一种物联网实时数据发布方法及系统.pdf

本发明涉及一种物联网实时数据发布方法，包括：感知设备获取物联网感知信息数据并实时传输到数据发布网关；数据发布网关将实时感知数据转换为IP包并传输到数据发布服务器；数据发布服务器对实时感知数据进行管理；用户通过Web客户端访问数据发布服务器并向数据发布服务器发送注册请求；成功注册的用户利用注册用户名和密码登录数据发布服务器，获得系统数据发布服务。本发明还公开了一种物联网实时数据发布系统。本发明将Web技术与物联网技术结合，通过数据发布服务器与Web客户端建立的WebSocket连接实时传输底层感知设备获取的数据，实现了Web方式下用户实时物联网感知数据发布业务，为用户提供一种跨平台、实时而易用的物联网数据发布平台。

权利要求书1.  一种物联网实时数据发布方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）感知设备获取物联网感知信息数据并实时传输到数据发布网关；（2）数据发布网关将感知设备发送的实时感知数据转换为IP包并传输到数据发布服务器；（3）数据发布服务器接收数据发布网关发送的实时感知数据，并对实时感知数据进行管理，为用户提供所需的感知设备发布数据；（4）用户通过Web客户端访问数据发布服务器提供的物联网数据发布网站，并向数据发布服务器发送注册请求；（5）成功注册的用户利用注册用户名和密码登录数据发布服务器，获得系统数据发布服务。2.  根据权利要求1所述的物联网实时数据发布方法，其特征在于：用户根据需要通过Web浏览器修改数据发布请求条件，修改数据发布请求包括以下步骤：（1） Web客户端对修改后数据发布请求条件进行判断，如果修改后请求条件包含在原有条件内，则Web客户端按照新的条件对数据进行筛选后显示；否则，Web客户端通过HTTP将新的数据发布请求发送到数据发布服务器；（2）数据发布服务器接收到新的数据发布请求后，将满足数据发布请求条件的数据通过已有WebSocket连接发送到Web客户端；（3）Web客户端接收数据发布服务器发送的数据，并在Web浏览器上进行显示。3.  根据权利要求1所述的物联网实时数据发布方法，其特征在于：当用户退出登录或关闭数据发布页面时，数据发布服务结束，数据发布结束包括以下步骤：（1） Web客户端向数据发布服务器发送数据发布结束请求；（2）数据发布服务器接收到数据发布结束请求，断开与Web客户端间的WebSocket连接，停止发布数据；数据发布服务器与Web客户端间WebSocket连接断开采用WebSocket协议关闭握手方法。4.  根据权利要求1所述的物联网实时数据发布方法，其特征在于：用户第一次使用数据发布服务时需在数据发布服务器上进行用户注册，注册方法包括以下步骤：（1）用户在注册页面输入并向数据发布服务器提交注册请求，注册请求包括用户名、密码、数据发布权限等信息；（2）数据发布服务器接收到用户注册请求，根据用户注册请求中的注册信息对用户身份进行鉴权，判断用户是否有效：如果是有效用户，则存储用户信息，并向Web客户端发送注册成功消息；否则，向Web客户端发送注册失败消息；（3）Web客户端将数据发布服务器返回的注册结果显示给用户。5.  根据权利要求1所述的物联网实时数据发布方法，其特征在于：成功注册的用户获取数据发布的方法包括以下步骤：（1）用户通过Web客户端向数据发布服务器发送数据发布请求；（2）数据发布服务器接收到数据发布请求后，与Web客户端建立WebSocket连接；（3）WebSocket连接建立成功后，数据发布服务器按照数据发布请求内容，将满足用户请求条件的数据通过WebSocket连接发送到Web客户端；（4）Web客户端接收到数据发布服务器发送的数据，通过Web浏览器显示给用户。6.  一种物联网实时数据发布系统，其特征在于：包括：感知设备，用于获取数据发布系统的数据，并通过网络将采集数据传输到区域内的数据发布网关；数据发布网关，用于接收感知设备发送的采集数据，并将感知设备发送的数据包格式转换为IP数据包格式传输到数据发布服务器；数据发布服务器，用于接收数据发布网关发送的实时数据；为Web客户端提供用户注册、登录的Web服务；处理Web客户端发送的数据发送请求，与Web客户端建立WebSocket连接，并将数据发布请求数据通过WebSocket连接发送到Web客户端；Web客户端，用于与数据发布服务器建立WebSocket连接，接收数据发布服务器发送的发布数据，并为用户提供注册、登录、数据发布请求及数据显示等服务的操作显示界面。