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物联网具有广阔的发展前景,建立共性平台是未来物联网发展的重要趋势,也是物联网规模产业化的制高点。作为物联网感知层的核心组成部分,数据采集终端(简称“数采终端”)完成传感器到传感网络的接入,其软硬件平台化对整个物联网的平台化及其大规模应用起着基础性作用。平台化要求具有开放性和通用性,传感器接口的标准化是实现数采终端平台化的前提,本文紧紧围绕数采终端统一数据模型这一主题,致力于解决传感接口的标准化问题。
本文首先调研了国内外关于传感器接口标准化方面的研究现状。然后,以传感器的输出信号类型为分类依据,构建数采终端的硬件模型,讨论了终端的软件功能结构,并介绍了实验室已有的工作积累。数采终端规范化数据参数描述是传感器接口定义和标准制定的基础,对数采终端软件平台化起着重要支撑作用。论文在对数采终端硬件模型和软件结构分析的基础上,分别从信号接口和数据接口两个层面对数采终端建立了规范化的数据描述模型。
数采终端软件平台必须向上层应用提供统一的接口来使用该平台,即统一的数据访问接口。本文采用API的形式设计了标准的数据访问接口,包括终端信息访问API、传感器信息访问API和传感数据访问API,这也是数采终端统一数据模型的重要组成部分。
当前,缺乏一种开放的应用平台来支撑传感器应用系统的构建。本文基于数采终端统一数据模型,采用组件化思想,设计并实现了开放的应用配置平台,用于对标准化的数采终端进行识别和配置等。结果表明,该平台能够为传感器的互换和即插即用提供有效的支持,大大简化了传感器应用系统的集成和维护。
本文以国家传感器网络标准的制定为背景,部分研究成果已被国家传感器网络标准工作组采纳,进一步巩固了我国在物联网国际标准化方面的主导地位。