物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的研究與實(shí)踐

潘愛民? （杭州指令集智能科技有限公司CEO，浙江?杭州?310012）

摘要：物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的系統(tǒng)技術(shù)是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)，既有基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)，也有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 采用的操作系統(tǒng)技術(shù)，還有邊緣計(jì)算所用到的系統(tǒng)軟件技術(shù)等。本文首先闡述了在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中所需要的系統(tǒng)軟件，并回顧了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備常用的操作系統(tǒng)，然后提出了本文對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的定義，它是特指在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用場(chǎng)景中，能夠?qū)⒏鞣N物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集合起來(lái)發(fā)揮作用、管理此場(chǎng)景中軟硬件資源的系統(tǒng)軟件。最后介紹了一個(gè)工業(yè)界實(shí)踐中的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)—指令集智能操作系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；智能設(shè)備；物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

1  操作系統(tǒng)的演進(jìn)

       操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了幾代的發(fā)展，從最早期的多任務(wù)操作系統(tǒng)，如Multics和UNIX，到適用于個(gè)人電腦的多處理器操作系統(tǒng)，如Linux和Windows，再到最近10多年廣泛流行的移動(dòng)操作系統(tǒng)，如iOS和Android，其核心技術(shù)已經(jīng)非常成熟，軟件復(fù)雜度也達(dá)到了上億行代碼的規(guī)模。操作系統(tǒng)的每一次大發(fā)展必定跟計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展密切相關(guān)。隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時(shí)代的到來(lái)，操作系統(tǒng)也必將迎來(lái)新的發(fā)展。

       表1 總結(jié)了每一代操作系統(tǒng)的特征。

2  物聯(lián)網(wǎng)需要什么樣的基礎(chǔ)軟件

　　物聯(lián)網(wǎng)的核心是各種物體連接到互聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)仍然是基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)并沒有再造出一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，但是對(duì)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了擴(kuò)展和延伸，允許各種物體通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)交換信息和通信。大量的物體都連接到了網(wǎng)絡(luò)，最直接的效果是，這些物體都可以被遠(yuǎn)程操控，例如，物體的狀態(tài)顯示在任何一個(gè)屏幕上，物體上的開關(guān)可以由遠(yuǎn)端的軟件來(lái)控制。譬如，在圖1中，體重計(jì)是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，它能夠連接到后臺(tái)服務(wù)器，上報(bào)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)連接服務(wù)器來(lái)獲得體重計(jì)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

　　在這樣的環(huán)境下，我們可以看到有三個(gè)地方需要軟件：一是體重計(jì)上的軟件；二是服務(wù)器上的軟件，完成體重計(jì)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)記錄和報(bào)告；三是客戶端的軟件，顯示所需要的信息或者接受用戶的指令。

　　首先，體重計(jì)需要一個(gè)操作系統(tǒng)來(lái)完成基本硬件的能力，包括連接網(wǎng)絡(luò)的能力。這樣的系統(tǒng)很成熟，門檻也不高，對(duì)于體重計(jì)，用一個(gè)單片機(jī)（MCU）就可以讓它工作起來(lái)，或者也可以用一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，功能更強(qiáng)大。其次，在后臺(tái)服務(wù)器需要一個(gè)服務(wù)軟件，一方面與體重計(jì)進(jìn)行連接與通信，另一方面也允許遠(yuǎn)程用戶連接上來(lái)并指定相應(yīng)的體重計(jì)設(shè)備，以便查看信息或者對(duì)它進(jìn)行控制。客戶端的功能通常用瀏覽器來(lái)完成，不需要額外安裝軟件；也可以用移動(dòng)應(yīng)用或者各種形態(tài)的小程序的形式來(lái)跟服務(wù)器通信。

　　幾乎每一種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，為了讓它們以聯(lián)網(wǎng)的方式工作起來(lái)，都需要像體重計(jì)這樣的軟件架構(gòu)。概括起來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的軟件分如下兩部分（如圖2）。

　　? 在設(shè)備硬件上，用一個(gè)軟件程序讓設(shè)備工作起來(lái)，并且具備連接網(wǎng)絡(luò)的能力；

　　? 需要有一個(gè)服務(wù)軟件能夠?yàn)檫@個(gè)設(shè)備提供各種便利的服務(wù)。

　　在某些特定情況下，可以把以上兩方面的軟件功能都放在設(shè)備上完成，這樣就不需要后臺(tái)服務(wù)器，因而客戶端可以直接連接設(shè)備。但這通常僅限于一些計(jì)算和存儲(chǔ)能力較強(qiáng)的設(shè)備，并且對(duì)部署方式也有要求（比如智能路由器）。本文不討論這樣的設(shè)備實(shí)例和軟件架構(gòu)。

