物联网网关设计
物联网智能设备控制系统的设计与实现
物联网智能设备控制系统的设计与实现引言近年来，物联网技术在家庭生活、工业生产、医疗保健等方面广泛应用，其中智能设备控制系统是物联网的重要应用之一。
本文将介绍物联网智能设备控制系统的设计与实现。
一、物联网智能设备控制系统的基本架构物联网智能设备控制系统是由智能终端设备、物联网网关、云平台和用户终端组成的系统架构。
其中智能终端设备与用户终端可以通过蓝牙、WIFI等方式进行通讯，物联网网关则负责将智能终端设备的数据上传至云平台。
云平台通过数据分析和处理，将结果反馈给用户终端，用户终端则通过图形界面进行交互、控制。
二、物联网智能设备控制系统的实现流程物联网智能设备控制系统的实现流程主要包括智能终端设备的设计、物联网网关的实现、云平台的搭建和用户终端的开发四个过程。
1. 智能终端设备的设计智能终端设备是物联网智能设备控制系统的核心部分，其主要功能是采集环境数据并控制设备操作。
智能终端设备的设计需要考虑采集传感器数据的方式、采集数据的频率以及数据存储和传输等。
完成智能终端设备的设计后，需要通过专业工具进行验证，并进行实际测试。
2. 物联网网关的实现物联网网关是社交终端设备和云平台之间的桥梁，主要负责智能终端设备的数据上传和云平台对智能终端设备的控制指令传输。
物联网网关需要考虑数据协议、网络通讯、传输安全和数据存储等问题。
常用的物联网网关技术有LoRa、ZigBee、Wi-Fi等，根据具体应用场景选择合适的通信协议。
3. 云平台的搭建云平台是物联网智能设备控制系统的数据处理和存储平台，主要分为数据采集、数据存储、数据分析和控制指令下发四个模块。
数据采集模块主要负责接收物联网网关上传的数据，并进行过滤、去重和存储等操作；数据存储模块则用于存储采集的数据；数据分析模块则是云平台的核心，主要负责统计分析、预测预警等处理；控制指令下发模块则为用户提供远程访问和控制功能。
云平台的搭建可以选择AWS、Azure、Google Cloud等云服务提供商，也可以根据应用场景使用私有云或混合云部署。
物联网下的智能家居系统设计
物联网下的智能家居系统设计随着科技的不断发展和物联网技术的日益成熟，智能家居系统逐渐走入千家万户。
物联网下的智能家居系统旨在提供更加便捷、智能、安全的生活方式。
本文将重点讨论物联网下智能家居系统设计的关键技术和要点。
一、系统架构设计在物联网下的智能家居系统设计中，系统架构的合理布局是关键。
智能家居系统包含智能家具、传感器、设备控制器、网关和云端平台等组成部分。
智能家具是物联网下智能家居的核心，通过智能家具集成的传感器和设备控制器实现家居设备的自动化和远程控制。
传感器可以感知温度、湿度、光照等环境参数；设备控制器可以控制灯光、空调、窗帘等家居设备的开关。
网关作为智能家居系统和物联网的桥梁，负责将智能家居系统的数据传输到云端平台，同时将云端平台的指令传递给智能家居系统。
云端平台是物联网下的数据处理中心，可以将传感器采集的数据进行分析和管理，并提供远程控制和定时控制等功能。
二、传感器设计传感器在物联网下的智能家居系统中起到了至关重要的作用，通过传感器可以感知和采集周围环境的各种参数，为智能家居系统提供数据支持。
在智能家居系统设计中，应根据具体需求选择合适的传感器类型。
例如，温度传感器可以用于感知室内温度的变化，以实现智能调控空调等设备；湿度传感器可以感知室内湿度的变化，以实现智能调控加湿器和抽湿器等设备；光照传感器可以感知室内光照强度的变化，以实现智能调控灯光等设备。
传感器的设计应注意底层驱动的兼容性和稳定性，保证数据的准确性和稳定性。
同时，还应进行合理的功耗控制，使传感器在长时间使用时能保持稳定的工作状态。
三、设备控制器设计设备控制器是智能家居系统的实际控制者，负责根据传感器采集的数据来控制家居设备的开关和状态。
设备控制器的设计应具备良好的扩展性和稳定性。
在设备控制器设计中，应提供简洁明了的用户界面，使用户能够方便地对设备进行控制和设置。
同时，还应提供智能化的控制策略，根据环境参数和用户的习惯来自动调控设备的运行。
物联网毕业设计题目
物联网毕业设计题目
《基于物联网的智能家居系统设计与实现》是一个物联网毕业设计的题目。
该设计旨在利用物联网技术，实现对家居设备的智能化管理和控制。
设计的主要功能包括实时监测家居设备的状态、远程控制设备操作、自动化场景控制等。
具体设计内容如下：
1. 系统架构设计：设计一个基于物联网的智能家居系统的整体架构，包括物联网传感器节点、物联网网关、云平台和用户终端。
2. 传感器节点设计：选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光线传感器等，并按照系统需求进行布局和连接。
通过传感器节点，实时监测家居设备的状态。
3. 物联网网关设计：设计一个物联网网关，负责将传感器节点采集到的数据上传至云平台。
网关需要具备通信协议转换、数据传输和网络接入等功能。
4. 云平台设计：搭建一个云平台，负责接收和处理从物联网网关发送的数据。
