通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術架構

摘要：介紹了通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術架構，對包括感知層的數(shù)據(jù)采集匯接設備、網(wǎng)絡層的多辦議中間件和應用層的跨平臺管理系統(tǒng)軟件進行了深入研究，給出了Siteview6200型C5I iotware網(wǎng)絡數(shù)據(jù)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。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；信息管理平臺；技術架構；通用

0 引言
作為第三次工業(yè)革命的代表，近年來，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(tǒng)一、缺乏創(chuàng)新等問題，嚴重制約著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。針對以上問題，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先進性、健壯性和通用性，能適應廣泛的傳感節(jié)點和不同的行業(yè)應用，可實現(xiàn)對網(wǎng)絡資源的統(tǒng)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)領域的競爭力。同時，本文從感知層、網(wǎng)絡層和應用層的角度，對通用物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術架構進行了深入研究，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(以下簡稱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部分：以嵌入式網(wǎng)絡管理系統(tǒng)(以下簡稱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(以下簡稱nMedias)(網(wǎng)絡層)和開放的跨平臺應用層軟件iotWare(應用層)。整個平臺體現(xiàn)了一個(開放式)架構、二個(中間件和平臺技術)中心、三個(接口、通信和管理)標準和四個統(tǒng)一的設計理念(理論與實踐、學習與實施、體驗與管理、仿真與設計)。該平臺基于云的系統(tǒng)，可實現(xiàn)云的布設和應用，能適合多業(yè)務綜合管理、工業(yè)應用和戰(zhàn)場環(huán)境。圖1所示是本物聯(lián)網(wǎng)綜合信息管理平臺的技術架構。

1．1 硬件技術
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時網(wǎng)絡操作系統(tǒng)uNOS。它裁剪于軍用和工業(yè)設計的專業(yè)路由器及防火墻核心軟件，具有500 ms啟動系統(tǒng)和網(wǎng)絡的能力，擁有128個虛擬網(wǎng)絡端口支持和高性能Web服務器。
1．2 軟件技術
整個C5I iotWare的軟件分布在三個層面上，即末端運行的uNOS嵌入式實時網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、多協(xié)議并發(fā)性高吞吐能力的中間件nMedias和一個類似于OpenView的物聯(lián)網(wǎng)應用操作平臺。其中，uNOS主要完成對感知節(jié)點數(shù)據(jù)的采集和匯總，并提供數(shù)據(jù)仿真的功能；nMedias中間件軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞和信息交互；iotWare軟件呈現(xiàn)感知設備或節(jié)點的實時狀態(tài)信息和歷史數(shù)據(jù)等。軟件全部采用B／S架構設計，客戶端通過瀏覽器訪問云端數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)的高容錯性和高可靠性。軟件具有計算機連接訪問密碼、用戶密碼、系統(tǒng)密碼、數(shù)據(jù)庫密碼和頁面密碼的保護和設定，可保證系統(tǒng)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、定位管理等在一個平臺界面上實現(xiàn)。
1．3 軟／硬件一體機
將以上兩個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，可實現(xiàn)基礎理論與實驗實踐、專業(yè)學習與工程實施、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(tǒng)一。“口袋”里裝入了128x32個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道采集設備和255個RS485連接接口以及系統(tǒng)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，可實現(xiàn)全方位工業(yè)環(huán)境、戰(zhàn)場環(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)絡數(shù)據(jù)采集匯接設備
Siteview6200是C5I iotWare網(wǎng)絡數(shù)據(jù)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)絡數(shù)據(jù)采集接口，單一接口可實現(xiàn)模數(shù)混合、電壓電流制式異同共享能力，支持熱插拔的CPU引擎；設備運行嵌入式實時網(wǎng)絡操作系統(tǒng)uNOS，可實現(xiàn)對感知節(jié)點數(shù)據(jù)的采集和匯總，并提供數(shù)據(jù)仿真的功能。該操作系統(tǒng)軟件采用B／S結構設計，可通過Web服務器實現(xiàn)人機交互，方便對感
知節(jié)點的配置、監(jiān)視和管理，并且支持多用戶訪問，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(shù)據(jù)格式私有協(xié)議。圖2所示是C5I iotWare網(wǎng)絡數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集終端，也可作為數(shù)據(jù)采集節(jié)點；既可作為實際物理數(shù)據(jù)采集設備，也可作為真實全仿真器。當運行在仿真模式時，可實現(xiàn)最多128臺全設備仿真，而且只需一臺設備即可搭建一個微型的數(shù)據(jù)采集環(huán)境。它的接口設計和相關參數(shù)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(jié)點和終點；
支持光電隔離的干節(jié)點輸入；
支持標準的4～20 mA或0～5 V的模擬信號輸入；
支持數(shù)據(jù)信號輸入；
最多可支持32路數(shù)據(jù)通道接口；
用戶可自定義數(shù)據(jù)通道的類型、閾值、測量范圍等參數(shù)；
可提供開放的軟件接口，方便與第三方軟件無縫集成；
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(tǒng)。