智慧建筑云平台接入架构设计

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概述

架构设计

架构图

软网关：负责连接各种串口、modus、CAN、IO硬件协议设备，进行数据解析，将和他们的通信转化为mqtt协议的发布和订阅2类操作，和mqtt消息总线进行交互；将通过mqtt接收的各种二进制消息解析成标准数据结构；可通过配置页面，配置某个设备某天协议解析成某个属性或者某个方法；

硬网关：带串口/CAN等各种传统硬件接口转网口或者gprs/4G口的，硬件模块实现软网关的功能，解决方便部署和低成本问题；通过购买硬件模块二次开发实现；

智能硬件：本身支持mqtt协议的智能硬件，不需要进过软网关或者硬网关，可直接和mqtt消息总线通讯；

Mqtt消息总线：负责接入所有本公司软网关、硬网关、智能硬件，也作为对外的硬件接入平台开放给第三方开发者；

设备中心服务：负责将通过mqtt接收的各种消息转发到消息应用消息总线，或者其他系统；初始化设备影子redis,

云平台消息总线：接收接入服务发布的消息，进行具体的分析存储等操作；接入服务也订阅云平台消息总线的控制消息，进行下发控制操作；

设备管理web服务：维护设备影子生命周期（对设备影子提供web api增删查改）;为网关提供数据配置信息web api ；为驱动包升级提供webapi;为设备提供数据连接信息api;为产品表、产品属性表（物模型）提供管理webapi; 为设备表提供web api; 为产品协议配置表、取值表提供web api;

设备影子缓存：采用redis缓存实现；

模块分解

分类	模块	描述
软件服务	软网关
	设备中心服务
中间件	Mqtt	设备接入总线
	Redis	设备影子
	kafka	云平台总线
	Netty
硬件	硬网关
Web配套服务	设备管理api

静态数据定义

部分表结构设计：

产品属性表

分类	数据项	说明
基础	属性id
	属性名称 key	属性英文名
	产品id
	属性类型细节	说明如下
	属性类型	有“float”，“string”，“int32”，“enum”
	用户读写权限	读写权限，“r”表示只能读、“rw”表示属性可读可写 \|
	用户希望值
	用户希望值设置时间

产品表

分类	数据项	说明
基础	id
	名称

属性类型细节：

对于float和int32的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | --------- | -------------------- |

| Unit | String | 属性的单位 |

| UnitName | String | 属性单位的中文名 |

| Min | Float/Integer | 属性可以接受的最小值 |

| Max | Float/Integer | 属性可以接受的最大值 |

| Step | Float/Integer | 属性的精度 |

对于string的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------------------------ |

| Length | Integer | 字符串可以接受的最大长度 |

对于enum的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ------ | ------------------------ |

| 可取的值 | String | 枚举的可选值和对应的描述 |

设备影子：redis存储

分类	数据项	说明
基础	key	项目id+设备id
	设备影子结构体	{things,properties}

Thing 的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| --------- | :----- | ---------------------------------------------------- |

| ModelType | String | 设备影子的模型类型 |

| Version | Integer| 设备影子的版本号 |

| DeviceId | String | 设备ID |

| Timestamp | String | 影子最后的更新时间，设备上报、用户设置都会更新此时间 |

Property的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| ---------------- | ----------------------- | ------------------------------------------------------------ |

| DataType | object | 数据类型 |

| Name | String | 属性的中文名 |

| AccessMode | String | 读写权限，“r”表示只能读、“rw”表示属性可读可写 |

| Timestamp | String | 设备上报此属性的时间，单位：毫秒 |

| Desired | 类型由dataType.type描述 | 用户希望设置的值，如果用户没有希望的值，或者设备已经更新到用户希望设置的值，则无此项 |

| DesiredTimestamp | String | 用户设置值的时间，单位：毫秒，有desired的时候有此项，没有desired则无此项 |

DataType的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | -------------- | ------------------------------------------------ |

| Type | String | 属性的类型，有“float”，“string”，“int32”，“enum” |

| Value | 类型由type描述 | 属性的内容，type为“enum”时，value为string |

| Specs | Specs | 属性类型的细节 |

对于float和int32的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | --------- | -------------------- |

| Unit | String | 属性的单位 |

| UnitName | String | 属性单位的中文名 |

| Min | Float/Integer | 属性可以接受的最小值 |

| Max | Float/Integer | 属性可以接受的最大值 |

| Step | Float/Integer | 属性的精度 |

对于string的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------------------------ |

| Length | Integer | 字符串可以接受的最大长度 |

对于enum的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ------ | ------------------------ |

| 可取的值 | String | 枚举的可选值和对应的描述 |

4、消息接口

网关向mqtt发布的消息等于转发服务向kafka发布的消息

网关向mqtt订阅的消息等于转发服务向kafka订阅的消息；

网关向mqtt发布消息时，主题路径如下：

/消息类型/项目id/设备id

数据格式：json

数据流：

网关启动时，设备向平台拉取一次设备影子（暂时不做）

A拉取设备影子

数据流向：

设备==sync==>平台

数据结构：

{meta,things}

B拉取设备影子回应

数据流向:

