-
引言
3
1.1
编写
目的
3
1.2
阅读对象
3
软
件
概要设计说明书
目
录
1
1.3
术语和缩略语
3
2
总体设计
6
2.1
架构
总体设计思路
6
2.1.1
集中化
7
2.1.2
高可用性
7
2.1.3
实用性
7
2
.1.4
可用性和高效性
7
2.1.5
开放性
7
2.1.6
可
扩
展性
8
2.1.7
安全性
8
2.1.8
展示形式多
样
性
8<
/p>
2.1.9
技
术
最
优组
合
8
2.1.10
整体集成架构
8
3
物
联
网系
统
整体
设计<
/p>
9
3.1
逻辑架构
9
3.2
物理架构
10
3.3
功能模块设计
10
< br>3.4
模板管理主流程
设计
11
3.5
添加人
员
流程
详细
流程
图
14
3.6
< br>个人
设
置流程
设计
15
3.7
添加服
务
流程
设计
15
3.8
添加港流程
设计
15
3.9
< br>添加社区流程
设计
15
3.10
事件通知流程
设计
< br>16
3.11
数据
库设计
16
4
接口
设计
21
4.1
外部接口
设计
21
4.2
软件接口
21
4.3
内部接口设计
21
5
安全性
设计
21
5.1
身份
< br>认证
22
5.2
物理安全
23
5.3
系
统
性能与
优
化
23
6
数据
备
份
23
6.1.1
IOT
性能
历
史数据留存
24
6.1.2
网
络设备<
/p>
性能
历
史数据留存
24
2
/
25
6.1.3
整体告警
历
史数据留存
24
7
系
统
出<
/p>
错处
理
设计
24
7.1
产品问题及疑似产品问题处理
24
<
/p>
7.2
因服
务产
生代理部署
问题处
理
25
1
引言
1.1
编写目的
本系统概要设计说明书阐述
了
物
联
网
项目
的背景、目标，以及实施的必要性、紧迫性，对本项目
物
联
网
系统整体架构设计方案进行了概要描述。
编制本文档的目的在于为
物
联
网
项目组成员、
天津普
讯业务及技术专家论证本项目的架构设计可行性
以及审核该项目时提供相关材料。
1.2
阅读对象
使用者包括参与本项目的管理人员、设计人员、开发人员、测试人员、质量控制人员以及
维护人员。
1.3
术语和缩略语
：射
频识别
技
术
（
Radio Frequency IDentification
），又称
电
子
标签
、无
线
射
频识别
，是一
种通信技
术，可通过
< br>无
线电讯
号
识别
特定目
标
并
读
写相关数据，而无需
识别
系
统
与特定目
标之间
建
立机械或光学接触。
：
WiMax(Worldwide
Interoperability
for
Microwave
Access),
即全球微波互
联
接入。
WiMAX<
/p>
也叫
802
·
1
6
无
线
城域网或
802.16
。
WiMAX
是一项<
/p>
新
兴的宽带
无
线
接入技
术
，能提供面向互
联
网的高速
连
接，数据
传输
距离最
远
可达
50km
。
WiMAX
还具有
QoS
保障、
传输
速率高、
业务
丰富多
样
等
优
点。
WiMAX
的技术
起点
较
高，采用了代表未来通信技
术发
展方向的
OFDM/OFDMA
、
AAS
< br>、
MIMO
等先
进
技
术
，
随着技
术标
准的
发
展，
WiMAX
逐步
实现宽带业务的移动化，而
3G
则实现移动业务的宽带化，两种网络
的融
合程度会越来越高。
：
Zigbee
是基于
IEEE802.15.4
标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种
3
/
25
短距离、低功耗的无线通信
技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂
（
bee
）
是靠飞
翔和
“
嗡嗡
”
（
zig<
/p>
）
地抖动翅膀的
“
舞蹈
”
来与同伴
传递花粉所在方位心
系，也就是说
蜜蜂依靠
这样
的方式构成
了群
体中的通信网
络
。其特点就是近距
离、低复
杂
度、自
组织
、低功耗、低数据率、低成本。主要适合
用于自
动
控制和
远
程控制
领
域，可以嵌入各种
设备
。
：
NFS
是
Network
的简
写<
/p>
,
即网
络
文件系
统
。网
络
文件
系
统是
FreeBSD
支持的文件系<
/p>
统
中的一
种，也被称
为
NFS.
