工业物联功能架构及集成网关设计

发布时间：2017-10-19 14:05

  本文关键词：工业物联功能架构及集成网关设计

  更多相关文章： 工业云 智能网关 发布订阅 MQTT

【摘要】：物联网具有极其广阔的应用前景和巨大的市场需求,全球很多知名组织和公司正全力推动物联网的发展。目前已经存在多种物联网构架,但是并没有一个统一的、通用的、适用于工业生产环境的架构,立足于此,本文在现有的物联网架构的基础上设计了适用于工业环境的工业物联功能架构和适用于该架构的智能网关。通过研究物联网架构发展,提出了三层平台架构：感知层、网络层、云上应用层；结合三层架构,给出软件架构,详细定义了软件各模块的名称、功能、接口；最后给出数据流设计,将之分为采集数据流、管理数据流、控制数据流,并结合工业生产背景详细分析了数据走向。云平台架构的网络连接方式有直接连接和通过网关连接两种,为了更好的与平台适配,本文设计了适用于该平台的智能网关,将网关分为三层：信息接入层、业务逻辑层、上行通信层。重点对业务逻辑层进行分析与设计。定义了网关程序框架,将程序分为十一个项目,对每一个项目的组成、功能进行定义；针对网关功能模块,给出数据采集、数据封装、看门狗模块、配置管理的设计和实现方法；网关中数据库使用Redis内存数据库,给出其移植方法、存储结构设计、调用接口。针对传统网关中请求/问答机制的不足以及物联网应用下的需求,本文在智能网关中设计了基于MQTT协议的发布/订阅系统。通过对轻量级发布／订阅系统的研究,对发布者和订阅者工作流程进行优化设计,达到实现异步通信的目的。最后,本文在Linux系统中搭建发布/订阅系统,对该系统的各项功能进行测试,实验证明,基于MQTT的发布订阅系统满足物联集成网关的数据分发要求。
【关键词】：工业云 智能网关 发布订阅 MQTT
【学位授予单位】：冶金自动化研究设计院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 课题研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-25
• 1.2.1 工业物联网体系研究12-20
• 1.2.2 工业物联集成网关研究20-25
• 1.3 论文主要研究工作25-26
• 1.4 论文组织结构26-28
• 第二章 工业物联体系设计28-42
• 2.1 设计原则28
• 2.2 工业物联功能架构设计28-30
• 2.3 工业物联软件架构设计30-34
• 2.4 工业物联数据流设计34-40
• 2.4.1 采集数据流设计分析37-39
• 2.4.2 管理数据流设计分析39-40
• 2.4.3 控制数据流设计分析40
• 2.5 本章小结40-42
• 第三章 功能架构中物联网关功能设计42-64
• 3.1 网关功能框架设计42-44
• 3.2 网关软件架构设计44-47
• 3.3 网关功能模块详述47-53
• 3.3.1 数据采集47-49
• 3.3.2 数据封装49-51
• 3.3.3 看门狗51-53
• 3.4 端云协同配置管理方法设计53-58
• 3.4.1 配置方法设计53-57
• 3.4.2 设备信息设计57-58
• 3.5 数据存储策略58-63
• 3.5.1 数据库选择58-61
• 3.5.2 数据库调用接口61-62
• 3.5.3 存储结构设计62-63
• 3.6 本章小结63-64
• 第四章 网关发布/订阅系统设计与实现64-78
• 4.1 发布/订阅系统简介64-66
• 4.2 发布/订阅系统设计66-68
• 4.3 客户端功能模块设计与实现68-74
• 4.3.1 订阅者功能设计与实现68-71
• 4.3.2 发布者功能设计与实现71-74
• 4.4 功能测试74-77
• 4.5 本章小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 工作总结78-79
• 5.2 工作展望79-80
• 参考文献80-84
• 附录1: Redis自启脚本84-88
• 附录2: 网关程序流程图88-90
• 研究成果90-92
• 致谢92

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本文编号：1061507