       操作系統(tǒng)的意義在于，對(duì)硬件的基本功能進(jìn)行抽象，從而做到各種應(yīng)用軟件無(wú)需直接跟硬件打交道就可以操控硬件。針對(duì)如圖2所示的軟件劃分，我們可以抽象出下面的操作系統(tǒng)來(lái)協(xié)同工作。

       ? 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作系統(tǒng)。這是運(yùn)行在設(shè)備上的軟件，常見的是嵌入式操作系統(tǒng)，用恰當(dāng)?shù)能浖言O(shè)備驅(qū)動(dòng)起來(lái)，讓它們正常地工作；

       ? 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。這是工作在設(shè)備之外的服務(wù)器上的軟件，它提供了設(shè)備功能之外的擴(kuò)展或延伸能力，譬如遠(yuǎn)程訪問(wèn)能力、歷史數(shù)據(jù)記錄和分析能力、多個(gè)設(shè)備的協(xié)同功能，等等。

      物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作系統(tǒng)很容易理解，有大量的教科書或?qū)Ｖ鴣?lái)詳細(xì)講解現(xiàn)代操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)和相應(yīng) 的資源調(diào)度算法^[1]。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)比較新的概念，但事實(shí)上又廣泛存在著大量的軟件在完成這些功能。很多設(shè)備廠商需要搭建一個(gè)后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)，甚至還有不少?gòu)S商開發(fā)了客戶端移動(dòng)APP。這就是典型的、在操作系統(tǒng)缺位的情況下，硬件廠商不得不自己研發(fā)軟件系統(tǒng)的情形。而理想的情況是：存在通用的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，可以讓設(shè)備廠商專注于設(shè)備 研發(fā)，設(shè)備廠商只需開發(fā)驅(qū)動(dòng)軟件以及簡(jiǎn)單的應(yīng)用軟件就可以讓設(shè)備用起來(lái)。

3  物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作系統(tǒng)

　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所在的硬件環(huán)境往往有以下特點(diǎn)。

　　? 連接。這是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的必要功能，以特定的方式連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而連接到互聯(lián)網(wǎng)。常 見的接入?yún)f(xié)議有Zigbee、藍(lán)牙、Wi-Fi、NB-IoT或RoLa等。

　　? 低功耗。這些設(shè)備需要長(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月，甚至幾年）運(yùn)行，對(duì)電量的消耗有苛刻的要求，通常只能靠電池供電。

　　? 安全。設(shè)備要能報(bào)告自己的狀態(tài)，并且有一定糾錯(cuò)和保密的能力，還要避免被仿冒和入侵。

　　? 標(biāo)準(zhǔn)。每一種設(shè)備都隸屬于特定的行業(yè)，而成熟的行業(yè)往往已經(jīng)形成了相應(yīng)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最起碼也有事實(shí)上的參考標(biāo)準(zhǔn)。

　  　 運(yùn)行在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上的操作系統(tǒng)往往有多種選擇，取決于設(shè)備本身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，一般地，可分為微控制器（MCU）和中央處理器兩大類。典型的有以下一些操作系統(tǒng)。

　　? ARM Mbed OS^[2]。Arm公司專門針對(duì)IoT設(shè)備的開源操作系統(tǒng)，主要支持Cortex-M微處理器。

　　? FreeRTOS^[3]。針對(duì)嵌入式設(shè)備的開源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持眾多的微處理器。FreeRTOS有三個(gè)商業(yè)性質(zhì)的衍生版本：SafeRTOS、Amazon RTOS及 OpenRTOS。

　　? RT-Thread^[4]。類似于FreeRTOS的設(shè)備側(cè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持大量的微處理器架構(gòu)。這是難得的國(guó)內(nèi)成長(zhǎng)起來(lái)的操作系統(tǒng)，且經(jīng)營(yíng)了良好的社區(qū)氛圍。

　　? LiteOS^[5]。是華為研發(fā)的輕量級(jí)開源實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)上支持Arm、x86和RISC-V微處理器。

　　? Zephyr^[6]。是Linux基金會(huì)的一個(gè)項(xiàng)目，針對(duì)資源受限和嵌入設(shè)備的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持多種主流的微處理器架構(gòu)。

　　? 嵌入式Linux。是Linux操作系統(tǒng)的一個(gè)剪裁版本，它繼承了Linux的優(yōu)勢(shì)和大量的社區(qū)資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。OpenWRT是嵌入式Linux 的一個(gè)發(fā)行版，廣泛應(yīng)用于諸如智能路由器、智能家居等設(shè)備。