NFS
允
许
一个系
统
在网
络
上与他人共享目
录
和
文件。通
过
使用
NFS
，用
户
和程序可
以像
访问
本地文件一
样访问远
端系
统
上的文件。
5.u-Japan
：日本和
韩
国在
2004
年都推出了基于物
联<
/p>
网的国家信息化
战
略，分
别
称作
u-Japan
和
u-Korea
。
“
u
”
代指英文单词
“
ubiquitous
”
，意
为
“
普遍存在的，无所不在的
”
。
该战
略是希望催生新一
代信息科技革命，
实现
无所不在的便利社会。
6.
无
线
AP
：无
线
接入点，它是用于
无
线
网
络
的无
线
交
换
机，也
是无
线
网
络
的
核心。无
线
AP
是移动计
算机用
户进
入有
线
网
络
的接入点，抓
哟<
/p>
用于
宽带
家庭、大楼内部以及园区内部，
典型距离覆盖几十
米至上百米，目前主要技
术为
802.11
系列。
-
信
息物理融合
系
统
：
它是一个
综
合
计
算、网
络和物理环
境的多维复
杂系统，通
过
3C
（
Computation
、
Communication
、
Control
）技
术
的有机融合与深度
协
作，
实现
大型工程系
统的实时
感知、
动态
控制和信息服
务
。
CPS
实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高
效、实时
协同。
-
直
连
式存
储
：直
连
式存
储
依
赖
服
务
器主机操作系
统进
行数据的
IO
读写和存储维护
管理，数据
备份和恢复要求占用服务器主机资源
（包括
CPU
、系
统
IO
等）
，数据流需要回流主机再到服
务
器
连
接
着磁
带
机
（
库
）
，数据
备份通常占用服务
器主机
资
源
20-30%
，因此许
多企
业
用
户
的日常数据
备份常常
在深夜或业务
系
统不繁忙是进
行，以免
影响正常
业务
系
统
的运行。
：被定
义为
一种特殊的
专
用数据存<
/p>
储
服
务
器，包括
存
储器件（例如磁盘阵
列、
CD/DV
D
驱动器、
磁带驱动器或可移动的存储介质）
< br>和内嵌系列软件，可提供跨平台文件共享功能。
NAS
通
常在一个
LAN
上占有自己的
节
点，无需
应
用服
务<
/p>
器的干
预
，允
许
用
户
在网
络<
/p>
上存
储
数据，在
这
种配置中，
NAS
集中
管理和
处
理网
络
上的所有数据，将
负载
从
应
用或企
业
服
务
器上卸
载
下来，有效降低
总拥
有成本，保
护
用
户资
源。
：存
储
区域网
络
是一种高速网
络或
子网
络
，提供在
计
算机与存
储
系
统之间
的数据
传输
。存
储
设备是指
一张或多张用以存储计
算机数据的磁
盘设备
。一个
SAN
网
络
由
负责
网
络连接的通信结
构、
负
责组织连
接
的管理
层
、存
储
部件以及
计
算机系
统
构成，从而保
证
数据
传输
的安全度和力度。
11.
