云计算在电梯物联网中的应用设计

张峰久

摘要：本文对云计算在电梯物联网中的应用进行了设计研究。介绍了电梯物联网的基本结构，说明了云计算在系统中应用的结合方式。在构架设计的基础上，对云技术的虚拟化、数据库管理、信息安全等关键技术进行了研究。对电梯物联网系统的云计算技术的应用并进行了设计，最后采用软件的配置和微型计算机的服务器模拟进行软件配置研究，验证云计算技术在电梯物联网系统应用设计的可行性。从设计层面分析云计算技术在电梯物联网系统中应用所带来的推动效应，说明该应用设计框架的高效性和可实施性。

关键词：云计算 电梯 物联网

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0157-02

随着智能电梯控制系统的不断发展，电梯物联网系统逐渐成为电梯行业的研究热点，通过感知层、传输层和服务器平台进行电梯数据的信息处理，感知层主要依靠先进的传感技术和硬件信息处理技术；传输层主要依赖于愈加成熟的有线或无线的网络传输系统；电梯物联网系统的服务器平台主要功能是将终端传输的数据进行统计分析处理，通过人机交互系统进行展示。数据信息处理是物联网服务器需要解决的关键技术之一，电梯品牌众多，数量庞大，需要进行统一的数据管理。传统的数据处理方式往往采用大规模的服务器结构，通过不断的提升硬件性能解决大数据的处理问题，这样的处理方式往往带来成本增加，数据处理效率低等问题。云计算技术是一种基于互联网的、服务的交付和使用模式，通过互联网络，云技术可以资源进行合理整合，化零为整的将资源提供给用户使用，有效的对电梯行业进行资源整合以服务电梯物联网系统。

本文首先介绍电梯物联网系统的基本架构，说明了云计算在系统中应用的结合方式。在构架设计的基础上，对云技术的虚拟化、数据库管理、信息安全等关键技术进行了研究。对电梯物联网系统的云计算技术的应用并进行分层设计，最后采用软件的配置和微型计算机的服务器模拟进行软件配置研究，验证云计算技术在电梯物联网系统应用设计的可行性。

1 电梯物联网系统的基本结构

电梯物联网系统主要包含电梯信息实时采集分析系统、数据传输系统、数据库管理系统、数据分析系统等系统模块组成，依托先进的前段传感技术对数据进行实时的采集和处理分析，数据链路模块为数据传输层提供前段软、硬件支持，将已经采集好的电梯信息按照协议格式进行打包处理，并采用文件加密系统进行信息API（Application Programming Interface）[1]加密，以保障电梯信息安全。信息通过数据链路层对服务器的数据中心进行数据实时传送，并接收数据中心所传输至终端的广播信息，及时对终端电梯做出相应处理。（如图1）

电梯安全物联网智能控制系统由多个模块实体组成，各模块根据功能分布在体系的不同层次中，下层为上层或同层的软件实体提供服务支撑，上层构件可以调用下层各个软件实体提供的功能。随着电梯数量的不断增加，物联网系统平台的数据量呈倍数增长，对传统的数据处理模式提出了挑战，分布式云计算技术使电梯的信息分析可以分成很多细粒度的子任务，这些子任务分布在多个有利计算节点上进行调度和计算，从而在整个电梯信息分析系统中获得对海量数据的处理能力。

2 云计算介绍及其特点[2][3]

云计算是一种新型的网络应用模式。该应用的独特性在于它是完全建立在可自我维护和管理的虚拟资源层上的。使用者可以按不同需求动态改变需要访问的资源和服务的种类和数量。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。电梯安全物联网智能控制系统采用云计算应用模式，可以实现资源共享的最大化，显著提高了资源的利用率。分布式存储技术利用了云环境中多台服务器的存储资源来满足单台服务器所不能满足的存储需求，其特征是存储资源能够被抽象表示和统一的管理，并能够保证数据读写及其相关操作的安全性、可靠性等各方面要求。

3 云计算在电梯物联网中的应用设计

3.1 虚拟化设计

虚拟化是实现云计算的最重要的技术基础，虚拟化技术实现了物理资源的逻辑抽象和统一表示。通过虚拟化技术可以提高资源的利用率，并能够根据用户业务需求的变化，快速、灵活地进行资源部署。

