通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術(shù)架構

摘要：介紹了通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術(shù)架構，對包括感知層的數據采集匯接設備、網(wǎng)絡(luò )層的多辦議中間件和應用層的跨平臺管理系統軟件進(jìn)行了深入研究，給出了Siteview6200型C5I iotware網(wǎng)絡(luò )數據采集匯接設備、nMedias中間件和iotware物聯(lián)網(wǎng)應用軟件平臺的主要功能和應用特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；信息管理平臺；技術(shù)架構；通用

0 引言
作為第三次工業(yè)革命的代表，近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)得到迅速的發(fā)展，但是，也存在平臺多種多樣、標準不統一、缺乏創(chuàng )新等問(wèn)題，嚴重制約著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。針對以上問(wèn)題，本文提出了一種自主創(chuàng )新的通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺。該平臺具有一定的技術(shù)先進(jìn)性、健壯性和通用性，能適應廣泛的傳感節點(diǎn)和不同的行業(yè)應用，可實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )資源的統一管理，使物聯(lián)網(wǎng)的應用更加普遍和靈活，提升我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的競爭力。同時(shí)，本文從感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層的角度，對通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術(shù)架構進(jìn)行了深入研究，以便對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的行業(yè)整合提供一種思路和技術(shù)支撐。

1 平臺概述
通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺(以下簡(jiǎn)稱(chēng)C5I iotware)是在物聯(lián)網(wǎng)三層架構的基礎上設計的軟硬件相結合的物聯(lián)網(wǎng)應用平臺。該平臺主要包括以下三個(gè)部分：以嵌入式網(wǎng)絡(luò )管理系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)uNOS)為核心的匯接設備(感知層)、以可管理式思想為設計理念的多協(xié)議中間件(以下簡(jiǎn)稱(chēng)nMedias)(網(wǎng)絡(luò )層)和開(kāi)放的跨平臺應用層軟件iotWare(應用層)。整個(gè)平臺體現了一個(gè)(開(kāi)放式)架構、二個(gè)(中間件和平臺技術(shù))中心、三個(gè)(接口、通信和管理)標準和四個(gè)統一的設計理念(理論與實(shí)踐、學(xué)習與實(shí)施、體驗與管理、仿真與設計)。該平臺基于云的系統，可實(shí)現云的布設和應用，能適合多業(yè)務(wù)綜合管理、工業(yè)應用和戰場(chǎng)環(huán)境。圖1所示是本物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術(shù)架構。

1．1 硬件技術(shù)
C5I iofWare的硬件采用模塊化的接口設計，可支持熱插拔的CPU引擎和輕量級的嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )操作系統uNOS。它裁剪于軍用和工業(yè)設計的專(zhuān)業(yè)路由器及防火墻核心軟件，具有500 ms啟動(dòng)系統和網(wǎng)絡(luò )的能力，擁有128個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )端口支持和高性能Web服務(wù)器。
1．2 軟件技術(shù)
整個(gè)C5I iotWare的軟件分布在三個(gè)層面上，即末端運行的uNOS嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )操作系統、多協(xié)議并發(fā)性高吞吐能力的中間件nMedias和一個(gè)類(lèi)似于OpenView的物聯(lián)網(wǎng)應用操作平臺。其中，uNOS主要完成對感知節點(diǎn)數據的采集和匯總，并提供數據仿真的功能；nMedias中間件軟件實(shí)現數據的傳遞和信息交互；iotWare軟件呈現感知設備或節點(diǎn)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和歷史數據等。軟件全部采用B／S架構設計，客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)云端數據，保證系統的高容錯性和高可靠性。軟件具有計算機連接訪(fǎng)問(wèn)密碼、用戶(hù)密碼、系統密碼、數據庫密碼和頁(yè)面密碼的保護和設定，可保證系統的安全性，能使所有傳感器、計算機、路由器、交換機、音頻／視頻、程序、物流、定位管理等在一個(gè)平臺界面上實(shí)現。
1．3 軟／硬件一體機
將以上兩個(gè)云部件盡可能多地裝入“口袋”是對當今強大的物聯(lián)網(wǎng)設計推廣應用的一大創(chuàng )新和貢獻，可實(shí)現基礎理論與實(shí)驗實(shí)踐、專(zhuān)業(yè)學(xué)習與工程實(shí)施、項目體驗與計劃管理、設備仿真與產(chǎn)品設計的高度集中和統一。“口袋”里裝入了128x32個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據通道采集設備和255個(gè)RS485連接接口以及系統軟件iotWare子集。這是通用型物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的濃縮版，可實(shí)現全方位工業(yè)環(huán)境、戰場(chǎng)環(huán)境的體驗及商業(yè)環(huán)境的C5I應用。

2 通用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )數據采集匯接設備
Siteview6200是C5I iotWare網(wǎng)絡(luò )數據采集匯接設備，硬件采用模塊化的接口設計，包括抗電磁干擾的傳感器接口和抗黑客攻擊的網(wǎng)絡(luò )數據采集接口，單一接口可實(shí)現模數混合、電壓電流制式異同共享能力，支持熱插拔的CPU引擎；設備運行嵌入式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )操作系統uNOS，可實(shí)現對感知節點(diǎn)數據的采集和匯總，并提供數據仿真的功能。該操作系統軟件采用B／S結構設計，可通過(guò)Web服務(wù)器實(shí)現人機交互，方便對感
知節點(diǎn)的配置、監視和管理，并且支持多用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)，擁有多層密碼認證機制，支持TCP／UDP等多版本網(wǎng)管協(xié)議和自定義數據格式私有協(xié)議。圖2所示是C5I iotWare網(wǎng)絡(luò )數據采集匯接設備的原理組成。

Siteview6200擁有多種工作模式：既可作為數據采集終端，也可作為數據采集節點(diǎn)；既可作為實(shí)際物理數據采集設備，也可作為真實(shí)全仿真器。當運行在仿真模式時(shí)，可實(shí)現最多128臺全設備仿真，而且只需一臺設備即可搭建一個(gè)微型的數據采集環(huán)境。它的接口設計和相關(guān)參數如下：
一路10M／100M自適應以太接口；
一路485接口，采用主／從方式，可作為級聯(lián)的節點(diǎn)和終點(diǎn)；
支持光電隔離的干節點(diǎn)輸入；
支持標準的4～20 mA或0～5 V的模擬信號輸入；
支持數據信號輸入；
最多可支持32路數據通道接口；
用戶(hù)可自定義數據通道的類(lèi)型、閾值、測量范圍等參數；
可提供開(kāi)放的軟件接口，方便與第三方軟件無(wú)縫集成；
內嵌標準的網(wǎng)管協(xié)議，可方便地集成到第三方管理系統。