机器学
习
（
Machine
Learning
）：是研究计
算机怎
样
模
拟或实现
人
类
的学
习
行
为
，以
获
取新的知
4
/
25
识或技能，重新组
织已有的知识结
构使之不断完善自身的性能。它是人工智能的核心，是使
计
算机
具有智能的根本途径，其
应
用遍及人工智能的各个
领域，它主要使用归纳
、
综合而不是演绎
。
（
Ubiqutous Sensor
Network
）：被称
为
“
无所不在的信息社会，
”
它有三层
含
义
，首先无所不
在是指任
何事物都可以通
过传
感器
标签或传
感器
节
点彼此
连<
/p>
接，来自真
实
世界的任何信息都能
够连
接到全球网
络
中
被共享；其次各种
传
感器技
术
不
仅
能
够提供事物本身
的信心，而且能够
探
测
、存
储
、
处
理乃至整合各种与
事物相关的位置、
环
境等信息，从而向全球网
< br>络
提供各种关
联
信息；最后
通
过
构建一个面向用
户
的网
络
，令任何人在任何地区都能
够
通
过该
网<
/p>
络获
取所需的任何信息。
13.
智能决策支持系
统
：
它是人工智能（
AI
）和
DSS
相
结
合，
应
用
专
家系
统
（
ES
）技
术
，使
DSS
能
够
更充分地
应
用人
类的知
识
，如关于决策
问题的描述性知识
，决
策
过
程中的
过
程性知
识
，求解
问题的
推理性知识
，通
过逻辑
推理来
帮助解决复
杂
的决策
问题的辅
助决策系
统
。
14.
智能
电
网（<
/p>
smart
power
grids<
/p>
）：就是电
网的智能化，也被称
为
“
电网
2.0
”
，它是建立在集成的、
高速双向通信网
络<
/p>
的基
础
上，通
过
先
进的传
感和
测
量技
术
、先
进的设备
技
术
、先
进的控制方法已经
先
进
的决策支持
系
统
技
术的应
用，
实现电
网的可靠、完全、
经济
、高效、
环
境友好和使用安全的目
标
，其主要特征包括自愈、激励和包括用
户
、抵御攻
击
、提供
满
足
21
世
纪
用
户
需求的
电
能
质
量、容
许
各种不同
发电
形式的接入、启
动电
力市
场以及资产的优
化高效运行。
ss RFID tag
：无芯片射
频识别标签是不用半导
体微
处理器的射频识别标签
。有些无芯片射
频识别标签
使用塑料或
传导
薄膜代替半
导
体微
处理器，还
有些使用可以反
射无
线电波的特殊材料，
比如有反射功能的纸质纤维
。
r frequency
：
载
体
频
率，是指无
线电发射器或射频识别阅读
机的主
< br>频
率，
载
体
频
率
经过变
化或模式化来
传递
数据信号。
um
：
检验码
，施加在射
< br>频识别标签微处理器内存数据区的一个数码。在数据传输前后通过
检验这个数码以
确定标签上所存的数据是否完好无损。周期性冗余检查法是查验检验码的一种方
法。
（
electronic
article surveillance
）：
电
子商品防盗器，是一种最
简单的射频识别
系
统
。
它是商店广泛使用的防盗
报
警系
统，它由
1
位
标签
，框架天
线
和
报
警器
组
成。
标签
附着在
产
品上，框
架天
线
固
定在商店
门
口，当
顾
< br>客携
带
没有付款的商品
经过门<
/p>
口
时
，
门口的天
线
与
标签上的天线
形成
感
应
耦合，
报
警器
发
出警示信号，
顾
客付款后，
标签
要么被取下，要么将上面
的电
容
击毁
，要么
在
计
算机数据
库
中做一个
该产
品已售出的
记录
，
视
具体的系
统而定
，这样顾
客出
门是报
警器就不会
报
警。
19.
嵌入式技
术
：嵌入式技
术是计
算机技
术
的一种
应
用，
该
技
术
主要
针对
具体的
应
用特点
设计专用的
5
/
25
计
算机系
统
——
嵌入式系
统
。嵌入式系
统是以应
用
为
中心，以
计
算机
技
术为
基
础
的
，并且
软
硬件可
量身
< br>订
做，它适合于
对
功能、可靠性
、成本、体
积
、功耗有
严
格要求的
专业计
算机系
统<
/p>
。
20.
