云平台环境下智能硬件互联通信的应用研究

发布时间：2020-03-29 08:00

【摘要】：随着互联网技术的智能化发展,智能家居、智能汽车、可穿戴设备等基于智能硬件的应用场景层出不穷,物联网技术应运而生。对于传统的互联网,一般接入的是个人电脑、智能手机等终端设备;而对于现如今的物联网,连接起来的是一切现实存在的物体。本文研究云平台环境下,智能硬件设备互联通信的应用方案,该方案设计的通信系统由末端设备层、智能网关层及云平台管理层三部分组成。对该系统进行应用研究的目的是将传统的硬件设备通过一定的设计改造使其具备智能联网能力,再利用云平台的数据计算与处理能力以及海量终端管理的优势,实现用户与实体设备之间的远程信息交互,为用户与设备之间的交互关系在时间和空间上的松耦合提供一种解决思路。本文的研究内容及实现的效果如下:1.云平台管理层选择百度云天工物联网云平台。其中的物接入IoT Hub用于为末端硬件设备提供接入服务并对其进行管理;设备接入云平台后产生的数据会有相关的解析处理机制;同时用户终端利用HTTP协议向Restful API发起请求从而对接云平台,即用户可通过登录Web网页、智能手机APP或其他类型软件等方式来获取实体设备的数据或者发送控制指令来改变实体设备的运行状态。2.智能网关层采用树莓派来设计。智能网关的作用首先是为末端实体设备组网连接提供无线接入点,其次是通过创建MySQL数据库对设备数据进行存储,另外通过搭建MQTT客户端实现设备与云平台的通信对接。3.末端设备层由主控制器搭载传感模块、控制模块和通信模块实现。实体硬件设备处在系统的最末端,传感模块负责采集环境数据,控制模块负责接收指令并执行相应的动作,而通信模块则是借助智能网关开启的无线接入点组建局域网。该层模型以Arduino开发板作为末端设备的主控单元来搭建。本文通过对上述方案用到的相关技术进行理论分析与研究,然后分层次进行模型搭建与软硬件设计,在形成完整的通信链路后,对整个通信系统进行功能测试。本文提出的智能硬件互联通信应用方案可以为现有的大量传统硬件设备提供设计改造思路以使其具备联网通信等智能化处理能力,该方案具有一定的实用性和灵活性,并且通过相关测试验证了其可靠性,可以为传统硬件实现智能化及其与用户的远程互联通信提供一种有效的解决思路。
【图文】：

功能分布,通信系统

第二章通信系统整体方案2.1 系统的功能分析物联网环境下，普通硬件要实现互联通信及其他智能化应用，则需涵盖三个方面的功能：第一个是感知功能，即应用各种传感技术实现对现场环境数据进行采集或对实体设备进行操作控制; 第二是通信功能，即让硬件设备通过合适的技术接入互联网，从而对采集到的环境数据或要下发的控制指令数据进行传输; 第三是数据处理功能，例如物联网云平台，其作用是将海量的数据进行计算、解析和处理，并实现有针对性的转发[11]。对以上三方面的功能，其功能分布如下图所示：

示意图,总体架构,通信系统,智能网关

图 2-2 通信系统总体架构示意图Figure2-2 Architecture of the communication system端设备层基于 WiFi 组网技术连接智能网关，实现末端设备的组网连接，利用无线 WiFi 传输汇聚到智能网关；智能网关层对数据进行存储与协议用 MQTT 协议与云平台进行交互；云平台管理层的物接入 IoT Hub 服务负接入，，Restful API 开放接口负责用户终端的接入，其他相关的云服务可根应用需求对设备侧和用户侧产生的数据进行存储和解析等相关处理。方案从成本考虑全部采用开源且相对便宜的设备和软件构建该智能硬件互统的模型，因此结合上一节对系统功能的分析，下面阐述各层次的设计思方案。统分层部署方案
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.09;TN929.5;TP391.44

【相似文献】