物联网系统技术方案

物联网系统技术方案南京绛门通讯科技股份有限公司12月

目录 一. 前言 51.1. 建设背景 51.2. 设计原则 51.3. 系统分析 61.3.1. 系统阐明 61.3.2. 运行环境与开发模式的选择 61.3.3. 可行性分析 81.3.4. 四大特点 9二. 解决方案 102.1. 总体方案设计 102.1.1. 系统框架构造 102.1.2. 总体系统架构 132.1.3. 系统组网图 132.1.4. 物理组网图 152.1.5. 系统总体功效构架 152.2. 应用层功效需求具体设计 162.2.1. 登陆 162.2.2. 采集设备管理 162.2.3. 监控管理 182.2.4. 告警管理 192.2.5. 统计分析 202.2.6. 系统管理 202.3. 基础层功效设计 212.3.1. 身份认证 212.3.2. 账户管理 212.3.3. 权限管理 212.3.4. 提示机制 222.3.5. 日志管理 22三. 核心性技术 223.1. 系统技术架构方面的技术路线 223.2. Mysql集群布署 243.3. Nginx负载均衡 263.4. 地图接口/工作流引擎集成/报表工具 27四. 性能配备 274.1. 业务指标 274.2. 性能指标 28五. 软硬件配备清单 295.1. 软件方案 295.2. 硬件方案 30六. 项目资金预估 30七. 项目实际计划 30

前言建设背景HYPERLINK物联网是指通过多个信息传感HYPERLINK设备，实时采集任何需要HYPERLINK监控、连接、互动的物体或过程等多个需要的信息，与互联网结合形成的一种巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，全部的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在的产业规模超出2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参加厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。设计原则基础性和整体性整个系统的多个软件应符合国际、国家及行业有关原则。技术的先进、实用性现在技术发展快速，本系统需要考虑将来的扩展性，在采用的技术方面应体现先进、实用，才干确保本项目建设结束后相称一段时间内技术不落后。由于此项目是工程建设项目，不是科研项目，因此使用先进技术并不能使用未经验证的、不成熟的技术和概念，而是以先进的、成功的理念为核心的成熟技术的组合。系统的开放性、可扩展性和安全性开放的构造意味着通信合同的开放和数据与数据构造的开放和共享。通信合同开放，系统接口透明，便于与其它系统组网，实现系统的集成与资源共享；数据与数据构造的开放，使顾客能够很方便地从系统中抽取所需要的多个数据和信息，实现信息交换与共享。规范性系统设计符合有关国家和行业通用原则、合同和规范，符合国家与部颁原则及行业规范的规定；确保系统运行稳定可靠、数据安全；系统接口规范统一。经济性能够实现最优的系统性能价格比，充足运用有限的资金，发明巨大的社会效益和经济效益。随着物联网的行业发展，市场规模也在飞速增加，物联网平台的经济性巨大，感知层、传输层参加厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。系统分析系统阐明描述整体系统功效概述和应用简述核心功效点，并对核心功效点有个总体概述运行环境与开发模式的选择本系统采用基于Web开发的JSP技术。JSP是一项功效强大的用于构建动态Web应用程序的技术。它可完全运用Java架构的强大、安全和高效的平台特性。数据库开发系统采用MySQL5.5数据库。它是一种快速、多线程、多顾客的SQL数据库服务器。含有强大的数据存储功效并兼有支持客户机/服务器的运行环境、多线程体系构造，支持存储过程、支持触发器和逻辑内存管理和成本低等优点。JSP技术JSP技术是用成熟、强大、易扩充的Java语言作为脚本语言。它重要含有下列优势：高效性与安全性。JSP在执行前先被编译成字节码，字节码由Java虚拟机解释执行，比源码解释效率高。

