一种用于物联网的数据传输方法

技术领域

本发明涉及网络数据传输领域，尤其涉及一种用于物联网的数据传输方法。

背景技术

物联网通过信息传感设备，按约定的协议把所有可以联网的物品与互联网相连接，从而进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监测、控制和管理等功能。物联网的本质是互联网应用的延伸和扩展，让人们可以在更多的物与物间进行信息交换和通讯。在物联网出现以前，网络的接入需求主要体现在PC及移动终端对互联网的接入需求。随着物联网技术的普及和发展，无线接入不仅仅要满足PC和移动终端对网络的连接需求，还包括例如工业生产环境下大量的物与物之间的连接需求。

容易理解地，越来越多的工业现场设备数据需要实时监控，使得网络传输的数据量越来越大。如果每个终端设备采集的数据都采取单独传输的方式，网络中的通讯数据会呈现出碎片化的样态，也无法实现离线数据的完整性维护。大量碎片化的数据将频繁地与云端服务器之间建立通讯，云端服务器就会承受巨大的通讯压力，数据的响应速度也会受到极大影响。

与此同时，由于终端设备的异构性，不同场景下不同的设备终端数据格式也差异巨大。此外，物联网终端设备在和服务器进行数据交互时，通常需要通过物联网网关进行数据的转发，传输的数据量以及物联网网关的数据传输和处理效率是影响物联网网络性能至关重要的重要因素。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种用于物联网的数据传输方法，可以归一化处理不同感知层设备的数据，通过发送端将数据封装成统一的专用标准格式，使物联网传输系统中的数据易于管理和解析，同时能够高效传输，有效提高物联网平台数据的实时性、易扩展性、安全性和可靠性，降低服务器计算压力。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种用于物联网的数据传输方法，包括：该物联网中的发送端先根据预设数据格式封装打包需传输的数据，再将该数据发送至接收端，其中，该预设数据格式中还包括用于说明或描述数据内容的内容字段；以及该接收端基于该预设数据格式及其中的该内容字段执行数据解析以完成数据传输。

在一实施例中，优选地，该数据传输方法还包括：该发送端将多个具有嵌套关系的数据元组执行嵌套封装，从而将该多个数据元组打包为一条或一组传输数据后发送至该接收端。

在一实施例中，优选地，该预设数据格式中还包括用于说明该多个数据元组之间的该嵌套关系的关联字段，该关联字段中包括用于设置嵌套层数的数据项，该数据传输方法还包括：该发送端基于该关联字段执行该多个数据元组的多层嵌套封装后，发送至该接收端；以及该接收端结合该关联字段执行该数据解析。

在一实施例中，优选地，该预设数据格式中还包括用于描述传输数据属性的属性数据项，该属性数据项为可选的非必要数据项，该数据传输方法还包括：该物联网中的服务器接收该发送端发送的包含该属性数据项的传输数据；以及该服务器基于该属性数据项建立对应的物联网服务模型以进行后续的数据传输工作。

在一实施例中，优选地，该发送端发送的传输数据为基于该预设数据格式封装打包的结构化数据或半结构化数据。

在一实施例中，优选地，该数据传输方法还包括：该发送端与该接收端之间通过数据传输通道传输消息数据，通过命令传输通道传输命令数据，该基于该预设数据格式封装打包的结构化数据或半结构化数据为该消息数据。

在一实施例中，优选地，该数据传输方法中的全部数据以key-value结构进行存储。

在一实施例中，优选地，该预设数据格式中包括报文头和报文体，该报文头包括网络信息、报文长度信息和报文校验码，该报文体包括源描述区和数据区，该数据区中包含多个该内容字段。

在一实施例中，优选地，该源描述区中的数据项包含源地址、报文发送时间戳和源类型，多个该内容字段进一步包含数据说明和数据体，该数据说明中的数据项包括数据类型、数据方向、数据长度及作用域，该数据体中的数据项包括关键字取值、关联字段、时间戳及设备识别号。

在一实施例中，优选地，该数据传输方法还包括：该发送端与该接收端之间基于该预设数据格式中的一个或多个数据项，执行连续问答的通信动作以完成数据传输，同时也基于该预设数据格式中的一个或多个数据项随时中止该连续问答的通信动作。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是根据本发明的一方面绘示的用于物联网的数据传输方法的方法流程示意图；

图2是根据本发明的一实施例绘示的物联网数据传输装置架构及原理示意图；

图3是根据本发明的一实施例绘示的物联网的数据传输方法中预设数据格式的组成结构示意图；

图4是根据本发明的一实施例绘示的中预设数据格式中的报文体的组成结构示意图；以及

图5是根据本发明的一实施例绘示的物联网的数据传输方法中满足预设数据格式的具体数据示例。

为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：

301 报文头

302 报文体

401 源描述区

402 数据区

4021数据说明

4022数据体

501报文头

5011网络信息

5012报文长度信息

5013报文校验码

502报文体

5021源描述区

50211源地址和端口

50212时间戳

50213数据源类型

5022数据区

50220数据说明

50221数据类型

50222数据方向

50223数据长度

50224作用域

50225数据体

50226关联字段

50227时间戳

50228设备识别号

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种用于物联网的数据传输方法，可以归一化处理不同感知层设备的数据，客户端或网关解析不同终端上传的数据后可以将其封装成统一的专用标准格式，从而方便对数据进行加工处理，使得数据传输高效有序的同时兼具扩展性，有利于服务器端对数据的查询和管理等功能的实现。

