物联网的数据采集系统软件设计
整体物联网系统方案设计（一）概述
整体物联⽹系统⽅案设计（⼀）概述
该物联⽹系统是⼀个实际的需求项⽬，⽬前已经完成，现将该项⽬分享出来，欢迎⼤家指正。
该项⽬分为以下⼏部分，后续会逐个进⾏详细说明：
1，需求说明
该项⽬硬件到软件都是从零开始，关于远程管理和控制的物联⽹项⽬，包含APP（iOS,android 原⽣开发）、物联⽹⽹关、控制器、采集器、传感器数据采集、IO控制、现场触摸屏操作、IoT 服务平台、后台管理、战情中⼼、视频监控。
2，设计思路
IoT 平台提供WebAPI ,MQTT 服务，物联⽹关由ESP8266设计，物联⽹⽹关通过Zigbee与控制器、采集器通讯，采集器通过485与传感器连接，采⽤modbus RTU 通讯协议。
3，设计⼯具
IoT 平台采⽤.net4.6开发（2年前开始的，没有采⽤.netcore,后续会升级到.netCore,甚是遗憾），硬件采⽤arduino开发；数据库采⽤mysql，系统架构在某云服务器（windows平台）。
4，设计过程
该项⽬设计包含：软件包含IoT服务平台、APP、战情中⼼、后台管理、战情中⼼；硬件包含⽹关、控制器、采集器、触摸屏的设计。
5，系统调试和部署
6，总结。
物联网中的嵌入式系统设计与开发
物联网中的嵌入式系统设计与开发随着物联网技术的不断发展，嵌入式系统在物联网中的应用越来越广泛。
嵌入式系统是指集成了计算机处理器、内存、芯片组和其他硬件组件的微控制器，它可以嵌入到各种设备中，以实现控制、数据采集、通信等功能。
本文将从嵌入式系统设计和开发两个方面入手，探讨其在物联网中的应用。
一、嵌入式系统设计嵌入式系统设计是指根据所需应用场景的需求，对系统进行软硬件结合性设计的工作。
在物联网中，嵌入式系统设计要满足的要求特别多样化，例如：1. 通讯标准：因为物联网设备可以处于任何网络环境中，所以需要设计不同的通讯标准以适应不同的环境。
2. 节能模式：由于设备需要24/7地运行，嵌入式系统设计需要考虑如何降低功耗以延长设备寿命。
3. 数据存储：物联网设备需要大量的数据存储，因此嵌入式系统设计需要考虑数据存储的可靠性、安全性和扩展性。
4. 硬件选型：物联网设备的硬件选型需要同时考虑价格、功耗、稳定性等多个因素。
以上只是物联网嵌入式系统设计时面临的一些挑战，还有很多具体的问题需要深入研究。
二、嵌入式系统开发嵌入式系统开发是指对设计出来的嵌入式系统进行软硬件编程的过程。
通常，嵌入式系统开发可以分为以下两个步骤：1. 软件开发：软件开发是嵌入式系统开发中至关重要的一步。
软件工程师需要编写嵌入式操作系统、驱动程序、中间件等软件，完成设备的功能需求。
2. 硬件开发：硬件开发是嵌入式系统开发中不可或缺的一部分。
硬件工程师需要设计电路板、芯片组、嵌入式处理器等硬件，保证其满足功能需求的前提下，尽可能地降低场地、功耗等成本。
在物联网中，嵌入式系统开发要考虑到设备的低功耗、智能化、高安全性等特点。
因此，开发人员需要采用更佳的编程技术和软件工具，如自适应平台、云平台等，以适应不断变化的市场需求和技术进步。
三、嵌入式系统设计与开发的应用嵌入式系统设计与开发在物联网中有着广泛的应用。
以下是其中的几个方面：1. 智慧城市：智慧城市是利用物联网技术和大数据技术构建的城市管理模式。
物联网系统设计与开发指南
物联网系统设计与开发指南第一章物联网系统概述 (2)1.1 物联网定义及发展历程 (2)1.2 物联网系统架构 (2)1.3 物联网系统关键技术 (3)第二章物联网系统需求分析 (3)2.1 用户需求收集 (3)2.2 系统功能需求 (4)2.3 系统功能需求 (4)第三章物联网硬件设计 (5)3.1 传感器选型与设计 (5)3.1.1 传感器选型原则 (5)3.1.2 传感器设计要点 (5)3.2 数据采集与处理模块 (5)3.2.1 数据采集模块设计 (5)3.2.2 数据处理模块设计 (6)3.3 通信模块设计 (6)3.3.1 通信方式选择 (6)3.3.2 通信协议设计 (6)3.3.3 通信模块硬件设计 (6)第四章物联网通信协议与网络架构 (7)4.1 物联网通信协议概述 (7)4.2 物联网网络架构设计 (7)4.3 网络安全与隐私保护 (7)第五章物联网数据管理 (8)5.1 数据存储与检索 (8)5.2 数据处理与分析 (8)5.3 数据挖掘与智能决策 (9)第六章物联网软件设计 (10)6.1 软件架构设计 (10)6.1.1 概述 (10)6.1.2 架构设计原则 (10)6.1.3 架构设计方案 (10)6.2 软件模块设计 (10)6.2.1 概述 (10)6.2.2 模块设计原则 (10)6.2.3 模块划分 (10)6.3 软件开发流程 (11)6.3.1 需求分析 (11)6.3.2 系统设计 (11)6.3.3 编码实现 (11)6.3.4 测试 (11)6.3.5 部署与维护 (11)第七章物联网系统测试与优化 (11)7.1 系统测试策略 (11)7.2 系统功能优化 (12)7.3 系统故障处理 (12)第八章物联网系统安全与可靠性 (12)8.1 安全风险分析 (12)8.2 安全防护策略 (13)8.3 系统可靠性设计 (13)第九章物联网系统应用与案例分析 (14)9.1 物联网应用领域概述 (14)9.2 典型物联网系统案例分析 (14)9.3 物联网发展趋势与展望 (15)第十章物联网系统开发工具与平台 (15)10.1 物联网开发工具概述 (15)10.2 物联网开发平台介绍 (16)10.3 物联网系统开发流程与规范 (16)第一章物联网系统概述1.1 物联网定义及发展历程物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过信息传感设备，将各种实体（如物品、设备、车辆等）连接到网络上进行信息交换和通信的技术。