可维护性。由于JSP技术是一种开放的、跨平台的构造，因此Web服务器、平台及其它组件能很容易升级或切换，且不会影响JSP基本的应用程序。多样化和功效强大的开发工具支持。Java已有了许多优秀的开发工具，并且许多能够免费得到，且其中许多已经能够顺利的运行于多个平台之下。MySQL5.5开源数据库MySQL5.5是Oracle公司推出的数据库管理系统的版本。MySQL5.5数据库引擎提供完整的XML支持。MySQL5.5关系数据库引擎支持当今苛刻的数据解决所需的功效。数据库引擎充足保护数据完整性，同时将管理众多并发修改数据库的顾客的开销减到最小。MySQL5.5分布式查询使得以引用来自不同数据源的数据，同时分布式事务支持充足保护分布式数据更新的完整性。开发模式本系统最后的水文数据会公开呈现给不同部门的有关顾客或者政府领导，因此它需要实现对系统顾客的不同管理。本系统采用B/S体系构造来进行系统的设计。B/S三层体系构造如图1所示。图1B/S三层体系构造图开发运行环境开发运行必备条件以下：CUP：确保系统、数据库和服务器运行流畅，推荐2.0GHz以上。软件平台：MyEclipse10。

服务器端操作系统：独立于操作系统的跨平台系统，采用Win7及以上版本，考虑其稳定性。

数据库：MySQL。

Web服务器：Tomcat7.0服务器。

客户端运行环境：能运行IE9.0以上或谷歌\Firefox浏览器的操作系统。可行性分析技术可行性根据本系统的功效需求，采用JSP技术与开源的MySQL数据库引擎进行开发。JSP将网页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使基于Web的应用程序的开发变得快速和容易。MySQL作为一种快速的、多线程、多顾客和强健的数据库服务器，根据第三方测试成果，在千万级的数据环境中仍然保持较高的执行速度。因此在技术层面上是完全可行的。并且SQL是一种非过程化的语言，可用于全部顾客的数据库活动模型，涉及系统管理员、数据库管理员、应用程序员、决策支持系统人员及许多其它类型的终端顾客。基本的SQL命令只需要极少时间就能学会，最高级的命令在几天内便可掌握。MySQL功效强大，并且诸多信息管理系统都是用MySQL作后台，对本系统的开发是可行的。本系统数据需考虑数据的高并发和后续数据的扩展性，数据库采用MySQL集群和缓存集群，以保障整体水文管理系统平稳运行。经济可行性8月，HYPERLINK温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，自温总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注。作为新的经济增加点，物联网的经济效益正在逐年高速增加，市场规模达成了2600多亿元，预计到市场规模将超出5万亿。四大特点界面可视化配备通过感知层多个传感器将对应的数据实时传回系统平台，通过应用层对数据进行实时在线分析展示。对于传感器设备进行在线设立查看，对于设备告警类别自定义配备，及时掌握感知层设备状况和目的数据状况。及时的告警提示告警分为：设备告警和数据预警。对于感知层设备工作状况要实时掌握，传感器设备状况实时查看故障告警，及时解决因传感器设备故障问题造成的数据阻塞；另外对于传感器传输传输回来的数据进行统计分析和计算，实时查看数据走向，对即将呈现的数据状况进行预警提示。集成报表引擎顾客能够选择需要的数据，以饼状图、条形图、线状图等方式生成分析成果，输出的分析报告更加直观、生动。灵活性、扩展性平台含有迭代开发的设计，后期可方便的增减和修改所提供的组件、公式，可支持个性化定制服务。解决方案总体方案设计系统框架构造系统整体框架构造感知层：感知层位于物联网三层构造中的最底层，其功效为“感知”，即通过传感网络获取环境信息，是物联网的核心，是信息采集的核心部分。感知层设备涉及二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等，重要功效是识别物体、采集信息。感知层的信息采集运用到多个核心技术：嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术，能够将感知层收到的信息进行分类解决，将解决之后信息再通过网络上传。低速和中高速段距离传输技术：介于感知和网络层之间的技术运用，将通过感知设备收集的数据进行集中解决分类，再传输的应用技术自组织网络技术：在物联网的核心技术中，射频识别(RFID)是一种。物联网系统感知层设备大多是分散的，且基本没有什么固定的网络基础设施。