物联网私有云平台系统解决方案样本.docx

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物联网私有云平台系统解决方案样本

物联网私有云平台

系统处理方案

第一章背景

1.1挑战

物联网是指利用传感技术、RFID标签、嵌入式系统技术等，将多种信息传感设备和互联网结合起来而形成一个巨大网络，其目标是将全部物品和互联网连接在一起以用于识别和管理-----也就是现在中国市场热炒“互联网+”概念一个具象化表现。

物联网应用行业为多学科，多领域交叉产业，包含智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业检测等等。

伴随市场经济不停发展，市场对物联网行业以来也越来越大。

中国于8月提出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，在中国受到了极大关注。

据估计，全球物联网产业产值将是互联网30倍，仅中国物联网产业产值将超出5万亿。

现在，中国已形成从材料、技术、器件、系统到网络完整产业链，物联网产业规模已达数千亿规模。

即使市场前景很好，但现在针对中国企业，物联网应用也面临着相当困局，比如：

企业内部生产业务和物流管理上下脱节，缺乏基础信息互通及共享；现在大多数企业仍然为劳动密集型企业，整个生产过程缺乏智能化管理（缺乏智能物料控制、生产设备监测，生产步骤优化控制等）；产品售后服务追踪机制缺乏，造成用户感知较差；

1.2机遇

机遇1加速发展机遇

经过建设现代化企业物联网管理体系来加速企业发展，包含产品生产步骤、成本控制步骤、绩效优化步骤、产品流转步骤、产品售后步骤等整个企业各部门。

机遇2管理机制提升机遇

在经过技术手段建设工作效率体系前提下，从管理机制上进行一次变革。

从而建立“技改+人改”双效管理体系，从根本上改变原有企业滞后、拖沓现实状况。

机遇3服务提升机遇

经过建立企业物联网私有云管理体系，提升整体人员精神面貌，从而“曲线救国”，提升企业整体服务质量，提升用户感知，也在一定程度上降低企业成本。

第二章需求分析

2.1现实状况分析

现在，物联网应用在企业中应用相对较少，但同时，在企业整个运转过程中又面临着部分共性问题，具体困扰归纳以下：

Ø企业内部生产业务和物流管理和企业上、下游及社会协作单位进行协同工作时缺乏有效立即沟通渠道或方法，从而变相增加了工业生产成本。

Ø工业产品生产过程不可控，给企业决议层决议带来一定困扰。

Ø产品生命周期缺乏管理和跟踪，产品质量也缺乏有利保障，各生产步骤包含生产设备时时运转情况不明，增加设备维护费用。

Ø产品生产过程中产生污染物缺乏有效控制，增加企业环控成本及政策成本。

Ø整个工业生产过程安全性得不到基础保障，无法做到“安全生产”。

2.2需求分析

针对中国企业基础框架性需求，大致归纳成“5化”，现实状况解析以下：

Ø生产业务协同化

整合现有工业生产步骤，实现整个步骤优化控制，实现企业内部及企业和企业之间业务协同化，从整体上提升工业生产效率。

Ø生产过程智能化

用物联网私有云机制时时监控生产过程设备状态、物料消耗及产品质量，经过生产过程智能监测、控制、优化和决议，实现企业生产智能化。

Ø产品服务网络化

将智能传感穿插到产品设计和生产整个生命周期中，促进企业从生产制造型向制造服务型转变。

Ø节能减排标准化

经过对生产过程中各个步骤污染物监测、控制和管理来降低污染物排放，同时预防突发事件发生，降低企业环控成本及政策成本。

Ø工业生产制度化

将智能传感技术嵌入到危化品存放、生产、运输（包含生产危化品工作车间等环境）等各个步骤，提升作业人员安全及作业设备安全稳定性，预防突发性灾难事故发生。

第三章方案设计

3.1总体计划、分步实施

依据现在企业网络环境、硬件配置、软件系统、人员技能水平、实施力量、数据和应用等方面情况，既要从整体上统筹安排近期、中期和最终目标，又要从细节上有目标、有侧重一步一步推进，并对计划实施情况进行跟踪考评。

