一种基于物联网和PaaS云平台的数据采集系统及其构建方法

一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统及其构建方法
技术领域
1.本发明属于物联网数据处理的技术领域，具体涉及一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统及其构建方法。


背景技术：

2.现有技术中，通常利用专用传感技术及时发现正在发生的物理事件，如地震、山火和非法入侵等；或者通过特定的传感器采集温度、湿度和光照强度等物理环境信息，揭示所在区域相关环境指标的变化趋势；此外，摄像机和录音机作这类传感设备，被广泛用于采集所在区域的视频、音频和图像等多媒体数据。
3.然而，现有使用传感设备的数据采集系统，采用的传感设备检测数据比如光纤传感器、温湿度传感器、气体传感器、视频传感器等外部硬件设备直接与系统进行通信，将传感器检测到的数据传至系统中进行采集使用，但这些传统的传感设备往往存在部署时受外部不可抗力因素的影响以及自身仪器带有的精准度不足、只能收集自身仪器所对应的数据，存在部署效率低、数据采集目标单一、架构僵化、难于伸缩等局限，无法满足实际应用对部署效率、多目标数据兼容、数据采集时效和系统扩展性等方面的需求。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明的第一目的在于提供一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统，本发明的第二目的在于提供一种基于物联网和paas云平台的数据采集方法，用于实现对物联网数据的手机和分发的功能。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统，包括数据汇聚网关、多个智能数据采集终端、paas云平台、客户端；
7.智能数据采集终端、数据汇聚网关均分别设于需要进行数据采集的数据采集区域；多个智能数据采集终端均分别与数据汇聚网关直接连接通信进行数据交互；
8.智能数据采集终端用于采集数据采集区域内的物理环境信息或多媒体数据；
9.数据汇聚网关通过5g网络链路或互联网链路与paas云平台连接通信进行数据交互；
10.paas云平台用于对智能数据采集终端采集到的数据进行处理；
11.客户端与paas云平台连接通信进行数据交互；客户端用于对paas云平台进行访问和管理操作。
12.优选地，多个智能数据采集终端均分别通过无线通信的方式与数据汇聚网关进行数据交互。
13.优选地，智能数据采集终端包括感知模块、存储模块、计算模块、指令处理模块、通信模块；
14.感知模块用于采集数据采集区域内的物理信息和多媒体数据，并将物理信息和多
媒体数据分类存储在存储模块中；
15.存储模块用于缓存感知模块采集的数据；
16.计算模块用于任务分配、任务调度、数据计算、数据融合传输；
17.指令处理模块用于接收和处理启停指令、休眠指令、数据采集策略调整指令；
18.通信模块用于将数据发送到数据汇聚网关。
19.优选地，5g网络链路为备用通信链路，互联网链路主通信链路。
20.优选地，客户端包括pc客户端和手机客户端；
21.pc客户端以ie浏览器为入口，手机客户端以微信小程序为入口；
22.pc客户端或手机客户端均分别用于访问位于paas云平台并进行操作。
23.优选地，paas云平台包括应用服务器和数据库；
24.应用服务器与数据库连接通信进行数据交互；
25.应用服务器用于通过5g网络链路或互联网链路与数据汇聚网关进行数据交互；应用服务器还用于与客户端进行数据交互；
26.数据库用于存储智能数据采集终端所采集到的数据。
27.进一步地，应用服务器内置数据管理系统；
28.数据管理系统用于处理智能数据采集终端所采集到的数据。
29.更进一步地，数据管理系统包括系统管理模块、终端管理模块、数据接收模块、数据处理模块、指令发送模块；
30.系统管理模块用于用户管理、权限管理、角色管理；
31.终端管理模块用于对智能数据采集终端进行增删管理、分组管理、状态管理；
32.数据接收模块用于接收智能数据采集终端所采集的数据并根据数据类型进行分类存储；
33.数据处理模块用于对已接收和存储的数据进行分析、统计、挖掘并通过图表的方式呈现数据处理结果；
34.指令发送模块用于向智能数据采集终端发送启停指令、休眠指令、采集策略指令。
35.优选地，智能数据采集终端和数据汇聚网关以数据汇聚网关为根节点深度为1组成树形网络。
36.一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统的构建方法，用于构建前述的基于物联网和paas云平台的数据采集系统，包括步骤：
37.在数据采集区域部署智能数据采集终端和数据汇聚网关；
38.将智能数据采集终端与数据汇聚网关组成深度为1的树形网络；
39.将数据汇聚网关与paas云平台通过互联网和5g网络连接通信进行数据交互；
40.在paas云平台上部署应用服务器、数据库；应用服务器接入互联网和5g网络；应用服务器与数据库连接通信进行数据交互；
41.部署pc客户端和手机客户端到用户侧，pc客户端和手机客户端分别与应用服务器连接通信进行数据交互。
42.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
