[發明專利]一種支持長連接的低功耗物聯網平臺及其設備和管理方法

在審

• 申請號: 202210712108.8
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115037600A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 尚劍紅;胡許冰;楊帆;高越;高釩
• 申請（專利權）人: 沈陽尚源智慧科技有限公司
• 主分類號: H04L41/0631
• 分類號: H04L41/0631;H04L41/0893;H04L41/0894;H04L69/08;H04W4/12;H04W12/06;H04W52/02;H04W76/10;H04W80/12
• 代理公司: 遼寧中科品創專利代理事務所(普通合伙) 21261
• 代理人: 王麗瓊

一種支持長連接的低功耗物聯網平臺及其設備和管理方法，所屬物聯網技術領域，物聯網平臺分為云、邊、端三層，云層為物聯網平臺云端，邊層為操作系統邊緣側，端層為最底層的設備；操作系統邊緣側與物聯網平臺云端通過websocket/MQTT連接方式進行消息交互，達到數據協同、應用協同和管理協同；操作系統邊緣側在邊緣硬件上部署有容器化固件；容器化固件內置有設備影子模塊、安全控制模塊、時序數據庫模塊和消息隊列模塊。本發明平臺、設備及方法實現了邊云的數據協同、應用協同和管理協同，利用云邊的可靠消息傳遞降低傳輸成本，縮短數據與決策之間的等待時間，提高服務質量。

技術領域

本發明屬于物聯網技術領域，具體涉及提供支持海量異構設備快速接入、設備管理、數據分析及邊緣智能等全場景服務的物聯網平臺、設備和管理方法。

背景技術

現代物聯網技術已經深度融入社會的方方面面，例如市政、燃氣、水務、建筑等行業。物聯網技術是通過信息傳感設備進行物體之間的信息交換和傳輸，物聯網不僅能夠進行智能識別，還能夠達到有效定位和追蹤，實時監控，在安全管理中有著不可忽視的作用。尤其，是在機械設備數量規模龐大、現場管理難度極高，很難保證高效率施工作業的建筑行業中；以及燃氣管網管線架構越來越密集，越來越復雜，更新越來越頻繁，管道易發生堵塞、泄漏的燃氣行業中，以物聯網技術賦能全生命周期管控系統適時出現，使得管理者更加“耳聰目明”，成為破題利器。物聯網技術能夠有效預防和應對各類突發事件的能力，以符合行業發展需要，為城市經濟、社會發展保駕護航。

但是，物聯網平臺的適用性因各行各業場景復雜，特性需求多，物聯網平臺設計還面臨以下問題：

(1)設備多元性問題：物聯網行業下屬廠家設備、儀器儀表眾多。同樣的設備應用在不同的場景采集參數存在差異，集成裝備的廠家定制化自有設備和協議，增加了設備的多元性和復雜度。設備多元性給設備接入以及設備建模帶來挑戰。因此，如何快速設備接入、建立設備模型并統一納管是物聯網平臺必須解決的問題。

(2)協議復雜性問題：物聯網協議覆蓋物理層、鏈路層、傳輸層、應用層等不同層次，行業里常用的包括CoAP、LwM2M、MQTT等標準物聯網協議，也涉及OPC-UA、OPC-DA、ModbusRTU和Modbus TCP等工業協議，低功耗和無線還有BLE、NB-IoT和LoRa等。由于設備種類較多、連接介質多樣、低功耗和多復雜場景，通訊包括無線、有線等多種形態，設備也存在大量的基于TCP/UDP定制的協議。因此，如何在平臺靈活配置和管理多個規則和策略，快速、便捷并保證數據安全的完成協議轉換，協議解析出有效數據并準確及時有序上報具有很高的難度。

(3)海量數據存儲問題：設備和傳感器實時監控數據每天可達TB甚至更多，如何采集、傳輸、存儲和數據分析計算涉及高并發的讀寫TPS和QPS需求；隨著數據因時間累積(比如默認存儲半年以上)達到1000億條級別，對云硬盤的IOPS參數和數據庫服務器的性能要求也會隨之提升；實時監測對數據的準確性和時效性有秒級要求，因此，性能、安全和可靠是物聯網平臺必須應對的難點。

(4)遠程和自動控制問題：業務覆蓋的區域、位置以及業務形態需要物聯網支撐遠程控制以及無人值守。隨著行業對安全運營和管理精細化的提升，智慧場站和智能應用對遠程和自動控制也提出更高要求；低功耗場景面臨信號干擾，設備睡眠和離線等復雜情況，因此，對遠程控制的精確性和及時性也是需要考慮的問題。

(5)業務應用的安全控制問題：在無人值守場站和有安全等級要求的業務和應用領域，需要同時考慮鏈路和通訊的冗余和切換。公網和內網、有線和無線以及雙無線在實際現場中都存在，APN和普通2/3/4G卡，電信、移動、聯通多個運營商，因此，固定ip和動態ip等多種形式給平臺的鏈路管理和安全控制帶來配置和管理的巨大壓力。

發明內容

針對上述現有物聯網平臺技術存在的五大方面的技術瓶頸，本發明提供一種支持長連接的低功耗物聯網平臺及其設備和管理方法，平臺及設備能夠同時兼顧集中采集、遠程控制和邊云協同，特別能夠在長連接和低功耗的條件下，實現統一連接管理，達到高效協議解析。