装备物联网云科研实验平台构建研究

纪伯公　吴迪　石晶　王猛

摘 要：在大数据时代，各单位对装备保障能力的开发和应用需求不断增加，所以，拟采用基于云计算的装备保障业务托管模式、云化（上云）和动态资源调度技术、基于ESB和RESTful的能力服务总线、基于云计算的装备保障业务开发和执行环境等关键技术，研发具有自主知识产权的基于云计算的装备物联网云科研实验平台，从而为装备保障业务、数据融合和资源整合提供统一的技术架构。

关键词：装备物联网；云科研实验平台；装备保障；数据融合

中图分类号：TP393.022 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.003

1 研究背景

装备物联网云科研实验平台集成了先进的云计算技术、移动/互联网通信技术、嵌入式中间件技术和无线传感器网络技术等，利用它可以实时监测战地状况、装备车辆技术状况，并完成车场管理、装备维修和装备物资管理等工作。该平台有统一、开放的API接口，可为各个环节提供各种传感器数据的接入、存储和应用服务。另外，用户可以利用桌面平台、军用手机平台等终端登录云平台远程访问系统中的物联网设备，也可以利用开放API的方法搭建各种装备物联网的其他应用系统。

2 功能划分

在划分平台功能时，可从系统的拓扑结构和它所提供的服务等方面入手。

2.1 根据系统的拓扑结构划分

2.1.1 云服务器端

当云服务器端接入互联网后，可以将其作为Web服务器，实现Web服务等功能。在Windows系统中，通常利用IIS（Internet Information Services，互联网信息服务）搭建Web服务器平台，并依次配置网站文件目录、服务器IP地址（或者申请的域名）、身份验证和asp.net的运行环境。同时，服务器可以利用asp.net编写页面，利用TCP/UDP端口监听线程和串口线程，利用SQL Server 2008开发数据库存储、接收ZigBee节点数据。

2.1.2 PC客户端

PC端采用B/S架构，在客户端输入服务器端的IP地址或域名，经过身份验证后就可以访问服务器存储的网页，访问ZigBee-TCP/IP网关上传的各个节点信息。

2.1.3 智能军用手机和平板客户端

智能军用手机采用的是Android系统，所以，可以利用Web Service的API接口开发应用程序，从而实现对各个ZigBee节点的远程访问。

2.2 根据系统提供的服务划分

云平台提供开放的API接口主要有账户管理、系统设置、设备管理和设备信息管理等功能。

2.2.1 账户管理

账户管理允许用户采用安全账户管理方式登录云平台。

2.2.2 设备管理

设备管理是指ZigBee无线传感网络设备利用嵌入式网关与互联网中的云平台相连，进而实现对物联网设备的集中、统一管理。

2.2.3 设备信息管理

利用云平台集中管理物联网传感设备可以实现对传感器数据的采样和执行设备的实时远程控制。

3 平台组成

3.1 硬件组成

装备物联网云科研实验平台的基础系统是用弯曲开源的云计算平台OpenStack构建的，它主要包括云控制器、云计算节点和客户端。OpenStack云平台的结构如图1所示。

装备物联网云科研实验平台的拓扑结构如图2所示。

3.2 软件组成

装备物联网云科研实验平台的软件主要包括Openstack云计算平台和装备物联网云系统。

3.2.1 Openstack云计算平台

Openstack云计算平台可以帮助用户建立自己的IaaS，分别在2台PC上布设云控制器和计算节点。云控制器主要服务项目有Compute（Nova）、对象存储（Object Storage，Swift）、镜像服务（Image Service，Glance）、Identity Service（Keystone）和Dashboard（Horizon）。其中，Nova提供虚拟计算服务，Swift提供存储服务，Glance提供虚拟机镜像的注册、分发服务，Keystone提供认证和授权服务，Horizon提供基于页面的模块化接口和特定部署服务的目录。

Compute（代号“Nova”）是一种控制器，它可以帮助单个用户或使用群组启动虚拟机，并为包含多个实例的特定项目设置网络。

对象存储（代号“Swfit”）应用于大规模可扩展系统中，通过内置冗余和容错机制可以实现对象存储。这些对象能够利用REST API或是Cyberduck（1个开放源代码的FTP和SFTP软件，基于GPL授权，操作界面简单，支持WebDAV、Amazon S3浏览和文件传输等工作）恢复对接对象存储API的客户端。

镜像服务（代号“Glance”）是一套虚拟机镜像查找和检索系统，它有3种配置形式——利用 OpenStack 对象存储机制存储镜像，利用 Amazon 的简单存储解决方案（简称“S3”）直接存储信息，将S3存储与对象存储结合起来作为S3访问的连接器。OpenStack镜像服务支持多种虚拟机镜像格式，包括 VMware（VMDK）、Amazon镜像（AKI、ARI、AMI）和VirtualBox所支持的各种磁盘格式。

3.2.2 装备物联网云系统

在IaaS基础上设置Web Service的开发环境，构建PaaS，然后在此基础上开发装备物联网云服务系统。另外，云平台构建的Web Service可以为用户提供各种API函数接口，以完成远程调用、监控等操作。与此同时，用户可以通过电脑、手机等终端应用程序登录云平台，远程访问系统中的任何设备，也可以利用开放API的方法搭建各种物联网应用系统。

4 战技性能指标

4.1 科研领域

装备物联网云科研实验平台主要应用于以下3个方面：①基于云计算的装备保障云平台基础架构层的构建。它主要研究装备物联网海量数据的存储和处理。②基于云计算的装备保障云平台层的构建。它主要研究开放的装备物联网应用标准环境和平台的构建，可以在此基础上快速开发和应用装备保障业务软件。③基于云计算的装备保障服务层的构建。它主要用于装备物联网海量数据的分析和挖掘、事件和情况的高度并发、自主智能协同组网研究等工作中。

4.2 实验能力

装备物联网云科研实验平台能够搭建OpenStack云计算平台、设计Web Service应用软件API，有远程调用和监控等功能。装备物联网云科研实验的典型实验情况如表2所示。

4.3 软件配置

装备物联网云科研实验平台的软件配置如表3所示。

5 应用前景

从装备物联网的发展趋势看，装备物联网云科研实验平台有广阔的应用前景。通过建设该平台，装备主管部门能够清楚地掌握装备保障业务的情况，并为相关单位提供更优质的服务。在建设平台的过程中，全军装备保障业务主管部门可以充分利用网络和资源的优势，不断整合装备保障业务，提高对整个装备保障产业链（含军地）的掌控力。基于平台的开放规范和协议，各级装备保障管理部门可以将相关网络资源和信息资源向军工集团和授权进入军工领域的民营高科技企业开放，将各方力量集中在统一的平台下，携手共进，以推动我军装备保障信息化建设的可持续发展，促进装备保障能力生成模式的转变，进而创造良好的军事效益和经济效益。

参考文献

[1]何蔚.面向物联网时代的车联网研究与实践[M].北京：科学出版社，2013.

[2]陆平，李明栋，罗圣美，等.云计算中的大数据技术与应用[M].北京：科学出版社，2013.

〔编辑：白洁〕