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1、物联网系统技术方案南京绛门通讯科技股份有限公司2016年12月目录前言1.1.设背景是指通过各种信息传感，实时采集任何需要、连接、互动的物体或过程等各 种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与 人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规 模超过2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、 平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的、%和。而物联网感知 层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。1.2.设计原则1、基础性和整体性整个系统的各种软件应符合国际、国家及行业相关标准。2、技术的先进、实用性目前
2、技术发展迅速，本系统需要考虑未来的扩展性，在采用的技术方面应体 现先进、实用，才能确保本项目建设结束后相当一段时间内技术不落后。由于此项目是工程建设项目，不是科研项目，所以使用先进技术并不能使用 未经验证的、不成熟的技术和概念，而是以先进的、成功的理念为核心的成熟技 术的组合。3、系统的开放性、可扩展性和安全性开放的结构意味着通信协议的开放和数据与数据结构的开放和共享。通信协 议开放，系统接口透明，便于与其它系统组网，实现系统的集成与资源共享；数 据与数据结构的开放，使用户可以很方便地从系统中抽取所需要的各种数据和信 息，实现信息交换与共享。4、规范性系统设计符合有关国家和行业通用标准、协议和
3、规范，符合国家与部颁标准 及行业规范的要求；保证系统运行稳定可靠、数据安全；系统接口规范统一。5、经济性能够实现最优的系统性能价格比，充分利用有限的资金，创造巨大的社会效 益和经济效益。随着物联网的行业发展，市场规模也在飞速增长，物联网平台的 经济性巨大，感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。1.3.系统分析1.3.1. 系统说明描述整体系统功能概述和应用简述关键功能点，并对关键功能点有个总体概述1.3.2. 运行环境与开发模式的选择本系统采用基于Web开发的JSP技术JSP是一项功能强大的用于构建动态 Web应用程序的技术。它可完全利用Java架构的强大、安全和高效的平台
4、特性。数据库开发系统采用数据库。它是一个快速、多线程、多用户的SQL数据库 服务器。具有强大的数据存储功能并兼有支持客户机/服务器的运行环境、多线程 体系结构，支持存储过程、支持触发器和逻辑内存管理和成本低等优点。1. JSP技术JSP技术是用成熟、强大、易扩充的Java语言作为脚本语言。它主要具有以 下优势：高效性与安全性JSP在执行前先被编译成字节码，字节码由Java虚拟机 解释执行，比源码解释效率高。？可维护性。由于JSP技术是一种开放的、跨平台的结构，因此Web服务 器、平台及其他组件能很容易升级或切换，且不会影响JSP基本的应用程 序。多样化和功能强大的开发工具支持Java已经有了许
5、多优秀的开发工具， 而且许多可以免费得到，且其中许多已经可以顺利的运行于多种平台之下。2. 开源数据库是Oracle公司推出的数据库管理系统的版本。数据库引擎提供完整的XML 支持。关系数据库引擎支持当今苛刻的数据处理所需的功能。数据库引擎充分保 护数据完整性，同时将管理众多并发修改数据库的用户的开销减到最小。分布式 查询使得以引用来自不同数据源的数据，同时分布式事务支持充分保护分布式数 据更新的完整性。3. 开发模式本系统最终的水文数据会公开呈现给不同部门的相关用户或者政府领导，因此 它需要实现对系统用户的不同管理。本系统采用B/S体系结构来进行系统的设计。 B/S三层体系结构如图1所示。图
6、1 B/S三层体系结构图4. 开发运行环境开发运行必备条件如下： CUP :保证系统、数据库和服务器运行流畅，推荐以上。软件平台：MyEclipse10。?月服务器端操作系统：独立于操作系统的跨平台系统，采用Win7及以上版 本，考虑其稳定性。？数据库：MySQL。? Web服务器：服务器。？客户端运行环境：能运行以上或GoogleFirefox浏览器的操作系统。1.3.3. 可行性分析1. 技术可行性根据本系统的功能需求，采用JSP技术与开源的MySQL数据库引擎进行开 发。JSP将网页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使 基于Web的应用程序的开发变得迅速和容易。MyS
7、QL作为一种快速的、多线程、多用户和健壮的数据库服务器，根据第三 方测试结果，在千万级的数据环境中依然保持较高的执行速度。因此在技术层面 上是完全可行的。而且SQL是一个非过程化的语言，可用于所有用户的数据库活 动模型，包括系统管理员、数据库管理员、应用程序员、决策支持系统人员及许 多其他类型的终端用户。基本的SQL命令只需要很少时间就能学会，最高级的命 令在几天内便可掌握。MySQL功能强大，而且很多信息管理系统都是用MySQL 作后台，对本系统的开发是可行的。本系统数据需考虑数据的高并发和后续数据的扩展性，数据库采用MySQL 集群和缓存集群，以保障整体水文管理系统平稳运行。2. 经济可行
8、性2009年8月，感知中国的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向 了高潮，自温总理提出感知中国以来物联网被正式列为国家五大新兴战略性 产业之一，写入政府工作报告，物联网在中国受到了全社会极大的关注。作 为新的经济增长点，物联网的经济效益正在逐年高速增长，2011年市场规模达到 了 2600多亿元，预计到2020年市场规模将超过5万亿。1.3.4. 四大特点界面可视化配置通过感知层各种传感器将对应的数据实时传回系统平台，通过应用层对数据 进行实时在线分析展示。对于传感器设备进行在线设置查看，对于设备告警类别 自定义配置，及时掌握感知层设备情况和目标数据情况。及时的告警提示告警分为：设备告警和
