物聯網數據處理網關的設計
摘要:提出了物聯網數據的一站式處理服務模式,給出了支持最廣泛的接入、使網關具備可管理和靈活部署能力的設計方法;同時以EP9315處理器及相關傳感器為硬件平臺,以.Net Micro Framework作為網關嵌入式操作系統,并包含數據處理中間件,使各類數據感知終端能夠高效率、低成本、一致性地輕松接入物聯網;以便建立可支持多種接口通訊協議,具有統一的標準數據格式輸出,數據配置策略靈活的物聯網數據處理網關系統。
關鍵詞:物聯網;網關;數據處理中間件;.Net Micro Framework
0 引言
物聯網在2010年以來受到各方面的追捧,從國家政策到地方政府專項規劃,再到企業,都投入了極大的精力和極高的熱情。在物聯網產業發展的起步階段,由于缺乏統一規范和一致性的標準化引領,各行業在數據信息系統和行業數據網絡建設中都遇到了障礙,也走了不少彎路。這主要存在以下幾個問題:
(1)傳感器接口不統一造成設備入網的極大困難工業領域的一些行業安裝了大批的儀器儀表和傳感器探頭,多達上千類別和品種(品牌),然而,這些種類繁多的設備都是由不同的制造商生產的,每一種設備的數據接口和數據輸出格式都是由制造商自行確定的,而且各不相同,從而造成數據不能被系統識別和辨認,也無法將諸多設備一致性接入到統一的傳輸網絡中。
(2)數據通信協議眾多且不規范,造成設備的二次安裝,成本巨大安裝在許多行業內的儀器儀表和傳感器設備雖然數量眾多,但都沒有一個統一規范的數據通信模式,也沒有遵從規范的數據通信協議,因而引發了建網工程成本的大幅度上升,每次現場安裝都是一次小型集成,高額的成本代價使整個工程得不償失。
(3)分割式、重復式建設造成了新的信息孤島地方各級管理在地域上都有自己的管理范圍,形成了各地管理都在著力搭建本地區的環境監測網絡,出現了不同的省網、市網或縣網。這種分頭建網、重復建網的方式所產生的弊端是,一方面造成資源浪費,另一方面由于網與網之間互不兼容,不能做到互通互聯和數據共享,進而又產生許多新的封閉型的信息孤島;也不能實現資源利用的最大化。
因此,本文提出面向物聯網感知層提供物聯網數據的一站式處理服務模式,使數以萬計的各類數據感知終端能夠高效率、低成本、一致性地輕松接入物聯網網絡;對海量數據實現全面資源化、智能化管理;實現物聯網傳感節點異構數據的實時集成、支持多種接口通訊協議、統一標準數據格式輸出,對網關功能模塊進行組件化處理,對數據配置策略進行靈活性處理的物聯網數據處理網關系統。
1 系統總體設計
為了提供物聯網數據一站式處理服務,支持最廣泛的接入,使網關具備可管理和靈活的部署能力,本文把物聯網數據處理網關設計分為傳感器接入網關設備、感知數據處理中間件、網關配置應用軟件三部分。圖1所示是物聯網數據處理網關的功能結構圖。
圖1中,傳感器接入網關設備負責處理各種傳感器設備的接入、驅動管理、設備管理:感知數據處理中間件負責數據采集、設備管理、數據處理、數據存儲、規則管理和制定,實現數據格式轉換、通訊協議轉換、數據安全策略等功能;網關配置應用軟件負責網關現場管理配置工具、遠程配置管理工具、傳感器數據智能分析報告界面,實現工業現場的檢測狀態、配置數據、配置策略、配置設備的管理、數據錯誤處理策略配置、數據本地訪問配置以及傳感各項指標狀態、傳感器狀態、警報與定位的數據報告等。
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