模块化构建物联网系统

摘要

物联网三层体系架构已被提出很多年，随着物联网系统的不断发展，物联网应用越来越多，应用场景也更加复杂。以传统三层架构构建的物联网系统，结构复杂专业性强，系统难以通用，一旦构建完成功能很难进行扩展。厂商标准不同，存在重复构建，数据难以共享等问题。而人工智能、大数据等领域的蓬勃发展，也给物联网系统带来了更多的挑战，其海量的数据和复杂的数据处理，是传统物联网系统难以驾驭的。 本文提出了一个新的物联网分析角度，即以数据的角度分析物联网系统，抛弃了传统的三层架构体系，将物联网系统分为数据采集、数据处理、数据服务三个部分，结合互联网技术，对三个部分进行了详细的阐述。以此分析为基础，论文提出了模块化的物联网系统构建方法，以实现系统通用性、扩展性、复用性以及构建简单灵活的设计目标。 为了实现本文所述的构建方法，论文运用软件架构设计思想，设计并实现了一套物联网数据采集处理框架。该框架以数据采集和数据处理为目标，融合了模块化的设计思想，将传感器与数据处理功能抽象为节点和模块，设计并实现了一个树状模型，用来表示节点连接的拓扑结构，基于Netty和进程间管道通信分别实现了网络通道与数据通道，以服务的方式为物联网应用提供数据采集和处理服务。 基于数据采集处理框架，论文实现了数据服务平台，平台支持多用户多任务并行数据处理，应用模块可以进行纵向扩展与横向扩展。以此为基础论文实现了视频监控、温度监测、车辆识别以及公安系统四个物联网应用。其中，车辆识别是对视频监控的纵向扩展，公安系统是对其他三个应用的横向扩展。验证了模块化构建物联网系统的实用性，以及其具备通用性、扩展性、复用性和构建简单灵活的特点。

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