7.  根据权利要求6所述的物联网实时数据发布系统，其特征在于：所述感知设备由采集模块、第一处理模块和通信模块组成，第一处理模块分别与采集模块、通信模块双向通讯，第一处理模块通过通信模块与数据发布网关双向通讯。8.  根据权利要求6所述的物联网实时数据发布系统，其特征在于：所述数据发布网关由第二处理模块、传感器通信模块和第一IP通信模块组成，第二处理模块分别与传感器通信模块、第一IP通信模块双向通讯，第二处理模块通过传感器通信模块与感知设备双向通讯，第二处理模块通过第一IP通信模块与数据发布服务器双向通讯。9.  根据权利要求6所述的物联网实时数据发布系统，其特征在于：所述数据发布服务器包括数据管理模块，其输出端与第一WebSocket模块的输入端相连，用户管理模块与Web服务模块双向通讯，数据管理模块、第一WebSocket模块、Web服务模块均与第二IP通信模块双向通讯。10.  根据权利要求6所述的物联网实时数据发布系统，其特征在于：所述Web客户端由数据处理模块、第二WebSocket模块和Web交互模块组成，数据处理模块分别与第二WebSocket模块、Web交互模块双向通讯。

说明书一种物联网实时数据发布方法及系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其是一种物联网实时数据发布方法及系统。
背景技术
物联网作为未来互联网的一部分，由数以亿计的具有感知、执行和数据处理能力的智能传感器和智能对象组成。这些设备广泛分布在家庭、工业现场、城市基础设施以及野外无人区域，同一区域的设备组成传感器子网并通过区域内网关连接互联网，将设备采集的包括环境参数、设备状态、能量使用等信息在内的传感数据传递给用户，为任何时间任何地点的管理、监测及控制提供支撑，最终实现人与物的通信。
感知设备获取的数据是物联网技术的核心。如何按用户需要对物联网底层的感知数据进行实时发布，为不同的用户提供一种方便、有效物联网感知数据获取、查看和监测方式，是物联网实际应用亟待解决的问题。如在工业物联网应用中，企业管理人员需要通过互联网远程获取传感设备采集的工业现场设备状态，以便随时随地监测管理设备运行情况，而现有工业物联网用户获取数据仅限于车间范围，即从工业现场采集的数据一般只在本地车间进行显示，而远程访问这些数据一般要在计算机中安装对应设备的管理维护软件，难以满足用户随时随地获取监测数据的需要。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种使用户在任何地方、任何时刻，只要使用带浏览器的设备上网就能获得所需的数据，无需依赖于任何特定的设备软件，实现物联网方便、有效的实时数据发布业务的物联网实时数据发布方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种物联网实时数据发布方法，该方法包括下列顺序的步骤：
（1）感知设备获取物联网感知信息数据并实时传输到数据发布网关；
（2）数据发布网关将感知设备发送的实时感知数据转换为IP包并传输到数据发布服务器；
（3）数据发布服务器接收数据发布网关发送的实时感知数据，并对实时感知数据进行管理，为用户提供所需的感知设备发布数据；
（4）用户通过Web客户端访问数据发布服务器提供的物联网数据发布网站，并向数据发布服务器发送注册请求；
（5）成功注册的用户利用注册用户名和密码登录数据发布服务器，获得系统数据发布服务。
用户根据需要通过Web浏览器修改数据发布请求条件，修改数据发布请求包括以下步骤：
（1） Web客户端对修改后数据发布请求条件进行判断，如果修改后请求条件包含在原有条件内，则Web客户端按照新的条件对数据进行筛选后显示；否则，Web客户端通过HTTP将新的数据发布请求发送到数据发布服务器；
（2）数据发布服务器接收到新的数据发布请求后，将满足数据发布请求条件的数据通过已有WebSocket连接发送到Web客户端；
（3）Web客户端接收数据发布服务器发送的数据，并在Web浏览器上进行显示。