物联网系统技术方案
物联网系统技术方案南京绛门通讯科技股份有限公司2016年12月目录一.前言..........................................................................................................1.1.建设背景...........................................................................................1.2.设计原则...........................................................................................1.3.系统分析...........................................................................................系统说明 ...................................................................................运行环境与开发模式的选择 ......................................................可行性分析 ...............................................................................四大特点 ...................................................................................二.解决方案...................................................................................................2.1.总体方案设计....................................................................................系统框架结构............................................................................总体系统架构............................................................................系统组网图 ...............................................................................物理组网图 ...............................................................................系统总体功能构架.....................................................................2.2.应用层功能需求详细设计..................................................................登陆 ..........................................................................................采集设备管理............................................................................监控管理 ...................................................................................告警管理 ...................................................................................统计分析 ...................................................................................系统管理 ...................................................................................2.3.基础层功能设计 ................................................................................身份认证 ...................................................................................账户管理 ...................................................................................权限管理 ...................................................................................提醒机制 ...................................................................................日志管理 ...................................................................................三.关键性技术 ...............................................................................................3.1.系统技术架构方面的技术路线...........................................................3.2.Mysql集群部署................................................................................3.3.Nginx负载均衡................................................................................3.4.地图接口/工作流引擎集成/报表工具 ................................................四.性能配置...................................................................................................4.1.业务指标...........................................................................................4.2.性能指标...........................................................................................五.软硬件配置清单........................................................................................5.1.软件方案...........................................................................................5.2.硬件方案...........................................................................................六.项目资金预估............................................................................................七.项目实际计划............................................................................................一. 前言1.1.建设背景物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。
《物联网大数据采集与处理》 教案 第2章 物联网数据采集
第二章物联网数据采集教案教学目标1.掌握如何组建物联网环境，包括传感器和NOdeMeU的连接。
2.熟悉EMQ X Broker和Arduino IDE的安装配置方法。
3.掌握NOdeMCU编程，包括如何连接EMQXBrOker、读取和发布传感器数据。
教学内容任务2.1组建物联网环境2.1.1认识传感器•传感器的种类与工作原理•常见传感器的应用场景2. 1. 2 NodeMCU连接传感器•NodeMCU的硬件接口与传感器连接方式•NodeMCU的软件设置与传感器数据读取任务2.2部署软件开发环境2. 2. 1 安装配置 EMQ X Broker•EMQ X Broker的下载与安装•EMQ X Broker的基本配置与连接测试2. 2.2 安装配置 ArdUinO IDE•Arduino IDE的下载与安装•Arduino IDE的配置与代码上传操作任务2. 3 NodeMCU编程2. 3. 1 连接 EMQ X Broker•NodeMCU通过WiFi或以太网与EMQ X Broker建立连接•编写代码实现NodeMCU与EMQ X Broker的通信2. 3. 2读取传感器数据示例•编写代码读取传感器数据并发送到EMQ X Broker•通过MQTT协议将传感器数据发布到主题中2. 3. 3发布传感器数据示例•编写代码将传感器数据发布到EMQ X Broker的指定主题中•接收方通过订阅相应主题获取传感器数据并进行处理教学重点与难点：重点：NOdeMCU与传感器的连接、EMQ X BrOker和ArdUino IDE的配置。
难点：NodeMCU编程实现传感器数据的读取与发布。
教具和多媒体资源：•NOdeMCU开发板、传感器模块、线缆等硬件设备•EMQ X Broker> Arduino IDE 等软件•教学PPT、视频教程等多媒体资料教学方法：激活学生的前知：回顾物联网和数据采集的相关知识。
智慧水务现场数据采集系统设计方案
智慧水务现场数据采集系统设计方案智慧水务现场数据采集系统设计方案一、系统概述：智慧水务现场数据采集系统是一种基于物联网技术的系统，旨在实时采集和监测水务现场的各类数据，并通过云平台进行存储、分析和管理，为水务管理部门提供决策支持和监测预警。
