物联网系统设备模板管理的设计与实现

摘要

随着物联网系统应用需求的不断提高，在大规模使用设备的同时，不同厂商设备的差异造成了物联网系统设备互操作性的缺失。互操作性包括设备之间通信并交换数据的能力，以及系统准确解释设备间交换信息的能力。由于不同设备采用的通信协议不同，不同厂商自定义的设备描述语言不一致，给设备互联互通以及系统间集成带来困难。如何解决各种设备的差异性管理，使系统与不同设备间进行数据交换时采用相同的方式，而与设备厂商、通信协议等无关，是本文的研究内容。IEC62056国际标准是面向对象建模的协议，定义了标准的设备接口模型，适用于各种能量领域，能够将良好的互操作性引入到设备的数据交换中。面向服务架构是近年来解决异构平台间无缝互操作的首选，OSGi是目前唯一的基于Java的模块化框架，可实现物理级别的模块化，适合用来实现面向服务的应用。因此，本文参考IEC62056技术体系，并引入OSGi动态模块化框架技术，以实现设备互操作和系统自动化功能间的互操作性为目标进行设计与开发，通过制定标准模型描述规则来实现设备互操作性，并通过面向服务的设计模式实现系统自动化功能间的数据共享和功能交互。
　　本研究主要内容包括：⑴按照IEC62056标准构建设备接口模型。接口模型对设备信息、通信服务进行面向对象的封装，采取与制造商无关的方法对每一个设备数据项进行唯一标识，定义了对设备数据项进行标准化的接口类，对不同设备建立了一致性描述。⑵提出基于XML的设备模板文件的设计方案，以实现设备的自描述。⑶能够支持设备模型即插即用，设计了设备模板文件的导入、解析和下发流程，并实现了校验规则可重用、与业务逻辑解耦的设备模型校验器。⑷设计了负责完成从设备模板文件到应用程序的设备模型接入、处理和输出的OSGi组件，为其他组件使用设备模型提供统一的服务接口。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．2．1 物联网与主站系统

1．2．2 互操作性与面向对象建模

1．2．3 面向服务架构

1．3 论文研究内容与目标

1．3．1 论文研究目标

1．3．2 论文研究内容

1．4 论文组织结构

第二章 相关技术

2．1 IEC 62056标准体系

2．2 OSGi框架技术

2．2．1 OSGi框架层次架构

2．2．2 Spring-OSGi技术

2．3 RESTful Web应用研究

2．3．1 REST规范

2．3．2 RESTful Web服务

2．3．3 JAX-RS与Jersey技术

2．4 本章小结

第三章 需求分析与概要设计

3．1 主站管理软件分析

3．2 设备建模需求分析

3．2．1 设备表述与建模

3．2．2 设备控制与建模

3．2．3 设备模型即插即用

3．3 设备模板组件需求分析

3．4 设备模板组件设计

3．4．1 组件结构设计

3．4．2 组件功能设计

3．4．3 组件性能要求

3．5 设备建模设计

3．5．1 接口模型设计

3．5．2 对象标识设计

3．5．3 接口类设计

3．6 设备模板XML文件设计

3．7 设备模型校验器设计

3．7．1 Vaildator框架使用

3．7．2 校验器设计

3．8 设备模型持久化设计

3．9 本章小结

第四章 详细设计与实现

4．1 Web服务设计

4．1．1 RESTful请求逻辑设计

4．1．2 Servlet请求逻辑设计

4．2 设备模板组件功能设计

4．2．1 用户导入模板

4．2．2 用户查询模型

4．2．3 启动查询模型

4．2．4 模板下发

4．3 关键模块实现

4．3．1 模板导入

4．3．2 模板解析

4．3．3 模型校验

4．3．4 模板缓存

4．4 组件面向服务设计

4．4．1 服务接口与实现

4．4．2 服务注册与使用

4．5 组件与数据库交互设计

4．5．1 接口设计

4．5．2 映射文件设计

4．5．3 不同数据库兼容

4．6 功能测试与性能优化

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