(wù)存在并發(fā)極限，基于以上需求，通訊服務(wù)需要滿(mǎn)足協(xié)議通訊服務(wù)的橫向可擴(kuò)展，用于支持大規(guī)模的設(shè)備接入。

1.1.3.重難點(diǎn)分析

通過(guò)需求的深度分析，我們可以看出單獨(dú)一種通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，單協(xié)議的通訊服務(wù)可以采用開(kāi)源的解決方案，該方案可以滿(mǎn)足規(guī)模較小的設(shè)備接入，但在面對(duì)大規(guī)模高并發(fā)的情況下會(huì)顯得力不從心的情況。當(dāng)出現(xiàn)多協(xié)議的情況下，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)會(huì)變得非常復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本和維護(hù)成本非常高。多協(xié)議的通訊集成對(duì)于通訊服務(wù)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)是一種挑戰(zhàn)。

通訊服務(wù)資源的管理與監(jiān)控，對(duì)于通訊服務(wù)的實(shí)現(xiàn)也是一種挑戰(zhàn)。通訊服務(wù)的管理，主要解決通訊服務(wù)對(duì)于硬件資源的合理利用、通訊數(shù)據(jù)包的臨時(shí)存儲(chǔ)、通訊狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、通訊服務(wù)的鑒權(quán)管理。

在系統(tǒng)集成中，適配不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)非常有必要，但這對(duì)通訊服務(wù)平臺(tái)性能的適配提出了更高的要求。

1.1.4.重難點(diǎn)解決措施

針對(duì)重難點(diǎn)，在技術(shù)上提出了一下解決措施：

(1) 通訊服務(wù)橫向擴(kuò)展技術(shù)，設(shè)備接入規(guī)模在硬件資源滿(mǎn)足的情況下無(wú)限制，數(shù)據(jù)采集平臺(tái)可依據(jù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需要，動(dòng)態(tài)的新增不同類(lèi)型的通訊服務(wù)器資源；

(2) 支持多協(xié)議硬件設(shè)備接入，該數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，針對(duì)不同的協(xié)議，開(kāi)發(fā)了不同的通訊服務(wù)器，并進(jìn)行通訊集成；從而支持更為廣泛的設(shè)備接入通訊平臺(tái)；

(3) 數(shù)據(jù)隔離技術(shù)，支持接入平臺(tái)的通訊數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的隔離，支持企業(yè)之間數(shù)據(jù)的隔離，項(xiàng)目之間數(shù)據(jù)的隔離；

(4) 數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)，支持同一通訊服務(wù)數(shù)據(jù)的分發(fā)，用戶(hù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)，動(dòng)態(tài)增減數(shù)據(jù)的分發(fā)，用于滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的需要；

(5) 微服務(wù)技術(shù)，由傳統(tǒng)的單體服務(wù)技術(shù)，轉(zhuǎn)向微服務(wù)技術(shù)，故障率更低，后期可維護(hù)性更好；

(6) 各通訊協(xié)議服務(wù)獨(dú)立開(kāi)發(fā)，采用微服務(wù)技術(shù)進(jìn)行通訊平臺(tái)集成；

1.2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.1.系統(tǒng)架構(gòu)圖

在目前主流的基于企業(yè)級(jí)別的技術(shù)路線，可供選擇的有Java 技術(shù)體系、C#技術(shù)體系、.netCore技術(shù)體系；從目前國(guó)內(nèi)主流技術(shù)應(yīng)用和國(guó)內(nèi)環(huán)境考慮，我們優(yōu)先選擇Java 技術(shù)體系，該體系用戶(hù)使用群里大，開(kāi)源資源較多，有完整的技術(shù)架構(gòu)體系；Java技術(shù)體系中，所選用的技術(shù)路線為java、注冊(cè)中心、網(wǎng)關(guān)、基于開(kāi)源的通訊服務(wù)、跨服務(wù)調(diào)用插件、監(jiān)測(cè)中心。詳細(xì)技術(shù)架構(gòu)如圖所示:

1.2.2.業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)主要包括：MQ消息服務(wù)、TCP通訊服務(wù)、CoAP通訊服務(wù)、MQTT通訊服務(wù)、資源管理服務(wù)。每個(gè)子服務(wù)中核心業(yè)務(wù)模塊如圖所示：

核心業(yè)務(wù)模塊

(1) MQ消息服務(wù)