　　? Android Things^[7]。Google針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開源操作系統(tǒng)，它是在Android基礎(chǔ)上進(jìn)行剪裁形成的，對(duì)系統(tǒng)資源的要求比Android低很多。

　　? VxWorks^[8]。是一個(gè)老牌的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，支持眾多處理器架構(gòu)，廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航天等高精和對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的領(lǐng)域，最經(jīng)典的莫過(guò)于NASA 的火星探測(cè)車上裝載了VxWorks操作系統(tǒng)（如圖3）。

　　以上列舉的設(shè)備操作系統(tǒng)，除了VxWorks外，代碼都是開源的，并且有相應(yīng)的開發(fā)者工具和社區(qū)，背后有商業(yè)公司在支持?？梢哉f(shuō)，這些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代設(shè)備的繁榮提供了最核心的軟件支撐，它們一方面吸收了操作系統(tǒng)領(lǐng)域的研究成果，另一方面也針對(duì)嵌入式設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化和剪裁。

　　順便提一下，很多文獻(xiàn)資料把設(shè)備操作系統(tǒng)稱為物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)^[9-11]，甚至提出未來(lái)可否有一個(gè)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。筆者認(rèn)為，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的多樣性和差異性，用一個(gè)系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)各種設(shè)備是不合理的，也是不現(xiàn)實(shí)的，但是這種努力會(huì)對(duì)設(shè)備操作系統(tǒng)的架構(gòu)演進(jìn)有幫助，使架構(gòu)更靈活，在不同計(jì)算能力的設(shè)備上有更好的伸縮性，并且可沉淀出高質(zhì)量的可復(fù)用軟件模塊（譬如連接協(xié)議、渲染引擎、執(zhí)行引擎等）。

4  物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)

       設(shè)備操作系統(tǒng)解決的是設(shè)備怎么聯(lián)網(wǎng)、如何更方 便地聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題，但沒有解決聯(lián)網(wǎng)之后做什么以及如何做的問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，后者無(wú)疑更為重要。這就是前文提到的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，它特指在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用場(chǎng)景中，能夠?qū)⒏鞣N物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集合起來(lái)發(fā)揮作用，并管理此場(chǎng)景中軟硬件資源的系統(tǒng)軟件。

       我們來(lái)看一些場(chǎng)景（如圖4）。

       ? 一組智能燈的協(xié)同。單個(gè)智能燈可以具備開、關(guān)、調(diào)節(jié)燈光等基本功能，若跟具體場(chǎng)景結(jié)合起來(lái)， 可以讓這種聯(lián)網(wǎng)控制能力具有更大的價(jià)值。譬如，在家庭場(chǎng)景，可以根據(jù)生活習(xí)性和作息時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；在野外路燈場(chǎng)景，可以根據(jù)戶外光線做到自適應(yīng)環(huán)境；等等。

        ? 酒店房間智能化。目前越來(lái)越多的酒店配備了智能設(shè)備，包括電視、燈控、空調(diào)、鏡子，甚至窗簾、馬桶等。單個(gè)設(shè)備若獨(dú)立工作，聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值只是取代了遙控器或者墻面開關(guān)，而智能化真正的目標(biāo)是為住客提供舒適、貼心的室內(nèi)環(huán)境。

       ? 建筑體的健康檢測(cè)。拿橋梁來(lái)舉例，一座大橋的檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)有大量的傳感器來(lái)采集數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)專業(yè)的模型來(lái)分析橋梁的健康狀況。單個(gè)傳感器只反映一個(gè)局部狀態(tài)，所有傳感器集合起來(lái)進(jìn)行分析可以獲得關(guān)于橋梁的健康評(píng)價(jià)。

　　   以上列舉的這些場(chǎng)景都需要數(shù)量眾多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備協(xié)同起來(lái)發(fā)揮作用，不同的場(chǎng)景目前有各自獨(dú)立的解決辦法。有的開發(fā)專門的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)解決場(chǎng)景中的設(shè)備協(xié)同工作需求，例如橋梁檢測(cè)系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)等。還有一種解決辦法是用云服務(wù)平臺(tái)來(lái)連接所有的設(shè)備，然后利用云服務(wù)平臺(tái)的功能來(lái)開發(fā)相應(yīng)的場(chǎng)景智能系統(tǒng)。例如，針對(duì)智能家居的場(chǎng)景，可以通過(guò)云服務(wù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的協(xié)同。有些智能音箱廠商通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制電器。

