物联网开放实验平台云服务中间件的构建与实现

谈海燕 陈梦雨 胡映霞 陈科宇 王辉辉

摘要 针对现有的物联网实验平台存在缺乏统一标准、不利于操作的局限性，设计一套基于Lora的“物联网实验平台云服务中间件”实验系统，该系统屏蔽了底层细节，实现了信息的透明收集和传输以及数据的统一管理，避免大量的数据冗余和基础数据的重复建设，实现快速构建物联网应用，降低了搭建系统应用的门槛，加速了开发和部署过程。

【关键词】物联网 数据管理 Lora

目前，物联网产业成为国家重点发展的对象，占据了技术产业战略性地位，同时对于专业人才的需求日益增加，随着物联网教学的逐步深入，教学的重点趋于应用型人才的培养，实践教学显得尤为重要，于是对相应的教学设备的要求日益提高，现阶段的物联网实验平台存在诸多局限性，已经无法满足教学需求，本系统应运而生。

1 功能设计

该云服务实验平台完成了下连终端设备、上接展示平台、中间对数据采集、分析，实现数据的统一管理，它能够屏蔽底层细节，以物联网为核心，使得该物联网开放实验平台适用于各种物联网智能场景或能够搭载各种物联网应用。

1.1 验证实验模式

用户通过登陆我们的平台，可以根据验证实验的要求，在平台上选择我们封装好的模块搭建应用，以温湿度检验应用为例，选择相应的协议设置相关名称信息之后便可创建一个应用，在应用中选择添加所需要的传感器等设备，即可创建一个温湿度检验系统，通过图标、曲线等方式實时显示数据，让用户体会到真正的物联网的应用而不是实验箱上机械的连线操作。

1.2 软件开发模式

平台为用户提供了Web API以及APPAPI，为软件开发的同学提供便利，无需关注硬件搭建以及数据处理，由平台实现数据的采集、分析的统一管理，将自己开发的Web或者APP与平台相连，在展现层通过Web端或者移动端，可以实现对底层物理端的监控和控制。

1.3 硬件开发模式

对于致力于硬件开发的用户，我们提供了相应的接口，只要用户开发的设备支持平台数据传输的协议，都可以将自己的设备与平台连接，将自己的测量数据上传到平台上通过平台实现智能化控制和实时数据展示。同时可以自行设置该数据的查看模式（私密/公开），选择私密模式则只有自己能够使用，选择公开则由平台进行展示和推广，可供其他用户参考、使用。

2 技术实现

如图1所示，该云服务物联网开放实验平台包括终端设备单元、通讯单元、采集平台单元、应用程序单元和展示单元，所述采集平台单元内设置有数据模块、数据库模块、引擎模块、消息模块、安全模块、报表模块、WebAPI、脚本API、APP API。终端设备单元中的各个设备之间通过Lora网关进行连接，通讯单元与采集平台单元之间采用网线（MQTT协议）连接。

应用程序单元通过Rest接口与采集平台单元内的数据中心。展示单元包括PC端、APP端、微信端，PC端通过Web API与应用程序单元的业务Rest接口连接，APP端、微信端通过APP API与Rest接口连接，所述业务Rest接口与数据中心数据连接。

3 可扩展性

本示视例的云服务物联网开放实验平台选用的是MQTT协议和Lora网关，同样还可以采用其他协议的使用和其他网关的使用，便于扩展。

4 总结

在设计过程中，本云服务实验平台主要采用python语言进行开发，基于Lora和MQTT协议，该平台屏蔽了底层细节，实现了信息的透明收集和传输以及数据的统一管理，避免大量的数据冗余和基础数据的重复建设，实现快速构建物联网应用，同时可扩展性强，方便后期的维护以及迭代更新，可以应用于各种物联网智能场景。

参考文献

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