传感
器技术：是关于敏感元器件及传感器的设计制造、测试、应用的综合性技术，是构成现代信
息技术和自动化技术的主要支柱之一。随着科学技术的迅猛发展
，
传
感器在品种、性能等方面都有
了
飞速的发
展，
应
用
领域也日趋
广泛。
传
感器技
术
是当今信息社会中的一
门
< br>跨学科的
边缘
性技
术
学
科，它在信息
处
理系<
/p>
统
中占有十分重要的地位，是信息
处
理系
统
的三个构成
单
元（
传
感器、通信系
统
、
电
子
计
算机）之一，已渗透到了生
产
、
科研和生活的各个
领
域。
21.
遥感技
术
：
“
遥感
”
就是遥
远的感知，人类
通
过
大量的
实
践
发现
地球上每一个物体都在不停地吸
收、
发
射和反射信息和能量，其中有一种人
类已经认识到的形式
—
—
电磁波，并且发现不同物体的
电磁波特性是不同的，遥感就是
根据这个原理来探测地表物体对电磁波的反射和其反射的电
磁波，
从而提取
这
些物体的信息，完成
远<
/p>
距离
识别
物体。
编码：产品电子代码是国际条码组织推出的新一代产品编码体系
。原来的产品条码仅是对产
品分类的编码，
EPC
码是对每个单品都赋予一个全球唯一编码，
EPC
编
码
96
位（二
进制）方式的编码
体系。
96
位的
EP
C
码，可以为
2.68
亿公司赋码，每
个公司可以有
1600
万
产
品分
类，每类产
品有
68
0
亿的独立产品编码，形象的说可以为地球上的每一粒大米赋一个唯
一的
编码
。
2
总体设计
2.1
架构总体设计思路
当前物联网行业普遍处于烟囱似的发展阶段，各应用系统之间的互联互通存在着很大的困难，基于
这样的现状，软件总结了大量的物联网工程实践经验的基础上，针对物联网应用系统对共
性支撑技术的迫
切需求，创新性的提出了一种具有自主知识产权的针对物联网核心基础设
施的物联网开放体系架构。整个
架构的理念是在应用层与网络层中间加入平台层，以水平
建设代替原有的垂直建设，屏蔽掉底层的物体差
异，对上层的应用提供统一形式的接口，
使应用在访问不同物体的时候像访问同一个物体一样的方便。架
构以基于能力的物体描述
为基础建立物体统一标识模型，并且以物联港和标识解析系统为核心，实现物体
的接入与
管理，服务与传输，标识与解析，搜索与交互。
本方案在遵循
“咨询为先导，产品为依托，服务为核心”的总体原则来进一步明确项目的建设规划，
通
过“深入调研、明确需求、统筹规划、分步实施”的指导原则来进行项目的具体建设，保证该系统的建
设具有高可靠性、实用性、高效性、开放性、可扩展性，以及技术上的先进性、多样性和安全性。< /p>
6
/
25
2.1.1
集中化
整个
物
联
网
系统应遵循集中化建设的原则，
完善
物
联
网
管
理功能，以实现对
物
联
网
系统及软硬件平
台系统的统一管理，
简化业务支撑系
统的硬件、
软件的多样性，
降低系统管理维护的复杂性，
从而达到“集
中
物
联
网
、集中维护、集中管理”的目标，减少系统建设维护成本、节
约投资和降低人力成本。做到既集
中，又分级的多极集中管理。
2.1.2
高可用性
物
联
网
系统本身应具有高可用性，
通过双
机热备、
冗余配置、
数据备份等多种方式方法保证实现
7×24
小时不间断运行，不能对系统正常运行造成不利影响。
物
联
网
平台应具有较强
的自我维护能力，能够长时
间稳定运行，自身维护要求简单，具有快速恢复功能。
2.1.3
实用性
物
联
网
系统体系框架的设计将适应系统运维管理体制和人员的实际情
况，满足现有的人工
物
联
网
的
内容要求，所建议的技术方案和提供的产品是成熟的，具备方便的人机界
面、易于使用。
2.1.4
可用性和高效性
物
< br>联
网
系统的部署不应对原有的系统结构、安全策略等方面
做较大修改和调整，对原有系统性能影
响最小化，不能对生产系统自身的运行造成不良影
响，不能干扰系统的正常运行；尽量少的占用消耗原系
统的资源、网络资源，被
物
联
网
服务器的资源消
耗不超过
3%
；整个
物
联
网
系统的实时性要求较高，包括对