通过云平台，用户可以实时获取家居设备的状态，并进行远程控制。
5. 用户终端设计：设计一个用户终端应用，用户可以通过手机
或电脑等终端设备，实时查看家居设备的状态，并进行远程控制。
用户可以设置自定义的场景，实现一键控制多个设备。
6. 安全性设计：在整个系统设计过程中，重点考虑系统的安全性。
采用合适的安全机制，确保用户数据的隐私和系统的稳定运行。
通过上述设计，可以实现智能化的家居管理和控制，提高生活的便捷性和舒适度。
该设计将涉及物联网技术、传感器技术、云计算和数据处理等多个领域的知识，对于毕业生的综合素质提升和对物联网技术的掌握具有重要意义。
基于ZigBee与MQTT的物联网网关通信框架的设计与实现
基于ZigBee与MQTT的物联网网关通信框架的设计与实现作者：谭方勇王昂刘子宁来源：《软件工程》2017年第04期摘要：提出了一种基于ZigBee与MQTT的物联网网关协议转换的通信框架的设计方法，主要目的是解决多协议、多消息格式的兼容与扩展的问题。
用C#语言定义了符合框架的传感器设备类和数据类，并利用“观察者模式”和“简单工厂模式”的设计思想，解决了多协议扩展和通信效率的问题。
关键词：ZigBee；MQTT；物联网网关；通信框架；JSON中图分类号：TP393.03 文献标识码：AAbstract：The paper proposes a design method of the communication framework for internet of things gateway protocol conversion based on ZigBee and MQTT.The main purpose is to solve the compatibility and expansion problems of multi-protocol and multi-message formats.It defines the framework of the sensor device class and data class with the C# language，and solves the low efficiency problem of multi-protocol extension and communication through the design philosophy of Observer Pattern and Simple Factory Pattern.Keywords：ZigBee；MQTT；IOT Gateway；communication framework；JSON1 引言（Introduction）随着“智慧地球”“感知中国”等一系列有关物联网相关的口号的提出，物联网的在各行各业应用方案也在不断地被提出并实施，这也使人们的生活变得更加便利和智能化[1]。
物联网 Zigbee 网关实验
一、实验目的
1.了解物联智能家具的基本工作原理
2.Android下飞比网关的基本信息及使用，实现网关的基本操作。
二、实验设备
Window 7电脑一台(配有JDK和eclise或Android Studio)
飞比网关一个
三、实验内容
本次实验的主要内容了解无线传输的原理，掌握环境的配置，so库的装置，及本地函数的初始化，使用，和连接网关，和获取网关的基本信息等操作。
serial.connectRemoteZll(username, passWd);
结果:-大于0，连接成功，否则失败,-2
为账号或密码错误成功连接网关，获取网关中的信息。
连接网关成功后，调用：
serial.getGateWayInfo();//获取网关信息
serial.getDevices();//获取网关中的设备信息
将进入到主界面，上面是网关的具体信息，包括版本，用户名和密码，设备数量，组数量等。
4.网关入网状态，设备入网关。
public void exit() {
if (mSerial != null) {
mSerial.releaseSource();
}
}
本地连接：
调用本地的serial.connectLANZll()，该方法要走子线程中执行，来寻找本地局域网的网关，须连接wifi。结果：大于0（找个n个网关）连接成功，-3连接超时，否则其他原因连接失败。
在找到的网关中选择网关进行连接。
点击确认后，调用getGatewayIps和getBoxSnids获得查询到所有网关的ip和snid，并选择其中一个进行连接。
String[] boxip = serial.getGatewayIps(integer);
zigbee嵌入式物联网网关的设计