　　這就回到本節(jié)開始提到的問(wèn)題：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接以后做什么和如何做的問(wèn)題。本質(zhì)上，這需要一個(gè)軟件系統(tǒng)，我們根據(jù)對(duì)各種場(chǎng)景進(jìn)行抽象，按照兩層架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的軟件系統(tǒng)：最基礎(chǔ)的一層軟件是通用的，可適用于各種物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，包括設(shè)備連接和管理、數(shù)據(jù)采集和處理等；另一層是應(yīng)用軟件，用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)場(chǎng)景中需要的功能邏輯。前者正是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，后者是物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用軟件。這與本文第二節(jié)講到的軟件劃分是一致的，如圖5所示。

　　物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)承載的是通用的能力，包括但不限于以下功能。

　　? 設(shè)備接入。使得各種不同類型的設(shè)備通過(guò)局部的模塊（驅(qū)動(dòng)程序）連接到操作系統(tǒng)中，從而操作系統(tǒng)可以獲取設(shè)備的狀態(tài)信息。

　　? 反向控制設(shè)備。操作系統(tǒng)可以向設(shè)備發(fā)送命令，達(dá)到控制設(shè)備的目的。

　　? 設(shè)備管理。對(duì)于連接到一個(gè)操作系統(tǒng)上的設(shè)備進(jìn)行管理，包括查看它們的狀態(tài)、設(shè)置報(bào)警條件、設(shè)置位置、診斷驅(qū)動(dòng)程序，等等。

　　? 數(shù)據(jù)采集。采集來(lái)自于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，可定制表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)目錄。作為系統(tǒng)完整性，也要有擴(kuò)展能力，可接受外部的數(shù)據(jù)。

　　? 數(shù)據(jù)分析和檢索。操作系統(tǒng)提供功能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并更新指標(biāo)值。指標(biāo)是一個(gè)業(yè)務(wù)相關(guān)的衡量單位或特征，有名稱和值。指標(biāo)的計(jì)算既可以實(shí)時(shí)完成，也可以定時(shí)完成，或者通過(guò)事件或應(yīng)用層命令來(lái)觸發(fā)。操作系統(tǒng)也提供數(shù)據(jù)檢索的能力，方便應(yīng)用層引用或者搜索數(shù)據(jù)。

　　? 數(shù)據(jù)展示。操作系統(tǒng)提供常見的數(shù)據(jù)展示能力，包括結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的圖形化顯示，各種指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)圖表等。

　　? 日志。日志是一個(gè)操作系統(tǒng)的基本能力，在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中尤為重要。完善的日志能力可便于診斷各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的異常情形。

　　? 算法。操作系統(tǒng)提供一個(gè)基礎(chǔ)的算法庫(kù)，包括統(tǒng)計(jì)分析算法、AI算法等，便于應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)各種業(yè)務(wù)邏輯。在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，這相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)武器庫(kù)。

      ? 系統(tǒng)服務(wù)。操作系統(tǒng)以系統(tǒng)服務(wù)的形式將能力提供給上層應(yīng)用程序，系統(tǒng)服務(wù)的集合涵蓋各種基礎(chǔ)的功能，并且理想情況下，允許應(yīng)用廠商擴(kuò)展定義更多系統(tǒng)服務(wù)。

      ? 安全性。作為物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，涉及各個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到系統(tǒng)中，安全性尤為重要，包括系統(tǒng)安全、設(shè)備安全、數(shù)據(jù)安全以及無(wú)線安全。

      ? 擴(kuò)展功能。物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的擴(kuò)展性體現(xiàn)在多個(gè)方面：提供接入規(guī)范，允許非原生支持的設(shè)備也能夠接入進(jìn)來(lái)；系統(tǒng)服務(wù)可以擴(kuò)展；數(shù)據(jù)采集格式可定制；數(shù)據(jù)處理和展示可擴(kuò)展；算法庫(kù)可以擴(kuò)展，等等。

      ? 開發(fā)工具。需要應(yīng)用程序樣例和相應(yīng)的開發(fā)工具，來(lái)幫助應(yīng)用程序開發(fā)者理解和學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

      圖6顯示了物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊。

　　對(duì)于一個(gè)具體的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，僅僅以上的通用功能往往不足以支撐這個(gè)場(chǎng)景中的基本需求，譬如，辦公室環(huán)境還需要門禁和無(wú)線投屏的能力，酒店環(huán)境需要智能燈光調(diào)節(jié)、服務(wù)呼叫等功能。因此，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的定制和擴(kuò)展能力非常重要，針對(duì)特定類型的場(chǎng)景，可以在基礎(chǔ)系統(tǒng)之上疊加擴(kuò)展包，形成針對(duì)場(chǎng)景的智能操作系統(tǒng)（比如智慧辦公操作系統(tǒng)、智慧酒店操作系統(tǒng)等）。