< br>系统运行状况、故障性能告警等的实时管理和
物
联
网
，更好地提高管理维护水平。
2.1.5
开放性
物
联
网
系统架构设计应遵循业界标准，并提供开放、灵活的信息交互
及管理接口，实现灵活的数据
交换功能；提供灵活的部署方式，在客户化、管理策略、事
件关联、报警方式、报表生成、信息展示等方
面可以按实际需求进行定制，并支持用户的
二次开发。
7
/
25
2.1.6
可扩展性
物
联
网
系统具有较强的扩展性，能够在包括管理范围、管理功能、
管理对象数量等方面提供灵活、
多样的扩展能力；可以适应生产系统新业务、新技术的要
求，适应于系统未来发展的需要，并能与其他基
于业界标准的软件进行集成。
2.1.7
安全性
物
联
网
系统所有的
物
联
网
策略、流程、作业调度策略等制定只能由符合权限的管理
员制定、发布。
操作员根据不同角色的划分可以执行相应的操作，执行过程中涉及的关键
系统信息，如
root
口令、数据
库口
令、关键表记录内容要采取技术手段予以屏蔽，防止外泄。
2.1.8
展示形式多样性
物
< br>联
网
系统能够对收集的数据进行分析处理，生成技术、管
理维护等层面的相关报表、视图等，根
据不同级别用户的实际需求，提供灵活、多样的展
示形式。
2.1.9
技
术
最
优组
合
物
联
网系
统
采用的物
联
网管理
软
件
选型要体现成熟优
先、适度超前的原则，应采用适用需求的优秀
软件
技
术
，
。
选择产
品
时应选
用市
场
上已
经
得到广泛
应
用并且具有一定先
进
性的技
术
，符合信息技
术发
展
趋势
，
通过人员、流程和技术管理工具的完美
配合，实现完全的
物
联
网管理。
2.1.10
整体集成架构
物
联
网
系统总体应用架构在遵循
SO
A
架构原则的同时，还依据
天津普
讯<
/p>
IT
总体规划原则进行建设，
并通过行内
架构评审。
整体构架遵循集中化、高可靠性、高效性、开放性
、可
扩
展性和安全性等原
则
。
8
/
25
3
物
联
网
系统整体设计
3.1
逻辑架构
物体描述模型
物
体
接
入
管
理
物
体
服
务
物联港
物体标识与解析
信息传输网络
物
联
网
应
用
图：系统平台逻辑架构图
物
联
网通用体系架构将物体和
应
< br>用分离，在物体和
应
用
间
添加一个中
间层
，即物
联
港支撑系
统
，成
< br>为应
用的共性支撑。物
联
港支撑
系
统对
下提供物体接入并
进
行服
务
封装，
对
上提供便捷
统
一的开
发
接口支
持
应
用
构建。同
时
采用通用体系架构的物
联<
/p>
网系
统
之
间
可以
实现
互
联
互通互操作，
为
用
户
提供通用的物
联
网
< br>应
用共性支撑平台，在物
联
网的
体系建
设
中，起到承上启下的
桥
梁作用，
实现对
物体
统
一描述与接入、
统
一
标识
与
寻
址、
统
一服
务
封装与
调
用。
9
/
25
3.2
物
理架构
图：系统平台物理架构图
架构
说
明如下：采用分布式架构，可做到
线
性且
实时
横向
扩
展，使得数据量和
计
算性能不再是系
统
瓶
颈
，能
够
最大限度地
汇总
和利
用数据。并且在整个架构中，
对于可能的单点都进行了双活冗余设计
，从而
达到了真正的高可用性；防止
单
台宕机影响整个平台，做到真正的安全生
产
。
设计思路
物
联
网
系统从基础
物
联
网
和应用
物
联
网
角度出发，着重于及时发现影响全行基础
设施和业务系统的各
类告警和性能异常，进行数据分析和整合，同时以适当的形式进行呈
现；另一方面，维护人员借助该系统
能够进行相关操作，及时完成维护职能。
本着
物
联
网
系统可视化的原则，我们结合各
物
联
网
产品模块，形成了
物
联
网
门户平台。门户平台通过
统一用户认证以及可视化的图表、图示、图形展现各类
物
联
网
信息、数据统计分析、报表的状态和结果，
运维管理人员可通过各类视图报表直观便捷的查看
天津普
< br>讯整体
IT
资源的健康运行状况。
3.3
功能模块设计
?
