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随着物联网技术的出现和计算机技术、网络通信技术、嵌入式技术的飞速发展，工业控制领域正发生着一场深刻的技术变革。功能简单、独立的本地数据监控系统正在被集成度高、可自组网实现协同工作的远程数据监控系统所取代，系统整体的资源利用率和安全性能均有所提高。物联网网关作为这种新型监控系统的核心，实现了无线传感网络和传统通信网络的融合，完成不同类型网络间的协议转换，为远程管理和监控底层设备提供了平台。本文主要论述了一种低功耗、支持多通信协议、可用于复杂工业环境下的物联网网关的设计和实现技术，并针对网关应用中遇到的路径规划问题设计了一个合理有效的解决方案。本文首先综述了物联网、智能网关和无线传感网技术的概念及国内外的研究现状，调研分析了现阶段的物联网网关产品，结合实际应用的功能和性能需求，分析比较了多种通信方式、嵌入式核心微处理器和嵌入式操作系统的性能和特点，提出了基于嵌入式技术的物联网网关系统整体设计方案。然后，对系统的硬件和软件设计展开论述。本智能网关系统分为网关平台、采集终端和监控中心三个子系统。设计中，以ARM微处理器Marvell PXA310和STM32L151为核心，搭建网关和采集终端的硬件平台。在此基础上进行系统软件设计，网关平台以嵌入式Linux操作系统为基础，构建设备驱动程序和上层应用处理程序。设备驱动程序对硬件设备的操作进行封装，提供给应用程序使用，应用程序基于多线程机制实现对系统所有任务的调度和管理。监控中心提供嵌入式Web、Java Web和VC客户端三种数据监控管理平台。之后，对网关系统应用中出现的路径规划问题进行了分析，结合最短路径算法仿真结果和网关网络实际特点，提出了基于两种网络参数和Bellman-Ford、Dijkstra、Floyd三种算法仿真数据拟合的路径优化方案，并在网关系统中实现上述设计方案，进行了方案验证。最后，详细描述了网关系统的整体调试过程和运行结果，从而充分验证了基于物联网的智能网关系统设计方案和实现方法的可行性和正确性。文中使用了大量的图片和表格对物联网网关系统的设计与实现过程进行说明，使得系统的整体架构和软硬件结构更加清晰。