物聯網系統技術方案南京絳門通訊科技股份有限公司12月

目錄 一. 前言 51.1. 建設背景 51.2. 設計原則 51.3. 系統分析 61.3.1. 系統闡明 61.3.2. 運行環境與開發模式的選擇 61.3.3. 可行性分析 81.3.4. 四大特點 9二. 解決方案 102.1. 總體方案設計 102.1.1. 系統框架構造 102.1.2. 總體系統架構 132.1.3. 系統組網圖 132.1.4. 物理組網圖 152.1.5. 系統總體功效構架 152.2. 應用層功效需求具體設計 162.2.1. 登陸 162.2.2. 采集設備管理 162.2.3. 監控管理 182.2.4. 告警管理 192.2.5. 統計分析 202.2.6. 系統管理 202.3. 基礎層功效設計 212.3.1. 身份認證 212.3.2. 賬戶管理 212.3.3. 權限管理 212.3.4. 提示機制 222.3.5. 日志管理 22三. 核心性技術 223.1. 系統技術架構方面的技術路線 223.2. Mysql集群布署 243.3. Nginx負載均衡 263.4. 地圖接口/工作流引擎集成/報表工具 27四. 性能配備 274.1. 業務指標 274.2. 性能指標 28五. 軟硬件配備清單 295.1. 軟件方案 295.2. 硬件方案 30六. 項目資金預估 30七. 項目實際計劃 30

前言建設背景HYPERLINK物聯網是指通過多個信息傳感HYPERLINK設備，實時采集任何需要HYPERLINK監控、連接、互動的物體或過程等多個需要的信息，與互聯網結合形成的一種巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，全部的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。其在的產業規模超出2600億元人民幣。構成物聯網產業五個層級的支撐層、感知層、傳輸層、平臺層，以及應用層分別占物聯網產業規模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物聯網感知層、傳輸層參加廠商眾多，成為產業中競爭最為激烈的領域。設計原則基礎性和整體性整個系統的多個軟件應符合國際、國家及行業有關原則。技術的先進、實用性現在技術發展快速，本系統需要考慮將來的擴展性，在采用的技術方面應體現先進、實用，才干確保本項目建設結束后相稱一段時間內技術不落后。由于此項目是工程建設項目，不是科研項目，因此使用先進技術并不能使用未經驗證的、不成熟的技術和概念，而是以先進的、成功的理念為核心的成熟技術的組合。系統的開放性、可擴展性和安全性開放的構造意味著通信合同的開放和數據與數據構造的開放和共享。通信合同開放，系統接口透明，便于與其它系統組網，實現系統的集成與資源共享；數據與數據構造的開放，使顧客能夠很方便地從系統中抽取所需要的多個數據和信息，實現信息交換與共享。規范性系統設計符合有關國家和行業通用原則、合同和規范，符合國家與部頒原則及行業規范的規定；確保系統運行穩定可靠、數據安全；系統接口規范統一。經濟性能夠實現最優的系統性能價格比，充足運用有限的資金，發明巨大的社會效益和經濟效益。隨著物聯網的行業發展，市場規模也在飛速增加，物聯網平臺的經濟性巨大，感知層、傳輸層參加廠商眾多，成為產業中競爭最為激烈的領域。系統分析系統闡明描述整體系統功效概述和應用簡述核心功效點，并對核心功效點有個總體概述運行環境與開發模式的選擇本系統采用基于Web開發的JSP技術。JSP是一項功效強大的用于構建動態Web應用程序的技術。它可完全運用Java架構的強大、安全和高效的平臺特性。數據庫開發系統采用MySQL5.5數據庫。它是一種快速、多線程、多顧客的SQL數據庫服務器。含有強大的數據存儲功效并兼有支持客戶機/服務器的運行環境、多線程體系構造，支持存儲過程、支持觸發器和邏輯內存管理和成本低等優點。JSP技術JSP技術是用成熟、強大、易擴充的Java語言作為腳本語言。它重要含有下列優勢：高效性與安全性。JSP在執行前先被編譯成字節碼，字節碼由Java虛擬機解釋執行，比源碼解釋效率高。