MQ消息服務(wù)，為獨(dú)立部署的開(kāi)源軟件系統(tǒng)，資源管理平臺(tái)通過(guò)組件的方式，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建銷(xiāo)毀消息隊(duì)列，MQ消息隊(duì)列服務(wù)的部署，可以橫向的擴(kuò)展部署，部署后的消息服務(wù)信息，需要錄入到資源管理服務(wù)中，作為基礎(chǔ)信息供平臺(tái)使用。用戶(hù)通過(guò)資源管理平臺(tái)，創(chuàng)建的消息隊(duì)列需綁定對(duì)應(yīng)的通訊服務(wù)，供通信服務(wù)使用。

(2) TCP通訊服務(wù)

TCP通訊服務(wù)，支持遠(yuǎn)程服務(wù)的創(chuàng)建、銷(xiāo)毀、消息轉(zhuǎn)發(fā)、權(quán)限驗(yàn)證、IP過(guò)濾、反向控制等功能。平臺(tái)通過(guò)資源管理服務(wù)，完成以上操作，TCP通訊服務(wù)也可作為單獨(dú)的插件使用。TPC通訊服務(wù)與資源管理平臺(tái)的信息交互通過(guò)注冊(cè)中心進(jìn)行。TCP通訊服務(wù)部署完成后，需將相關(guān)信息錄入到資源管理服務(wù)中，供資源管理平臺(tái)對(duì)TCP通訊服務(wù)的遠(yuǎn)程檢測(cè)與控制。

(3) CoAP通訊服務(wù)

CoAP通訊服務(wù)主要用于處理資源有限的低功耗設(shè)備協(xié)議。該服務(wù)支持服務(wù)創(chuàng)建、銷(xiāo)毀、反向控制、權(quán)限認(rèn)證、設(shè)備在線注冊(cè)等功能。

(4) MQTT通訊服務(wù)

MQTT通訊服務(wù)支持服務(wù)創(chuàng)建、服務(wù)銷(xiāo)毀、消息轉(zhuǎn)發(fā)、權(quán)限認(rèn)證。

(5) 資源管理服務(wù)

資源管理服務(wù)主要用于管理在服務(wù)器上部署的通訊服務(wù)、通訊服務(wù)中的鑒權(quán)、MQ服務(wù)。通訊服務(wù)主要包括TCP通訊服務(wù)、CoAP通訊服務(wù)、MQTT通訊服務(wù)。

1.2.3.主流技術(shù)架構(gòu)分析

目前主流通訊服務(wù)設(shè)計(jì)思路有三種，通訊服務(wù)的橫向設(shè)計(jì)方案與縱向設(shè)計(jì)方案。

1) 常規(guī)設(shè)計(jì)方案

縱向設(shè)計(jì)方案

小型公司采用的技術(shù)架構(gòu)，也是開(kāi)源市場(chǎng)上提供的最直接的解決方案，該方案會(huì)取消通訊路由(通訊路由的開(kāi)發(fā)存在技術(shù)難度，且機(jī)器硬件采購(gòu)成本較高)，取消通訊路由后，通訊并發(fā)不加載業(yè)務(wù)的情況下能達(dá)到1w；

應(yīng)用場(chǎng)景：以項(xiàng)目為為主，主要應(yīng)用于局域網(wǎng)，加載業(yè)務(wù)單機(jī)并發(fā)可達(dá)到3-6K；

備注：在大部分以項(xiàng)目為主，或者工業(yè)應(yīng)用，軟件基于局域網(wǎng)部署的場(chǎng)合下，采用小型公司采用的技術(shù)方案，該方案，網(wǎng)絡(luò)上有現(xiàn)成的解決方案，開(kāi)發(fā)成低，技術(shù)難度低。

應(yīng)用場(chǎng)景：以項(xiàng)目為主的局域網(wǎng)，或者工業(yè)設(shè)備互聯(lián)上。

2) 縱向設(shè)計(jì)方案，該框架為中型公司常用軟件框架結(jié)構(gòu)，該框架存在并發(fā)瓶頸，瓶頸在通訊路由上，并發(fā)程度的高低取決于通訊路由硬件的配置，在機(jī)器高配的情況下，高并發(fā)在100w以上。

縱向設(shè)計(jì)方案

該框架為中型公司常用軟件框架結(jié)構(gòu)，該框架存在并發(fā)瓶頸，瓶頸在通訊路由上，并發(fā)程度的高低取決于通訊路由硬件的配置，在機(jī)器高配的情況下，高并發(fā)在100w以上。

