魏偉

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)平臺作為前端傳感和后端應(yīng)用系統(tǒng)之間的中間層，將簡化傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模式，傳統(tǒng)需要由各個系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)對設(shè)備、連接等的管理功能，而物聯(lián)網(wǎng)平臺將作為中間對接前端設(shè)備并實(shí)現(xiàn)安全的連接管理，使得應(yīng)用系統(tǒng)只用關(guān)心業(yè)務(wù)層面的數(shù)據(jù)處理、流程定義、功能優(yōu)化等，簡化應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)雜度和處理邏輯，從而實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)模式的顛覆，本文探討了物聯(lián)網(wǎng)平臺中應(yīng)用使能功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵要素和實(shí)現(xiàn)方式等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：API；規(guī)則引擎；業(yè)務(wù)編排；數(shù)據(jù)處理；預(yù)集成

中圖分類號：TH929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）20-0023-02

物聯(lián)網(wǎng)目前處于炙手可熱的階段，工業(yè)和信息化部近幾年多次發(fā)文要求加快推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等的建設(shè)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用的推進(jìn)。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施過程中，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是很重要的環(huán)節(jié)，但物聯(lián)網(wǎng)平臺的作用不容小覷，物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)平臺的協(xié)同，將在很多領(lǐng)域顛覆現(xiàn)有的業(yè)務(wù)模式，使得數(shù)據(jù)生產(chǎn)方和數(shù)據(jù)使用方實(shí)現(xiàn)解耦，對前端設(shè)備的管理等均由物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現(xiàn)，將應(yīng)用軟件的重心放在對業(yè)務(wù)的支持方面，這就需要物聯(lián)網(wǎng)平臺除了具有廣泛兼容的設(shè)備連接和處理能力外，更需要有高度模塊化和強(qiáng)兼容性的應(yīng)用使能功能，是具有高度適配性的平臺，物聯(lián)網(wǎng)平臺要做到具有良好的兼容性，需要在API網(wǎng)關(guān)、規(guī)則引擎、業(yè)務(wù)編排、數(shù)據(jù)管理、租戶服務(wù)、應(yīng)用預(yù)集成等方面做好設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

1 API網(wǎng)關(guān)

物聯(lián)網(wǎng)平臺能把網(wǎng)絡(luò)能力、連接能力、設(shè)備接入、規(guī)則引擎、設(shè)備數(shù)據(jù)、預(yù)集成第三方能力等統(tǒng)一開放，支持企業(yè)、組織、園區(qū)智慧應(yīng)用的快速便捷構(gòu)建，滿足個性化的開發(fā)需求。平臺對于業(yè)務(wù)能力調(diào)用請求進(jìn)行鑒權(quán)，鑒權(quán)通過后向上層應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)能力調(diào)用。鑒權(quán)應(yīng)支持采用雙向證書認(rèn)證+密碼的方式等安全手段。物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)提供的豐富API接口：主要包括數(shù)據(jù)API接口和能力開放API接口，其中數(shù)據(jù)API接口包含以下接口：

（1）設(shè)備API接口：提供API供應(yīng)用進(jìn)行設(shè)備管理，包含新增、編輯、刪除設(shè)備和設(shè)備組，及讀取單個或多個設(shè)備信息的API服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)API接口：提供API供應(yīng)用進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)查詢，訂閱（實(shí)時推送），刪除等操作。

（3）命令執(zhí)行API接口：提供控制或下發(fā)命令給設(shè)備側(cè)，包含命令的的發(fā)送，響應(yīng)的獲取，以及命令撤銷等API服務(wù)。

（4）規(guī)則API接口：提供應(yīng)用使用平臺規(guī)則引擎的能力，包含新增、編輯、刪除及查找規(guī)則等API服務(wù)。

（5）安全接入API接口：用于對第三方應(yīng)用進(jìn)行鑒權(quán)認(rèn)證。

能力API接口包含以下接口：

（1）短信能力API接口：對外提供短信能力封裝服務(wù)。

（2）地圖能力API接口：對外提供位置能力封裝服務(wù)。

所有API都應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)的Restful風(fēng)格。REST（Representational State Transfer）是一種軟件架構(gòu)風(fēng)格，提供了一組設(shè)計(jì)原則和約束。滿足這種設(shè)計(jì)風(fēng)格的API即是Restful的API。在目前主流的三種Web服務(wù)交互方案中，REST相比于SOAP（Simple Object Access protocol，簡單對象訪問協(xié)議）以及XML-RPC更加簡單明了，無論是對URL的處理還是對Payload的編碼，REST都傾向于用更加簡單輕量的方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。Web應(yīng)用程序最重要的 REST原則是，客戶端和服務(wù)器之間的交互在請求之間是無狀態(tài)的。從客戶端到服務(wù)器的每個請求都必須包含理解請求所必需的信息。REST樣式的Web服務(wù)中，每個資源都有一個地址。資源本身都是方法調(diào)用的目標(biāo)，方法列表對所有資源都是一樣的。這些方法都是標(biāo)準(zhǔn)方法，包括 HTTP GET、POST、PUT、DELETE，還可能包括HEADER 和OPTIONS。