无线自组织网络技术中能够将每个终端本身兼有路由器和主机2种功效，自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络能够在不理能运用或者不便运用网络基础设施（如基站、AP）的状况下，提供终端之间的互相通信。在该网络中，网络的拓扑、信道的环境、业务的模式是随节点的移动而动态变化的。自组织网络的多跳网络拓扑协同信息解决技术：对于传感器感知到的多个类型的信息进行收集并进行分类解决，介于网络层和感知层之间的技术，将解决之后的信息通过网络层进行传输。网络层：网络层位于物联网三层构造中的第二层，其功效为“传送”，即通过通信网络进行信息传输。网络层包含HYPERLINK接入网和HYPERLINK传输网，分别实现接入功效和传输功效。传输网由公网与专网构成，典型传输网络涉及电信网（固网、移动通信网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网（数字集群）。接入网涉及光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络最后一公里的接入。现在网络层用到的互联技术有：HYPERLINK3G/HYPERLINK4G通信网络、HYPERLINKIPv6、HYPERLINKWi-Fi和HYPERLINKWiMAX、HYPERLINK蓝牙、HYPERLINKZigBee等等。应用层：应用层位于物联网三层构造中的最顶层，其功效为“解决”，即通过云计算平台进行信息解决。应用层与最低端的感知层一起，是物联网的明显特性和核心所在，应用层能够对感知层采集数据进行计算、解决和知识挖掘，从而实现对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策。从构造上划分，物联网应用层涉及下列三个部分：A．物联网中间件：物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序，中间件将多个能够公用的能力进行统一封装，提供应物联网应用使用。B．物联网应用：物联网应用就是顾客直接使用的多个应用，如智能操控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等等。C．云计算平台：云计算能够助力物联网海量数据的存储和分析。普通介于网络层和应用层之间，对于感知层上传上来的海量数据，运用云平台进行存储分析，为应用层提供数据基础。总体系统架构总体功效架构基础支撑层：重要涉及网络链路的联通性和重要节点设备，重要涉及路由器、交换机、防火墙等构成，同时结合有关配套专业软件确保整个网络层的安全和数据流的畅通。数据层：数据持久层和数据库本身，负责将数据进行转化和存储业务数据。系统文献的存储。基础层：涉及身份服务、认证服务、日志服务、统计服务、监控服务、配备服务、消息服务、存储服务、支撑服务和中间件服务的集成。应用功效层：系统应用层的功效模块。涉及顾客管理、权限管理、数据监控等等体现层：使用Web浏览器、安卓APP或iOSAPP，通过计算机网络访问系统。根据顾客权限不同，以及顾客自己的个性化设立，呈现不同的页面内容。原则规范体系:本系统制订并遵照统一的内容建设原则与规范体系，否则会给整个项目带来不可预测的风险，也不利于信息解决、整个平台的管理维护与信息共享应用。安全保障体系：纵向贯穿整个层面，从环境层到顾客体现层都要进行不同方面的安全配备设立，保障系统安全运行。系统组网图业务系统部分硬件布署以下：业务系统组网图采集端采集端通过采集传感器将所需信息采集之后通过专网接口传输。应用服务器考虑性能，采用双服务器，用于HTTP合同的实现和数据库连接管理。数据库服务器采用Mysql集群形式，保障系统运行的高可用和数据扩展性负载均衡服务器当数据量和并发量非常大时考虑服务器和系统的运行设计单独的负载均衡服务器物理组网图物理设备组网图系统总体功效构架本系统重要由6个模块构成：登录模块、数据采集管理模块、在线监控管理模块、告警管理模块、统计分析、系统管理模块构成。每个模块下都有此模块对应的功效页面。系统总体构架应用层功效需求具体设计登陆功效概述后台系统内置超级管理员admin，初次登陆只能用admin，登陆之后可在系统管理再新增其它后台管理员。界面<界面>界面按钮简朴描述输入管理员顾客名和对应密码点【登陆】进入系统如果登陆密码忘记可点击“忘记密码”通过手机短信等方式找回密码采集设备管理功效概述。。。。。。。。界面<界面>界面按钮简朴描述…..……。设备设立功效概述……。界面<界面>界面按钮简朴描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。XXXX管理功效概述。。。。。。界面<界面>：简朴的界面描述。。。。。。。。。。。。。。。