通用物聯網綜合信息管理平臺的技術架構

摘要：介紹了通用物聯網綜合信息管理平臺的技術架構，對包括感知層的數據采集匯接設備、網絡層的多辦議中間件和應用層的跨平臺管理系統軟件進行了深入研究，給出了Siteview6200型C5I iotware網絡數據采集匯接設備、nMedias中間件和iotware物聯網應用軟件平臺的主要功能和應用特點。
關鍵詞：物聯網；信息管理平臺；技術架構；通用

0 引言
作為第三次工業革命的代表，近年來，物聯網得到迅速的發展，但是，也存在平臺多種多樣、標準不統一、缺乏創新等問題，嚴重制約著物聯網的發展。針對以上問題，本文提出了一種自主創新的通用物聯網綜合信息管理平臺。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點和不同的行業應用，可實現對網絡資源的統一管理，使物聯網的應用更加普遍和靈活，提升我國在物聯網領域的競爭力。同時，本文從感知層、網絡層和應用層的角度，對通用物聯網綜合信息管理平臺的技術架構進行了深入研究，以便對物聯網發展中的行業整合提供一種思路和技術支撐。

1 平臺概述
通用物聯網綜合信息管理平臺(以下簡稱C5I iotware)是在物聯網三層架構的基礎上設計的軟硬件相結合的物聯網應用平臺。該平臺主要包括以下三個部分：以嵌入式網絡管理系統(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議中間件(以下簡稱nMedias)(網絡層)和開放的跨平臺應用層軟件iotWare(應用層)。整個平臺體現了一個(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，可實現云的布設和應用，能適合多業務綜合管理、工業應用和戰場環境。圖1所示是本物聯網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絡操作系統uNOS。它裁剪于軍用和工業設計的專業路由器及防火墻核心軟件，具有500 ms啟動系統和網絡的能力，擁有128個虛擬網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嵌入式實時網絡操作系統、多協議并發性高吞吐能力的中間件nMedias和一個類似于OpenView的物聯網應用操作平臺。其中，uNOS主要完成對感知節點數據的采集和匯總，并提供數據仿真的功能；nMedias中間件軟件實現數據的傳遞和信息交互；iotWare軟件呈現感知設備或節點的實時狀態信息和歷史數據等。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據，保證系統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、系統密碼、數據庫密碼和頁面密碼的保護和設定，可保證系統的安全性，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。
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網設計推廣應用的一大創新和貢獻，可實現基礎理論與實驗實踐、專業學習與工程實施、項目體驗與計劃管理、設備仿真與產品設計的高度集中和統一。“口袋”里裝入了128x32個網絡數據通道采集設備和255個RS485連接接口以及系統軟件iotWare子集。這是通用型物聯網綜合信息管理平臺的濃縮版，可實現全方位工業環境、戰場環境的體驗及商業環境的C5I應用。

2 通用物聯網網絡數據采集匯接設備
Siteview6200是C5I iotWare網絡數據采集匯接設備，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絡數據采集接口，單一接口可實現模數混合、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絡操作系統uNOS，可實現對感知節點數據的采集和匯總，并提供數據仿真的功能。該操作系統軟件采用B／S結構設計，可通過Web服務器實現人機交互，方便對感
知節點的配置、監視和管理，并且支持多用戶訪問，擁有多層密碼認證機制，支持TCP／UDP等多版本網管協議和自定義數據格式私有協議。圖2所示是C5I iotWare網絡數據采集匯接設備的原理組成。

Siteview6200擁有多種工作模式：既可作為數據采集終端，也可作為數據采集節點；既可作為實際物理數據采集設備，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據采集環境。它的接口設計和相關參數如下：
一路10M／100M自適應以太接口；
一路485接口，采用主／從方式，可作為級聯的節點和終點；
支持光電隔離的干節點輸入；
支持標準的4～20 mA或0～5 V的模擬信號輸入；
支持數據信號輸入；
最多可支持32路數據通道接口；
用戶可自定義數據通道的類型、閾值、測量范圍等參數；
可提供開放的軟件接口，方便與第三方軟件無縫集成；
內嵌標準的網管協議，可方便地集成到第三方管理系統。