图1是根据本发明的一方面绘示的用于物联网的数据传输方法的方法流程示意图。

请参照图1，本发明提供的用于物联网的数据传输方法100可以包括：

步骤101：该物联网中的发送端先根据预设数据格式封装打包需传输的数据，再将该数据发送至接收端，其中，该预设数据格式中还包括用于说明或描述数据内容的内容字段；以及

步骤102：该接收端基于该预设数据格式及其中的该内容字段执行数据解析以完成数据传输。

需要特别说明的，本发明提供的数据传输方法，在发送端按照该预设数据格式进行封装时，仅需要按照该预设数据格式对数据包的内容进行封装，而无需再对数据内容及意义进行额外的约定，同时接收端在接收数据时只需根据该预设数据格式中的设置规定，通过数据包中该格式内的说明性或描述性内容即可理解数据意义并完成数据解析，从而可以达到减少数据传输量和提高效率的目的。

在一优选的实施例中，本发明提供的用于物联网的数据传输方法在步骤101中，该发送端发送的传输数据为基于该预设数据格式封装打包的结构化数据或半结构化数据。该数据传输方法还可以包括：该发送端与该接收端之间通过数据传输通道传输消息数据，通过命令传输通道传输命令数据，该基于该预设数据格式封装打包的结构化数据或半结构化数据为该消息数据。

容易理解地，结构化数据多为存储在数据库里、可以采用二维表结构来逻辑表达实现的数据。非结构化数据，即包括各类文本报表、图像及音视频信息等完全无固定结构的数据类型。而半结构化数据，则是介于完全结构化数据与完全无结构数据之间的数据类型，其一般为自描述的，数据的结构与内容混合在一起而没有明确的区分。因而，本发明提供的数据传输方法中基于该预设数据格式将消息数据封装打包的结构化数据或半结构化数据，在设定统一整体格式的同时保有了一定的灵活冗余度，可以满足工业物联网场景中应用庞杂、数据繁多异构的数据处理需求。

图2是根据本发明的一实施例绘示的物联网数据传输装置架构及原理示意图。

如图2所示，在该实施例中，本发明提供的用于物联网的数据传输方法可以适用于包括一个云端服务器和N个客户端的物联网数据传输系统，每个客户端可以再分别与若干终端设备相连。云端服务器可以包含通道管理模块、任务处理模块、数据处理模块和数据库，客户端可以包含控制管理模块、数据传输模块、协议转换模块和数据存储模块。

容易理解地，该实施例中的云端服务器、客户端以及终端设备均既可以为发送端，也可以是接收端。云端服务器可以支持客户端多用户的并发访问，服务器端和若干客户端可进行双向的命令传输和数据传输，传输命令时通过消息机制从命令传输通道进行传输，传输数据时通过套接字(socket)从数据传输通道进行传输。

在一优选的实施例中，本发明提供的用于物联网的数据传输方法还可以包括：该发送端将多个具有嵌套关系的数据元组执行嵌套封装，从而将该多个数据元组打包为一条或一组传输数据后发送至该接收端。

进一步，更优地，本发明的数据传输方法中该预设数据格式中还可以包括用于说明该多个数据元组之间的该嵌套关系的关联字段，该关联字段中包括用于设置嵌套层数的数据项。例如，可以通过该关联字段中用于设置嵌套层数的数据项设置嵌套的最大深度N。进而所嵌套的数据可以由设于数据体中的该关联域或关联字段明确说明该些嵌套数据之间的关系。

对应地，该数据传输方法还可以包括：该发送端基于该关联字段执行该多个数据元组的多层嵌套封装后，发送至该接收端；以及该接收端结合该关联字段执行该数据解析。

在一优选的实施例中，本发明的数据传输方法中该预设数据格式中还可以包括用于描述传输数据属性的属性数据项，该属性数据项为可选的非必要数据项，本发明的该数据传输方法还可以包括：该物联网中的服务器接收该发送端发送的包含该属性数据项的传输数据；以及该服务器基于该属性数据项建立对应的物联网服务模型以进行后续的数据传输工作。

在一优选的实施例中，本发明提供的该数据传输方法中的全部数据以key-value结构进行存储。

Key-value结构为根据关键字取值进行数据管理的数据存储方式，其中，key是关键字，value是其取值，该种存储方式的主要特点为具有极高的并发读写性能力。因而Key-value数据库是一种以键值对存储数据的一种数据库，每个键都会对应一个唯一的值。本发明提供的数据传输方法中全部数据以key-value结构进行存储，因而实现了查询速度快、存放数据量大、支持高并发的优势特点。

本发明提供的该数据传输方法由于采用了统一的预设数据格式，可以提高物联网系统中的数据转发效率、数据传输效率、优化资源占用、提高响应速度。下面以本发明实施例中预设数据结构的具体样式对以上方法展开具体说明。

