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构建数据汇聚服务平台服务物联网建设
1 引言
传统的物联网可分为感知层、传输层（又称为“网络层”）和应用层共三层架构（见图1）.
感知层：感知层由各种类的传感器终端及近场通信技术组成,是整个物联网的末梢单元,完成各类监控数据的采集和局部协同处理.
传输层：网络层将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层,包括移动通信网、互联网、卫星网、广电网、行业专网,及形成的融合网络等.
应用层：应用层主要实现对感知层数据的综合处理和展现,最终体现物联网的价值.
我国就物联网发展做出了多项国家政策及规划,推进物联网产业体系不断完善.《物联网“十二五”发展规划》、《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》、《关于物联网发展的十个专项行动计划》,以及《中国制造2025》等多项政策不断出台,并指出“掌握物联网关键核心技术,基本形成安全可控、具有国际竞争力的物联网产业体系,成为推动经济社会智能化和可持续发展的重要力量.
2 动机、意义和目的
物联网已经发展多年,现在已经由传统的物联网1.0 向物联网2.0 迈进.物联网1.0 是信息化向物的延伸,通常是比较单一的应用场景；目前正在快速部署的物联网2.0 是智能应用引导的新概念发展模式,它依靠发达的互联网、人工智能、大数据、云计算等技术,真正实现万物互联、可感知可执行.物联网应用不再受到单一的设备限制,而是真正由业务需求所决定,做到物联网即服务.
但是在现有的物联网应用中,终端厂家通常都采用私有化协议,数据也仅存储在专用系统内,形成数据孤岛,不公开、不互联.如果上层应用需要连接多个行业或者多个终端厂家,就必须适配很多的私有协议、依次跟不同的厂家沟通对接,一旦某个环节沟通不畅,整个应用都将搁浅.
要实现物联网的万物互联,首先需要做到不同终端的协议互通和数据开放.传统的三层物联网体系架构已经不能适应物联网得发展需求,需要在传输层和应用层之间增加一个服务层,实现对感知层终端的汇聚和整合,比如数据汇聚、终端管理、连接管理等,为上层应用提供标准化服务,大大简化上层应用的开发难度,有效支撑物联网向2.0 时代迈进.
3 平台架构说明
3.1 网络架构
物联网数据汇聚平台位于物联网的服务层,向下通过广域网采集感知层的设备数据和业务数据,或者一些专网的异构数据,完成与物联网终端的信息交互；向上通过互联网为应用层客户提供统一的数据输出服务和指令调用服务.其逻辑架构如图2 所示.
为实现各行业各厂家终端的数据采集,本平台需与终端厂家协商数据交互接口协议,比如数据上报接口、指令下发接口等等.汇聚平台可提供统一的接口由终端或应用平台厂家适配,但对于现网已大量应用且接口改造困难的终端厂家,可以由本平台适配终端厂家的私有协议.
本平台既可以支持物联网终端直接对接模式,也可以支持由应用平台对接模式.
3.2 系统架构
本平台作为软件系统,需部署在通用的基础设施平台上,比如云计算、云存储、数据库、文件系统等,由基础设施管理系统完成对计算和存储资源的配置管理、可靠性保障和安全性保障.
在硬件基础上,本平台完成业务所需的各项功能,其技术架构如图3 所示.
如图3 所示,本平台由基础能力模块、终端管理模块、数据汇聚模块、数据服务模块、平台门户模块等部分组成.其中基础能力模块主要包括基础架构、规则引擎、系统管理、系统安全等相关功能；终端管理用于完成从应用到模板、再到终端的全方位管理；数据汇聚完成各种物联网数据的采集、数据处理及存储；数据服务对外提供数据订阅推送能力,对上层应用提供标准化的数据服务接口；门户提供平台运营所需的自服务、数据展示、运营管理等能力,实现平台可运营.
3.3 数据处理流程
本平台提供统一的业务入口,并通过负载均衡将业务请求分发给不同的处理模块进行处理,实现分布式计算.处理之后的数据再根据业务标识进行散列化存储,分散到多个库或表或文件目录中,实现分布式存储.如果某个单位有特殊数据需求,可以通过数据订阅方式获取相关数据,数据订阅需要完成申请审批流程,并限制相关数据订阅权限.
对于上层应用,比如Web 页面或者API接口,连接主数据存储节点,然后通过应用的分级权限管理,限制每个单位可使用的应用功能和可访问的数据资源；通过订阅方式获取数据的单位,可以基于获取的本地数据进行上层应用开发.
4 结束语
本文介绍了物联网数据汇聚服务平台的架构、功能,通过本平台可以完成各种物联网终端的数据采集、处理、存储以及订阅上报,使得多厂家的终端数据可以方便的为上层应用获取,上层应用不需要在操心终端差异、终端数据多样化等问题,直接专注于数据本身,从而用好数据.此外,数据汇聚之后多个终端采集的数据得以交叉关联,多行业终端数据的融合为智慧小区、智慧行业、智慧城市等提供了数据保障.
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