面向服务的物联网应用支撑系统的设计思路探讨

【摘要】随着信息时代的到来，各个领域行业开始加大对物联网技术的应用力度。而随着物联网中业务交互的愈发频繁以及设备感知的愈发复杂，使得物联网技术的应用逐渐显现出碎片化問题。对此，为实现有效的应用服务交互，消除物联网技术应用过程中存在的碎片化问题，本文在分析当前物联网系统应用现状的前提下，提出一种面向服务的物联网应用支撑系统，阐明其具体设计思路，以此促进物联网技术的应用发挥出最大成效。

【关键词】应用支撑系统;物联网技术;服务架构;设计思路

中图分类号：TN94                     文献标识码：A                     DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2020.23.019

行业领域的智能化发展促使物联网技术产业迎来良好发展契机，尽管现阶段物联网技术研究中感知设备部署、传感技术等方面为侧重点，但是其单一的研究方向无法为物联网技术的发展打下良好的基础支撑。分析现阶段对物联网技术的应用研究，针技术底层的研究虽然通过引进中间件来提升计算、存储等能力，但是仍在通用性、拓展性等方面存在弊端;而针对技术上层的研究，仍对物联网系统与传感设备之间的联系存在忽视，进而影响到物联网技术的稳定应用。而要想实现在多应用场景中进行物联网技术的有效应用，需以相应平台为支撑，对此，本研究提出一种基于感知层、应用层兼顾的物联网支撑平台，促进物联网系统中各层级的有效交互联系。

1. 面向服务的应用支撑模型概述

1.1 面向服务整体架构

面向服务体系结构概念诞生于1996年，该体系主要是依托于中立式接口来实现不同程序功能的有效联系，并帮助模型增设编程、操作系统、硬件平台等功能，实现在系统层级中采用统一通用方式来达到层级交互的目的。进行服务架构的具体分析，其中服务代理主要是进行符合合同契约服务的接收，进而实现对访问请求的响应，而服务消费者组成具体包括服务、应用等模块，在绑定服务提供者时，主要是借助代理机制定位来达到绑定的目的，针对具体服务的执行，则是依托基于合同契约的请求模式来完成。合同契约主要存储于数据库中，存储形式体现为通用标准注册表。为确保消费者与提供者之间可有效交互，需以合同契约为协议。发布主要是以注册表形式进行必要服务的发布，具体服务包括框架注册流程、契约协议;查找则是消费者以注册机制为依托进行所需服务的查找。

1.2 物联网应用支撑模型

本研究所提出的应用支撑模型，同样包含感知层、应用层以及网络层，以三层架构原则为基础，结合中间件、SOA等技术实现对模型架构的有效构建（如图一）。针对模型层次的划分，主要是依托于通信服务接口、近程入网接口来实现对模型网络层、感知层以及应用层划分。同时，基于对SOA等技术的融合，又可以实现将模型细化为三部分。针对应用支撑系统的构建，其中物联服务模型为核心所在，并且在系统不同层次的模块中，均与物联服务模型之间存在联系。分析应用支撑系统的构成，具体包括事件引擎、设备驱动、服务管理以及异构处理组成。其中设备驱动主要是依托于感知设备进行相关数据信息的采集，在设备数据信息存储的同时进行定信息的分配;异构处理主要是以原始数据为依据，对照定位信息血来实现帧格式统一，通过异构有效处理来保证系统稳定运行;事件引擎主要是分析、计算相关数据信息，而针对所分析的数据信息，必须保持其格式的统一，基于对多线程机制的应用，借助任务形式来进行消息的读写及其事件的触发;服务管理则是进行网络层上传数据的处理，并通过基础性数据管控来发挥出模型服务总线的作用。

针对设备驱动而言，服务管理部分在验证设备信息ID时，主要依托于合同契约，此时设备驱动文件系统会接收验证后的设备虚拟IP，因虚拟IP是设备ID验证后的映射，所以可以将虚拟IP当做设备的唯一标识，最后通过驱动映射激活设备，并显示为可用状态;针对异构处理而言，因设备注册后会产生大量数据信息，且不同设备产生的数据信息类型不同，所以在输出信息方式、采集信息时间等方面形成异构数据。而异构处理则会进行设备上传数据的采集，依托于相关协议标准的帧格式进行异构处理;针对事件引擎而言，作为中间件技术的核心，位置系统中间层，也是支撑系统的运转动力;针对服务管理而言，主要职责为以用户需求为基础，通过动态绑定、配置，以及有效管控来促进交互行为的进行。