在云计算环境中，通过在物理主机中同时运行多个虚拟机实现虚拟化。多个虚拟机运行在虚拟化平台上，由虚拟化平台实现对多个虚拟机操作系统的监视和多个虚拟机对物理资源的共享。不同的电梯系统在各自的电梯管理服务器上进行虚拟化分区，统一归属电梯物联网系统进行数据管理，通过不同的权限管理，实现云端服务器与公司内物理服务器的存储统一。

3.2 数据库管理

分布式数据库能实现动态负载均衡、故障节点自动接管，具有高可靠性、高性能、高可用、高可扩展性，在处理PetaByte级以上海量结构化数据的业务上具备明显性能优势。

在云数据库应用中，客户端不需要了解云数据库的底层细节，所有底层硬件都已经被虚拟化，对客户端来说是透明的。它就像在使用一个运行在单一服务器上的数据库一样，使用方便，同时可以获得理论上近乎无限的存储和处理能力[4]。（如图2）

3.3 云数据信息安全管理

电梯物联网系统平台的数据处理采用云端分布式存储处理模式，由于数据是在云端存储，在数据管理和维护上的难道也较大，随着各种应用的增多，容易造成数据被窃取。数据在传输的过程中，数据的加密不够完善，有些数据甚至没有经过加密处理，很容易造成数据的泄露。因此，对云数据信息的安全管理直接涉及到物联网平台整体的运行稳定。目前一般采用硬件防火墙和软件防火墙两种技术保障信息安全。信息安全的核心是密码，在云系统的电梯物联网系统中，从传感层的安全标签、到传输层的M2M加密和VPN，再到应用层加密的各种主机加密机和加密模块，使用大量的密码设备和密码系统来用于身份认证、信息完整性保护、机密性保护，同时为实现智慧网络单元的实体化，需要引入的用户/设备证书，同样需要权威机构来为所有用户、设备等网络单元进行证书管理。endprint

4 软件配置和模拟试验

4.1 CloudStack介绍[5]

CloudStack是一个开源云计算解决方案。可以加速高伸缩性的公共和私有云（IaaS）的部署、管理、配置。使用CloudStack作为基础，数据中心操作者可以快速方便的通过现存基础架构创建云服务。CloudStack形成的基础设施云和数据中心运营商可以快速，轻松地建立在其现有的基础设施提供云服务的需求，弹性云计算服务。 CloudStack用户可以充分利用云计算提供更高的效率，无限的规模和更快地部署新服务和系统的最终用户。CloudStack是一个开源的云操作系统，它可以帮助用户利用自己的硬件提供公共云服务。CloudStack可以通过组织和协调用户的虚拟化资源，构建一个和谐的环境。本系统采用CloudStack对电梯物联网系统分布式应用进行了模拟试验研究。

4.2 模拟研究

在LINUX环境下安装CloudStack管理软件，对电梯物联网系统中云管理服务器进行配置，并设置两台远程服务器作为节点服务器，用客户端登陆后运行相应软件进行了模拟试验，以验证云计算在电梯物联网应用的可行性。（如图2、图3所示）

通过云管理服务器软件进行模拟配置研究，验证云计算技术在电梯物联网系统应用设计的可行性，通过软件配置不同的设置实现资源的重新有效整合，通过统一的管理服务器进行命令式服务管理，可灵活扩展的服务器架构保证了海量数据的无限扩充。从设计层面分析云计算技术在电梯物联网系统中应用所带来的推动效应，说明该应用设计框架的高效性和可实施性。

5 结语

本文设计将先进的云计算技术应用到电梯物联网系统中，利用云计算的多用户、虚拟化、易扩展性等优秀架构解决大数据处理问题，使电梯物联网系统的资源得到有效的利用，各级终端用户处理不同品牌的电梯数据并进行云端服务器数据统一管理，有效解决了电梯物联网系统中的海量数据信息处理问题。

参考文献

[1]邵昱，萧蕴诗.基于文件过滤驱动器的加密软件设计[J].计算机应用，2005，25（5）：79-83.

[2]郭春梅，毕学尧，杨帆.云计算安全技术研究与趋势[J].信息网络安全，2005，[5]：8.

[3]VAQUERO L M，RODERO-MERINO L，CACERES J，et al.A break in the clouds： Towards a cloud definition[J].ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2009，39（1）：50-55.

[4]林子雨，赖永炫，等.云数据库研究.软件学报，2012，23（5）：1148-11166.

[5]Apache CloudStack Documentation. http：//cloudstack.apache.org/.endprint