设备<==sync_rsp==平台

数据结构:

{meta,things,properties}

网关定时向平台上报状态（定时设置在设备表里面）

数据流向

设备==report==>平台

{meta,things,properties}

数据流向

设备<==report_rsp==平台

{meta,things,response}

平台查询设备状态

数据流向

设备<==get==平台

{meta,things}

数据流向

设备==report==>平台

{meta,things,response}

平台设置设备状态

数据流向

设备<==set==平台

{meta,things,properties}

数据流向

设备==set_rsp==>平台

{meta,things,response}

接口定义：

数据上报

###1. 请求方式

push kafka消息队列

### 2. 输入参数

数据格式：json

数据体:{meta,things,properties}

| 参数名称 | 必选 | 类型 | 描述 |

| ---------- | ---- | --------------- | ------------------------------------------------------- |

| Meta| 是 | Meta|消息头 |

Meta的结构如下：

| 参数名称 | 必选 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------ | ---------------------------------------------------- |

| infoType| 是 | String | report表示"设备上报状态", report_rsp表示"后台回复上报", sync表示"设备请求获得影子属性", sync_rsp表示"后台回复影子属性", set表示"后台对设备设置影子属性".set_rsp表示设备回复设置 get表示“后台主动查询设备状态”，设备对后台以report消息回应

Things的结构如下：

| 参数名称 | 必选 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------ | ---------------------------------------------------- |

Property的结构如下：

| 参数名称 | 必选 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------------------------------- | ------------ |

举例：

{

"meta":{

"infoType": "report", //report表示"设备上报状态", report_rsp表示"影子后台回复上报", sync表示"设备请求获得影子属性", sync_rsp表示"后台回复影子属性", set表示"后台对设备设置影子属性".

"timeStamp": "1535338490" //单位: 毫秒. Json的int64会丢精度, 用string.

"things": {

"version": XX,

"deviceId": "114400000000032" //设备id, json的int64类型会丢精度, 用string.

"properties": {

"Error": {

"value": "电源故障" //故障原因.

}

"Alarm": {

"value": "0" //0表示未告警状态, 1表示告警状态.

}

"Temperature": {

"value": "20"

}

}//end properties

}//尾

拉取设备影子回应

###1. 请求方式

Pull kafka消息队列

### 2. 输入参数

数据格式：json

数据体:{meta,things,properties}

Meta things定义同上

Property的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| ---------------- | ----------------------- | ------------------------------------------------------------ |

| DataType | object | 数据类型 |

| Name | String | 属性的中文名 |

| AccessMode | String | 读写权限，“r”表示只能读、“rw”表示属性可读可写 |

| Timestamp | String | 设备上报此属性的时间，单位：毫秒 |

| Desired | 类型由dataType.type描述 | 用户希望设置的值，如果用户没有希望的值，或者设备已经更新到用户希望设置的值，则无此项 |

| DesiredTimestamp | String | 用户设置值的时间，单位：毫秒，有desired的时候有此项，没有desired则无此项 |

DataType的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | -------------- | ------------------------------------------------ |

| Type | String | 属性的类型，有“float”，“string”，“int32”，“enum” |

| Value | 类型由type描述 | 属性的内容，type为“enum”时，value为string |

| Specs | Specs | 属性类型的细节 |

对于float和int32的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | --------- | -------------------- |

| Unit | String | 属性的单位 |

| UnitName | String | 属性单位的中文名 |

| Min | Float/Integer | 属性可以接受的最小值 |

| Max | Float/Integer | 属性可以接受的最大值 |

| Step | Float/Integer | 属性的精度 |

对于string的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ---- | ------------------------ |

| Length | Integer | 字符串可以接受的最大长度 |

对于enum的DataType，Specs的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| -------- | ------ | ------------------------ |

| 可取的值 | String | 枚举的可选值和对应的描述 |

数据上报回复

请求方式

转发服务Pull kafka消息队列

数据格式：json

数据体:{meta,things,response}

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| --------- | ------ | -------------- |

| Meta| 是 | Meta|消息头 |

| Things | 是 | Things | Things结构数据，描述设备的信息

| response| response| 设置的结果信息 |

Meta things定义同上

response的结构如下：

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| --------- | ------ | -------------- |

| success| String | 上报结果，true是成功，false是失败 |

| error| error| 失败原因 |

error结构体

| 参数名称 | 类型 | 描述 |

| --------- | ------ | -------------- |

| code| String |错误码 |

| message| String | 错误描述 |

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