当用户退出登录或关闭数据发布页面时，数据发布服务结束，数据发布结束包括以下步骤：
（1） Web客户端向数据发布服务器发送数据发布结束请求；
（2）数据发布服务器接收到数据发布结束请求，断开与Web客户端间的WebSocket连接，停止发布数据；数据发布服务器与Web客户端间WebSocket连接断开采用WebSocket协议关闭握手方法。
用户第一次使用数据发布服务时需在数据发布服务器上进行用户注册，注册方法包括以下步骤：
（1）用户在注册页面输入并向数据发布服务器提交注册请求，注册请求包括用户名、密码、数据发布权限等信息；
（2）数据发布服务器接收到用户注册请求，根据用户注册请求中的注册信息对用户身份进行鉴权，判断用户是否有效：如果是有效用户，则存储用户信息，并向Web客户端发送注册成功消息；否则，向Web客户端发送注册失败消息；
（3）Web客户端将数据发布服务器返回的注册结果显示给用户。
成功注册的用户获取数据发布的方法包括以下步骤：
（1）用户通过Web客户端向数据发布服务器发送数据发布请求；
（2）数据发布服务器接收到数据发布请求后，与Web客户端建立WebSocket连接；
（3）WebSocket连接建立成功后，数据发布服务器按照数据发布请求内容，将满足用户请求条件的数据通过WebSocket连接发送到Web客户端；
（4）Web客户端接收到数据发布服务器发送的数据，通过Web浏览器显示给用户。
本发明的另一目的在于提供一种物联网实时数据发布系统，其特征在于：包括：
感知设备，用于获取数据发布系统的数据，并通过网络将采集数据传输到区域内的数据发布网关；
数据发布网关，用于接收感知设备发送的采集数据，并将感知设备发送的数据包格式转换为IP数据包格式传输到数据发布服务器；
数据发布服务器，用于接收数据发布网关发送的实时数据；为Web客户端提供用户注册、登录的Web服务；处理Web客户端发送的数据发送请求，与Web客户端建立WebSocket连接，并将数据发布请求数据通过WebSocket连接发送到Web客户端；
Web客户端，用于与数据发布服务器建立WebSocket连接，接收数据发布服务器发送的发布数据，并为用户提供注册、登录、数据发布请求及数据显示等服务的操作显示界面。
所述感知设备由采集模块、第一处理模块和通信模块组成，第一处理模块分别与采集模块、通信模块双向通讯，第一处理模块通过通信模块与数据发布网关双向通讯。
所述数据发布网关由第二处理模块、传感器通信模块和第一IP通信模块组成，第二处理模块分别与传感器通信模块、第一IP通信模块双向通讯，第二处理模块通过传感器通信模块与感知设备双向通讯，第二处理模块通过第一IP通信模块与数据发布服务器双向通讯。
所述数据发布服务器包括数据管理模块，其输出端与第一WebSocket模块的输入端相连，用户管理模块与Web服务模块双向通讯，数据管理模块、第一WebSocket模块、Web服务模块均与第二IP通信模块双向通讯。
所述Web客户端由数据处理模块、第二WebSocket模块和Web交互模块组成，数据处理模块分别与第二WebSocket模块、Web交互模块双向通讯。
由上述技术方案可知，本发明将Web技术与物联网技术结合，通过数据发布服务器与Web客户端建立的WebSocket连接实时传输底层感知设备获取的数据，实现了Web方式下用户实时物联网感知数据发布业务，为用户提供一种跨平台、实时而易用的物联网数据发布平台。比如，在工业现场，采集的数据通过车间网关实时上传到企业的数据发布服务器上，而数据发布服务器相当于一个网站，用户可以通过浏览器登录数据发布服务器网站，与数据发布服务器之间建立一个WebSocket通道，数据发布服务器根据用户需要将数据通过WebSocket通道实时发送到浏览器，用户通过浏览器就能看到车间设备发送的数据，使用户在任何地方、任何时刻，只要使用带浏览器的设备上网就能获得所需的数据，无需依赖于任何特定的设备软件，实现物联网方便、有效的实时数据发布业务。
附图说明
图1是本发明系统结构框图；
图2是本发明的用户注册流程图；
图3是本发明的数据发布流程图；
图4是本发明的数据发布更新流程图；
图5是本发明的数据发布结束流程图；
图6是本发明中感知设备的模块组成结构示意图；