43.本发明能兼容多种数据采集目标，能稳定、高效、灵活地采集所部署区域的物理事件，采集温度、湿度、光照强度等物理环境信息，以及采集视频、音频和图像等多媒体数据，
具有较好的实用性。
附图说明
44.图1为本基于物联网和paas云平台的数据采集系统的总体结构框架图；
45.图2为图1系统的细分结构框架图；
46.图3为使用图1中基于物联网和paas云平台的数据采集系统的数据采集系统的构建方法流程图。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
49.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在该词前面的元素或者物件涵盖出现在该词后面列举的元素或者物件及其等同，而不排除其他元素或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
50.实施例
51.如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统，包括设置在数据采集区域内的数据采集层、实现数据处理存储的应用系统层、连通数据采集层和应用系统层进行数据转发的网络通信层。
52.数据采集层包括多个智能数据采集终端和数据汇聚网关。智能数据采集终端用于采集物理事件、物理环境信息、多媒体数据，所采集的物理事件包括地震、山火、非法入侵，所采集的物理信息包括温度、湿度、光照强度，所采集的多媒体数据包括音频、视频、图像。智能数据采集终端包括感知模块、存储模块、计算模块、指令处理模块、通信模块。感知模块用于采集数据采集区域内的物理信息和多媒体数据，并将这些物理信息和多媒体数据分类存储在存储模块中；存储模块为智能数据采集终端的存储设备，用于缓存感知模块采集的数据；计算模块用于任务分配、任务调度、数据计算、数据融合传输；指令处理模块用于接收和处理启停指令、休眠指令、数据采集策略调整指令；通信模块用于将数据发送到数据汇聚
网关。数据汇聚网关用于接收全部智能数据采集终端发来的数据并发送到网络通信层。智能数据采集终端和数据汇聚网关所构成的网络是以数据汇聚网关为根节点深度为1的树形网络。
53.网络通信层设于位于数据采集层和应用系统层之间，网络通信层用于将数据采集层的数据转发到应用系统层。网络通信层设有互联网链路和5g网络链路两条通信链路；其中，互联网为主链路，5g网络为备份链路，当主链路失效时的数据应急逃生到备份链路，主备链路的结构确保了数据转发的稳定性和可靠性。
54.应用系统层包括应用服务器、数据库、客户端。应用服务器和数据库部署在paas云平台。应用服务器内设有数据管理系统，应用服务器用于接收网络通信层转发来的数据。数据管理系统包括系统管理模块、终端管理模块、数据接收模块、数据处理模块、指令发送模块；系统管理模块用于用户管理、权限管理、角色管理；终端管理模块用于对智能数据采集终端进行增删管理、分组管理、状态管理，增删管理的对象包括增删设备、设备名称、设备型号，状态管理包括查看终端当前状态、启动终端、休眠终端、停止终端；数据接收模块用于接收智能数据采集终端所采集的数据并根据数据类型进行分类存储；数据处理模块用于对已接收和存储的数据进行分析、统计、挖掘并通过图表的方式呈现数据处理结果；指令发送模块用于向智能数据采集终端发送启停指令、休眠指令、采集策略指令。数据库用于存储应用服务器发送来的智能数据采集终端所采集的数据。客户端包括pc客户端和手机客户端，pc客户端以ie浏览器为入口，手机客户端以微信小程序为入口，用户通过pc客户端或手机客户端访问位于paas云平台的数据管理系统并执行管理功能。
55.在本基于物联网和paas云平台的数据采集系统中，智能数据采集终端根据实际需要采集所需的数据并缓存在存储模块，然后将数据打包发送给数据汇聚网关；数据汇聚网关根据应用实际需要，将数据直接转发给数据管理系统或者对数据进行分拆、合并、去除冗余后将数据重新打包再发送给数据管理系统；数据管理系统接收数据，将其存储在系统中，然后根据应用实际需要对其进行分析、统计、挖掘并以图表形式呈现；用户通过pc客户端或手机客户端查看智能数据采集终端所采集的原始数据或图表形式的数据处理结果。
56.如图3所示,本实施例提供了前述基于物联网和paas云平台的数据采集系统的构建方法，具体步骤如下：
57.s1、在数据采集区域部署智能数据采集终端和数据汇聚网关；
58.为了采集不同感知目标所需的数据，优选采用多种类型的智能数据采集终端；为了使网络复杂度降低，优选只采用一个数据汇聚网关；
59.s2、将智能数据采集终端与数据汇聚网关组成深度为1的树形网络以简化底层网络的复杂度并降低时延；
60.优选每台智能数据采集终端将采集到的数据打包后发送到数据汇聚网关；优选数据汇聚网关对数据进行分拆、合并、去除冗余后重新打包再发送至paas云平台；
61.s3、将数据汇聚网关与paas云平台通过互联网和5g网络连接通信进行数据交互；
62.为方便维护，优选智能数据采集终端与数据汇聚网关之间采用无线连接的通信方式；为提高可靠性，优选互联网为主链路、5g网络为备份链路；
63.s4、在paas云平台上部署应用服务器、数据库；应用服务器接入互联网和5g网络；应用服务器与数据库连接通信进行数据交互；
64.s5、部署pc客户端和手机客户端到用户侧，让pc客户端和手机客户端分别与应用服务器连接通信进行数据交互。