图3是根据本发明的一实施例绘示的物联网的数据传输方法中预设数据格式的组成结构示意图。

在一实施例中，如图3所示，本发明提供的用于物联网的数据传输方法中，该预设数据格式中包括报文头301和报文体302。进一步地，该报文头301可以包括网络信息、报文长度信息和报文校验码，该报文体302可以包括源描述区和数据区，该数据区中包含多个上文提及的内容字段。多端设备进行通信时可以通过该些内容字段直接进行数据内容与含义描述的传递与解析，从而减少了额外的约定数据即减少了传输量，提高了传输效率。

图4是根据本发明的一实施例绘示的中预设数据格式中的报文体的组成结构示意图。

在该实施例中，如图4所示，本发明提供的用于物联网的数据传输方法的预设数据格式中，报文体400可以进一步进行划分，其中，该源描述区401中的数据项包含源地址、报文发送时间戳和源类型。

同时，数据区402中的多个该内容字段也可以进一步包含数据说明4021和数据体4022，该两部分是本发明提供的数据传输方法中预设数据格式里最为重要的定义字段，数据说明4021可以涵盖进上文描述的属性值范围。进一步地，该数据说明4021中的数据项可以包括数据类型、数据方向、数据长度及作用域，该数据体4022中的数据项可以包括关键字取值、关联字段、时间戳及设备识别号。

需要说明的是，图3～图4中的该些字段或数据项仅做示例性的说明，旨在清楚阐述本发明提供的用于物联网的数据传输方法如何通过封装统一的预设数据格式可以实现提高传输及数据处理效率的作用效果，而非用于限制本发明的保护范围。实际上，该预设数据格式仅提供了一个标准予以参考，该预设格式本身并非完全固定的形式，实际应用中，可以根据实际场景的需要自定义该预设格式中字段的描述，自定义选取必要字段和辅助字段，并依据该格式约定告知接收端，接收端再以此执行数据解析，从而在提升数据传输和处理效率的同时，能够满足物联网场景中数据足够多样化的使用需求，具备广泛的适用性。

下面以一个实施例中的具体数据样例阐述以上预设数据格式。

图5是根据本发明的一实施例绘示的物联网的数据传输方法中满足预设数据格式的具体数据示例。该基于上文预设数据格式的数据样例包括报文头501和报文体502。

在图5所示的实施例中，报文头501中的interface-info代表网络信息2011，可以包含目标地址和端口，以逗号分割；content-length代表报文长度信息5012，用于描述整个数据要素的长度；check-code代表报文校验码5013，目标端口接收数据需要通过该报文校验码5013进行比较验证。

同时，报文体502包含源描述区5021和数据区5022两个部分。

源描述区5021中，origin代表源地址和端口50211，以逗号分割；ts代表数据发送的时间戳50212；origin-type代表数据源类型50213，例如tcp、udp等，本实施例中表示tcp协议。

数据区5022又可以划分为数据说明50220和数据体50225。数据说明50220中，进一步地，data-type代表具体的数据类型50221，如json、modbus、视频流等，本实施例中表示json格式；data-direction代表传输的数据方向50222，其可以规定0代表下行，1代表上行，同时为其设置4个bit位以扩展其他类型可能；data-length代表数据长度50223；action-scop代表作用域50224，作用域50224可以将下游设备的数据跟实物模型对应，也可以用于说明产品类型，一个产品可作用至多台设备。

与此同时，如图5所示，数据体50225可以由data、关联域或关联字段50226、时间戳50227和设备识别号50228(设备ID)五部分组成。其中，Data节点代表数据的key-value值，即关键字取值。

关联字段50226用于多组数据的嵌套，可以通过start、end等节点，将数据嵌套在其子节点下。例如，请继续参考图5，关联字段50226中，relation可以代表data的嵌套关系，该实施例中数据所示{"data":2}表示data嵌套2层，且relation域的数据节点均从data根节点开始。

同时，data域里的存在嵌套关系的子节点也需要表示，如start、end等，其value值表示其嵌套层数，无嵌套层数的不需要表示，默认为0。

最后，timestamp代表时间戳50227；deviceId代表设备识别号50228或设备ID。

以上对本发明提供的数据传输方法中，预设数据格式的具体内容进行了详尽说明。在此基础上，进一步地，本发明提供的数据传输方法还可以包括：该发送端与该接收端之间基于该预设数据格式中的一个或多个数据项，执行连续问答的通信动作以完成数据传输，同时也基于该预设数据格式中的一个或多个数据项随时中止该连续问答的通信动作，进而可以在数据传输过程中实时周期反馈传输的监控数据。

综上，本发明提供的用于物联网的数据传输方法，采用了一种统一的预设数据格式，在发送端发送数据前均将待发送的数据封装打包为该基本结构一致的物联网数据传输格式，使物联网传输系统中的数据易于管理和解析，同时能够高效传输，有效提高物联网平台数据的实时性、易扩展性、安全性和可靠性，降低服务器计算压力。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。