图7是本发明中数据发布网关的模块组成结构示意图；
图8是本发明中数据发布服务器的模块组成结构示意图；
图9是本发明中Web客户端的模块组成结构示意图。
具体实施方式
一种物联网实时数据发布方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）感知设备1获取物联网感知信息数据并实时传输到数据发布网关2；（2）数据发布网关2将感知设备1发送的实时感知数据转换为IP包并传输到数据发布服务器3；（3）数据发布服务器3接收数据发布网关2发送的实时感知数据，并对实时感知数据进行管理，为用户提供所需的感知设备1发布数据；（4）用户通过Web客户端4访问数据发布服务器3提供的物联网数据发布网站，并向数据发布服务器3发送注册请求；（5）成功注册的用户利用注册用户名和密码登录数据发布服务器3，获得系统数据发布服务。
如图2所示，用户第一次使用数据发布服务时需在数据发布服务器3上进行用户注册，注册方法包括以下步骤：（1）用户在注册页面输入并向数据发布服务器3提交注册请求，注册请求包括用户名、密码、数据发布权限等信息；（2）数据发布服务器3接收到用户注册请求，根据用户注册请求中的注册信息对用户身份进行鉴权，判断用户是否有效：如果是有效用户，则存储用户信息，并向Web客户端4发送注册成功消息；否则，向Web客户端4发送注册失败消息；（3）Web客户端4将数据发布服务器3返回的注册结果显示给用户。Web客户端4运行在支持WebSocket协议的浏览器上，注册请求包括注册用户名、密码和权限信息等。
如图3所示，成功注册的用户获取数据发布的方法包括以下步骤：（1）用户通过Web客户端4向数据发布服务器3发送数据发布请求；数据发布请求可采用标记语言XML来描述用户所需数据时间间隔，位置范围，数据值范围等条件信息，包含在HTTP包进行传输；（2）数据发布服务器3接收到数据发布请求后，与Web客户端4建立WebSocket连接；数据发布服务器3与Web客户端4之间使用WebSocket协议中规定的握手认证方法建立WebSocket连接；（3）WebSocket连接建立成功后，数据发布服务器3按照数据发布请求内容，将满足用户请求条件的数据通过WebSocket连接发送到Web客户端4；（4）Web客户端4接收到数据发布服务器3发送的数据，通过Web浏览器显示给用户。数据发布请求描述用户所需数据的条件信息，包括数据的时间间隔，位置范围，数据值范围等。
如图4所示，用户根据需要通过Web浏览器修改数据发布请求条件，修改数据发布请求包括以下步骤：（1） Web客户端4对修改后数据发布请求条件进行判断，如果修改后请求条件包含在原有条件内，则Web客户端4按照新的条件对数据进行筛选后显示；否则，Web客户端4通过HTTP将新的数据发布请求发送到数据发布服务器3；（2）数据发布服务器3接收到新的数据发布请求后，将满足数据发布请求条件的数据通过已有WebSocket连接发送到Web客户端4；（3）Web客户端4接收数据发布服务器3发送的数据，并在Web浏览器上进行显示。比如说用户先发送的条件是获得车间1、车间2范围内的数据，后来用户只想获得车间1的数据。这时后面用户想获取的数据是包含在原来的数据中的，即修改后请求条件包含在原有条件内，为了降低服务器的负担，这时就无需把这个新的条件发送给服务器，而是由客户端自行对原来的数据进行筛选，找出车间1的数据；如果新的条件不在原来的条件中，那么这个请求必须发送到服务器。
如图5所示，当用户退出登录或关闭数据发布页面时，数据发布服务结束，数据发布结束包括以下步骤：（1） Web客户端4向数据发布服务器3发送数据发布结束请求；（2）数据发布服务器3接收到数据发布结束请求，断开与Web客户端4间的WebSocket连接，停止发布数据；数据发布服务器3与Web客户端4间WebSocket连接断开采用WebSocket协议关闭握手方法。
如图1所示，本系统包括：感知设备1，用于获取数据发布系统的数据，并通过网络将采集数据传输到区域内的数据发布网关2；数据发布网关2，用于接收感知设备1发送的采集数据，并将感知设备1发送的数据包格式转换为IP数据包格式传输到数据发布服务器3；数据发布服务器3，用于接收数据发布网关2发送的实时数据；为Web客户端4提供用户注册、登录的Web服务；处理Web客户端4发送的数据发送请求，与Web客户端4建立WebSocket连接，并将数据发布请求数据通过WebSocket连接发送到Web客户端4； Web客户端4，用于与数据发布服务器3建立WebSocket连接，接收数据发布服务器3发送的发布数据，并为用户提供注册、登录、数据发布请求及数据显示等服务的操作显示界面。
