基于物联网环境的大空港平台建设

摘要：根据物联网技术，总结业务运营问题，强调大空港平台建设的重要性，从传感平台、运营平台等多个方面实现业务支撑，制定针对性的业务运营计划，形成业务运营支撑平台的解决方案，从而实现关键的功能性模块。结合物联网技术，实现大空港平台的总体架构建设，从功能性设计方面体现设备管理和应用使能，并结合非功能性设计，体现标准化的平台互联互通，有利于促进物联网、网络资源协同发展，以此充分发挥物联网技术的主导作用，并形成业务的规模化运营，

关键词：物联网环境；大空港平台；平台运营需求

引言：结合物联网技术实施平台部署方案，以满足平台运营需求为核心，发现物联网环境与大空港平台之间的关系，满足传感网接入需求，从数据信息等多个方面，加强统一通信协调管理，提升传感器与业务系统之间的信息安全性水平，并达到规范平台介入终端设备的综合性目的，从而形成良性的产业生产环境。

一、基于物联网环境的大空港平台总体架构建设

建设大空港平台总体架构之前，实现设备管理、应用使能的统一物联聚合平台，为搭建总体架构夯实基础，其主要结构如图1所示：

从大空港平台功能结构图可以发现，该平台拥有设备管理、规则引擎、数据管理、API四个核心板块，以此实现平台的整体结构，提升平台的功能性水平，有利于实现大空港平台设计目标。为顺利搭建大空港平台，一方面，确定软件开发环境，如表1所示：

另一方面，确定计算机硬件运行环境，如表2所示：

除此之外，设计大空港平台的总体架构时，坚持规范性、开放性、安全性、稳定性原则。对大空港平台整体架构进行设计，从提供“连接”到使能“应用”，充分发挥物联网技术的潜在价值，实现平台总体架构如图2所示：

以连接管理、应用使能、数据管理为核心，实现大空港平台的中心板块，结合局域网、连接管理、API网关，支撑平安会展、智能监测、三维运维、CEOC、外部应用，使该系统具有基础功能，有利于提升系统整体管控水平。实现平台数据架构，如图3所示：

平台数据架构以数据采集模块为核心，通过采集楼宇状态、空车位、设备状态、门禁设备等信息，实现数据处理和分布式存储，加强分级权限管理，促进数据整合应用，从而形成完整的数据传递、应用过程[1-2]。

二、基于物联网环境的大空港平台功能性设计

（一）设备管理

设备管理的功能性设计涉及到连接管理、设备生命周期管理、设备信息获取、数据采集与存储等模块。

连接管理的功能性设计：其主要实现的功能是支持业界主流的物联网终端设备接入协议，如COAP、MQTT、JT808、HTTP、LWM2M、Modbus、UDP/TCP传输协议及其他行业协议，通过扩展协议插间支持私有或非标协议设备和应用的接入，支持上传、加载、卸载协议插件。其输入的内容需要具有唯一标识、处于在线状态、拥有多个条件等。基于软件系统，其对应的数据表为“te_terminal_equipment”，如表3所示：

当用户应用此功能性模块时，用户选择查询条件，通过前端界面显示查询设备的在线情况，对接入设备进行鉴权。系统通过预置特征串、证书认证、SM9认证等方式进行终端认证，通过预置特征串、客户端证书、国密SM9签名等内容进行对照和认证，从而体现系统与外界网络的真实连接性特点，有利于提升连接管理水平[3]。

设备生命周期管理的功能性设计：其主要实现的功能是支持物联网设备生命周期管理功能，方便用户搜集、整理归属于自身的可靠信息，有利于提升信息搜集、整合水平，满足生命周期管理的功能性需求。基于软件系统，其对应的数据表为“te_terminal_equipment”，其与连接管理的功能性设计处于一个数据表，见表3。同时，连接管理是生命周期管理的基本需求，其有利于体现全面数据管理的综合优势，从而实现模块功能的逻辑设计。该功能为物联网设备提供固件远程升级服务，用户可以通过控制台上传待升级的固件，然后将固件升级消息推送给设备，并通过平台控制设备进行远程升级，并通过设备管理Portal查看升级任务的状态和结果等基本情况[4]。

设备信息获取的功能性设计：其主要实现的功能是支持获取不同型号的物联网终端设备的信息，通过终端设备上报电压、电流、电池使用情况、内存使用情况等信息。只有用户完成注册后，其可以通过平台发送协议数据，借助该功能实现数据查询。第一，该功能向用户展示设备属性，包括设备名称、设备标识、设备类型、设备状态、所属区域、详细地址、安装位置、管理人员、设备图片和相关传感器信息等信息；第二，该功能向用户展示单个设备的历史在线信息、历史性能信息、历史告警信息、及其自身业务相关的历史信息；第三，该功能向用户展示设备多个维度的信息，包括行业、专业、区域、级别、传感类型、设备类型等内容[5]。

