基于熱插拔的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

盧永華

摘要：目前市場(chǎng)上存在各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，導(dǎo)致了每個(gè)廠家的數(shù)據(jù)形成了數(shù)據(jù)孤島，采集這些設(shè)備的回傳數(shù)據(jù)也成了實(shí)施項(xiàng)目中的難點(diǎn)。所以針對(duì)這種現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)了一種基于熱插拔式的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能夠兼容市面各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，針對(duì)每一個(gè)新接入的設(shè)備，將差異化的協(xié)議抽象為插件，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的接入，減少重復(fù)工作，增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：插件;物聯(lián)網(wǎng);可擴(kuò)展性

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）06-0106-01

0 前言

設(shè)備的生產(chǎn)廠家都會(huì)開(kāi)發(fā)關(guān)于對(duì)自己生產(chǎn)設(shè)備的平臺(tái)，設(shè)備廠家平臺(tái)提供對(duì)外的接口，使得可以調(diào)用這些接口獲得設(shè)備的信息、獲得設(shè)備的數(shù)據(jù)、獲得設(shè)備的狀態(tài)、控制設(shè)備的操作。每個(gè)廠家提供對(duì)外的接口在物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行配置，在需要的對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，根據(jù)預(yù)先寫(xiě)好的接口配置文件，調(diào)用其中的某個(gè)廠家對(duì)外提供的接口，達(dá)到對(duì)設(shè)備訪問(wèn)的目的。

這種物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是基于配置式的接口調(diào)用，必須預(yù)先在平臺(tái)上配置好到設(shè)備的廠家所提供的接口。當(dāng)有新設(shè)備的設(shè)備需要接入時(shí)，需要新設(shè)備廠家有自己的對(duì)外部調(diào)用的接口，否則不能接入，這就使得使用的設(shè)備存在局限性。而且當(dāng)新設(shè)備接入時(shí)還需要把物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)關(guān)閉之后再重新啟動(dòng)，這就存在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的不穩(wěn)定性。

1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)成

1.1 總體架構(gòu)（圖1）

總體架構(gòu)來(lái)看，該平臺(tái)分為五個(gè)層次：感知層、數(shù)據(jù)采集層、邏輯業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層。

1.2 感知層

在此層中，包含的是物理網(wǎng)設(shè)備，這些設(shè)備是通過(guò)某種方式連接互聯(lián)網(wǎng)的，比如，（通過(guò)3G/4G/5G，GPRS，NB-IOT，WIFI等）方式，設(shè)備類(lèi)型可以是傳感器、報(bào)警器、控制器等。

1.3 數(shù)據(jù)采集層

“數(shù)據(jù)采集層”負(fù)責(zé)從設(shè)備采集數(shù)據(jù)以及上層命令下發(fā)，平臺(tái)將提供一些基礎(chǔ)傳輸服務(wù)以方便具體協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，而重點(diǎn)的協(xié)議以插件（設(shè)備驅(qū)動(dòng)）的方式融入平臺(tái)，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以預(yù)先包含一些常用的內(nèi)置模塊或內(nèi)置工具，達(dá)到開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)時(shí)簡(jiǎn)單快捷。

1.4 邏輯業(yè)務(wù)層

“邏輯業(yè)務(wù)層”主要負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的管理、對(duì)接入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的管理、對(duì)權(quán)限的管理、分發(fā)執(zhí)行任務(wù)、驗(yàn)證用戶(hù)權(quán)限、推送消息、對(duì)數(shù)據(jù)持久化、提供第三方接口。

由此“邏輯業(yè)務(wù)層”分為7大模塊，分別為：“設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理”模塊、“設(shè)備管理”模塊、“安全權(quán)限”模塊、“任務(wù)調(diào)度”模塊、“消息推送”模塊、數(shù)據(jù)持久化模塊、webapi接口模塊。

1.4.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理模塊

“設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理”模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)“數(shù)據(jù)采集層”中的設(shè)備插件（設(shè)備驅(qū)動(dòng)）進(jìn)行管理，每一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)都有唯一的標(biāo)識(shí)碼和怎么處理某種協(xié)議的方法并能根據(jù)某種協(xié)議對(duì)設(shè)備命令的下發(fā)。通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)管理模塊可以對(duì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行增、刪、改、查。

