物联网统一数据平台TUDS20

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1、物联网统一数据平台TUDS2.0杭州星纬物联技术有限公司2015/1/8目录1.概述32. 设计背景32.1. 中间件技术 32.1.1. 基本概念32.1.2. 基本特点42.1.3. 优势42.2. 国产自主可控 42.2.1. 国外软件巨头的垄断52.2.2. 基于开源软件的自主可控53. 设计方案73.1. 系统结构 73.1.1. 操作系统83.1.2. 数据库83.1.3. 中间件/服务程序 93.1.4. 二次开发接口93.2. 系统组成 93.3. 软件结构 114.系统特点121. 概述目前，我国信息化建设进入到云计算、物联网、大数据、智慧城市、自主可 控时代，这五者是从不同

2、维度阐述信息化，其外延基本趋同。以往的系统建设，一般都是独立建设，比如视频监控系统、动力环境系统、 门禁系统等等，用户需要面对多个应用系统，各个系统之间互不关联，形成一个 个信息孤岛，用户需要投入更多的主观判断，来辅助自己的决策。随着国家物联网产业的发展，以及智能城市建设的大力推进，数据将是一个 重要的战略资源。如何获取数据、管理数据以及应用数据，将是发展的核心。而 以往的“信息孤岛”却是这一发展道路上的阻力，独立建设的方案也是与发展的 大趋势相违背。物联网统一数据平台是一款软件硬件化的产品，采用中间件技术架构，构 建于开源的Linux操作系统和数据库之上，遵循SOA体系结构设计。物联网数据交

3、互服务器接入各类传感器数据、仪器仪表数据、音视频数据、 门禁数据，屏蔽数据的异构性，对它们进行统一的存储、预处理和抽象，为应用 程序提供统一的接口标准，打破信息孤岛，横向打通信息空间。2. 设计背景2.1.中间件技术2.1.1. 基本概念中间件是一类连接软件组件和应用的计算机软件，是一种独立的系统软件 或服务程序。分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客 户机/服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。中间件是连接两个 独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使他们具有不同的接口， 但通过中间件相互之间仍能交换信息。通过中间件，应用程序可以工作于多平台或OS

4、环境。中间件是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。顾名思义，中间件 处于操作系统软件和用户的应用程序的中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是为 处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发 和集成复杂的应用软件。中间件是一类软件，而非一种软件；中间件不仅仅实现互连，还要实现应 用之间的互操作；中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通 信功能。2.1.2. 基本特点 满足大量应用的需要 运行于多种硬件和 OS 平台 支持分布式计算，提供跨网络、硬件和 OS 平台的透明性的应用或服务的交 互功能 支持标准的协议 支持标准的接口2

5、.1.3. 优势 屏蔽操作系统和网络协议的差异，为应用程序提供多种通讯机制 消除信息孤岛，推动无边界信息流，横向打通应用程序的信息空间 提供相应的平台以满足不同领域的需要 为应用程序提供了一个相对稳定的高层应用环境2.2. 国产安全自主可控信息化为人类便捷舒适的现代生活架设了一条高速公路，然而由于信息安全方面的问题，信息化有时候也是柄双刃剑。尤其是在政府行业，其信息安全紧密联系着民生、经济、军事等各个方面的安全。由于我国的信息行业里起步 较晚，IT行业和互联网行业所存在的“先入为主”效应和倍增效应，造成了当 前我国在信息化进程中因使用习惯和兼容性等方面的问题，仍大量使用着国外 的硬件和软件。在

6、信息化与工业化的融合上升到国家战略高度时，要确保信息安全必须多 管齐下，其中很关键的一点就是要研发具有自主知识产权的软件产品，并在市 场上予以大范围的推广应用，充分发挥国产软件的安全、可靠、可控特点，打 开国内信息安全的新局面，使其在信息安全的源头上发挥顶梁柱作用。2.2.1. 国外软件巨头的垄断微软的产品是很好，但是我们对其没有主导权，中文版的 windows 所做的 工作只是在已经做好的基础上做些简单的改动，而在安全性方面，他随时可以 采取黑屏政策。操作系统是计算机的中枢神经， windows 操作系统在桌面领域已 经基本上形成垄断局面，并在服务器领域也占有着一定的市场份额。在中国尤其 如