设备巡检统计功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述。。。。。。。。。。C、。。。。。设备状况查询功效概述。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述。。。。。B、。。。。。C、。。。。。监控管理功效概述。。。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。（二）XXXX状况监控功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。告警管理功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。统计分析功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面简朴描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。系统管理（一）顾客管理功效概述。。。。。界面。。。。。（二）日志管理功效概述统计全部平台系统的操作日志和系统日志，各个顾客登陆状况和操作状况均统计具体；当数据库或者系统出现异常时则统计为系统异常日志。界面<待补充>：根据客户日期需求可定制化栏位列名基础层功效设计基础层功效设计重要涉及提供身份认证、日志管理、权限管理等共用性功效。身份认证身份认证是判断一种顾客与否为正当顾客的解决过程。最惯用的简朴身份认证方式是系统通过核对顾客输入的顾客名和密码，看其与否与系统中存储的该顾客的顾客名和密码一致，来判断顾客身份与否对的。通过它能够识别顾客的登陆角色，以及避免同一种顾客对同一份报表进行多次提交。本系统在登陆时采用上述的顾客名和密码的认证方式。多次登陆失败或者忘记密码时需要通过手机验证，并且验证手机号与顾客与否在后端系统与否对应正当，非法手机号不允许校验，校验成功获取验证码再进行重置密码或者登陆。账户管理账户管理是系统不可或缺的一部分。平台内置超级管理员，超级管理员可新增维护其它平台管理员，系统管理员能够管理顾客的账号、正常还是暂停。权限管理权限管理是根据系统设立的安全规则或者HYPERLINK安全方略，顾客能够访问并且只能访问自己被授权的资源。权限管理几乎出现在任何有顾客和密码的系统里面。系统中权限管理分为功效权限和数据权限。功效权限：分派管理员顾客可登陆系统只可查看操作自己有权限的功效模块。数据权限：除了功效权限外，对系统的数据进行登记划分，例如区域或者按照设备分类，只有拥有对应数据权限的人才干看到对应的区域数据或者设备数据。提示机制在系统的开发过程中，经常要使用到新消息的提示功效，例如数据库数据有更新或者某个顾客的特殊操作，这时就要对顾客进行及时的解决提示。该功效最简朴的实现就是通过页面实时刷新，访问数据库然后告知顾客有新的消息。本系统使用Ajax定时向服务器轮询实现Web页面新消息实时提示。可通过公司内部的邮箱和短信平台进行邮件提示和短信提示。日志管理日志管理功效在公司应用系统中起着非常重要的作用。系统的日志文献能够让管理员理解系统状态，在系统出现问题时管理员能够查阅日志文献来确认现在系统状态、观察顾客者踪迹，寻找特定事件有关的数据操作。核心性技术系统技术架构方面的技术路线本系统设计综合考虑系统的稳定和响应速度以及实时性等多方位功效和性能规定，采用Spring开源框架、MVC框架技术、MyBatis进行数据连接整个并采用SSM对框架进行整合，具体建设以下：体系架构系统技术路线的选择，采用开放的、基于工业原则和行业发展趋势的原则，在体系架构上采用B/S模式。它能够提供灵活的信息交流和信息公布服务，含有更强的信息系统集成性和更加好的系统安全性。（2）设计模式A、Spring是一种开源框架，Spring是于年兴起的一种轻量级的Java开发框架，由RodJohnson在其著作ExpertOne-On-OneJ2EEDevelopmentandDesign中论述的部分理念和原型衍生而来。它是为理解决公司应用开发的复杂性而创立的。Spring使用基本的JavaBean来完毕以前只可能由EJB完毕的事情。然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发。从简朴性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都能够从Spring中受益。简朴来说，Spring是一种轻量级的控制反转（IoC）和面对切面（AOP）的容器框架。B、SpringMVC：SpringMVC属于SpringFrameWork的后续产品，已经融合在SpringWebFlow里面。