本篇文章为大家展示了以Serverless为核心的云端能力如何打造分布式大气监测系统,内容简明扼要并且容易理解,绝对能使你眼前一亮,通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。
前述
下面将对数据上云后的相关流程,进行说明。
由于项目平台持续建设中,当前已开源信息为二期版本,所以本篇内容均基于此版本能力进行说明。此版本架构进一步优化了数据鉴权及数据库保护。
分为两个部分:
架构组成:技术角度,拆解设计逻辑
模块实现:功能角度,讲解实现逻辑
【注1】二期版本首页效果

【注2】在建三期版本首页效果

【注3】在建三期版本中,加入了 日志服务 、对象存储、小程序功能。提供灵活的日志存储与高速检索能力、 低成本的数据库备份+恢复+迁移同步能力、移动端交互及其它能力。
架构组成
二期架构图

注:浅蓝色标明的是相对一期的架构变更重点。
部署维度
功能维度
以平台设计的基本组成部分,进行的逻辑拆分。并依架构层的设计需求,配套选型的具体产品。
具体功能与选型说明:
监测节点:由软硬两部分组成。基于腾讯物联网终端操作系统 TencentOS tiny开发固件,将 兼容腾讯云的硬件设备 与 腾讯云IoT explorer进行了协议级的对接。
本地网关:此部分以通信协议转换为主,不解析具体数据,仅需按前文指引配置即可。
物联网接入层:基于腾讯云IoT explorer产品,提供了解密、接入、转发的相关功能。在获取数据后,进行了基于http协议的转推动作,传递给下游 API 网关。
中间件层:基于API 网关提供了衔接及负载均衡等能力,基于鉴权、流控等能力,衔接云函数,提供可靠的数据输入输出服务。
逻辑层:基于云函数,实现了接收数据入库(数据固化)、定时统计汇总(数据分析)、输出应用数据(数据输出,支撑展示)的能力。
存储层:基于云数据库 TencentDB for MySQL,进行监测数据、汇总数据、平台配置的存储。
展示层:基于腾讯云图,提供了地图展示、数据展示、折线图展示等能力。并配置提供联动处理,提高了响应速度,减少了资源文件的重复传输。
模块实现
整体系统,以数据为核心,进行了相关设计,所以本部分有两个组成部分:
数据结构:讲解各环节的核心数据结构与关联模式。
模块说明:讲解各功能模块的实现与对应源码。
数据结构
IoT explorer(物联网开发平台)推送数据结构
以API网关推送进来,由云函数在环境变量 event 中提取到的原始数据。
其中主要的部分:
{
"body": "{\"payload\":\"eyJtZXRob2QiOiJyZXBvcnQiLCJjbGllbnRUb2tlbiI6IjIwMjAtMDgtMThUMTE6MTc6NDkuNDAzWiIsInBhcmFtcyI6eyJQTTFfQ0YxIjo1LCJQTTJkNV9DRjEiOjYsIlBNMTBfQ0YxIjo3LCJQTTEiOjUsIlBNMmQ1Ijo2LCJQTTEwIjo3LCJwYXJ0aWNsZXNfMGQzIjo3OTIsInBhcnRpY2xlc18wZDUiOjI1NCwicGFydGljbGVzXzEiOjE1LCJwYXJ0aWNsZXNfMmQ1IjozLCJwYXJ0aWNsZXNfNSI6MywicGFydGljbGVzXzEwIjowLCJ2ZXJzaW9uIjoxNTEsIkVycm9yIjowfX0=\", \"seq\":18639, \"timestamp\":1597749469,\"topic\":\"$thing/up/property/?????/?????\", \"devicename\":\"?????\", \"productid\":\"?????\"}",
"headerParameters": {},
"headers": {
"accept-encoding": "gzip",
"content-length": "511",
"content-type": "application/json",
"endpoint-timeout": "15",
"host": "service-???-???.gz.apigw.tencentcs.com",
"user-agent": "Go-http-client/1.1",
"x-anonymous-consumer": "true",
"x-api-requestid": "???03a993936ae191f44651???",
"x-b3-traceid": "???03a993936ae191f44651???",
"x-qualifier": "$LATEST"
},
"httpMethod": "POST",
"path": "/??????",
"pathParameters": {},
"queryString": {},
"queryStringParameters": {},
"requestContext": {
"httpMethod": "POST",
"identity": {},
"path": "/??????",
"serviceId": "service-?????",
"sourceIp": "?.?.?.?",
"stage": "release"
}
}
'body' 解base64编码后:
{
"clientToken": "2020-08-18T11:17:49.403Z",
"method": "report",
"params": {
"Error": 0,
"PM1": 5,
"PM10": 7,
"PM10_CF1": 7,
"PM1_CF1": 5,
"PM2d5": 6,
"PM2d5_CF1": 6,
"particles_0d3": 792,
"particles_0d5": 254,
"particles_1": 15,
"particles_10": 0,
"particles_2d5": 3,
"particles_5": 3,
"version": 151
}
}
数据库表单结构
数据库详细格式,请参考 github-sql
各表用途:
config:系统配置表
space:地点表。记录节点部署地点。
client:节点表。记录节点信息及最新关键信息,关联space表。
base_data:日志表。记录每次上报的信息,关联space、client表。
aggregate_data:汇总信息表。记录按小时、天等时段汇总的数据信息。
temp_base_data:临时日志表。上报设备名如不在节点表内,则存入此表,主要用于调测。
API接口数据结构
模块说明
数据入库
终端在线更新
模块功能:按3分钟触发,更新终端信息,用于快速查询与展示
使用产品:云函数
关联源码:github-client_active_new
部署方式:请参考相关文章 在线甲醛监测 “4.2.2 无服务器云函数/4.2.3 云API网关” 章节,但改为“定时触发”模式
数据统计
数据接口-终端汇总信息表
数据接口-终端单点信息表
数据展示
二期成本分析

上图表数为每节点每15秒上报一次的计算结果。
硬件部分由于厂商与采购量的差异,价格不同。此处以云服务成本计算,如果10000节点规模,每节点每分钟上报一次,单节点云服务年成本:
二期无对象存储及日志服务模块,但在当前在建三期中已使用数月,故有实际数据可列入统计。
后续计划
完成三期建设,计划内容涉及:
交互优化(done): 启用space表,展示地点。
交互建设(doing): 增加小程序能力,提供移动端查询能力,及告警推送能力。
容灾优化1(done): 增加对象存储,提供低成本数据备份、恢复、异步迁移同步能力。
容灾优化2(todo): 增加消息队列 CKafka,应对网络异常、数据库异常情况下的数据堆积与丢失风险。
容灾优化3(doing): 增加日志服务,用于数据对账,应对多环节数据处理中,可能出现的数据丢失或错乱情况。
三期架构图预告

注:浅蓝色说明的是相对二期的架构变更重点。
三期版本部分完成效果
WEB端展示


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