7、此，我国目前各种应用系统，如电子政务、电子商务等的客户端基本上都是建 立在windows平台上。多年前曾被揭露的windows的“NSA密钥现象”，就是微 软在每一份视窗系统中都安装了一个“后门”，专供NSA （美国国家安全局）在 需要时侵入全世界用户的电脑，从而使美国政府可以轻而易举地访问任何一个微 软视窗用户的计算机这对国家的电子政务是多么大的安全隐患。而 08年微 软的强制“黑屏”事件更是闹的沸沸扬扬，微软采取措施打击盗版无可厚非，但 应把握好“善意提醒”的尺度。基于微软产品本身的影响力，显然“黑屏”已经 超越了善意的界限。“黑屏”代表一种可怕的能力，意味着如果我们IT系统核心 部分使用

8、国外软件，可能国外企业就可以很轻松进入我们的系统。这种能力既可 以用于打击盗版，同时也可以用于摧毁我们的系统，当我们把自己的桌面、软 件全部向国外厂商和产品倾斜时，其实也是在把我们的信息安全拱手相让。2.2.2. 基于开源软件的自主可控开源软件不同于私有软件的封闭代码，它根据本身的需求量身定制，也不 会私底下给自己留“后门”，在客观上杜绝了部分信息安全隐患；开源软件所 具备的丰富资源，可以整合出完美的应用；可以以提供服务作为其盈利模式，基于服务模式可以全面展现开源软件的精髓和商业模式。基于开源使我国的基础软件具备了较高的起点，是中国的开源企业的开发实力和开发能力有了实质提升。在达到采用开源技术

9、的较高层次和境界后，我 们可以更加游刃有余地实行开源软件的服务模式。基于开源软件发展国产基础 软件可以确保我们的主导权，现在这已成为了一个发展方向，我们可以看到越 来越多的中国开源企业切实地加入了开源社区，并且切实地在对开源社区作着 贡献和回馈，也能在某些决策层面起到一定主导作用。2.3. 结构化数据和非结构化数据结构化数据是指存储在数据库里，可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据 如名称、地址等数字或符号信息。而不方便用数据库二维逻辑表来表现的数据即 称为非结构化数据，包括文本、图片、视频、音频、报表等。而介于完全结构化 和完全无结构之间的数据，亦被称为半结构化数据，它一般是自描述的，数据的

10、结构和内容混在一起，没有明显的区分，如 XML、HTML 等。结构化数据存储在数据库中，一般采用关系型数据库，而对于一些自动化控 制领域，对实时性要求很高，可以考虑采用实时数据库。非结构化数据一般以数据阵列的方式存储，配合一定的检索机制，也可以采 用非结构化数据库进行存储。半结构化数据根据实际的应用采用结构化或非结构化数据存储方式。2.4.数据融合技术数据融合技术是指利用计算机对按时序获得的若干观测信息，在一定准则下 加以自动分析、综合，以完成所需的决策和评估任务而进行的信息处理技术。随着系统的复杂性日益提高，依靠单个传感器对物理量进行监测显然限制颇 多。因此在故障诊断系统中使用多传感器技术行

11、多种特征量的监测 （如振动、温 度、压力、流量等），并对这些传感器的信息进行融合，以提高故障定位的准确 性和可靠性。此外，人工的观测也是故障诊断的重要信息源但是这一信息来 源往往由于不便量化或不够精确而被人们所忽略。数据融合技术的出现为解决这 些问题提供了有力的工具为故障诊断的发展和应用开辟了广阔的前景。通过信 息融合将多个传感器检测的信息与人工观测事实进行科学、合理的综合处理可 以提高状态监测和故障诊断智能化程度。数据融合技术，包括对各种信息源给出的有用信息的采集、传输、综合、过 滤、相关及合成，以便辅助人们进行态势/环境判定、规划、探测、验证、诊断。数据融合技术按层次分为三类： 数据层融合