SpringMVC分离了控制器、模型对象、分派器以及解决程序对象的角色，这种分离让它们更容易进行定制。采用MVC设计模式，顾客输入输出界面均为JSP页面，即展示层（View），顾客的请求将会被发送到控制层（Controller）的一种Servlet集中解决，根据请求调用模型层（Model）的JavaBean对请求进行实际解决，并把成果返回给控制层，控制层根据请求的执行成果将响应派发到对应的JSP页面。如图所示。MVC设计模式（3）数据库连接MyBatis本是apache的一种开源项目iBatis,年这个项目由apachesoftwarefoundation迁移到了谷歌code，并且改名为MyBatis。MyBatis是一种基于Java的持久层框架。iBATIS提供的持久层框架涉及SQLMaps和DataAccessObjects（DAO）MyBatis消除了几乎全部的JDBC代码和参数的手工设立以及成果集的检索。MyBatis使用简朴的XML或注解用于配备和原始映射，将接口和Java的POJOs（PlainOldJavaObjects，普通的Java对象）映射成数据库中的统计。实现了从Java程序内调用原则的SQL命令对数据库进行查询、插入、删除和更新等操作，并确保数据事务的正常进行。Mysql集群布署使用MySqlCluster+Redis的架构实现信息的读写和存储A)、MySQLCluster是MySQL官方集群布署方案，它的历史较久。支持通过自动分片支持读写扩展，通过实时备份冗余数据，是可用性最高的方案，声称可做到99.999%的可用性。架构原理图以下：MySQLcluster重要由三种类型的服务构成：NDBManagementServer：管理服务器重要用于管理cluster中的其它类型节点（DataNode和SQLNode），通过它能够配备Node信息，启动和停止Node。SQLNode：在MySQLCluster中，一种SQLNode就是一种使用NDB引擎的mysqlserver进程，用于供外部应用提供集群数据的访问入口。DataNode：用于存储集群数据；系统会尽量将数据放在内存中。B）、MySQLRedis分布式缓存Redis是一种开源，先进的key-value存储，并用于构建高性能，可扩展的Web应用程序的完美解决方案。Redis从它的许多竞争继承来的三个重要特点：Redis数据库完全在内存中，使用磁盘仅用于持久性。相比许多键值数据存储，Redis拥有一套较为丰富的数据类型。Redis能够将数据复制到任意数量的从服务器。Redis优势涉及：Redis的速度非常快，每秒能执行约11万集合，每秒约81000+条统计。Redis支持最大多数开发人员已经懂得像列表，集合，有序集合，散列数据类型，这使得它非常容易解决多个各样的问题，由于我们懂得哪些问题是能够解决通过它的数据类型更加好。全部Redis操作是原子的，这确保了如果两个客户端同时访问的Redis服务器将获得更新后的值。Redis是一种多实用的工具，能够在多个用例如缓存，消息，队列使用(Redis原生支持公布/订阅)，任何短暂的数据，应用程序，如Web应用程序会话，网页命中计数等。Redis不是比较成熟的Memcache或者Mysql的替代品，是对于大型互联网类应用在架构上较好的补充。现在有越来越多的应用也在纷纷基于Redis做架构的改造。C）、redis和mysql数据一致性确保。应用读取数据时，先从redis读取，如果redis中没有，则从mysql中读取。当mysql中读取届时，则将该数据保存到redis中，便于下次使用，在保存redis中数据时，设立数据的过期时间。当数据写入mysql数据库时，同时也将数据写入redis。保持redis数据与mysql同时Nginx负载均衡Nginx是一种高性能的HTTP和

HYPERLINK反向代理

服务器，也是一种IMAP/POP3/SMTP

HYPERLINK服务器，含有稳定性、丰富的功效集、示例配备文献和低系统资源的消耗的特点。合用Nginx返当代理服务器实现负载均衡。Nginx含有下列特点：1、高并发连接，官方测试能够支撑5万并发连接，在实际生产环境中跑到2～3万并发连接数。2、内存消耗少，在3万并发连接下，启动的10个Nginx进程才消耗150M内存（15M*10=150M）。3、配备文献非常简朴，风格跟程序同样通俗易懂。4、成本低廉，Nginx为开源软件，能够免费使用。5、支持Rewrite重写规则，能够根据域名、URL的不同，将HTTP请求分到不同的后端服务器群组。6、内置的健康检查功效，如果NginxProxy后端的某台Web服务器宕机了，不会影响前端访问。7、节省带宽，支持GZIP压缩，能够添加浏览器本地缓存的Header头。