面向智慧園區的物聯網中間件的整體架構探討

陳海 劉鋒 劉向超

摘 要 隨著物聯網技術的快速發展，物聯網技術已經應用到各個行業領域，包括電力、醫療、物流、交通以及園區的建設。物聯網技術與智慧園區相結合可以實現園區內各個智能化系統的有效協同，數據共享，通過物聯網技術構筑的智慧園區平臺具有可擴展的業務配置管理功能，通過它可向住戶、企業、園區管理者、系統維護者等不同用戶提供多樣化的服務，可以滿足用戶的個性化需求。基于此，本文主要對面向智慧園區的物聯網中間件的整體架構進行分析探討。

關鍵詞 面向智慧園區；物聯網；中間件；整體架構

前言

物聯網是在互聯網、移動通信網等通信網絡的基礎上，針對不同應用需求，利用具有感知、通信與計算能力的智能終端自動獲取物理世界上的各種信息，將所有能夠獨立尋址的物理對象互聯起來，實現全面感知、可靠傳輸、智能處理，構建人與物、物與物互聯的智能信息服務系統。然而，物理的物數量大、種類多，具有異構性，虛擬的物具有信息關聯復雜的特性。因此，需要建立一個通用的服務平臺，以實現對物的有效管理、交互和處理，確保提供與物相關的服務。于是物聯網中間件便產生了。

1 面向智慧園區的物聯網中間的模型

物聯網中間件是介于感知設備與上層業務系統之間的一種基礎軟件。由于智慧園區的不同場景需要接入不同的終端設備和不同的上層應用，所以該物聯網中間件采用SOA架構設計，如圖1所示。

物聯網中間件主要由設備驅動層、服務對象調度管控層、業務服務應用層三部分組成。設備驅動層：主要包括設備注冊請求、設備連接請求、安全認證、設備注銷、設備配置、打開設備、關閉設備及針對不同類型的設備實現數據采集與控制。服務對象調度層：分為驅動服務對象、系統控制對象、業務服務對象三部分。其中驅動服務對象主要實現設備驅動配置、設備登記管理、設備配置等，通過設備驅動管理調度完成終端設備的注冊請求、連接請求、安全認證、讀寫數據等；業務服務對象主要實現服務本地命名、服務線程池、服務日志及對外發布API函數，通過業務服務管理調度完成業務應用層與設備層之間的數據通信。系統控制對象主要包含任務管理器、線程池管理、內存管理、性能監控及系統日志等。服務對象調度將所有設備驅動、業務邏輯等均看作是服務對象，并對其進行管理、配置及調度，完成物聯網應用系統的傳感網部署接入和分布式實時交互業務處理。業務應用層：針對具體物聯網應用系統而設計，提供與應用系統各種數據交互方式，對數據進行解析[1]。

2 實現方案

設備驅動層：由于接入中間件的底層設備不同所上傳的數據格式也不同，為了向上層應用屏蔽底層設備差異，需要在設備驅動層解析傳輸協議，統一化數據格式。設備驅動層提供統一的驅動協議標準接口IDriver，通過定義標準的驅動通信接口，中間件利用反射技術動態加載驅動DLL實現動態加載設備驅動，終端設備與上層數據交互由驅動協議內部完成，形成XML數據文件，最終通過統一接口方法傳遞給中間件。

對于設備的配置和數據解析要通過采用讀取XML配置文件的方式，采用配置文件的好處是可以保證在不修改代碼的前提下，通過修改配置文件可以達到調整功能的目的，并方便以后進行功能擴展。設備在接入中間件后，首先分配給每個設備一個數據緩存區，然后針對不同的設備調用不同的數據解析方式，完成數據安全認證和校驗，而后通過配置數據過濾模式將數據進行不同層次的過濾，再通過XML轉化模塊將數據轉化為XML格式。

服務對象調度層：是中間件的核心部分，把設備驅動和業務都看作服務對象，實現對業務、驅動及設備服務的管理和調用。當設備接入中間件后，配置相應驅動及業務保存到數據庫中，并把設備信息也保存到數據庫中。啟動中間件后，自動獲取驅動表、設備表和業務表，實例化相關對象，自動調用驅動和業務層中的各個方法事件。

中間件驅動服務層定義了接收驅動層事件的相應方法，設備連接方法Connect（），設備斷開方法DisConnect（），獲取設備狀態GetStatus（），讀取數據ReadData（），寫入數據WriteData（），這些函數負責接收驅動層的響應事件，并把數據轉發至業務層接口。業務層處理后返回到驅動層，通過驅動層下發到設備。同時在這些方法和事件中實現應用系統對采集到的數據進行處理。業務服務層定義了接收業務層事件的方法，設備參數設置方法Setup（），ProcessResult（）負責接收業務執行處理結果，GetAndSendWait-Cmd（）負責接收業務層下發的待發指令列表，并在函數內按照預先定義的指令類型，將指令轉發給相應函數，由相應函數具體執行[2]。

3 結束語

文中設計的中間件介于感知設備與上層業務系統之間，采用SOA架構設計，具有粗粒度、松耦合的特點，滿足了物聯網多種設備接入、支持多個應用的需求。實現多類型感知設備的接入管理。每個設備可靈活指定為特定應用系統提供信息服務；擺脫物聯網終端設備非標準化協議，帶來的開發、維護和擴展的限制。

參考文獻

[1] 陳桂香.國外"智慧城市"建設概覽[J].中國安防，2011，（10）：101-102.

[2] 舒文瓊.中國智慧城市現狀：遍地開花亂象隱現[J].通信世界，2013，

（8）：13-14.