一种基于MQTT的物联网边缘网关系统、方法、终端及存储介质与流程

本发明属于物联网通信，具体涉及一种基于大数据的发型推荐方法、系统、终端及存储介质。

背景技术：

1、随着物联网技术的飞速发展，万物互联已成为现实，极大地推动了社会各领域的智能化进程。然而，这一趋势也带来了前所未有的挑战，尤其是设备间连接的多样性和复杂性显著增加。传统的物联网网关设计往往局限于支持单一或少数几种通信协议(如modbus、tcp等)，这极大地限制了其在实际应用中的灵活性和可扩展性。

2、在现有的物联网架构中，网关作为连接物理世界与数字世界的桥梁，其重要性不言而喻。然而，传统网关的局限性在于其硬件接口单一、软件逻辑固化，难以适应快速变化的物联网环境。当面对种类繁多、协议各异的物联网设备时，传统网关往往显得力不从心，无法满足设备间高效、可靠的数据传输需求。

3、此外，随着物联网应用场景的不断拓展，对于网关的灵活性、可配置性和可扩展性提出了更高要求。用户希望能够根据自己的实际需求，灵活配置网关的通信接口、数据处理逻辑以及安全认证机制等，以实现更加精准、高效的数据采集、处理和传输。然而，现有技术中的网关大多采用封闭式设计，用户难以对其进行自定义配置和扩展，这严重制约了物联网技术的创新与发展。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于mqtt的物联网边缘网关系统、方法、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于mqtt的物联网边缘网关系统，包括网关硬件层、系统层和网关应用层，网关硬件层、系统层和网关应用层依次连接；

3、网关硬件层，集成有多种通信接口模块，包括网口模块、4g/5g通信模块、rs232通信模块、rs485通信模块、usb串行总线接口、wifi通信模块、zigbee通信模块和lora通信模块，用于实现与物联网设备、网关及物联网平台的多样化连接与数据交互；

4、系统层，部署于网关硬件层之上，用于负责系统的整体管理与调度，包括操作系统、支持mqtt协议的通信协议栈、数据处理引擎、安全认证机制及电源管理系统，对各通信模块的进行控制、对数据的进行处理与转发；

5、网关应用层，构建于系统层之上，用于提供用户可定制的应用服务接口，支持用户根据实际需求灵活配置和扩展边缘网关的应用场景，包括但不限于用于设置和管理网关各项参数的配置模块，以及用于接收来自物联网设备的数据，并进行格式解析和初步处理的数据解析模块。

6、本技术方案的进一步改进还有，网关应用层还包括：

7、通信模块，用于在网关应用层与物联网设备、网关和物联网平台之间建立通信链路，同时根据需求进行协议转换；

8、打包模块，用于根据配置不同打包对应命令，以及将解析后的数据打包为json字符串，并给json字符串添加通用时间戳字段；

9、安全校验模块，用于根据配置不同，对从物联网设备或物联网平台返回的数据进行校验和签名；

10、日志模块，用于记录系统在运行过程中发生的所有关键性事件，关键性事件包括但不限于系统启动、配置更改和错误发生；

11、升级模块，用于定期检查是否有新的版本或补丁发布，并在检测到新版本时，评估当前版本与新版本之间的差异，并决定是否需要执行升级操作；

12、定时模块，用于定时检查系统资源的分配情况。

13、第二方面，本发明提供一种根据上述任一项所述的基于mqtt的物联网边缘网关系统的通信方法，包括：

14、读取配置文件，根据物联网设备配置的通信协议类型发起连接，获取对应连接句柄；

15、根据配置信息的不同，打包对应命令；

16、通过连接句柄向物联网设备发送打包的对应命令，并读取物联网设备的返回值；

17、根据配置信息调用安全校验模块对返回值进行校验和签名；

18、根据配置信息解析对应返回值；

19、将解析后的数据打包为json字符串，给json字符串添加通用时间戳字段，并将json字符串发送给物联网平台。

20、本技术方案的进一步改进还有，配置文件包括：

21、物联网平台信息，包括mqtt地址；

22、物联网设备信息，包括通信协议信息、定时查询标记信息、命令模式、命令格式和数据解析信息；

23、通信辅助信息，包括lora节点id和modbus从机地址；

24、定时间隔信息；

25、升级订阅信息。

26、本技术方案的进一步改进还有，数据解析信息包括数据长度、数据格式、小数点位数、浮点数标记、批量解析标记和负数标记。

27、本技术方案的进一步改进还有，还包括对物联网边缘网关进行自动升级，其具体步骤包括：

28、启动物联网边缘网关的升级模块监听功能，以订阅预设的mqtt升级主题，用于接收来自物联网平台的升级指令；

29、当接收到通过mqtt升级主题发送的升级指令时，接收完整的升级指令数据包；

30、将接收到的升级版本信息与当前网关的版本信息进行比对，以确定是否需要执行升级操作；

31、若确定需要升级，则根据升级指令中的下载链接，从指定的服务器下载升级文件的压缩包；

32、对下载的升级文件压缩包进行完整性校验，确保文件在传输过程中未被篡改或损坏；

33、校验通过后，将压缩包解压至指定目录；

34、将解压后的新程序主体文件替换当前网关的程序主体文件；

35、根据需要更新网关的配置文件，包括但不限于mqtt地址、设备信息和通信辅助信息；

36、根据升级要求，更新网关所需的目标库文件；

37、完成所有更新操作后，重新启动物联网边缘网关的程序，以应用新的升级内容，确保网关以最新版本运行。

38、本技术方案的进一步改进还有，根据配置信息解析对应返回值，其具体包括：

39、从配置文件中读取与返回值解析相关的规则或指令；

40、根据配置信息中的解压缩指令或解密指令对返回值进行解压或解密操作；

41、根据返回值的数据格式选择对应的解析器；

42、使用选定的解析器根据配置文件中的解析规则对预处理后的返回值进行解析。

43、本技术方案的进一步改进还有，规则包括数据类型映射、字段名称映射、条件判断逻辑、数据格式；指令包括解压缩指令或解密指令。

44、第三方面，本发明提供一种终端，包括：

45、处理器、存储器，其中，

46、该存储器用于存储计算机程序，

47、该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

48、第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

49、本发明的有益效果在于：

50、增强连接灵活性与兼容性：通过集成多样化的通信接口模块，本系统能够支持多种物联网设备的接入，包括但不限于通过网口、4g/5g、rs232、rs485、usb、wifi、zigbee和lora等多种通信方式，极大地提升了网关与物联网设备之间的连接灵活性和兼容性，满足了不同场景下设备的接入需求。

51、提升数据处理效率与可靠性：系统层中部署的支持mqtt协议的通信协议栈和数据处理引擎，确保了数据在物联网设备、网关及物联网平台之间的高效、可靠传输。mqtt协议以其轻量级、低带宽占用和高可靠性的特性，特别适合于物联网环境中大量设备的数据交换，从而提高了整个系统的数据处理效率和稳定性。

52、增强用户自定义配置与扩展能力：网关应用层的引入，为用户提供了可定制的应用服务接口，使得用户能够根据自己的实际需求，灵活配置网关的通信接口、数据处理逻辑以及安全认证机制等。这种高度可配置性和可扩展性，不仅满足了用户对于精准、高效数据采集、处理和传输的需求，还促进了物联网技术的创新与应用拓展。

53、提升系统安全性：内置的安全认证机制，确保了数据传输过程中的安全性和隐私保护，防止了数据泄露和非法访问等安全问题，为物联网应用的稳定运行提供了坚实保障。

54、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。