物联网：数据网关产品的设计与实现

一、什么是物联网

物联网，是依托互联网技术、现代传感技术等，将空间中的设备、系统、传感器数据打通， 实现人与物、物与物的连接。

二、数据源类型

物联网中的数据源有以下分类（包括但不限于）：

• 传感器
• 智能终端设备
• 既有系统
• 视频
• 传感器类型多种多样，按照数据类型分类：
• 模拟量传感器；
• 状态量传感器；
• 智能终端设备，例如：手机、机器人等智能设备。智能终端的感知方式是通过内置的传感器、摄像头等方式感知的。
• 既有系统：既有的数据采集系统，已布置多个传感器测点，且已将这些测点数据采集到系统中。
• 视频：可见光、红外、夜视（数字摄像头容易接入，获取视频IP地址配置视频流即可，模拟摄像头的接入需经过信号的换算等流程。

三、数据接入的基本概念

物联网建设中，常见的数据接入方式有：opc、modbus、wifi、蓝牙、zigbee、PLC。

• PLC是智能终端的逻辑控制器，若智能终端没有接入系统或上传数据，做物联网数据接入时，需从PLC中直接读取数据。
• Wifi、蓝牙、zigbee是几种近距离无线传感方式，具有标准的协议格式，可直接访问读取数据。
• 工业领域常见的系统，是分布式采集，将传感器采集到的数据汇总到上位机 中，opc是集成系统上位机对外的开放接口，具备通用性的标准协议，且opc是最常见的接入方式。
• Modbus与opc相似，没有opc常见，属于比较小众的开放接口，但比其他数据接入方式常见，有标准通讯协议。

四、数据关注的字段

对传感器数据进行采集，需要获取传感器的：编号、类型、单位、数值、名称/地点、量程、报警信息、故障信息等。

注：传感器的控制器中可能会预置控制程序，需要了解相关控制定义，例如：传感器A的报警上下限、断电上下限、是否馈电异常等。

五、数据网关

1. 数据网关概念

数据网关定义：从工业领域的服务器、传感器或自有系统等，将其各类数据进行接入，并对数据进行解析，以一定的数据标准进行输出，成为产品后端可直接访问的数据。

数据网关访问多个数据源（多个传感器、多个系统），通过智慧网关程序，将数据发送给后端。数据接入过程中，要讲生产环境和开发环境相隔离，避免配置不当对企业生产环节造成影响。

2. 为什么要设计数据网关

在工业领域，数据源类型多样，且数据众多。很多数据来源于底层硬件设备，传统的硬件设备如传感器，需定期标校，且有一定的使用期限，工业领域安装的硬件设备需定期更换；另外，增加传感器测点的情况也时有发生。

当发生以上数据变更时，客户有变更产品数据的需求:

• 无数据网关情况：甲方联系乙方数据变更，乙方内部走流程完成甲方变更需求。过程中乙方需派出开发人员或联系工作伙伴解决相关问题。
• 有数据网关情况：甲方数据源变更，可自行增加数据到raydata，并在页面上添加显示。

3. 设计网关产品优势

首先的优势是便捷，且可以满足客户自行维护的需求；此外，拥有一套数据网关产品可以节省乙方开发资源。产品无需重新设计和开发，即可完成。总结为：合同期内的变更节省乙方资源，合同期外的变更节省甲方支出。

4. 数据网关功能

从工业数据源（传感器、设备、系统）通过标准的接口（opc、modbus、wifi、蓝牙、zigbee、plc）读取数据并进行解析，将解析后的数据上传至系统后端，供前台产品使用。

5. 数据网关产品工作流程设计

• 数据接入-适配-输出：从数据源读取数据，适配成标准格式，按需输出到系统后端、数据库、消息队列；
• 点表的维护和管理：补充点表内容，完善点表信息；
• 数据校对：将获取的数据和数据源进行比较，确认有无误差；
• 问题排查：数据异常时的处理方案与流程；

当满足以上基本功能，一套简单的数据网关产品就形成了，若想实现增值功能，需要在此基础上进行功能迭代和拓展。

本文作者 @Liya同学

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