系统业务流程

• 本章节主要描述系统关键的业务流程，旨在梳理流程，为后续的系统设计提供理论基础。

业务术语

• 产品
  • 产品是一类设备型号的统称，包括系统中的传感器，温度参数等。系统为每个产品分配一个产品ID（product ID）
• 设备
  • 定义了产品后，设备是指属于该产品的真实物理设备。每个设备在平台上都有一个设备ID（device ID），同时每个设备都配备一个物联网模块，例如4G模块，每个模块都在物联网平台下都有一个唯一的物联网ID（iot device ID），和唯一的MAC/IMEI地址。
• 设备状态
  • 设备状态指设备是否在线。在线即设备内嵌的模块已链接网络，并成功登陆物联网IoT平台。离线即设备处于脱机状态
• 产品属性
  • 产品属性用于定义产品的功能点，例如开关机，温度，档位等等属性。属性的类型有三种：整数，浮点数，字符串。
• 设备属性
  • 设备属性是基于时间的一系列产品属性的值，例如产品定义了开关机属性，那么某一台设备的当前的开关机属性为开机或关机状态（值对应1或0）。设备属性是与时间戳密切相关。某个时间点对应的设备属性，即为设备的属性快照。
• 设备历史记录
  • 设备每次改变状态后，上报数据到物联网平台，物联网平台都会记录该时刻的数据，历史数据可以回看和进行后续的分析。历史数据存放有效期根据该设备上报数据的频率和数据大小而定。
• 管理员
  • 物联网数据管理平台为每个管理员开通一个账户，该账户可以操作查看管理员授权的设备的信息。
• 设备所有者
  • 设备所有者指的是设备的拥有者，该设备所有者只能查看该用户关联的设备。设备所有者可以下发控制指令控制设备，可以查看设备的历史记录。
• 时序数据库
  • 时序数据库是专门用于存储针对时间维度数据的数据库，每个数据记录都有一个时间戳用于标记数据采集的时间，同时指标会有一组关联的label，用于描述该数据的关联属性。

设备出厂流程

• 设备出厂过程中需要配置每台设备对应的品牌和代理商信息，绑定品牌信息和代理商信息需要在OEM厂家生产过程中进行配置，整个生产交付流程如下图所示：

• 凝卓批量生产Wi-Fi模组，每个模组附带一个唯一的二维码编码

• 交付电控板厂家前，需要把该批次的模组的唯一编码批量导入到平台

• 电控板厂家采购Wi-Fi模组，并生产电路板。电路板成品交付给OEM厂家前，需要在外观保留电路板的二维码。

• OEM厂家接到订单后，通过后台添加品牌信息，包括品牌的logo、描述文字、网页、售后电话等信息。

• OEM厂家创建代理商帐号。

• OEM厂家采购成品电路板，并组装成品，组装过程中，扫描电路板上的唯一二维码，并绑定成品的品牌；若需要授权给代理商，则需要进一步关联产品给代理商帐号。 产品出库。

设备退货流程

• 若OEM厂家需要退货给电路板厂家，需要附带退货电路板的二维码信息，方便平台管理员批量擦除设备绑定的品牌信息。

消费者操作流程

• 消费者购买了设备后，每个设备都配有一个独立的二维码，用户可以打开APP，通过设备配网功能进行设备配网和绑定（Wi-Fi），也可以通过扫一扫功能，添加绑定设备。
  • 用户第一次打开APP后，需要扫描产品上的二维码绑定品牌信息。
  • 若用户尚未注册，则显示注册页面，APP通过授权读取用户的手机号和头像等信息，并请求服务器创建账号。
  • 用户登陆后，APP识别用户扫描的唯一二维码编号，通过后台比对用户的身份和设备的绑定关系，若绑定关系存在，则允许该用户访问该设备；若绑定关系不存在，则提示“没有权限”。
  • 用户打开设备控制界面后，用户可以查看设备的历史数据即图表。
  • 设备定期或状态变化后，主动上传数据，用户可以及时通过APP查看设备的状态。

后台操作流程

• 管理员可以通过后台实现如下操作：
  • 添加后台子用户。
  • 添加OEM厂家帐号，配置OEM厂家对应的错误代码信息。
  • 添加品牌信息，例如品牌的网页、logo、售后电话等信息。
  • 添加代理商信息
  • 添加角色，角色是系统的最小的权限控制单元。每个角色关联多个权限，同时每个角色可以有多个子用户。
  • 分配系统预设权限给角色，例如查看设备的权限，查看产品的权限等等。
  • 添加用户至指定角色。
  • 添加设备
  • 关联设备至角色