社区智慧化通用平台
结
构
?
模板管理主要功能
创
建模板、
查
看模板、修改模
板、打开模板。
10
/
25
?
添
加人
员
主要功能
创
建下
级
管理
员
、
查
看、修改人
员
信息。
?
个人
设
置主要功能
查
看个人信息、修改个人密
码
。
< br>
?
申
请
添加服
务
主要功能上
传
服
务
内容、
查
看服
务
列表、
申
请
服
务
、
添加服
务
、
查
看服
务
申
< br>请
列表、
同意申
请
、
驳
回申
请
。
?
港展示主要功能添加港信息、
查
看港信息列表、修改港信息
。
?
社区
展示主要功能添加社区信息、
查
看社区信息列表、修改社区信息
。
?
事件
通知主要功能
编辑
通知、接收通知、接收事件、
处
理事件。
3.4
通用体系架构核心概念
物联网通用体
系架构涉及到的核心概念包括物联港支撑系统、
PE
（
Physical
Entity
）
、和
PE
模板、
VE
（
Visual Entity
）和
VE
模板、
TNS
（
Thing resource Name
System
）等。
3.5
物联港
物联港是通用架构核心设施的
物联港支撑系统及其搭建的系统，是设备接入和管理的单元，是物联网
建设的核心平台。
物联港对下提供设备接入能力，对上提供物体服务封装、发布能力。作为物联网的中间
件
，为物联网应用系统的构建屏蔽下层的异构性。对于设备接入者，可以利用港提供的物体接入能力接入
设备；对于应用开发，可以利用港提供的物体服务开发复杂的物体应用。
物联港的核心技术框架如下：
11
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25
物联港中使用
PE
来表述物体、支撑物体接入和管理，使用
VE
来表述物体服务、支撑服务封装和
应用开发。
3.6
PE
（
Physical Entity
）和
PE
模板
PE
是具有可交互接口的设备在物联港内对应的数字对象，其对应
物体世界中确定的物体。
PE-Mo
del
是某一型号设备的固有属性和接口的集合。
PE
由
PE-Model
（
PE
模板）生成，
PE
除了包含
PE-
Model
的内容还包含了个体设备的特有属性。
PE
直接支撑
VE
的生成、开发和运行，可以利用物体描述工具生成
PE
和原子
VE
。
PE
中描述的
接口需要符合
E-things
物联港接口规范。
3.7 VE
（
Visual Ent
ity
）和
VE
模板
< br>
VE
是虚拟实体的简称，是物联港内具有统一服务化
接口的数字实体。
VE
是物联港系统内直接与应
用发生交互的对象，在应用看来，
对物体的操作实际是对
VE
的操作。
VE-
Model
是基于相应
PE-Model
中的接口并结合业务逻辑形成的服务化封装。
VE
由
VE-Model
（
VE
模板）
绑定一个或多个
PE
生成，<
/p>
是
VE-
Model
的运行实例。
VE
既可以由
PE
自动生成和部署
（原子
VE
）
，
也可以利用
VE
开发支持框架开发
VE
模板然后进行部署，基于开发的
VE
模板生成的
VE
为复合
VE
。
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