通用物联网综合信息管理平台的技术架构

摘要：介绍了通用物联网综合信息管理平台的技术架构，对包括感知层的数据采集汇接设备、网络层的多办议中间件和应用层的跨平台管理系统软件进行了深入研究，给出了Siteview6200型C5I iotware网络数据采集汇接设备、nMedias中间件和iotware物联网应用软件平台的主要功能和应用特点。
关键词：物联网；信息管理平台；技术架构；通用

0 引言
作为第三次工业革命的代表，近年来，物联网得到迅速的发展，但是，也存在平台多种多样、标准不统一、缺乏创新等问题，严重制约着物联网的发展。针对以上问题，本文提出了一种自主创新的通用物联网综合信息管理平台。该平台具有一定的技术先进性、健壮性和通用性，能适应广泛的传感节点和不同的行业应用，可实现对网络资源的统一管理，使物联网的应用更加普遍和灵活，提升我国在物联网领域的竞争力。同时，本文从感知层、网络层和应用层的角度，对通用物联网综合信息管理平台的技术架构进行了深入研究，以便对物联网发展中的行业整合提供一种思路和技术支撑。

1 平台概述
通用物联网综合信息管理平台(以下简称C5I iotware)是在物联网三层架构的基础上设计的软硬件相结合的物联网应用平台。该平台主要包括以下三个部分：以嵌入式网络管理系统(以下简称uNOS)为核心的汇接设备(感知层)、以可管理式思想为设计理念的多协议中间件(以下简称nMedias)(网络层)和开放的跨平台应用层软件iotWare(应用层)。整个平台体现了一个(开放式)架构、二个(中间件和平台技术)中心、三个(接口、通信和管理)标准和四个统一的设计理念(理论与实践、学习与实施、体验与管理、仿真与设计)。该平台基于云的系统，可实现云的布设和应用，能适合多业务综合管理、工业应用和战场环境。图1所示是本物联网综合信息管理平台的技术架构。

1．1 硬件技术
C5I iofWare的硬件采用模块化的接口设计，可支持热插拔的CPU引擎和轻量级的嵌入式实时网络操作系统uNOS。它裁剪于军用和工业设计的专业路由器及防火墙核心软件，具有500 ms启动系统和网络的能力，拥有128个虚拟网络端口支持和高性能Web服务器。
1．2 软件技术
整个C5I iotWare的软件分布在三个层面上，即末端运行的uNOS嵌入式实时网络操作系统、多协议并发性高吞吐能力的中间件nMedias和一个类似于OpenView的物联网应用操作平台。其中，uNOS主要完成对感知节点数据的采集和汇总，并提供数据仿真的功能；nMedias中间件软件实现数据的传递和信息交互；iotWare软件呈现感知设备或节点的实时状态信息和历史数据等。软件全部采用B／S架构设计，客户端通过浏览器访问云端数据，保证系统的高容错性和高可靠性。软件具有计算机连接访问密码、用户密码、系统密码、数据库密码和页面密码的保护和设定，可保证系统的安全性，能使所有传感器、计算机、路由器、交换机、音频／视频、程序、物流、定位管理等在一个平台界面上实现。
1．3 软／硬件一体机
将以上两个云部件尽可能多地装入“口袋”是对当今强大的物联网设计推广应用的一大创新和贡献，可实现基础理论与实验实践、专业学习与工程实施、项目体验与计划管理、设备仿真与产品设计的高度集中和统一。“口袋”里装入了128x32个网络数据通道采集设备和255个RS485连接接口以及系统软件iotWare子集。这是通用型物联网综合信息管理平台的浓缩版，可实现全方位工业环境、战场环境的体验及商业环境的C5I应用。

2 通用物联网网络数据采集汇接设备
Siteview6200是C5I iotWare网络数据采集汇接设备，硬件采用模块化的接口设计，包括抗电磁干扰的传感器接口和抗黑客攻击的网络数据采集接口，单一接口可实现模数混合、电压电流制式异同共享能力，支持热插拔的CPU引擎；设备运行嵌入式实时网络操作系统uNOS，可实现对感知节点数据的采集和汇总，并提供数据仿真的功能。该操作系统软件采用B／S结构设计，可通过Web服务器实现人机交互，方便对感
知节点的配置、监视和管理，并且支持多用户访问，拥有多层密码认证机制，支持TCP／UDP等多版本网管协议和自定义数据格式私有协议。图2所示是C5I iotWare网络数据采集汇接设备的原理组成。

Siteview6200拥有多种工作模式：既可作为数据采集终端，也可作为数据采集节点；既可作为实际物理数据采集设备，也可作为真实全仿真器。当运行在仿真模式时，可实现最多128台全设备仿真，而且只需一台设备即可搭建一个微型的数据采集环境。它的接口设计和相关参数如下：
一路10M／100M自适应以太接口；
一路485接口，采用主／从方式，可作为级联的节点和终点；
支持光电隔离的干节点输入；
支持标准的4～20 mA或0～5 V的模拟信号输入；
支持数据信号输入；
最多可支持32路数据通道接口；
用户可自定义数据通道的类型、阈值、测量范围等参数；
可提供开放的软件接口，方便与第三方软件无缝集成；
内嵌标准的网管协议，可方便地集成到第三方管理系统。