難點(diǎn)：通訊路由的開(kāi)發(fā)(選型，測(cè)試)，設(shè)備管理平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。

應(yīng)用場(chǎng)景：專(zhuān)注于家具銷(xiāo)售，設(shè)備銷(xiāo)售。

3) 橫向設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案目前azure云，阿里云等為代表的大型互聯(lián)網(wǎng)公司，采用了該軟件架構(gòu)方式，主要有由通訊組件，隊(duì)列組件，Rpc.api通訊接口，設(shè)備管理平臺(tái)構(gòu)成該通訊采集系統(tǒng)。

橫向設(shè)計(jì)方案

說(shuō)明：設(shè)備管理平臺(tái)中的通訊組件，動(dòng)態(tài)隊(duì)列，用戶(hù)基于業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)在設(shè)備管理平臺(tái)上進(jìn)行創(chuàng)建，并動(dòng)態(tài)綁定通訊組件與動(dòng)態(tài)隊(duì)列。設(shè)備接入該通訊平臺(tái)時(shí)需要預(yù)先在該設(shè)備平臺(tái)上注冊(cè)設(shè)備終端，平臺(tái)會(huì)分配各個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的連接認(rèn)證碼后，方可接入通訊平臺(tái)。

該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)：由于高端計(jì)算機(jī)造價(jià)高，單機(jī)通訊存在并發(fā)極限，采用通訊分布式，并發(fā)方式存在無(wú)限擴(kuò)張的可能；

技術(shù)難點(diǎn)：dynamic.IOTHub的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，隊(duì)列的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，設(shè)備平臺(tái)的上對(duì)IOTHub與Dynamic.queue動(dòng)態(tài)綁定，硬件設(shè)備的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，無(wú)技術(shù)積累的公司，存在挑戰(zhàn)。

應(yīng)用場(chǎng)景：用于多業(yè)主使用，各業(yè)主無(wú)相關(guān)性，無(wú)性能瓶頸（單機(jī)高配通訊可滿(mǎn)足上萬(wàn)并發(fā)）。該性能，能支持絕大多數(shù)業(yè)務(wù)，即使存在特定業(yè)務(wù)單IOTHub不能滿(mǎn)足需求的情況下，可采用新增IOT的方式支持更多設(shè)備的接入。

以上三種技術(shù)方案，應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，方案選擇需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)發(fā)技術(shù)儲(chǔ)備，人員配置情況。

1.2.4.關(guān)鍵技術(shù)

基于目前的市場(chǎng)上采用主流解決方案，我們吸收了現(xiàn)有的解決方案的基礎(chǔ)上，提出了滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求，合理技術(shù)解決方案。如圖所示。

橫向設(shè)計(jì)方案

該方案采用了，通訊服務(wù)與MQ消息服務(wù)橫向擴(kuò)展的技術(shù)，采用資源管理平臺(tái)進(jìn)行通訊資源的管理與監(jiān)測(cè)手段，最后對(duì)交互的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)則化，提供給業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用。

1.3.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.3.1.功能清單列表

通過(guò)需求分析深度分析與難點(diǎn)分析，整理出的功能清單列如表：

數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)功能

1.3.2.資源管理

資源管理服務(wù)主要用于通訊服務(wù)資源的管理，通訊服務(wù)資源包括TCP服務(wù)，CoAP通訊服務(wù)、MQTT通訊服務(wù)，MQ消息隊(duì)列通訊服務(wù)，這些服務(wù)需要提前部署到硬件環(huán)境中，供通訊服務(wù)使用。通訊服務(wù)資源單獨(dú)部署，采用了通訊資源橫向擴(kuò)展的方式，解決了單機(jī)通訊并發(fā)受限的瓶頸問(wèn)題。

1.3.3.MQ隊(duì)列管理

MQ通訊隊(duì)列管理，主要用于MQ隊(duì)列的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，銷(xiāo)毀，瀏覽工作，創(chuàng)建的隊(duì)列用于通訊服務(wù)消息的臨時(shí)存儲(chǔ)，或者消息的轉(zhuǎn)發(fā)。MQ服務(wù)是一種異步的服務(wù)間通信方式，適用于無(wú)服務(wù)器和微服務(wù)架構(gòu)。消息在被處理和刪除之前存儲(chǔ)在隊(duì)列上，每條消息僅可被一位用戶(hù)處理一次。消息隊(duì)列用于緩存或批處理工作以及緩解高峰期工作負(fù)載，在應(yīng)用程序中主要解決應(yīng)用耦合，異步消息，流量削鋒等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高性能、高可用、可伸縮。