在图1中，在不同区域内分布着多个感知设备1，这些感知设备1组成传感器网络，组网方式可根据实际情况采用常用的固定组网或自组织组网形式。感知设备1利用常用的通信协议，如IEEE 802.15.4将采集的数据通过传感器网络发送到区域内的数据发布网关2。感知设备1发送的采集数据的包括感知设备1号、采集数据的时间，位置，大小及数据量单位等信息。系统每个区域都有一个数据发布网关2用于接收区域内感知设备1发送的数据，将感知数据包格式转换为IP数据包格式传输到数据发布服务器3。系统通常包含一个数据发布服务器3，接收并管理数据发布网关2发送的感知设备1实时数据，同时为Web客户端4提供用户注册、登录及数据发布等Web服务。系统Web客户端4可在支持WebSocket协议的浏览器上运行，用户通过Web浏览器输入数据发布服务器3网址，获取数据发布服务器3Web服务。
如图6所示，所述感知设备1由采集模块、第一处理模块和通信模块组成，第一处理模块分别与采集模块、通信模块双向通讯，第一处理模块通过通信模块与数据发布网关2双向通讯。采集模块利用传感器获取感知数据，感知数据通过第一处理模块的处理打包通过通信模块进行传输。根据不同的应用场景、设备类型及组网形式，通信模块可将感知数据直接发送到数据发布网关2，或通过感知设备1组成的传感器网络发送到其他感知设备1，然后其他设备转发到数据发布网关2，发送的数据包含数据的时间间隔，位置范围，数据值范围等信息。
如图7所示，所述数据发布网关2由第二处理模块、传感器通信模块和第一IP通信模块组成，第二处理模块分别与传感器通信模块、第一IP通信模块双向通讯，第二处理模块通过传感器通信模块与感知设备1双向通讯，第二处理模块通过第一IP通信模块与数据发布服务器3双向通讯。数据发布网关2的传感器通信模块用于接收来自感知设备1发送的感知数据，第二处理模块将感知设备1发送的数据包转换为IP数据包形式，打包后的IP数据包通过第一IP通信模块发送到数据发布服务器3。
如图8所示，所述数据发布服务器3包括数据管理模块，其输出端与第一WebSocket模块的输入端相连，用户管理模块与Web服务模块双向通讯，数据管理模块、第一WebSocket模块、Web服务模块均与第二IP通信模块双向通讯。数据发布服务器3通过第二IP通信模块接收数据发布网关2发送的感知数据及Web客户端4发送的请求，同时接收发送WebSocket数据包；数据管理模块对接收到的感知数据进行解析并根据感知数据包中包含的时间，位置，大小及数据量单位等信息进行管理，并处理用户的数据发布请求，为第一WebSocket模块提供满足数据发布请求条件的感知设备1数据；第一WebSocket模块用于管理与Web客户端4间建立WebSocket连接，并将数据管理模块提供的数据打包为WebSocket帧通过第二IP通信模块发送；用户管理模块用于管理用户注册信息，并对用户进行鉴权；Web服务模块处理Web客户端4发送Web请求，并根据请求为Web客户端4通过第二IP通信模块发送对应Web页面。
如图9所示，所述Web客户端4由数据处理模块、第二WebSocket模块和Web交互模块组成，数据处理模块分别与第二WebSocket模块、Web交互模块双向通讯。Web交互模块用于向数据发布服务器3发送用户Web请求，接收处理数据服务器发送的Web页面；第二WebSocket模块用于管理与数据发布服务器3间建立WebSocket连接，并接收通过WebSocket连接发送的感知数据；数据处理模块管理数据发布服务器3发送的感知数据，并处理用户的数据发布请求，根据用户数据发布请求的条件调整感知数据的显示。
综上所述，本发明将Web技术与物联网技术结合，通过数据发布服务器3与Web客户端4建立的WebSocket连接实时传输底层感知设备1获取的数据，实现了Web方式下用户实时物联网感知数据发布业务，为用户提供一种跨平台、实时而易用的物联网数据发布平台。