12、：是低层次的融合，直接在采集到的原始数据层上进行的融 合，在各种传感器的原始测报未经预处理之前就进行数据的综合与分析。 数据层融合一般采用集中式融合体系进行融合处理过程。 特征层融合：属于中间层次的融合，它先对来自传感器的原始信息进行 特征提取（特征可以是目标的边缘、方向、速度等），然后对特征信息进行 综合分析和处理。特征层融合的优点在于实现了可观的信息压缩，有利 于实时处理，并且由于所提取的特征直接与决策分析有关，因而融合结 果能最大限度的给出决策分析所需要的特征信息。 决策层融合：属于高层次的融合，通过不同类型的传感器观测同一个目 标，每个传感器在本地完成基本的处理，其中包括预处理、特征抽

13、取、 识别或判决，以建立对所观察目标的初步结论。然后通过关联处理进行 决策层融合判决，最终获得联合推断结果。3. 设计方案3.1.系统结构整套系统以 x86 硬件设备为载体，集成了操作系统、数据库、中间件服务程 序、应用开发接口，形成一个完整的产品。物联网统一数据平台应用开发接口中间件/服务程序Mysql开源数据库存储Linux开源操作系统/中标麒麟国产操作系统3.1.1. 操作系统遵循安全自主可控的原则，操作系统分两块：1) 使用开源的Linux，定制了我司自己的服务操作系统2) 与中标麒麟合作，同类产品中，作为唯一的合作伙伴，做硬件和软件的兼容 性认证3.1.2. 数据库遵循安全自主可控的

14、原则，数据库将分两步走。现阶段使用开源的 MySQL 数据库，定制了我司自己的数据库版本。下一步将与国产数据库厂商合作，在国 产操作系统基础上，全面实现国产化。数据库主要用来存放结构化数据，如仪器仪表数据、环境数据、报警数据、 用户信息、权限信息、设备信息等；还用来存放部分半结构化数据，如地图配置 的XML、联动策略的XML、报警处理的意见等。3.1.3. 存储存储主要是针对音频、视频、图片、图标等非结构化数据，是数据阵列的一 种表现形式；可以使用机械硬盘、固态硬盘等本地存储介质，也可以使用IPSAN 等网络存储介质。该系统为存储设计了一套独立的虚拟文件系统，以解决长时间循环存储导致 的磁盘碎

15、片问题，提高磁盘的空间利用率；提供数据完整性、一致性的检查机制， 对于异常断电引起的数据丢失，可以自动恢复到最近的一次备份状态；同时设计 了一套完备的索引机制，提供按名称、时间等多种方式的快速检索。3.1.4. 中间件/服务程序这部分是完全自主研发，为整合物联网异构数据和异构业务，开发了一系列 服务程序。它们符合SOA体系结构，采用松耦合设计，充分考虑系统的扩展性、 兼容性。可以接入各类传感器数据、仪器仪表数据、音视频数据、门禁数据等， 对这些数据进行抽象和预处理，向各个上级应用转发数据，并对数据进行一级存 储。3.1.5. 二次开发接口我们为应用开发提供了完备的二次开发接口，包括SDK和Web Service两种 方式，可以支持C+、C#、JAVA等主流的开发语言3.2.系统组成物联网统一数据平台是由各类业务服务器、二次开发包以及专用客户端组成。物联网统一数据平台管理员09WEB传感器数据网管服务器智能分析文件管理设备管理存储管理报警管理GIS数据j中心管理流媒体转发 0操作员1、业务服务器：包含中心管理服务、流媒体转发服务、存储服务、设备接入服 务、报警管理服务等。可以构成动态集群，提供大并发量访问和容灾能力。 使用C+语言开发的跨平台服