面向智慧园区的物联网中间件的整体架构探讨

陈海 刘锋 刘向超

摘 要 随着物联网技术的快速发展，物联网技术已经应用到各个行业领域，包括电力、医疗、物流、交通以及园区的建设。物联网技术与智慧园区相结合可以实现园区内各个智能化系统的有效协同，数据共享，通过物联网技术构筑的智慧园区平台具有可扩展的业务配置管理功能，通过它可向住户、企业、园区管理者、系统维护者等不同用户提供多样化的服务，可以满足用户的个性化需求。基于此，本文主要对面向智慧园区的物联网中间件的整体架构进行分析探讨。

关键词 面向智慧园区；物联网；中间件；整体架构

前言

物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能终端自动获取物理世界上的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。然而，物理的物数量大、种类多，具有异构性，虚拟的物具有信息关联复杂的特性。因此，需要建立一个通用的服务平台，以实现对物的有效管理、交互和处理，确保提供与物相关的服务。于是物联网中间件便产生了。

1 面向智慧园区的物联网中间的模型

物联网中间件是介于感知设备与上层业务系统之间的一种基础软件。由于智慧园区的不同场景需要接入不同的终端设备和不同的上层应用，所以该物联网中间件采用SOA架构设计，如图1所示。

物联网中间件主要由设备驱动层、服务对象调度管控层、业务服务应用层三部分组成。设备驱动层：主要包括设备注册请求、设备连接请求、安全認证、设备注销、设备配置、打开设备、关闭设备及针对不同类型的设备实现数据采集与控制。服务对象调度层：分为驱动服务对象、系统控制对象、业务服务对象三部分。其中驱动服务对象主要实现设备驱动配置、设备登记管理、设备配置等，通过设备驱动管理调度完成终端设备的注册请求、连接请求、安全认证、读写数据等；业务服务对象主要实现服务本地命名、服务线程池、服务日志及对外发布API函数，通过业务服务管理调度完成业务应用层与设备层之间的数据通信。系统控制对象主要包含任务管理器、线程池管理、内存管理、性能监控及系统日志等。服务对象调度将所有设备驱动、业务逻辑等均看作是服务对象，并对其进行管理、配置及调度，完成物联网应用系统的传感网部署接入和分布式实时交互业务处理。业务应用层：针对具体物联网应用系统而设计，提供与应用系统各种数据交互方式，对数据进行解析[1]。

2 实现方案

设备驱动层：由于接入中间件的底层设备不同所上传的数据格式也不同，为了向上层应用屏蔽底层设备差异，需要在设备驱动层解析传输协议，统一化数据格式。设备驱动层提供统一的驱动协议标准接口IDriver，通过定义标准的驱动通信接口，中间件利用反射技术动态加载驱动DLL实现动态加载设备驱动，终端设备与上层数据交互由驱动协议内部完成，形成XML数据文件，最终通过统一接口方法传递给中间件。

对于设备的配置和数据解析要通过采用读取XML配置文件的方式，采用配置文件的好处是可以保证在不修改代码的前提下，通过修改配置文件可以达到调整功能的目的，并方便以后进行功能扩展。设备在接入中间件后，首先分配给每个设备一个数据缓存区，然后针对不同的设备调用不同的数据解析方式，完成数据安全认证和校验，而后通过配置数据过滤模式将数据进行不同层次的过滤，再通过XML转化模块将数据转化为XML格式。

服务对象调度层：是中间件的核心部分，把设备驱动和业务都看作服务对象，实现对业务、驱动及设备服务的管理和调用。当设备接入中间件后，配置相应驱动及业务保存到数据库中，并把设备信息也保存到数据库中。启动中间件后，自动获取驱动表、设备表和业务表，实例化相关对象，自动调用驱动和业务层中的各个方法事件。

中间件驱动服务层定义了接收驱动层事件的相应方法，设备连接方法Connect（），设备断开方法DisConnect（），获取设备状态GetStatus（），读取数据ReadData（），写入数据WriteData（），这些函数负责接收驱动层的响应事件，并把数据转发至业务层接口。业务层处理后返回到驱动层，通过驱动层下发到设备。同时在这些方法和事件中实现应用系统对采集到的数据进行处理。业务服务层定义了接收业务层事件的方法，设备参数设置方法Setup（），ProcessResult（）负责接收业务执行处理结果，GetAndSendWait-Cmd（）负责接收业务层下发的待发指令列表，并在函数内按照预先定义的指令类型，将指令转发给相应函数，由相应函数具体执行[2]。

3 结束语

文中设计的中间件介于感知设备与上层业务系统之间，采用SOA架构设计，具有粗粒度、松耦合的特点，满足了物联网多种设备接入、支持多个应用的需求。实现多类型感知设备的接入管理。每个设备可灵活指定为特定应用系统提供信息服务；摆脱物联网终端设备非标准化协议，带来的开发、维护和扩展的限制。

参考文献

[1] 陈桂香.国外"智慧城市"建设概览[J].中国安防，2011，（10）：101-102.

[2] 舒文琼.中国智慧城市现状：遍地开花乱象隐现[J].通信世界，2013，

（8）：13-14.