2 規(guī)則引擎

規(guī)則引擎定位處理各種事件，用戶可以預(yù)定義各種事件處理的判斷條件和對應(yīng)處理的各種動作，利用規(guī)則引擎可以完成異常事件的及時通知和快速處理，幫助終端用戶維護(hù)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備，保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)的及時恢復(fù)。閾值超限、范圍超限、位置跟蹤等事件，也可定義為規(guī)則引擎輸入條件，并關(guān)聯(lián)對應(yīng)的處理動作。

規(guī)則可以和設(shè)備、應(yīng)用、告警綁定，當(dāng)綁定的信息滿足條件時，規(guī)則可以自動化執(zhí)行響應(yīng)動作。規(guī)則引擎支持對終端下發(fā)命令。

物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)預(yù)置豐富的規(guī)則場景，也可以通過標(biāo)準(zhǔn)API接口定制規(guī)則。定制規(guī)則支持基于終端自組網(wǎng)、基于網(wǎng)關(guān)、基于云平臺等不同層級的全面部署方式。

3 業(yè)務(wù)編排

系統(tǒng)預(yù)置常用的業(yè)務(wù)聯(lián)動場景直接供各智慧應(yīng)用使用，同時對外提供標(biāo)準(zhǔn)API接口，智慧應(yīng)用可以通過調(diào)用API接口實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的編排、修改、刪除等操作，實(shí)現(xiàn)跨應(yīng)用跨終端的快速業(yè)務(wù)定制。

4 數(shù)據(jù)管理

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

物聯(lián)網(wǎng)平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一提供查詢和更新服務(wù)，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)運(yùn)營中的唯一性和一致性。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括生產(chǎn)設(shè)備屬性數(shù)據(jù)，客戶和組織結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)在內(nèi)的平臺運(yùn)行所必須的靜態(tài)數(shù)據(jù)等。

平臺對各種設(shè)備上報的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，將上報的各不相同的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備數(shù)據(jù)；并提供標(biāo)準(zhǔn)控制命令到各種不同設(shè)備的控制命令轉(zhuǎn)換；將設(shè)備的原生數(shù)據(jù)根據(jù)行業(yè)定義的模型轉(zhuǎn)換后，支持規(guī)則引擎、業(yè)務(wù)編排模塊、第三方行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)觸發(fā)。

4.2 數(shù)據(jù)模型

提供開放的數(shù)據(jù)模型（基于OneM2M和ETSI標(biāo)準(zhǔn)），并提供對各種設(shè)備（傳感器）數(shù)據(jù)抽象和支持靈活擴(kuò)展，使應(yīng)用不需要關(guān)注各種具體連接方式（如ETH，Wi-Fi，ZigBee，2/3/4G等）的各種制造廠家（不同的數(shù)據(jù)編解碼格式）的設(shè)備，方便開發(fā)者開發(fā)支持多個垂直行業(yè)應(yīng)用集成。

支持對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用、用戶、設(shè)備、傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行管理和關(guān)聯(lián)綁定操作，并提供群組管理和對應(yīng)批操作。

4.3 數(shù)據(jù)集成、存儲

物聯(lián)網(wǎng)平臺針對不同物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)類結(jié)構(gòu)相差各異的特點(diǎn)，應(yīng)提供多類型數(shù)據(jù)庫以支持異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、存儲。設(shè)置專用數(shù)據(jù)庫用于存儲文檔數(shù)據(jù)和異構(gòu)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫的Replica Sets（副本集） 和Sharding（分片）技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的可靠性和水平擴(kuò)展。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫用于存儲關(guān)系數(shù)據(jù)，存儲系統(tǒng)配置、運(yùn)維用戶管理等維護(hù)管理相關(guān)數(shù)據(jù)。并能集中管理各類數(shù)據(jù)的存取位置、訪問途徑、關(guān)聯(lián)關(guān)系等相關(guān)信息。其中：

分布式數(shù)據(jù)庫提供結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲如溫濕度傳感器上報的溫度、濕度等及其他物聯(lián)前端數(shù)據(jù)，并提供快速數(shù)據(jù)訪問服務(wù)；

內(nèi)存數(shù)據(jù)管理技術(shù)，對于熱點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存處理，如用戶、應(yīng)用的權(quán)限數(shù)據(jù)，資源訂閱數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)存儲。

4.4 數(shù)據(jù)監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)監(jiān)控主要實(shí)現(xiàn)以下功能內(nèi)容：

根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求，平臺可對匯集的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和信息配置閾值或約束規(guī)則，同時，基于現(xiàn)場配置傳感設(shè)備的分布和關(guān)聯(lián)性，并設(shè)置聯(lián)動觸發(fā)條件和聯(lián)動動作邏輯。

依據(jù)報警規(guī)則的配置內(nèi)容的對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時、不間斷的監(jiān)控和判斷。當(dāng)數(shù)值越過閾值界限或告警規(guī)則要求時，進(jìn)行相關(guān)事件信息或異常狀態(tài)變化信息的記錄，同時通過觸發(fā)器啟動后續(xù)的報警通知和聯(lián)動動作。