添加后台用户

• 开发者可以通过后台，自行添加子管理员。子管理员的账号只能被该开发者或系统管理员看到。添加子管理员方式与注册基本一致，通过手机号+密码，或邮箱+密码的方式添加。
• 子管理员默认没有权限访问后台数据。

添加角色

• 角色是权限管理的核心，角色可以包含多个用户，角色也可以分配多个权限。同一个角色内的用户有相同的权限。每个用户只能属于一个角色。

分配权限

• 系统预设一系列权限。管理员可以可以自行添加角色，并把该角色的权限授予新添加的角色，实现角色的继承。

添加用户至角色

• 后台用户需要分配至一个角色后，方可访问后台的数据。每个后台用户只能归属一个角色。

添加设备

• 管理员可以通过后台，添加设备，其中包括如下设备信息：
  • 模块对应的设备ID，必填
  • 设备的名称，必填
  • 设备的型号model，选填

关联设备至角色

• 新增的角色默认无法访问任何设备数据。企业管理员需要把设备添加至指定的角色后，该角色下的用户方可访问该设备的数据。

查看设备历史记录

• 管理员可以通过后台查看某台设备的历史记录信息，导出历史记录，聚合统计等。

规则定义

• 系统管理员可以通过后台自定义指标监控的规则，例如过去5分钟内，温度高于30度，则触发短信通知管理员用户。监控规则定义包含了两部分：
  • 指标监测条件，例如过去5分钟，温度平均值 > 30度
  • 触发动作，例如发送短信通知用户，温度异常。

可视化图表

• 系统提供可视化的方式，让管理员可以查看当前系统的历史与当前状态。可视化图表包括：
  • 温度曲线图
  • 压力曲线图
  • 电压曲线图
  • 电流曲线图
  • 频率曲线图
  • 开度曲线图
• 可视化图表以时间点为关键字存储，可以通过指定时间范围，查看该时间范围内的数值变化。

系统设计

系统架构

• 本系统采用微服务架构，对于Wi-Fi/4g共享设备基于MQTT 通信协议，设备通过mqtt链接到MQTT Broker服务器后，数据由Broker转发至物联网平台，并把数据存储于数据库中。

设备层

• 设备层是每个终端都会安装一个通讯模块，用于与服务器通信，模块同时会配备一个mcu，若用户需要可以用于收集来自485的传感器采集信号。设备终端采集的数据包括：温度数据、湿度数据等、同时终端模块还可以接收来自服务器的控制请求，执行档位调节。数据采集后，通过MQTT协议上传至服务器，并由服务器执行后续的分析与操作。

服务器层

• 服务器采用微服务架构，MQTT broker负责消息的订阅与发布，同时实现群组控制。
• 其中基础设施层包括时序数据库、关系数据库、消息队列，用于存储系统中的数据。
• 设备管理模块包括如下几个功能：
  • 设备的绑定接口、解绑接口
  • 设备的当前状态数据获取接口
  • 设备的历史数据查询接口
  • 设备的群组接口
• 规则引擎功能包括：
  • 指标表达式定义，统计时间维度和对应指标的汇总值，支持如下aggregate操作：avg平均值、min最小值、max最大值、sum求和，另外定义规则的阈值，当规则求值超过或低于阈值时，自动触发规则动作，例如发送短信通知用户。
  • 联系人管理，用于保存通知的对象
• 任务调度系统功能包括：
  • 执行定时任务，计算汇总报表
  • 执行延时任务

用户层

• 对于用户终端，可以通过APP进行设备的绑定和控制操作，APP端包括如下功能：
  • 用户登陆注册
  • 设备的绑定与解绑
  • 设备状态的读取，如当前温度等数据
  • 设备控制，包括温度调节、定时时间调节。
  • 设备历史状态查询
• 用户除了可以通过APP实现移动端的简单控制与数据查看外，还可以通过电脑端网页实现更多的功能与报表查看操作。网页端功能包括：
  • 数据大屏，展示当前所有设备的传感器数据、过去7天的传感器历史数据、过去24小时的分钟数据等
  • 用户管理，查看系统当前的注册用户信息
  • 设备管理，查看系统的设备信息、设备状态、设备控制等操作
  • 设备群组，查看/建立/解散群组、实现群组控制功能
  • 报警规则，用户可以定义报警规则，根据用户定义相关的参数阈值规则，超过或低于阈值时，自动发送短信通知管理员

