物聯網開放實驗平臺云服務中間件的構建與實現

談海燕 陳夢雨 胡映霞 陳科宇 王輝輝

摘要 針對現有的物聯網實驗平臺存在缺乏統一標準、不利于操作的局限性，設計一套基于Lora的“物聯網實驗平臺云服務中間件”實驗系統，該系統屏蔽了底層細節，實現了信息的透明收集和傳輸以及數據的統一管理，避免大量的數據冗余和基礎數據的重復建設，實現快速構建物聯網應用，降低了搭建系統應用的門檻，加速了開發和部署過程。

【關鍵詞】物聯網 數據管理 Lora

目前，物聯網產業成為國家重點發展的對象，占據了技術產業戰略性地位，同時對于專業人才的需求日益增加，隨著物聯網教學的逐步深入，教學的重點趨于應用型人才的培養，實踐教學顯得尤為重要，于是對相應的教學設備的要求日益提高，現階段的物聯網實驗平臺存在諸多局限性，已經無法滿足教學需求，本系統應運而生。

1 功能設計

該云服務實驗平臺完成了下連終端設備、上接展示平臺、中間對數據采集、分析，實現數據的統一管理，它能夠屏蔽底層細節，以物聯網為核心，使得該物聯網開放實驗平臺適用于各種物聯網智能場景或能夠搭載各種物聯網應用。

1.1 驗證實驗模式

用戶通過登陸我們的平臺，可以根據驗證實驗的要求，在平臺上選擇我們封裝好的模塊搭建應用，以溫濕度檢驗應用為例，選擇相應的協議設置相關名稱信息之后便可創建一個應用，在應用中選擇添加所需要的傳感器等設備，即可創建一個溫濕度檢驗系統，通過圖標、曲線等方式實時顯示數據，讓用戶體會到真正的物聯網的應用而不是實驗箱上機械的連線操作。

1.2 軟件開發模式

平臺為用戶提供了Web API以及APPAPI，為軟件開發的同學提供便利，無需關注硬件搭建以及數據處理，由平臺實現數據的采集、分析的統一管理，將自己開發的Web或者APP與平臺相連，在展現層通過Web端或者移動端，可以實現對底層物理端的監控和控制。

1.3 硬件開發模式

對于致力于硬件開發的用戶，我們提供了相應的接口，只要用戶開發的設備支持平臺數據傳輸的協議，都可以將自己的設備與平臺連接，將自己的測量數據上傳到平臺上通過平臺實現智能化控制和實時數據展示。同時可以自行設置該數據的查看模式（私密/公開），選擇私密模式則只有自己能夠使用，選擇公開則由平臺進行展示和推廣，可供其他用戶參考、使用。

2 技術實現

如圖1所示，該云服務物聯網開放實驗平臺包括終端設備單元、通訊單元、采集平臺單元、應用程序單元和展示單元，所述采集平臺單元內設置有數據模塊、數據庫模塊、引擎模塊、消息模塊、安全模塊、報表模塊、WebAPI、腳本API、APP API。終端設備單元中的各個設備之間通過Lora網關進行連接，通訊單元與采集平臺單元之間采用網線（MQTT協議）連接。

應用程序單元通過Rest接口與采集平臺單元內的數據中心。展示單元包括PC端、APP端、微信端，PC端通過Web API與應用程序單元的業務Rest接口連接，APP端、微信端通過APP API與Rest接口連接，所述業務Rest接口與數據中心數據連接。

3 可擴展性

本示視例的云服務物聯網開放實驗平臺選用的是MQTT協議和Lora網關，同樣還可以采用其他協議的使用和其他網關的使用，便于擴展。

4 總結

在設計過程中，本云服務實驗平臺主要采用python語言進行開發，基于Lora和MQTT協議，該平臺屏蔽了底層細節，實現了信息的透明收集和傳輸以及數據的統一管理，避免大量的數據冗余和基礎數據的重復建設，實現快速構建物聯網應用，同時可擴展性強，方便后期的維護以及迭代更新，可以應用于各種物聯網智能場景。

參考文獻

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