可維護性。由于JSP技術是一種開放的、跨平臺的構造，因此Web服務器、平臺及其它組件能很容易升級或切換，且不會影響JSP基本的應用程序。多樣化和功效強大的開發工具支持。Java已有了許多優秀的開發工具，并且許多能夠免費得到，且其中許多已經能夠順利的運行于多個平臺之下。MySQL5.5開源數據庫MySQL5.5是Oracle公司推出的數據庫管理系統的版本。MySQL5.5數據庫引擎提供完整的XML支持。MySQL5.5關系數據庫引擎支持當今苛刻的數據解決所需的功效。數據庫引擎充足保護數據完整性，同時將管理眾多并發修改數據庫的顧客的開銷減到最小。MySQL5.5分布式查詢使得以引用來自不同數據源的數據，同時分布式事務支持充足保護分布式數據更新的完整性。開發模式本系統最后的水文數據會公開呈現給不同部門的有關顧客或者政府領導，因此它需要實現對系統顧客的不同管理。本系統采用B/S體系構造來進行系統的設計。B/S三層體系構造如圖1所示。圖1B/S三層體系構造圖開發運行環境開發運行必備條件以下：CUP：確保系統、數據庫和服務器運行流暢，推薦2.0GHz以上。軟件平臺：MyEclipse10。

