物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

摘要：提出了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)方法；同時(shí)以EP9315處理器及相關(guān)傳感器為硬件平臺(tái)，以．Net Micro Framework作為網(wǎng)關(guān)嵌入式操作系統(tǒng)，并包含數(shù)據(jù)處理中間件，使各類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；網(wǎng)關(guān)；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(lái)受到各方面的追捧，從國(guó)家政策到地方政府專(zhuān)項(xiàng)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(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)化引領(lǐng)，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(luò)建設(shè)中都遇到了障礙，也走了不少?gòu)澛贰＿@主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)傳感器接口不統(tǒng)一造成設(shè)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(dá)上千類(lèi)別和品種(品牌)，然而，這些種類(lèi)繁多的設(shè)備都是由不同的制造商生產(chǎn)的，每一種設(shè)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(shí)別和辨認(rèn)，也無(wú)法將諸多設(shè)備一致性接入到統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)中。
(2)數(shù)據(jù)通信協(xié)議眾多且不規(guī)范，造成設(shè)備的二次安裝，成本巨大安裝在許多行業(yè)內(nèi)的儀器儀表和傳感器設(shè)備雖然數(shù)量眾多，但都沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)通信模式，也沒(méi)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(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(fù)式建設(shè)造成了新的信息孤島地方各級(jí)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(cè)網(wǎng)絡(luò)，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(fù)建網(wǎng)的方式所產(chǎn)生的弊端是，一方面造成資源浪費(fèi)，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(jìn)而又產(chǎn)生許多新的封閉型的信息孤島；也不能實(shí)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(wù)模式，使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的各類(lèi)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(luò)；對(duì)海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面資源化、智能化管理；實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)異構(gòu)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)集成、支持多種接口通訊協(xié)議、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式輸出，對(duì)網(wǎng)關(guān)功能模塊進(jìn)行組件化處理，對(duì)數(shù)據(jù)配置策略進(jìn)行靈活性處理的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
為了提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)分為傳感器接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備、感知數(shù)據(jù)處理中間件、網(wǎng)關(guān)配置應(yīng)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(guān)的功能結(jié)構(gòu)圖。

圖1中，傳感器接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)處理各種傳感器設(shè)備的接入、驅(qū)動(dòng)管理、設(shè)備管理：感知數(shù)據(jù)處理中間件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、規(guī)則管理和制定，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)安全策略等功能；網(wǎng)關(guān)配置應(yīng)用軟件負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)管理配置工具、遠(yuǎn)程配置管理工具、傳感器數(shù)據(jù)智能分析報(bào)告界面，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)狀態(tài)、配置數(shù)據(jù)、配置策略、配置設(shè)備的管理、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤處理策略配置、數(shù)據(jù)本地訪問(wèn)配置以及傳感各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、警報(bào)與定位的數(shù)據(jù)報(bào)告等。