物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關的設計

摘要：提出了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的一站式處理服務模式，給出了支持最廣泛的接入、使網(wǎng)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(wǎng)關嵌入式操作系統(tǒng)，并包含數(shù)據(jù)處理中間件，使各類數(shù)據(jù)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(tǒng)一的標準數(shù)據(jù)格式輸出，數(shù)據(jù)配置策略靈活的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關系統(tǒng)。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)關；數(shù)據(jù)處理中間件；．Net Micro Framework

0 引言
物聯(lián)網(wǎng)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(guī)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)產業(yè)發(fā)展的起步階段，由于缺乏統(tǒng)一規(guī)范和一致性的標準化引領，各行業(yè)在數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)和行業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)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(tǒng)一造成設備入網(wǎng)的極大困難工業(yè)領域的一些行業(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(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)不能被系統(tǒng)識別和辨認，也無法將諸多設備一致性接入到統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡中。
(2)數(shù)據(jù)通信協(xié)議眾多且不規(guī)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(shù)量眾多，但都沒有一個統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)通信模式，也沒有遵從規(guī)范的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(qū)的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，出現(xiàn)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(shù)據(jù)共享，進而又產生許多新的封閉型的信息孤島；也不能實現(xiàn)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(shù)據(jù)的一站式處理服務模式，使數(shù)以萬計的各類數(shù)據(jù)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；對海量數(shù)據(jù)實現(xiàn)全面資源化、智能化管理；實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點異構數(shù)據(jù)的實時集成、支持多種接口通訊協(xié)議、統(tǒng)一標準數(shù)據(jù)格式輸出，對網(wǎng)關功能模塊進行組件化處理，對數(shù)據(jù)配置策略進行靈活性處理的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關系統(tǒng)。

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

圖1中，傳感器接入網(wǎng)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(shù)據(jù)處理中間件負責數(shù)據(jù)采集、設備管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、規(guī)則管理和制定，實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉換、通訊協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)安全策略等功能；網(wǎng)關配置應用軟件負責網(wǎng)關現(xiàn)場管理配置工具、遠程配置管理工具、傳感器數(shù)據(jù)智能分析報告界面，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的檢測狀態(tài)、配置數(shù)據(jù)、配置策略、配置設備的管理、數(shù)據(jù)錯誤處理策略配置、數(shù)據(jù)本地訪問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(shù)據(jù)報告等。