权限架构

• 平台用户分为4种角色，分别是：
  • 平台总管理员
    • 创建用户
    • 创建角色
    • 创建/修改OEM厂家
    • 创建/修改品牌
    • 批量擦除模组的品牌信息（退货）
    • 查看所有设备的信息、包括当前状态、设备故障、设备运行日志。
    • 其他系统权限
  • OEM厂家
    • 查看已绑定的设备的信息，如设备当前状态、设备故障、设备运行日志等信息
    • 创建/修改品牌信息，如logo、网页等信息
    • 创建用户，并配置用户的角色为：品牌方或代理商
    • 授权用户给指定的品牌
    • 绑定设备的品牌
  • 品牌方
    • 修改已绑定的品牌的相关信息，如logo、网页连接、售后电话等。
    • 查看已绑定品牌下的设备信息，如设备当前状态、设备故障、设备运行日志等信息。
  • 代理商
    • 查看已绑定品牌下的设备信息，如设备当前状态、设备故障、设备运行日志等信息。
• 权限架构如下图所示：

系统类图

业务流程的系统描述

• 以下将以系统设计的角度描述系统重要的操作流程，以验证系统的设计合理性。

平台管理员操作

添加OEM厂家角色

• 角色表(Role)添加记录，并命名为“OEM厂家”，permissions字段添加：创建品牌、修改品牌信息、添加平台用户、查看角色、查看设备信息、授权设备给代理商。
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=role，resourceId=品牌角色ID，roleId=步骤1添加的角色ID，permissions=role.view
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=role，resourceId=代理商角色ID，roleId=步骤1添加的角色ID，permissions=view

添加品牌角色

• 角色表（Role）添加记录，name=“品牌方”，permissions字段包括：修改品牌信息、查看设备信息。

添加代理商角色

• 角色表（Role）添加记录，name=“代理商”，permissions字段包括：查看设备信息。

添加OEM厂家

• 创建平台用户，添加记录到User表。用户密码方式登录。
• 授权角色给用户，添加记录到UserRole表，userId = 步骤1的用户ID，角色ID = OEM厂家角色ID。

添加产品

• 产品表（Product）添加记录，name=产品名称
• 产品故障定义表（ErrorCodeDefinition）添加故障代码映射关系。

OEM厂家操作流程

查看角色

• 查找ResourceRole表，过滤条件：
  • roleId=当前用户的所有roleId
  • 且resourceType=role
  • 且permissions包含view

添加品牌

• 品牌表（Brand）创建一条记录
• 用户表（User）添加一条记录，品牌方的登录帐号信息
• 用户角色关系表（UserRole）添加一条记录，userId = 步骤2创建的用户ID，roleId = 品牌角色ID。

添加代理商

• 代理商表（Dealer）添加一条记录
• 用户表（User）添加一条记录
• 用户角色关系表（UserRole）添加一条记录，userId = 步骤2创建的用户ID，roleId = 代理商角色ID。
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=dealer，resourceId=步骤1代理商ID，roleId=OEM厂家角色ID，permissions=[view, edit]。
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=dealer，resourceId=步骤1代理商ID，roleId=代理商角色ID，permissions=[view]。

绑定设备品牌

• 查找用户的所有角色，查看permissions是否包含device.brand.bind
• 添加记录到设备品牌表（DeviceBrand)，brandId = 品牌ID，设备ID。
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=device，resourceId=设备ID，roleId=品牌方角色ID，permissions=[view]。

授权设备给代理商

• 查找用户的所有角色，查看permissions是否包含device.dealer.authorize
• 资源权限表（ResourceRole）添加记录，resourceType=device，resourceId=设备ID，roleId=代理商角色ID，permissions=[view]。

查看设备列表

• 查找ResourceRole表，过滤条件：
  • roleId=当前用户的所有roleId
  • 且resourceType=device
  • 且permissions包含view
• 搜索设备表（Device），id in 步骤1返回的resourceId。

查看设备当前状态

• 查找ResourceRole表，过滤条件：
  • roleId=当前用户的所有roleId
  • 且resourceType=device
  • 且permissions包含view
• 搜索设备表，返回设备的当前属性状态

设备OTA

流程描述

• 流程描述
  • 把需要升级的ota文件放到平台，并发起升级
  • 模块通过http把文件分段下载并通过串口通知设备mcu
  • 设备mcu通过与模块的ota串口协议的实现，向模块应答并完成升级流程
  • Mcu升级完成切换程序时上报程序版本结束升级。
  • 串口协议格式和分包大小待定。
• 串口流程大致如下：