1.3.4.TCP通訊服務(wù)

該服務(wù)通過(guò)TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該服務(wù)提供服務(wù)的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、銷(xiāo)毀、監(jiān)測(cè)；傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用TCP通訊服務(wù)缺少鑒權(quán)機(jī)制，在該通訊服務(wù)中，提供了鑒權(quán)機(jī)制，用于通訊服務(wù)的鑒權(quán)，同時(shí)支持無(wú)鑒權(quán)的通訊服務(wù)，用于兼容不支持通訊鑒權(quán)的硬件設(shè)備。較老舊的通訊設(shè)備，常采用該通訊協(xié)議作用工業(yè)互聯(lián)的協(xié)議，現(xiàn)階段仍然有大部分企業(yè)，采用該協(xié)議作為主要通訊協(xié)議，用于設(shè)備通訊。

1.3.5.MQTT通訊服務(wù)

該服務(wù)提供服務(wù)的動(dòng)態(tài)創(chuàng)建、銷(xiāo)毀、監(jiān)測(cè)、鑒權(quán)，與此同時(shí)該服務(wù)支持無(wú)鑒權(quán)的通訊設(shè)備。MQTT是一個(gè)基于客戶(hù)端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單、開(kāi)放和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。在很多情況下，包括受限的環(huán)境中，如：機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）。MQTT通訊協(xié)議，在衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號(hào)的醫(yī)療設(shè)備、智能家居、及一些小型化設(shè)備中已廣泛使用，該通訊服務(wù)為目前主流的通訊服務(wù)。

1.3.6.CoAP通訊服務(wù)

CoAP通訊服務(wù)主要用于低功耗支持CoAP協(xié)議的設(shè)備，該服務(wù)支持CoAP通訊的認(rèn)證，設(shè)備的方向控制，與此同時(shí)該服務(wù)支持無(wú)鑒權(quán)的通訊服務(wù)，用于支持無(wú)鑒權(quán)的設(shè)備。該服務(wù)通過(guò)CoAP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。CoAP（Constrained Application Protocol）是一種在物聯(lián)網(wǎng)世界的類(lèi)web協(xié)議。顧名思義，使用在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的ram，rom都通常非常小，運(yùn)行TCP和HTTP是不可以接受的。目前CoAP通訊協(xié)議在低功耗要求和信號(hào)穿透能力要求較高的場(chǎng)景下使用較多。

1.3.7.項(xiàng)目管理

平臺(tái)支持基于公司多項(xiàng)目接入，公司與公司之間數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯隔離，支持項(xiàng)目與項(xiàng)目之間進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離。注冊(cè)到平臺(tái)的公司，可以在平臺(tái)上新建項(xiàng)目，并將項(xiàng)目綁定到通訊的消息隊(duì)列上，項(xiàng)目業(yè)務(wù)編程時(shí)依據(jù)綁定的消息隊(duì)列，消費(fèi)隊(duì)列中的消息。

平臺(tái)提供web頁(yè)面或者API接口，為用戶(hù)提供設(shè)備注冊(cè)接口，設(shè)備注冊(cè)成功后，可采用平臺(tái)提供的通訊服務(wù)，進(jìn)行硬件設(shè)備與通訊服務(wù)器的通訊，并將消息發(fā)送到消息隊(duì)列，業(yè)務(wù)程序從消息隊(duì)列中獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行消費(fèi)。

1.3.8.數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

業(yè)務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完畢后，接入數(shù)據(jù)的格式有特定標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目采購(gòu)設(shè)備的通訊數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異性，若項(xiàng)目存在階段性建設(shè)，或者持續(xù)性的優(yōu)化，缺少數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程，后期項(xiàng)目的維護(hù)，改造與第三方的對(duì)接成本會(huì)非常高，特別是在大型多子系統(tǒng)的項(xiàng)目中表現(xiàn)得尤為突出，基于以上原因考慮通訊數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)系統(tǒng)之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化非常有必要。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-790897.html

到了這里，關(guān)于數(shù)據(jù)通訊平臺(tái)建設(shè)方案（物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！