服務器端操作系統：獨立于操作系統的跨平臺系統，采用Win7及以上版本，考慮其穩定性。

數據庫：MySQL。

Web服務器：Tomcat7.0服務器。

客戶端運行環境：能運行IE9.0以上或谷歌\Firefox瀏覽器的操作系統。可行性分析技術可行性根據本系統的功效需求，采用JSP技術與開源的MySQL數據庫引擎進行開發。JSP將網頁邏輯與網頁設計和顯示分離，支持可重用的基于組件的設計，使基于Web的應用程序的開發變得快速和容易。MySQL作為一種快速的、多線程、多顧客和強健的數據庫服務器，根據第三方測試成果，在千萬級的數據環境中仍然保持較高的執行速度。因此在技術層面上是完全可行的。并且SQL是一種非過程化的語言，可用于全部顧客的數據庫活動模型，涉及系統管理員、數據庫管理員、應用程序員、決策支持系統人員及許多其它類型的終端顧客。基本的SQL命令只需要極少時間就能學會，最高級的命令在幾天內便可掌握。MySQL功效強大，并且諸多信息管理系統都是用MySQL作后臺，對本系統的開發是可行的。本系統數據需考慮數據的高并發和后續數據的擴展性，數據庫采用MySQL集群和緩存集群，以保障整體水文管理系統平穩運行。經濟可行性8月，HYPERLINK溫家寶“感知中國”的講話把我國物聯網領域的研究和應用開發推向了高潮，自溫總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注。作為新的經濟增加點，物聯網的經濟效益正在逐年高速增加，市場規模達成了2600多億元，預計到市場規模將超出5萬億。四大特點界面可視化配備通過感知層多個傳感器將對應的數據實時傳回系統平臺，通過應用層對數據進行實時在線分析展示。對于傳感器設備進行在線設立查看，對于設備告警類別自定義配備，及時掌握感知層設備狀況和目的數據狀況。及時的告警提示告警分為：設備告警和數據預警。對于感知層設備工作狀況要實時掌握，傳感器設備狀況實時查看故障告警，及時解決因傳感器設備故障問題造成的數據阻塞；另外對于傳感器傳輸傳輸回來的數據進行統計分析和計算，實時查看數據走向，對即將呈現的數據狀況進行預警提示。集成報表引擎顧客能夠選擇需要的數據，以餅狀圖、條形圖、線狀圖等方式生成分析成果，輸出的分析報告更加直觀、生動。靈活性、擴展性平臺含有迭代開發的設計，后期可方便的增減和修改所提供的組件、公式，可支持個性化定制服務。解決方案總體方案設計系統框架構造系統整體框架構造感知層：感知層位于物聯網三層構造中的最底層，其功效為“感知”，即通過傳感網絡獲取環境信息，是物聯網的核心，是信息采集的核心部分。感知層設備涉及二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、M2M終端、傳感器網關等，重要功效是識別物體、采集信息。感知層的信息采集運用到多個核心技術：嵌入式系統技術：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術、集成電路技術、電子應用技術為一體的復雜技術，能夠將感知層收到的信息進行分類解決，將解決之后信息再通過網絡上傳。低速和中高速段距離傳輸技術：介于感知和網絡層之間的技術運用，將通過感知設備收集的數據進行集中解決分類，再傳輸的應用技術自組織網絡技術：在物聯網的核心技術中，射頻識別(RFID)是一種。物聯網系統感知層設備大多是分散的，且基本沒有什么固定的網絡基礎設施。無線自組織網絡技術中能夠將每個終端本身兼有路由器和主機2種功效，自組織網絡是一種自治、多跳網絡，整個網絡能夠在不理能運用或者不便運用網絡基礎設施（如基站、AP）的狀況下，提供終端之間的互相通信。在該網絡中，網絡的拓撲、信道的環境、業務的模式是隨節點的移動而動態變化的。自組織網絡的多跳網絡拓撲協同信息解決技術：對于傳感器感知到的多個類型的信息進行收集并進行分類解決，介于網絡層和感知層之間的技術，將解決之后的信息通過網絡層進行傳輸。網絡層：網絡層位于物聯網三層構造中的第二層，其功效為“傳送”，即通過通信網絡進行信息傳輸。網絡層包含HYPERLINK接入網和HYPERLINK傳輸網，分別實現接入功效和傳輸功效。傳輸網由公網與專網構成，典型傳輸網絡涉及電信網（固網、移動通信網）、廣電網、互聯網、電力通信網、專用網（數字集群）。接入網涉及光纖接入、無線接入、以太網接入、衛星接入等各類接入方式，實現底層的傳感器網絡、RFID網絡最后一公里的接入。現在網絡層用到的互聯技術有：HYPERLINK3G/HYPERLINK4G通信網絡、HYPERLINKIPv6、HYPERLINKWi-Fi和HYPERLINKWiMAX、HYPERLINK藍牙、HYPERLINKZigBee等等。應用層：應用層位于物聯網三層構造中的最頂層，其功效為“解決”，即通過云計算平臺進行信息解決。應用層與最低端的感知層一起，是物聯網的明顯特性和核心所在，應用層能夠對感知層采集數據進行計算、解決和知識挖掘，從而實現對物理世界的實時控制、精確管理和科學決策。從構造上劃分，物聯網應用層涉及下列三個部分：A．物聯網中間件：物聯網中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，中間件將多個能夠公用的能力進行統一封裝，提供應物聯網應用使用。B．物聯網應用：物聯網應用就是顧客直接使用的多個應用，如智能操控、安防、電力抄表、遠程醫療、智能農業等等。C．云計算平臺：云計算能夠助力物聯網海量數據的存儲和分析。普通介于網絡層和應用層之間，對于感知層上傳上來的海量數據，運用云平臺進行存儲分析，為應用層提供數據基礎。總體系統架構總體功效架構基礎支撐層：重要涉及網絡鏈路的聯通性和重要節點設備，重要涉及路由器、交換機、防火墻等構成，同時結合有關配套專業軟件確保整個網絡層的安全和數據流的暢通。