9、数据预警。对于感知层设备工作状况要实时掌握，传感器设备情况实时查看故障告警， 及时处理因传感器设备故障问题造成的数据阻塞；另外对于传感器传输传输回 来的数据进行统计分析和计算，实时查看数据走向，对即将呈现的数据状况 进行预警提示。集成报表引擎用户可以选择需要的数据，以饼状图、条形图、线状图等方式生成分析结果， 输出的分析报告更加直观、生动。灵活性、扩展性平台具备迭代开发的设计，后期可方便的增减和修改所提供的组件、公式， 可支持个性化定制服务。二解决方案2.1. 总体方案设计2.1.1. 系统框架结构系统整体框架结构感知层：感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为感知，即通过传 感网络获取环
10、境信息，是物联网的核心，是信息采集的关键部分。感知层设备包 括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终 端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息。感知层的信息采集运用到 多种关键技术：嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体 的复杂技术，可以将感知层收到的信息进行分类处理，将处理之后信息再通 过网络上传。低速和中高速段距离传输技术：介于感知和网络层之间的技术运用，将通过感知设备收集的数据进行集中处 理分类，再传输的应用技术自组织网络技术：在物联网的关键技术中，射频识别(RFID)是一种。物联网系统 感知层设备大
11、多是分散的，且基本没有什么固定的网络基础设施。无线自组织网络技术中 可以将每个终端本身兼有路由器和主机2种功能，自组织网络是一种自治、 多跳网络，整个网络能够在不理能利用或者不便利用网络基础设施(如 基站、 AP)的情况下，提供终端之间的相互通信。在该网络中，网络的拓扑、信道 的环境、业务的模式是随节点的移动而动态改变的。自组织网络的多跳网络拓扑协同信息处理技术：对于传感器感知到的多种类型的信息进行收集并进行分类处理，介于网络层和感知层之间的技术，将处理之后的信息通过网络 层进行传输。网络层:网络层位于物联网三层结构中的第二层，其功能为传送，即通过通信 网络进行信息传输。网络层包含和，分别实现
12、接入功能和传输功能。传输网由公 网与专网组成，典型传输网络包括电信网（固网、移动通信网）、广电网、互联网、 电力通信网、专用网（数字集群）。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、 卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络最后一公里的接入。 目前网络层用到的互联技术有：/通信网络、和、等等。应用层：应用层位于物联网三层结构中的最顶层，其功能为处理，即通过云计 算平台进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起，是物联网的显着特征和核 心所在，应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对 物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。从结构上划分，物联网应用层包括 以
13、下三个部分：A .物联网中间件：物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序，中间 件将各种可以公用的能力进行统一封装，提供给物联网应用使用。B .物联网应用：物联网应用就是用户直接使用的各种应用，如智能操控、 安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等等。C .云计算平台：云计算可以助力物联网海量数据的存储和分析。通常介于 网络层和应用层之间，对于感知层上传上来的海量数据，利用云平台进行存储分 析，为应用层提供数据基础。2.1.2. 总体系统架构总体功能架构基础支撑层：主要包括网络链路的联通性和重要节点设备，主要包括路由器、交换机、防火墙等组成，同时结合相关配套专业软件保证整个网络层的安全和数据流
14、的畅通。据层：数据持久层和数据库本身，负责将数据进行转化和存储业务数据。系统文件的存储。基础层：包括身份服务、认证服务、日志服务、统计服务、监控服务、配置服务、消息服务、存储服务、支撑服务和中间件服务的集成。应用功能展：系统应用层的功能模块。包括用户管理、权限管理、数据监控等等表现层:使用Web浏览器、安卓APP或iOSAPP，通过计算机网络访问系统。根据用户权限不同，以及用户自己的个性化设置，展现不同的页面内容。标准规范体系:本系统制定并遵循统一的内容建设标准与规范体系，否则会给整个项目带来不 可预测的风险，也不利于信息处理、整个平台的管理维护与信息共享应用。安全保障体系：纵向贯穿整个层面，
15、从环境层到用户表现层都要进行不同方面的安全配置设置，保障系统安全运彳行2.1.3. 系统组网图业务系统部分硬件部署如下:数据库服务器数据库&缓存集群务系统组网图采集端采集端通过采集传感器 将所需信息采集之后通过专网接口传输。应用服务器考虑性能，采用双服务器，用于HTTP协议的实现和数据库连接管理。数据库服务器采用Mysql集群形式，保障系统运行的高可用和数据扩展性负载均衡服务器当数据量和并发量非常大时考虑服务器和系统的运行设计单独的负载均衡服 务器2.1.4. 物理组网图物理设备组网图2.1.5. 系统总体功能构架本系统主要由6个模块组成：登录模块、数据采集管理模块、在线监控管理 模块、告警管理模块、统计分析、系统管理模块组成。每个模块下都有此模块对 应的功能页面。系统总体构架2.2. 应用层功能需求详细设计2.2.1. 登陆功能概述后台系统内置超级管理员admin，初次登陆只能用admin，登陆之后可在系统 管理再新增其他后台管理员。界面界面界面按钮简单描述A、