3.2立足现实状况、稳妥推进

在充足利用企业现有资源基础上充足考虑总体实施计划和现有系统关系，需要经过充足论证，根据“5化”总体计划稳妥推进。

3.3滚动推进、连续改善

经过试点（分厂）部门使用，供给商将汇同新疆电信不停对该系统进行改善，完善功效，最大程度地满足实际业务需要。

同时，在整个信息化推进过程中，必需紧紧抓住根本、突出关键。

3.4关键突出、以点带面

该项目包含部门较多，不可能同时实施全部系统。

提议选择试点部门，优先实施关键系统。

在实施过程中，还应不停总结经验和进行改善，为全方面系统推广做准备。

第四章方案设计

4.1物联网私有云系统架构

4.1.1系统架构

依据中国现有企业基础现实状况，结合行业一流物联网云平台设计经验，设计物联网私有云平台基础框架以下：

系统架构说明：

Ø智能硬件---各类型前端数据采集终端；

Ø智能硬件数据直通接口---平台提供TCP/IP、HTTP、MQTT方法接入设备数据，同时可提供协议转换器以帮助其它协议设备接入平台；

Ø用户数据管理服务---关键指用户账户信息、用户设备信息等；

Ø用户应用管理服务---关键指租户用户多种应用数据；

Ø数据应用编程接口及开发包---应用端Java、Python等语言版本API；

Ø数据安全服务逻辑---平台提供安全可靠数据服务，提供端到端加密服务，提供设备数据入库验证服务，提供设备安全码验证服务等安全方法以保障平台数据安全可靠。

Ø数据服务业务逻辑---让数据服务于业务，系统经过对用户大量业务数据分析，总结出该企业经营业务特点，从而为降低成本，加速业务增加，提升利润，为企业突破创新发展提供支撑；

Ø大数据平台产品门户网站---提供传统web方法展现平台内数据分析结果，同时提供平台管理入口，如设备管理，人员账户等基础信息管理。

4.1.3系统数据步骤

依据物联网私有云平台系统架构设计原理推导出系统数据流步骤图以下：

4.2方案具体设计

基于物联网私有云平台方案将整体系统分为数据传输搜集传输、规则引擎、数据存放、数据分析处理、前端web展示四部分组成。

4.3数据传输

基于物联网私有云平台系统向用户提供一个简单易用智能硬件数据接入、存放和处理和数据应用一站式数据分析处理展示服务平台，意在降低物联网数据应用技术门槛及运行成本，满足物联网产品原型开发、商业运行和规模发展各阶段需求，尤其是物联网项目初创团体和中小规模物联网项目标企业需求。

数据采集特点

物联网私有云平台提供快捷方便硬件接入方法，支持支持主流物联网设备通讯协议TCP/IP、HTTP和轻量级通信协议MQTT，支持JSON数据格式协议，数据上报使用了间断式连接，大大降低了设备上代码足迹和及数据带宽和流量。

物联网私有云平台系统支持：

Ø后台服务器（8核16g内存）带机量1000个网关，最大2w个测量终端,每个点平均20个网关；

Ø前端服务器，手机同时在线量到6000；

Ø高并发、低延迟设备数据提交

Ø依据用户需求开放支持第三方硬件设备接入和数据提交定制方案

Ø设备规模支持可按需弹性扩展

数据传输对应后台服务器支持负载均衡、高可用，支持第三方协议接入、设备GIS信息管理（此需求非普适性需求，若用户对此方面有明确要求，需要进行定制化，在强化系统功效前提下也将产生对应费用）；

4.4数据规则引擎（定制）

规则引擎基于云端智能，能够实现基于几乎任何行为或场景触发机制，而且能够让用户经过电子邮件、短信或推送取得事件被触发通知；

物联网私有云平台拥有前置和后置规则引擎，可依据用户可自定义规则设置预警机制，经过邮件短信或手机端app推送预警通知。

物联网私有云平台规则库引擎为选配单元，用户可依据实际情况进行选配。

4.4数据存放

物联网私有云平台管理系统后台数据存放部分采取海量分布式设备数据存放和处理机制，关键负责存放大部分平台数据，包含结构化\非结构化数据、各应用数据等；现有配置支持海量数据存放（包含冗余容错），可随时按需热布署及在线扩展。