1.4.2 設(shè)備管理模塊

“設(shè)備管理”模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)接入平臺(tái)的設(shè)備進(jìn)行管理。每一個(gè)設(shè)備都有唯一標(biāo)識(shí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)和連接方式，通過(guò)“設(shè)備管理”模塊可以對(duì)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)（即插件）進(jìn)行加載和卸載，管理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)（啟用、未啟用）、設(shè)備監(jiān)測(cè)設(shè)備的連接狀態(tài)。

1.4.3 安全權(quán)限模塊

“安全權(quán)限”模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶(hù)訪問(wèn)設(shè)備信息時(shí)，需要進(jìn)行安全驗(yàn)證，以防惡意用戶(hù)篡改設(shè)備信息，導(dǎo)致平臺(tái)不穩(wěn)定、故障等問(wèn)題。

1.4.4 任務(wù)調(diào)度模塊

“任務(wù)調(diào)度”模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)“感知層”設(shè)備的任務(wù)命令的下達(dá)，執(zhí)行一些特定的或用戶(hù)指定的任務(wù)（比如：定時(shí)采集傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)、用戶(hù)指定周期性控制某個(gè)設(shè)備）。

1.4.5 消息推送模塊

“消息推送”模塊主要負(fù)責(zé)的是推送設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、任務(wù)的執(zhí)行情況、任務(wù)的狀態(tài)。

1.4.6 Webapi接口模塊

“webapi接口模塊”主要負(fù)責(zé)的是平臺(tái)對(duì)外提供外部調(diào)用接口，通過(guò)接口可以實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的設(shè)備管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)的管理、任務(wù)的管理（即新增任務(wù)、任務(wù)的刪除、任務(wù)的修改、任務(wù)查詢(xún)）。

1.5 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的內(nèi)部原理

當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)啟動(dòng)服務(wù)時(shí)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取設(shè)備信息，并初始化設(shè)備，再監(jiān)聽(tīng)端口“感知層”中設(shè)備SOCKET連接。當(dāng)“感知層”中設(shè)備回傳數(shù)據(jù)時(shí)或者響應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的請(qǐng)求時(shí)，首先校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否有效，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗，由數(shù)據(jù)路由器路由到“設(shè)備工廠”中由一個(gè)實(shí)例化的“設(shè)備”中，在“設(shè)備”中，通過(guò)插件目錄信息把插件序列化到內(nèi)存中，在反序列化生成一個(gè)插件實(shí)例，把數(shù)據(jù)在交給插件去處理，處理完成后，進(jìn)行插件回收，清理內(nèi)存。

當(dāng)“任務(wù)調(diào)度”模塊對(duì)設(shè)備下達(dá)任務(wù)時(shí)，通過(guò)quartz框架中的觸發(fā)器觸發(fā)“設(shè)備”的作業(yè)，在“設(shè)備”中，通過(guò)插件目錄信息把插件序列化到內(nèi)存中，在反序列化生成一個(gè)插件實(shí)例，由插件實(shí)例組織任務(wù)命令后，回收插件，清理內(nèi)存。再把任務(wù)命令交給“設(shè)備”的SOCKET連接。達(dá)到下達(dá)任務(wù)的命令。

2 結(jié)論

基于熱插拔式的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，解決了現(xiàn)有物理網(wǎng)的局限性和不穩(wěn)定性，對(duì)于市面上不同廠商生產(chǎn)的不同協(xié)議的設(shè)備都能接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，而且還具有高擴(kuò)展性，對(duì)于每一種新協(xié)議的設(shè)備，只需要為他們編寫(xiě)特定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)（即插件）即可。而平臺(tái)又是基于熱插拔式的，所以在平臺(tái)的運(yùn)行過(guò)程中能隨時(shí)為設(shè)備更改驅(qū)動(dòng)（即插件），所以提高了平臺(tái)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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Hot-plugged IoT platform

LU Yong-hua

（Guizhou Aerospace Smart Agriculture Co.， Ltd.，Zunyi Guizhou 563100）

Abstract：There are various kinds of IoT devices on the market， which has led to the formation of data islands for each manufacturer's data. Collecting the backhaul data of these devices has become a difficult point in the implementation project. Therefore， in response to this situation， a hot-swappable IoT platform has been developed， which is compatible with various IoT devices in the market. For each newly accessed device， the differentiated protocol is abstracted as a plug-in through the Internet of Things. Platform access reduces duplication of effort and increases system scalability.

Key words：plugin; internet of things; scalability