通過預(yù)設(shè)通知方式將報警信息傳達(dá)到相應(yīng)的應(yīng)用、人員或者指定設(shè)備，報警信息通知方式主要分為針對上層應(yīng)用基于注冊廣播機(jī)制的報警信息推送方式，和基于短信和電子郵件的報警信息通知方式。

4.5 數(shù)據(jù)分析

物聯(lián)網(wǎng)平臺提供數(shù)據(jù)分析能力，對設(shè)備上報的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、分析、存儲等處理。平臺會根據(jù)設(shè)備數(shù)據(jù)的分析結(jié)果做出相應(yīng)操作，例如，當(dāng)水表的電量信息上報至平臺，平臺通過對電量的分析判斷電池是否需要更換，如電池電量較低，平臺則會上報告警，提醒企業(yè)更換電池。同時，物聯(lián)網(wǎng)平臺也會分析、篩選設(shè)備數(shù)據(jù)中有用數(shù)據(jù)，可以將企業(yè)訂閱的有用數(shù)據(jù)推送給企業(yè)使用。

平臺通過柱狀圖、曲線圖，餅狀圖和儀表盤報表圖等將數(shù)據(jù)分析結(jié)果可視化。

4.6 數(shù)據(jù)共享

物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)訂閱與推送能力，平臺向應(yīng)用側(cè)開放訂閱平臺數(shù)據(jù)和消息推送接口，應(yīng)用向平臺訂閱所需的通知類型，當(dāng)已訂閱的通知類型觸發(fā)時，平臺向應(yīng)用推送此消息，應(yīng)用根據(jù)通知類型進(jìn)行對消息分派對應(yīng)的服務(wù)模塊進(jìn)行處理。

應(yīng)用須在通過鑒權(quán)認(rèn)證后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的訂閱。應(yīng)用可以訂閱的通知類型應(yīng)至少包括：添加新設(shè)備、設(shè)備信息變化、設(shè)備數(shù)據(jù)變化、刪除設(shè)備、設(shè)備事件、消息確認(rèn)、響應(yīng)命令、設(shè)備信息、規(guī)則事件、設(shè)備綁定激活、設(shè)備數(shù)據(jù)批量變化等內(nèi)容。

4.7 數(shù)據(jù)授權(quán)

在某些業(yè)務(wù)場景下，采集后的數(shù)據(jù)需要通過權(quán)限開放給其它應(yīng)用使用，企業(yè)管理人員可以登錄物聯(lián)網(wǎng)平臺Portal對數(shù)據(jù)進(jìn)行授權(quán)管理，授權(quán)某些數(shù)據(jù)開放給特定的應(yīng)用使用。

5 租戶服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)采取虛擬化或容器云的技術(shù)對各租戶進(jìn)行完全隔離，實(shí)現(xiàn)同一套硬件資源同時支撐多個用戶的運(yùn)營。資源隔離后，各租戶獨(dú)立運(yùn)維。適合如下場景：

（1）根據(jù)所在地為特征進(jìn)行分類，例如：省、市、縣等。

（2）根據(jù)所在的行業(yè)領(lǐng)域?yàn)樘卣鬟M(jìn)行分類，例如：環(huán)保、照明和環(huán)衛(wèi)等。

6 第三方能力預(yù)集成

物聯(lián)網(wǎng)平臺除了提供平臺自身的能力開放，還支持通過提供標(biāo)準(zhǔn)WebService接口的方式，實(shí)現(xiàn)外部能力的接入及封裝，并通過統(tǒng)一的北向Restful API對應(yīng)用開放，上層應(yīng)用通過平臺的開放接口調(diào)用封裝的能力，調(diào)用參數(shù)包括：能力ID、調(diào)用能力的參數(shù)。

通常包括與第三方地圖服務(wù)、短信與郵件服務(wù)等的集成：

6.1 地圖服務(wù)集成

通過集成和封裝第三方GIS服務(wù)產(chǎn)品，提供基于地圖的設(shè)備管理服務(wù)，在地圖上呈現(xiàn)設(shè)備及設(shè)備狀態(tài)。支持當(dāng)前業(yè)界主流的地圖切換。

6.2 短信與郵件服務(wù)集成

通過集成第三方短信網(wǎng)關(guān)、電子郵件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的通知和發(fā)送。

7 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的實(shí)施成功，需要前端傳感設(shè)備、通信模組、物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)平臺及各應(yīng)用系統(tǒng)的通力配合才能實(shí)現(xiàn)，本文僅針對物聯(lián)網(wǎng)平臺的應(yīng)用使能功能展開論述，對其中的部分技術(shù)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式給出了一些通用方法，但不一定是最優(yōu)的，物聯(lián)網(wǎng)平臺與應(yīng)用系統(tǒng)的集成過程終需要根據(jù)各系統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇合適的技術(shù)方案和接口方式。

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