2. 应用支撑系统设计

2.1 应用背景

本研究所提出的应用支撑系统，可通过初始化设置来实现在不同场景中有效应用物联网技术。本研究以某企业油气监控为背景，在该企业原有监控中进行应用支撑系统的设置。其硬件系统配置若干客户端以及服务器1台，针对服务器的开发，采用Java语言开发，针对上位机系统则采用数据库、J2ee等技术进行搭建。针对下位机系统的开发，需以多线程类库为依托，采用C++语言进行系统的搭建，确保下位机系统具备远程交互等功能。待设置完成后，检查系统是否符合多台客户端受到1台服务器控制的要求，为每台客户端进行Rs485、USB等类型接口的设置，通过与感知设备连接来构建完整系统。

2.2 系统总体设计

系统以SOA模型为依据，进行对象及其基础操作的封装，针对注册列表的确定，需要客户端与服务器进行实现确定，并将合同契约的注册列表持续到数据库内，以此为后续绑定操作与查找服务的开展提供依据。以WEB服务模式为依托，进行服务模型的具体化，实现用户在远程操控过程中，仅需借助浏览器即可有效操控。同时，Web界面中相关上位机服务组件需以请求模式体现，而客户端除了需要完成本地相关事务操作之外，还需负责服务器指令的实时接收。而当系统内部的感知设备、客户端及其服务器相互连接时，能够做到以合同契约顺序为依据，来执行设备驱动，然后进行异构处理操作，并启动事件引擎。要想实现客户端与服务器之间进行有效的数据交互，需以套接字为主要形式来构建通信管道。待系统硬件架构完成搭建后，相关操作人员可以在运行期间采用无线、有线方式来请求响应。

2.3 系统实现与结果分析

依托于Aja、JSP技术的应用，通过动态页面形式进行Web服务的展示，同时通过对异步请求处理、动态逻辑跳转机制的合理嵌入，实现通过接口来触发业务访问与管理。以Spring框架为基础进行服务器后台的搭建，以松耦合形式进行不同代码类的管理与注入，同时以Spring类库为基础，达到前段展示交互于后台代码业务的目的。另外，Spring具有类代码维护的作用，具体涉及到的类代码包括数据可视化的类代码以及数据分析的类代码。针对客户端的构建，以多线程轮询机制为主要，这就表明在进行线程类池调用过程中，需经历请求、等待、竞争、释放的过程。任务的激发需要依托于服务器的指令，在此基础上线程从队列中进行线程的触发，并通过感知层数据处理来的达到双向数据交互的目的。而针对上位机与下位机的交互，则是基于对socket信道的构建，并将滤器链安设于管道中，实现利用过滤器进行读写接口、数据互联的动态执行，最终完成异步高效互联。

将该支撑系统应用于某企业油气检测中，相关操作人员仅需利用Web操作界面即可实现事件触发以及模型的配置。经历一段时间的运行测试，其结果表明，在正常运行条件下，相应业务需求的相应时间不超过3s，且相关报告显示系统各运行参数与指标均在规定范围内，即该支撑系统可以在保证稳定运行的前提下，可有效完成本地流程处理以及数据上传任务。而相关操作人员可以依据需求进行操作触发，也可以通过自动上传来提高效率。

3. 结束语

综上所述，本研究所提出的物联网应用支撑系统，主要是以SOA模型为基础，结合对中间件技术的应用，立足于理论层面进行面向服务的物联网支撑系统建设，经测试得出该系统在拓展性、松耦合、动态配置等方面表现良好，有效解决以往物联网技术应用存在的碎片化问题，且系统的相关运行指标、配置功能均可以满足实际使用需求，以此为物联网技术的应用与发展提供支撑。

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作者简介：唐明双（1964.10.24）男，汉，吉林省榆树市人，副教授，工学学士，从事计算机技术与工程应用研究工作。