65.本实施例的基于物联网和paas云平台的数据采集系统及其构建方法相比现有技术，其有益效果在于：能兼容多种数据采集目标，能稳定、高效、灵活地采集所部署区域的物理事件，采集温度、湿度、光照强度等物理环境信息，以及采集视频、音频和图像等多媒体数据，具有较好的实用性。
66.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，包括数据汇聚网关、多个智能数据采集终端、paas云平台、客户端；所述智能数据采集终端、所述数据汇聚网关均分别设于需要进行数据采集的数据采集区域；多个智能数据采集终端均分别与数据汇聚网关直接连接通信进行数据交互；智能数据采集终端用于采集数据采集区域内的物理环境信息或多媒体数据；数据汇聚网关通过5g网络链路或互联网链路与paas云平台连接通信进行数据交互；所述paas云平台用于对智能数据采集终端采集到的数据进行处理；所述客户端与paas云平台连接通信进行数据交互；客户端用于对paas云平台进行访问和管理操作。2.根据权利要求1所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，多个智能数据采集终端均分别通过无线通信的方式与数据汇聚网关进行数据交互。3.根据权利要求1所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，智能数据采集终端包括感知模块、存储模块、计算模块、指令处理模块、通信模块；所述感知模块用于采集数据采集区域内的物理信息和多媒体数据，并将物理信息和多媒体数据分类存储在存储模块中；所述存储模块用于缓存感知模块采集的数据；所述计算模块用于任务分配、任务调度、数据计算、数据融合传输；所述指令处理模块用于接收和处理启停指令、休眠指令、数据采集策略调整指令；所述通信模块用于将数据发送到数据汇聚网关。4.根据权利要求1所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，5g网络链路为备用通信链路，互联网链路主通信链路。5.根据权利要求1所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，客户端包括pc客户端和手机客户端；所述pc客户端以ie浏览器为入口，所述手机客户端以微信小程序为入口；pc客户端或手机客户端均分别用于访问位于paas云平台并进行操作。6.根据权利要求1所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，paas云平台包括应用服务器和数据库；所述应用服务器与所述数据库连接通信进行数据交互；应用服务器用于通过5g网络链路或互联网链路与数据汇聚网关进行数据交互；应用服务器还用于与客户端进行数据交互；数据库用于存储智能数据采集终端所采集到的数据。7.根据权利要求6所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，应用服务器内置数据管理系统；所述数据管理系统用于处理智能数据采集终端所采集到的数据。8.根据权利要求7所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，数据管理系统包括系统管理模块、终端管理模块、数据接收模块、数据处理模块、指令发送模块；所述系统管理模块用于用户管理、权限管理、角色管理；所述终端管理模块用于对智能数据采集终端进行增删管理、分组管理、状态管理；所述数据接收模块用于接收智能数据采集终端所采集的数据并根据数据类型进行分
类存储；所述数据处理模块用于对已接收和存储的数据进行分析、统计、挖掘并通过图表的方式呈现数据处理结果；所述指令发送模块用于向智能数据采集终端发送启停指令、休眠指令、采集策略指令。9.根据权利要求1-8任一项所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统，其特征在于，智能数据采集终端和数据汇聚网关以数据汇聚网关为根节点深度为1组成树形网络。10.根据权利要求9所述基于物联网和paas云平台的数据采集系统的构建方法，其特征在于，包括步骤如下：在数据采集区域部署智能数据采集终端和数据汇聚网关；将智能数据采集终端与数据汇聚网关组成深度为1的树形网络；将数据汇聚网关与paas云平台通过互联网和5g网络连接通信进行数据交互；在paas云平台上部署应用服务器、数据库；应用服务器接入互联网和5g网络；应用服务器与数据库连接通信进行数据交互；部署pc客户端和手机客户端到用户侧，pc客户端和手机客户端分别与应用服务器连接通信进行数据交互。

技术总结
本发明公开了一种基于物联网和PaaS云平台的数据采集系统及其构建方法。本发明的基于物联网和PaaS云平台的数据采集系统包括数据汇聚网关、多个智能数据采集终端、PaaS云平台、客户端；智能数据采集终端、数据汇聚网关均分别设于需要进行数据采集的数据采集区域；多个智能数据采集终端均分别与数据汇聚网关直接连接通信进行数据交互；智能数据采集终端用于采集数据采集区域内的物理事件或物理环境信息或多媒体数据；数据汇聚网关通过5G网络链路或互联网链路与PaaS云平台连接通信进行数据交互；客户端与PaaS云平台连接通信进行数据交互。本发明的有益效果在于，能兼容多种数据采集目标，具有较好的实用性。具有较好的实用性。具有较好的实用性。


技术研发人员：史景伦 沈卫强 雷稳 陈汉营 周希文 郭信江
受保护的技术使用者：广东技术师范大学
技术研发日：2022.02.18
技术公布日：2022/5/25