二、系统组成：1. 传感器设备：用于采集各类现场数据，如水位、水质、流量等。
2. 网关设备：用于传感器设备与云平台之间的数据传输，支持无线和有线两种方式。
3. 云平台：用于存储、处理和管理采集到的数据，并提供用户接口。
4. 用户界面：包括Web界面和移动应用，用于用户查看数据和进行操作。
三、系统工作流程：1. 传感器设备采集数据：传感器设备通过测量和检测等方式，实时采集水务现场的各类数据。
2. 数据传输：传感器设备将采集到的数据通过网关设备传输到云平台。
3. 数据存储与分析：云平台将采集到的数据存储在数据库中，并通过数据分析算法对数据进行处理和分析。
4. 数据展示与管理：用户可以通过Web界面和移动应用访问云平台，查看采集到的数据，并进行数据管理和操作。
四、系统特点：1. 实时性：系统能够实时采集和传输现场数据，提供实时监测和预警功能。
2. 多样性：系统支持多种传感器设备，能够采集多种类型的现场数据。
3. 可扩展性：系统可以根据实际需要进行扩展和升级，支持更多的传感器设备和功能模块。
4. 数据安全性：系统使用数据加密和权限认证等技术，保证数据的安全性和可靠性。
5. 用户友好性：系统提供易于使用的用户界面，方便用户浏览和操作数据。
五、系统优势：1. 提高水资源管理效率：通过实时采集和分析数据，提供决策支持和监测预警，使水资源管理更加高效和准确。
2. 降低水资源损失：通过提供准确的数据和预警，及时发现和处理水资源问题，减少水资源的浪费和损失。
3. 降低人力成本：通过自动化的数据采集和管理，减少人工操作和维护成本。
4. 提高服务质量：通过实时监测和预警，及时解决水务问题，提高用户的满意度和服务质量。
物联网数据库系统
物联网数据库系统1 物联网数据库功能为更清晰地描述物联网的关键环节，按照信息科学的视点，围绕信息的流动过程，抽象出物联网的信息功能模型。
2 从数据的角度来看物联网大量来源不同、结构不同、产生方式不同、用途不同的数据:信息获取•包括信息感知和信息识别；•信息感知指对事物状态及其变化方式的敏感和知觉；•信息识别指能把所感受到的事物运动状态及其变化方式表示出来。
信息传输•包括信息发送、传输和接收等环节，最终完成把事物状态及其变化方式从空间(或时间)上的一点传送到另一点的任务；这就是一般意义上的通信过程。
信息处理•指对信息的加工过程，其目的是获取知识，实现对事物的认知以及利用已有的信息产生新的信息，即制定决策的过程。
信息施效•指信息最终发挥效用的过程，具有很多不同的表现形式；•其中最重要的就是通过调节对象事物的状态及其变换方式，使对象处于预期的运动状态。
如何采好、管好、用好这些数据？设备状态、过程状态、订单状态等生产控制数据数据特点：随着时间而不断变化，称为“时态数据”处理需求：及时获取、及时响应、及时展现、报警判断、二次计算、历史存储、历史查询…设备信息、人员信息、统计信息等管理数据数据特点：持久数据，无时间属性处理需求：增、删、改、查…面向物联网的全新数据库系统——集关系与实时数据库功能于一身，是定位与调度、实时监控、测试与仿真的智能化中枢。
3 感知数据库系统概述3.1 ThinkDB基本概念ThinkDB系统主要面向工业综合自动化、两化融合以及物联网、广域监测监控等应用系统中的综合数据管理需求，在继承传统的关系数据管理模式基础上，采用创新的实时-关系），融合实时数据采集与在线处理的特点与要求，数据模型（RRM：Real-time Relational Model开发实现的多元数据融合性数据库系统。
ThinkDB既可以按照传统结构化数据进行关系数据管理，也可以在线存储具有实时特性的时序数据；它既提供关系数据库的SQL标准访问接口，也提供实时数据特性的数据订阅发布以及历史断面查询以及历史数据分析，同时提供实时数据与关系数据的融合应用、关联订阅和联合分析等多种功能服务，为企业的综合数据管理提供全方位的支持，是一款能够满足多行业、多领域的综合数据处理需求的新型数据库产品。
基于物联网的智慧环境监测系统设计与实现
基于物联网的智慧环境监测系统设计与实现智慧环境监测系统是一种基于物联网技术的智能化系统，通过传感器和网络通信技术实时监测环境数据，提供准确的环境状态信息，以帮助人们更好地管理和保护环境。
本文将详细介绍基于物联网的智慧环境监测系统的设计与实现。
一、系统设计1.硬件设计：智慧环境监测系统的硬件设计主要包括传感器选择与布置、数据采集与传输模块、控制节点等。
（1）传感器选择与布置：根据环境监测的需求，选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器等，布置在需要监测的位置，确保数据的准确性和全面性。
（2）数据采集与传输模块：为了实时获取传感器采集的数据，需要使用数据采集模块将传感器的数据采集并转换成数字信号，然后通过无线通信模块将数据传输至云平台或服务器。
（3）控制节点：控制节点是整个系统的核心，主要负责数据的处理、存储和分析，提供更多的功能和服务，如数据可视化、报警通知等。
2.网络架构设计：智慧环境监测系统的网络架构设计主要包括边缘设备、网关、云平台或服务器等。
（1）边缘设备：边缘设备指传感器和数据采集模块，负责实时采集环境数据，并将数据传输至网关。
（2）网关：网关是边缘设备与云平台或服务器之间的中间节点，负责数据的传输和协议转换，将边缘设备采集的数据发送至云平台或服务器。
（3）云平台或服务器：云平台或服务器负责接收和存储边缘设备传输的数据，进行数据处理与分析，并提供用户接口、数据可视化和报警通知等服务。
3.软件设计：智慧环境监测系统的软件设计主要包括数据处理与分析、用户接口设计等。
（1）数据处理与分析：通过数据处理与分析模块对采集到的环境数据进行处理，实现数据的清洗、加工和计算，通过算法和模型对数据进行分析，提供准确的环境状态信息。