数据采集与存储的功能性设计：其主要实现的功能是支持对不同行业、不同厂家、不同型号的物联网终端设备的业务数据进行采集和存储，同时，以分层次、分布式存储方式为主。其功能需要结合不同的数据类型，实现不同的数据库，从而实现数据隔离存储。

命令控制的功能性设计：其主要实现的功能是系统支持对物联网终端设备进行控制命令的下发操作，支持通过API接口由具有控制权限的其他业务系统对终端设备进行控制。用户应用该模块时，知己下发控制命令，平台将指令下发到对应设备或者具有控制权限的其他业务系统，该平台直接给第三方应用提供命令下发的API接口，对下发的指令进行缓冲管理[6]。

（二）应用使能

应用使能的功能性设计涉及到规则引擎、数据管理、API等模块[7]。

规则引擎的功能性设计：其主要实现的功能是用于定位处理各种事件，支持预定义各种事件处理的判断条件和对应处理动作，利用规则引擎可以完成异常事件的通知及处理，帮助终端用户维护、监控设备，支持以阈值、位置等条件作为规则条件，并关联对应的处理动作。基于软件系统，其关联的数据表是“b_rule_engine”，如表4所示：

用户通过前端页面填写规则引擎相关配置，后台将内容保存供告警事件管理使用，其具体实现流程如图4所示：

用户上报数据时，可以通过规则引擎，实现编写数据处理的规则，并配置转发规则将处理后的数据转发至应用平台，从而实现应用、对象存储服务器的转发能力[8]。

数据管理的功能性设计：其主要实现的功能是平台对采集数据提供透传或解析能力，并提供API，便于业务系统获取物联网终端设备数据。具体情况如图5所示：

API的功能性设计：其主要实现的功能是IoT平台能够提供多样的Restful API给应用开发者，方便应用开发者能够基于平台提供的能力快速开发出IoT应用，平台提供多种语言SDK，包括C、Java等，支持Android、Linux等多操作系统，提供常用接入协议的支持以及私有协议的扩展。该功能的实现体现具体接口设计，通过HTTP/HTTPS协议进行通信，支持HTTP请求方法，结合UTF-8编码，实现API功能[9]。

三、基于物联网环境的大空港平台非功能性设计

大空港平台非功能性设计包括性能、兼容性、安全性、可扩展性等模块。

性能的非功能性设计：其主要实现的功能是支持消息（≥300TPS）并发；支持数据上报和下发时间≤3s；支持采集周期可配，最小周期5秒；支持100个以上的系统在线用户；支持设备采集周期可配，最小周期1秒；支持1分钟接收处理的有效告警数不低于5000个。

兼容性的非功能性设计：其主要实现的功能是兼容多种不同的网络传输技术，包含且不限于COAP、MQTT、JT808、HTTP、LWM2M、Modbus及其他行业协议，支持UDP/TCP传输协议，同时，兼容多种终端设备，包括物联网终端设备和非物联网终端设备。

安全性的非功能性设计：其主要实现的功能是保证终端安全、连接安全。根据终端安全，终端唯一识别码登记与管理，增强接入终端的甄别能力，为不同厂家、不同类型设备提供不同的接入（通讯）协议，防止数据渗透、伪造等通信安全问题。根据连接安全，对使用平台服务API的厂商，进行统一授权，并加以管理，增强平台对接入＼调用的管控与识别，授权与访问控制配置功能，对证书秘钥管理（X509，SM9）进行管理[10]。

可扩展性的非功能性设计：其主要实现的功能是基于云化的架构设计，将其部署于云平台，支持平滑扩容，灵活对接应用业务需求，使该系统具备模块化综合服务功能。

结束语

基于物联网发展背景，重点关注平台服务，实现规模化的推广应用，体现不同系统之间的信息互联和共享，以此建立物联网大空港平台。实现整个平台的需求、规范、标准、关键技术，分析综合性平台设计问题，从功能性设计和非功能性设计两个方面实现系统设计，从而达到增强大空港平台功能的实际目的。

参考文献

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[9]杨维霞.西安陆港与空港联动的信息共享平台的构建探析[J].经济研究导刊，2017（21）：103-104+124.

[10]中建三局：严寒地区大型空港枢纽智慧工程施工技术达国际先进水平[J].建筑，2017（12）：70.