數據層：數據持久層和數據庫本身，負責將數據進行轉化和存儲業務數據。系統文獻的存儲。基礎層：涉及身份服務、認證服務、日志服務、統計服務、監控服務、配備服務、消息服務、存儲服務、支撐服務和中間件服務的集成。應用功效層：系統應用層的功效模塊。涉及顧客管理、權限管理、數據監控等等體現層：使用Web瀏覽器、安卓APP或iOSAPP，通過計算機網絡訪問系統。根據顧客權限不同，以及顧客自己的個性化設立，呈現不同的頁面內容。原則規范體系:本系統制訂并遵照統一的內容建設原則與規范體系，否則會給整個項目帶來不可預測的風險，也不利于信息解決、整個平臺的管理維護與信息共享應用。安全保障體系：縱向貫穿整個層面，從環境層到顧客體現層都要進行不同方面的安全配備設立，保障系統安全運行。系統組網圖業務系統部分硬件布署以下：業務系統組網圖采集端采集端通過采集傳感器將所需信息采集之后通過專網接口傳輸。應用服務器考慮性能，采用雙服務器，用于HTTP合同的實現和數據庫連接管理。數據庫服務器采用Mysql集群形式，保障系統運行的高可用和數據擴展性負載均衡服務器當數據量和并發量非常大時考慮服務器和系統的運行設計單獨的負載均衡服務器物理組網圖物理設備組網圖系統總體功效構架本系統重要由6個模塊構成：登錄模塊、數據采集管理模塊、在線監控管理模塊、告警管理模塊、統計分析、系統管理模塊構成。每個模塊下都有此模塊對應的功效頁面。系統總體構架應用層功效需求具體設計登陸功效概述后臺系統內置超級管理員admin，初次登陸只能用admin，登陸之后可在系統管理再新增其它后臺管理員。界面<界面>界面按鈕簡樸描述輸入管理員顧客名和對應密碼點【登陸】進入系統如果登陸密碼忘記可點擊“忘記密碼”通過手機短信等方式找回密碼采集設備管理功效概述。。。。。。。。界面<界面>界面按鈕簡樸描述…..……。設備設立功效概述……。界面<界面>界面按鈕簡樸描述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。XXXX管理功效概述。。。。。。界面<界面>：簡樸的界面描述。。。。。。。。。。。。。。。設備巡檢統計功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述。。。。。。。。。。C、。。。。。設備狀況查詢功效概述。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述。。。。。B、。。。。。C、。。。。。監控管理功效概述。。。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。（二）XXXX狀況監控功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。告警管理功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。統計分析功效概述。。。。。。。界面<界面>：界面簡樸描述A、。。。。。B、。。。。。C、。。。。。系統管理（一）顧客管理功效概述。。。。。界面。。。。。（二）日志管理功效概述統計全部平臺系統的操作日志和系統日志，各個顧客登陸狀況和操作狀況均統計具體；當數據庫或者系統出現異常時則統計為系統異常日志。界面<待補充>：根據客戶日期需求可定制化欄位列名基礎層功效設計基礎層功效設計重要涉及提供身份認證、日志管理、權限管理等共用性功效。身份認證身份認證是判斷一種顧客與否為正當顧客的解決過程。最慣用的簡樸身份認證方式是系統通過核對顧客輸入的顧客名和密碼，看其與否與系統中存儲的該顧客的顧客名和密碼一致，來判斷顧客身份與否對的。通過它能夠識別顧客的登陸角色，以及避免同一種顧客對同一份報表進行多次提交。本系統在登陸時采用上述的顧客名和密碼的認證方式。多次登陸失敗或者忘記密碼時需要通過手機驗證，并且驗證手機號與顧客與否在后端系統與否對應正當，非法手機號不允許校驗，校驗成功獲取驗證碼再進行重置密碼或者登陸。賬戶管理賬戶管理是系統不可或缺的一部分。平臺內置超級管理員，超級管理員可新增維護其它平臺管理員，系統管理員能夠管理顧客的賬號、正常還是暫停。權限管理權限管理是根據系統設立的安全規則或者HYPERLINK安全方略，顧客能夠訪問并且只能訪問自己被授權的資源。權限管理幾乎出現在任何有顧客和密碼的系統里面。系統中權限管理分為功效權限和數據權限。功效權限：分派管理員顧客可登陸系統只可查看操作自己有權限的功效模塊。數據權限：除了功效權限外，對系統的數據進行登記劃分，例如區域或者按照設備分類，只有擁有對應數據權限的人才干看到對應的區域數據或者設備數據。提示機制在系統的開發過程中，經常要使用到新消息的提示功效，例如數據庫數據有更新或者某個顧客的特殊操作，這時就要對顧客進行及時的解決提示。該功效最簡樸的實現就是通過頁面實時刷新，訪問數據庫然后告知顧客有新的消息。本系統使用Ajax定時向服務器輪詢實現Web頁面新消息實時提示。可通過公司內部的郵箱和短信平臺進行郵件提示和短信提示。日志管理日志管理功效在公司應用系統中起著非常重要的作用。系統的日志文獻能夠讓管理員理解系統狀態，在系統出現問題時管理員能夠查閱日志文獻來確認現在系統狀態、觀察顧客者蹤跡，尋找特定事件有關的數據操作。核心性技術系統技術架構方面的技術路線本系統設計綜合考慮系統的穩定和響應速度以及實時性等多方位功效和性能規定，采用Spring開源框架、MVC框架技術、MyBatis進行數據連接整個并采用SSM對框架進行整合，具體建設以下：體系架構系統技術路線的選擇，采用開放的、基于工業原則和行業發展趨勢的原則，在體系架構上采用B/S模式。