（2）用户接口设计：用户接口是智慧环境监测系统与用户交互的重要方式，通过友好的界面设计，用户可以直观地查看环境数据、设置监测参数、接收报警通知等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
物联网的数据采集系统软件设计
摘要：物联网正在改变人类收集数据的方式，将逻辑和客观的物理世界与新
的信息收集和信息处理方法联系起来。实现了物理世界、计算世界和人类社会的
有效链接，这对统计数据的收集骑着非常关键性的作用。未来，如果统计数据采
集能够与物联网进行有效地结合，可以为行业统计工作提供准确的数据支持，统
计工作的效率和数据质量也会有极大的提升。
关键词：物联网技术；数据采集；系统软件设计
引言
随着物联网技术在各个行业中的广泛运用，物联网数据的采集系统也越来越
受到人们的关注。目前，物联网数据采集系统的研究主要是集中在特定领域的应
用中，而对通用的物联网数据采集系统的分析非常的少。本文主要对物联网的数
据采集系统软件设计进行了详细的探讨。
一、物联网架构系统
物联网按照功能可以分为识别层、传输层以及应用层，其具备的的功能和特
点也都是不同的。
（1）识别层
主要是对物体进行是别，并对信息进行采集，在对识别层进行设计的过程中，
需要先对整个系统的功能有清晰的认知，然后通过传感器或单片机嵌入式识别装
置对采集的信号进行相应的处理。为了进行初步的分析和处理，还可以在系统中
融入通信模块，针对不同的环境所使用的通信模块也是不一样的，需要进行不同
的设计。
（2）传输层
在物联网的传输层设备中，包含各种通信系统，如，有线传输、无线传输、
长距离的传输、短距离传输、宽带传输等等。系统的传输层设计也包含了GPRS
网络和互联网的设计。通过各种接入设备与移动通信网络和互联网相连，来实现
数据信息的传输、初步处理、分类和整合。通过利用局域网或互联网等通信技术，
将传感器、控制器、机器、人与物以新的方式连接起来，形成人与物、物与物之
间的联系，实现信息化、远程管理、控制和智能化的物联网。
（3）应用层
应用层主要是由不同的嵌入式中间件技术、软件技术、物联网门户系统（如，
服务器程序和应用软件）等构成的。运用无线传感器网络对环境进行实时的温度
监测，然后运用互联网监控平台上的设备通过服务器上的人机交互程序进行显示，
从而完成长距离的远程控制。
二、运用物联网技术进行数据采集系统设计
在物联网的架构中，感知层、网络层和应用层是其主要结构。感知层主要时
进行信息的收集以及识别。由于数据采集是实现网络层和应用层功能的前提，因
此感知层的正常运行十分重要。网络层通常包括互联网、无线网络和数据中心。
当信息发送到网络层时，网络层能够处理信息并存储数据以供应用程序使用。网
络层是感知层和应用层之间的连接环节。应用层将存储在网络层的数据变为现实。
（1）传感器网络
传感器网络是数据采集的关键和识别层工作的主要工作者，主要包含了数据
的采集单元、数据处理单元、通信单元和供电单元组成。在实践中，通常采用多
基站网络，以减少网络路由跳数，节省资金。
（2）服务器
服务器是用户终端和传感器网络之间的集线器。具有存储、处理和传输数据
的能力。传感器节点将传感数据发送到服务器，然后服务器存储并处理数据。
（3）Web端
Web端是属于系统应用的终端，Web界面经常是用于和服务器的交互。使用
Web的用户，需要注册才能登录网站，然后使用可视化的图表进行节点状态查询、
更新感知、监控以及查看实际的工作效果。
（4）采集统计数据
采集数据主要是通过子系统和数据中心的采集器进行相应的信息采集工作，
通信协议需要和传输协议的要求相符合。在对物联网系统收集的数据进行整理和
分析时，需要进行人工输入相关的数据。数据采集子系统可以划分成五个模块，
分别为：第一，数据传输模块，可以对传感器终端发送的数据进行接受，对大量
的数据信息进行整理分析，对原始的数据快速存储。第二，检查模块，主要是对
数据格式、信息准确性、数据包地址、采集时间等进行综合的分析，看起是否符
合相应的规定。第三，故障检测模块，如果采集过程中出现故障，数据上传异常，
能够及时进行自动预警，分析故障发生的原因，提供相应的解决方案，故障解决
后，对数据进行自动补充。第四，数据预处理模块，结合用户需求，可以将不规
则采集时间归一化为标准时间，同时，可以对采集频率和度量单位不一样的进行
统一化管理，做好下一步的分析计算准备工作。
（5）遵循的原则
在设计数据采集系统时，需要遵循以下原则：第一，系统必须可靠。在大多
数情况下，设备不受任何人的保护，因此设备必须高度可靠，能够连续运行且无
差错。可以安全可靠地收集、传输和处理数据。第二，系统必须实用。系统应简
单、易于维护和操作，使任何人都可以轻松学习、掌握和熟练使用。第三，系统
必须是适用的。系统必须能够在任何环境下正常运行，并具有一定的适应性。基
于物联网的技术，尤其是Zigbee技术，可以在不断变化的环境中完成各种数据
的采集、提取、传输和监控，还可以智能地分析数据以识别异常情况。
结语
总之，以物联网技术为前提的数据采集系统，能够对数据采集的效率进行极
大的提升，与无人实时数据采集系统实现高水平的数据共享，这提高了统计数据
的质量。
参考文献
[1]浅谈物联网技术在供应链管理中的应用[J].程祥霞，丑争，徐帅.中外企
业家.2017（07）
[2]“物联网+”对研发的影响研究[J].陈玉川.科技进步与对策.2016（10）
[3]基于物联网技术的兰州市公交车工况数据采集系统研究[J].郭文倩，谢
健骊，汪洋.自动化与仪器仪表.2018（03）
[4]基于物联网的校车安全监控数据采集系统[J].张平.电子世界.2016（08）