现有规模可支持50,000租户，每租户可运行10个应用项目。

物联网私有云平台存放关键优势：

Ø用户应用数据隔离存放；

Ø针对智能传感器数据特点进行存放和查询优化；

Ø分级缓存入库存放机制，高速查询应用和设备最新数据；

Ø满足应用数据优先和设备数据优先不一样数据应用模式；

Ø内置数值类数据常见数值统计和计算功效；

数据存放关键特点

数据存放支持高可用性及集群需求，可依据用户不一样需求进行按需定制（依据用户实际需求做有偿定制服务）。

4.5数据分析处理

物联网私有云平台采取开放性平台架构设计，可依据中心存放数据进行海量数据集中高效处理分析。

单台数据应用服务器可支持200并发数据查询，可弹性规模扩展；

数据查询响应达成秒级：

1,000条数据查询经典返回结果时长<1秒。

基于开放性平台架构设计能够满足广泛第三方接口需求，且企业提供第三方应用端Java版API（API分为基础接口、对外扩展接口及应用实例三大类）：

Ø支持跨平台数据调用11种基础数据服务接口+扩展数据应用接口

ØJavaAPI及SDK，PythonAPI及SDK

ØHTTP通用快速数据服务接口

1、数据处理引擎支持高可用性及集群需求，可依据用户不一样需求进行按需定制（依据用户实际需求做有偿定制服务）。

2、依据用户不一样需求，部分用户提出开发移动端APP，在APP上进行设备注册、时时信息查看及接收报警信息等模块需求，因为此需求非普适性需求，但基于用户思维及平台开放性标准，可依据用户实际需求做有偿定制化开发。

4.6前端web展示

基于物联网私有云平台，前端web为直面用户界面，用户大部分操作及数据汇总展示全部经过此平台进行展现。

Web界面关键模块包含：

基础物联网私有云平台搭建、用户中心、日志及报警审计三个模块。

4.6.1物联网私有云平台搭建

搭建私有物联网私有云平台您只需要4步即可完成

1、私有云搭建---用户注册

物联网私有云是针对企业用户专门设计一体化私有云产品。

它集软硬件于一体，基于云创自主研发云存放关键技术，为用户关键数据提供安全保障；数据副本机制等保障部分硬件损坏情况下用户数据不丢失、服务不中止；

私有云后台存放体系采取三机容错技术，任意损失一台服务器，还会有两台服务器容错工作，再损失一台，也不会丢失数据，从而给企机关提供一个放心保留数据地方。

另外，个人用户全部喜爱使用云盘服务，如baidu云盘、360云盘等。

数据存放在云盘，安全性很高，而且不管经过什么设备全部能够访问自己数据，分享给她人也很方便。

但单位数据通常不敢放在公有云云盘里，物联网私有云不仅可靠，还支持云盘功效，大大方便单位集中共享存放和访问数据。

物联网私有云平台提供租户用户自主注册设备功效，并支持用户账户和应用绑定功效，主体示意图以下：

用户设备自主注册页面

安全凭证绑定页面

Ø云盘功效为选配功效，可依据用户实际需要做有偿服务。

Ø私有云支持高可用及集群设计，可依据用户需求做定制

Ø私有云平台支持负载均衡，为选配模块

2、创建应用

物联网企业搭建好私有云平台以后，专有管理员（超级管理员帐号）账户存留在企业管理人员手中。

专有管理员创建租户管理员帐号，并将此帐号分配给租户管理员。

物流各步骤所属部门或第三方合作单位拥有租户账户，租户账户用户创建各项应用权限，每项应用为各部门日常应用或关键应用。

私有云平台可支持用户创建和运行多个用户应用，应用间设备和数据各自分离。

租户用户登陆后进入自己主页，在页面左侧选择我应用，然后点击创建应用按钮。

然后依据页面提醒填写信息，这里需要注意是填写应用名称一旦保留后将无法修改。

用户创建好应用后能够在我应用模块中看到自己所创建应用。

具体步骤图所表示

创建应用

选择中我应用，然后点击创建应用按钮

填写应用相关信息

用户创建应用时，平台已为用户自动创建了两张表，即数据表和设备表，用户可依据应用需求：

1）在预建表表结构中添加自定义