它能夠提供靈活的信息交流和信息公布服務，含有更強的信息系統集成性和更加好的系統安全性。（2）設計模式A、Spring是一種開源框架，Spring是于年興起的一種輕量級的Java開發框架，由RodJohnson在其著作ExpertOne-On-OneJ2EEDevelopmentandDesign中論述的部分理念和原型衍生而來。它是為理解決公司應用開發的復雜性而創立的。Spring使用基本的JavaBean來完畢以前只可能由EJB完畢的事情。然而，Spring的用途不僅限于服務器端的開發。從簡樸性、可測試性和松耦合的角度而言，任何Java應用都能夠從Spring中受益。簡樸來說，Spring是一種輕量級的控制反轉（IoC）和面對切面（AOP）的容器框架。B、SpringMVC：SpringMVC屬于SpringFrameWork的后續產品，已經融合在SpringWebFlow里面。SpringMVC分離了控制器、模型對象、分派器以及解決程序對象的角色，這種分離讓它們更容易進行定制。采用MVC設計模式，顧客輸入輸出界面均為JSP頁面，即展示層（View），顧客的請求將會被發送到控制層（Controller）的一種Servlet集中解決，根據請求調用模型層（Model）的JavaBean對請求進行實際解決，并把成果返回給控制層，控制層根據請求的執行成果將響應派發到對應的JSP頁面。如圖所示。MVC設計模式（3）數據庫連接MyBatis本是apache的一種開源項目iBatis,年這個項目由apachesoftwarefoundation遷移到了谷歌code，并且改名為MyBatis。MyBatis是一種基于Java的持久層框架。iBATIS提供的持久層框架涉及SQLMaps和DataAccessObjects（DAO）MyBatis消除了幾乎全部的JDBC代碼和參數的手工設立以及成果集的檢索。MyBatis使用簡樸的XML或注解用于配備和原始映射，將接口和Java的POJOs（PlainOldJavaObjects，普通的Java對象）映射成數據庫中的統計。實現了從Java程序內調用原則的SQL命令對數據庫進行查詢、插入、刪除和更新等操作，并確保數據事務的正常進行。Mysql集群布署使用MySqlCluster+Redis的架構實現信息的讀寫和存儲A)、MySQLCluster是MySQL官方集群布署方案，它的歷史較久。支持通過自動分片支持讀寫擴展，通過實時備份冗余數據，是可用性最高的方案，聲稱可做到99.999%的可用性。架構原理圖以下：MySQLcluster重要由三種類型的服務構成：NDBManagementServer：管理服務器重要用于管理cluster中的其它類型節點（DataNode和SQLNode），通過它能夠配備Node信息，啟動和停止Node。SQLNode：在MySQLCluster中，一種SQLNode就是一種使用NDB引擎的mysqlserver進程，用于供外部應用提供集群數據的訪問入口。DataNode：用于存儲集群數據；系統會盡量將數據放在內存中。B）、MySQLRedis分布式緩存Redis是一種開源，先進的key-value存儲，并用于構建高性能，可擴展的Web應用程序的完美解決方案。Redis從它的許多競爭繼承來的三個重要特點：Redis數據庫完全在內存中，使用磁盤僅用于持久性。相比許多鍵值數據存儲，Redis擁有一套較為豐富的數據類型。Redis能夠將數據復制到任意數量的從服務器。Redis優勢涉及：Redis的速度非常快，每秒能執行約11萬集合，每秒約81000+條統計。Redis支持最大多數開發人員已經懂得像列表，集合，有序集合，散列數據類型，這使得它非常容易解決多個各樣的問題，由于我們懂得哪些問題是能夠解決通過它的數據類型更加好。全部Redis操作是原子的，這確保了如果兩個客戶端同時訪問的Redis服務器將獲得更新后的值。Redis是一種多實用的工具，能夠在多個用例如緩存，消息，隊列使用(Redis原生支持公布/訂閱)，任何短暫的數據，應用程序，如Web應用程序會話，網頁命中計數等。Redis不是比較成熟的Memcache或者Mysql的替代品，是對于大型互聯網類應用在架構上較好的補充。現在有越來越多的應用也在紛紛基于Redis做架構的改造。C）、redis和mysql數據一致性確保。應用讀取數據時，先從redis讀取，如果redis中沒有，則從mysql中讀取。當mysql中讀取屆時，則將該數據保存到redis中，便于下次使用，在保存redis中數據時，設立數據的過期時間。當數據寫入mysql數據庫時，同時也將數據寫入redis。保持redis數據與mysql同時Nginx負載均衡Nginx是一種高性能的HTTP和

HYPERLINK反向代理

服務器，也是一種IMAP/POP3/SMTP

HYPERLINK服務器，含有穩定性、豐富的功效集、示例配備文獻和低系統資源的消耗的特點。合用Nginx返當代理服務器實現負載均衡。Nginx含有下列特點：1、高并發連接，官方測試能夠支撐5萬并發連接，在實際生產環境中跑到2～3萬并發連接數。2、內存消耗少，在3萬并發連接下，啟動的10個Nginx進程才消耗150M內存（15M*10=150M）。3、配備文獻非常簡樸，風格跟程序同樣通俗易懂。4、成本低廉，Nginx為開源軟件，能夠免費使用。5、支持Rewrite重寫規則，能夠根據域名、URL的不同，將HTTP請求分到不同的后端服務器群組。6、內置的健康檢查功效，如果NginxProxy后端的某臺Web服務器宕機了，不會影響前端訪問。7、節省帶寬，支持GZIP壓縮，能夠添加瀏覽器本地緩存的Header頭。