物聯(lián)網(wǎng)數據處理網(wǎng)關(guān)的設計

摘要：提出了物聯(lián)網(wǎng)數據的一站式處理服務(wù)模式，給出了支持最廣泛的接入、使網(wǎng)關(guān)具備可管理和靈活部署能力的設計方法；同時(shí)以EP9315處理器及相關(guān)傳感器為硬件平臺，以．Net Micro Framework作為網(wǎng)關(guān)嵌入式操作系統，并包含數據處理中間件，使各類(lèi)數據感知終端能夠高效率、低成本、一致性地輕松接入物聯(lián)網(wǎng)；以便建立可支持多種接口通訊協(xié)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(lián)網(wǎng)數據處理網(wǎng)關(guān)系統。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)關(guān)；數據處理中間件；．Net Micro Framework

0 引言
物聯(lián)網(wǎng)在2010年以來(lái)受到各方面的追捧，從國家政策到地方政府專(zhuān)項規劃，再到企業(yè)，都投入了極大的精力和極高的熱情。在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起步階段，由于缺乏統一規范和一致性的標準化引領(lǐng)，各行業(yè)在數據信息系統和行業(yè)數據網(wǎng)絡(luò )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(gè)問(wèn)題：
(1)傳感器接口不統一造成設備入網(wǎng)的極大困難工業(yè)領(lǐng)域的一些行業(yè)安裝了大批的儀器儀表和傳感器探頭，多達上千類(lèi)別和品種(品牌)，然而，這些種類(lèi)繁多的設備都是由不同的制造商生產(chǎn)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(wú)法將諸多設備一致性接入到統一的傳輸網(wǎng)絡(luò )中。
(2)數據通信協(xié)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(yè)內的儀器儀表和傳感器設備雖然數量眾多，但都沒(méi)有一個(gè)統一規范的數據通信模式，也沒(méi)有遵從規范的數據通信協(xié)議，因而引發(fā)了建網(wǎng)工程成本的大幅度上升，每次現場(chǎng)安裝都是一次小型集成，高額的成本代價(jià)使整個(gè)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(zhù)力搭建本地區的環(huán)境監測網(wǎng)絡(luò )，出現了不同的省網(wǎng)、市網(wǎng)或縣網(wǎng)。這種分頭建網(wǎng)、重復建網(wǎng)的方式所產(chǎn)生的弊端是，一方面造成資源浪費，另一方面由于網(wǎng)與網(wǎng)之間互不兼容，不能做到互通互聯(lián)和數據共享，進(jìn)而又產(chǎn)生許多新的封閉型的信息孤島；也不能實(shí)現資源利用的最大化。
因此，本文提出面向物聯(lián)網(wǎng)感知層提供物聯(lián)網(wǎng)數據的一站式處理服務(wù)模式，使數以萬(wàn)計的各類(lèi)數據感知終端能夠高效率、低成本、一致性地輕松接入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )；對海量數據實(shí)現全面資源化、智能化管理；實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)傳感節點(diǎn)異構數據的實(shí)時(shí)集成、支持多種接口通訊協(xié)議、統一標準數據格式輸出，對網(wǎng)關(guān)功能模塊進(jìn)行組件化處理，對數據配置策略進(jìn)行靈活性處理的物聯(lián)網(wǎng)數據處理網(wǎng)關(guān)系統。

1 系統總體設計
為了提供物聯(lián)網(wǎng)數據一站式處理服務(wù)，支持最廣泛的接入，使網(wǎng)關(guān)具備可管理和靈活的部署能力，本文把物聯(lián)網(wǎng)數據處理網(wǎng)關(guān)設計分為傳感器接入網(wǎng)關(guān)設備、感知數據處理中間件、網(wǎng)關(guān)配置應用軟件三部分。圖1所示是物聯(lián)網(wǎng)數據處理網(wǎng)關(guān)的功能結構圖。

圖1中，傳感器接入網(wǎng)關(guān)設備負責處理各種傳感器設備的接入、驅動(dòng)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(shí)現數據格式轉換、通訊協(xié)議轉換、數據安全策略等功能；網(wǎng)關(guān)配置應用軟件負責網(wǎng)關(guān)現場(chǎng)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(shí)現工業(yè)現場(chǎng)的檢測狀態(tài)、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(fǎng)問(wèn)配置以及傳感各項指標狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、警報與定位的數據報告等。