　　而從物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的角度，它存在的價(jià)值是：將設(shè)備與服務(wù)軟件解除了耦合，不同類型或不同數(shù)量 的設(shè)備可以動(dòng)態(tài)鏈接進(jìn)來(lái)，即使在不重新安裝或啟動(dòng)操作系統(tǒng)的情況下，也能適應(yīng)設(shè)備增刪的變化。對(duì)于 截然不同功能的場(chǎng)景，可以使用同一個(gè)操作系統(tǒng)來(lái)提供基礎(chǔ)服務(wù)。另一方面，從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的角度，應(yīng)用開發(fā)可基于統(tǒng)一的一層服務(wù)，再輔助以操作系統(tǒng)的開發(fā)工具，可以極大地提高開發(fā)效率。

5  指令集智能操作系統(tǒng)

　　杭州指令集智能科技有限公司提出了商業(yè)智能操作系統(tǒng)（BI-OS，Business Intelligence Operating System）來(lái)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)互通，完全符合上 一節(jié)介紹的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)的要求。圖7顯示了BI-OS 的總體技術(shù)架構(gòu)^[12]。

       BI-OS運(yùn)行系統(tǒng)分五層，由底向上分別是設(shè)備子 系統(tǒng)、設(shè)備層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層，以及應(yīng)用層。其中設(shè)備子系統(tǒng)是由設(shè)備廠商提供的，本質(zhì)上是運(yùn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備操作系統(tǒng)的那個(gè)設(shè)備側(cè)軟件；應(yīng)用層是指建立在BI-OS上的應(yīng)用軟件，它們調(diào)用BI-OS所提供的系統(tǒng)服務(wù)，來(lái)滿足客戶的需求。而中間的三層是BI-OS的核心。

       ? 設(shè)備層：利用智能數(shù)字網(wǎng)關(guān)技術(shù)，將各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)層，與其他數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算。

　　? 數(shù)據(jù)層：這一層包括數(shù)據(jù)中心、計(jì)算中心和算法模型庫(kù)。

　　? 服務(wù)層：將不同場(chǎng)景中應(yīng)用共有的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性的服務(wù)進(jìn)行抽象，統(tǒng)一在服務(wù)層夯實(shí)。

　　BI-OS作為一個(gè)通用的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，可以應(yīng)用到各種商業(yè)場(chǎng)景中。一個(gè)典型的商業(yè)場(chǎng)景是智慧樓宇，通過(guò)BI-OS將一個(gè)大樓內(nèi)的所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接到一個(gè)系統(tǒng)中，這樣不僅做到更高效的自動(dòng)化管理，而且隨著大樓運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間，數(shù)據(jù)累積起來(lái)，可以優(yōu)化運(yùn)營(yíng)策略（譬如節(jié)省能耗、人流引導(dǎo)、堵住安全缺陷，等等）。

參考文獻(xiàn)

[1] 何小慶.嵌入式操作系統(tǒng)風(fēng)云錄：歷史演進(jìn)與物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[2] ARM Mbed OS[EB/OL].https://www.mbed.com.

[3] FreeRTOS[EB/OL].https://freertos.org/.

[4] RT-Thread[EB/OL].https://www.rt-thread.org/.

[5] LiteOS[EB/OL].https://www.huawei.com/minisite/liteos/cn/index.html.

[6] Zephyr[EB/OL].https://www.zephyrproject.org/.

[7] Android Things[EB/OL].https://developer.android.com/things/.

[8] VxWorks[EB/OL].https://www.windriver.com/products/vxworks/.

[9] 虞保忠, 郝繼鋒.物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)技術(shù)研究[J]. 航空計(jì)算技術(shù), 2017(3).

[10] 何小慶.物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)研究與思考[J]. 電子產(chǎn)品世界, 2018(1):27-31.

[11] 彭安妮, 周威, 賈巖,等.物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)安全研究綜述[J]. 通信學(xué)報(bào), 2018.

[12] 指令集商業(yè)智能操作系統(tǒng)[EB/OL].http://www.isyscore.com.

作者簡(jiǎn)介：

       潘愛民（1970-），男，博士，主要研究方向：移動(dòng)操作系統(tǒng)、信息安全、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

（注：本文來(lái)源于科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2019年第8期第35頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。）