zigbee嵌入式物联网网关的设计张龙;郭华龙【摘要】This paper aims to design a Zigbee-embedded Internet gateway based on the ARM,implementing the transformation between its own protocol format data reported actively by Zigbee node and Modbus TCP protocols.The paper then presents the design scheme and the programming ideas of this gateway in detail and shows an improvement in the applicability of the gateway.%设计并实现了一个基于ARM的zigbee嵌入式物联网网关,实现zigbee节点主动上报的自有协议格式数据与modbus tcp协议的转换。
给出了该网关的设计方案和编程思路。
该网关具有较好的通用性。
【期刊名称】《龙岩学院学报》【年(卷),期】2012(030)002【总页数】4页(P23-26)【关键词】zigbee;modbus;tcp;嵌入式;物联网;网关【作者】张龙;郭华龙【作者单位】龙岩学院,福建龙岩364012;龙岩学院,福建龙岩364012【正文语种】中文【中图分类】TP316物联网的概念是在互联网的基础上提出的，它是一个开环的泛在网络系统,是将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念，即要求世界上的物和物之间可以对话,所以物联网接入互联网最经济的方式之一就是使用网关[1]。
利用物联网网关作为桥梁,可以实现不同子网的信息交换和通信。
而对网关的开发，是构建整个物联网体系结构中至关重要的一步。
网关是建立在网络层之上的协议转换器，具有效率高、响应实时、可靠性高、功耗低，抗干扰能力强等特点，同时具有很好的通用性。
基于Cortex-A9的物联网网关的通信协议设计
基于Cortex-A9的物联网网关的通信协议设计WANG Yan;ZHU Ze-fan;FU Wei-jie;TANG Yue-ping【摘要】针对Cortex-A9物联网网关硬件平台,提出一套可靠的物联网网关通信协议.协议承担物联网网关的数据汇集和中转等任务,完成传感器数据的上传、报警短信的转发以及网关和服务器的局域组网等功能,成功将无线传感器网络协议、GSM 协议、TCP/IP协议相融合,实现对环境信息稳定可靠的监测.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2019(027)013【总页数】5页(P88-92)【关键词】物联网;网关;Cortex-A9;GSM;Linux【作者】WANG Yan;ZHU Ze-fan;FU Wei-jie;TANG Yue-ping【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TP39物联网网关作为无线传感器网络和其它网络间的桥梁，实现异构子网的信息交换和数据通信。
物联网网关协议是构建整个物联网系统的核心组件，传统的网关协议存在应用功能单一，异构网络数据融合性差等缺点。
良好的物联网网关协议不仅要能够融合无线传感器网数据、完成与TCP/IP等其他网络协议的对接，而且要具有响应及时、功耗低、稳定性好等特点。
针对以上所提出的物联网网关协议设计需求，介绍了一套基于Cortex-A9处理器和Linux操作系统的物联网网关协议设计方法，协议充分利用Cortex-A9 ARM处理器的高速度，低功耗、丰富的接口及硬件资源，完成包括协调器轮询传感器节点采集环境信息、主处理器对协调器信息的获取和汇集、报警短信的转发、网关和服务器的组网。
1 网关协议总体设计网关协议的工作流程主要包括两部分，一部分是无线传感器网络信息的监测和汇集：环境信息主要依靠无线传感器网络进行采集。
无线传感器网络系统包括传感器节点和协调器，协调器与传感器节点构建成星型无线传感器网络，布署在特定区域内。
协调器周期性地访问每个感器节点，如果传感器采集到了新数据就将新数据上传，否则上传上次采集到的数据。
IPv6物联网接入网关的设计实践
３２５４／６１９０．ｈｔｍ ｌ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ＩＰｖ６ Ａｃｃｅｓｓ Ｇ ａｔｅｗａｙ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ
引 言 随着 科学技术 的发展，信 息技术 的进步，我们正逐
渐 的从 互联 网 向物 联 网迈进 ．物联 网就是物 物相 连 的 互联 网，是新 一代 信 息技术 的重要 组成 部分 ，也是“信 息化”时代 的重要阶段 ．
物 联 网技术 在现代 农 业 中的应 用，对提 高农 业 的 生产 管 理水平 效果 显著 ．搭 建一 个智 能农业 大棚 系统 模拟 系统，监 测环境数据 ，探究温度 、湿度 、光强等环
摘 要 ：在智能农业 大棚物 联 网系统 中，传 感器节 点采集 的数据 需通 过互联 网上传 到远程 服务器，Ｃｏｎｔｉｋｉ节 点间使 用 ６ＬｏＷＰＡＮ，与传统的 ＩＰｖ４不 能直 连，需配置一个物联 网网关．通过移植 ＯｐｅｎＷＲＴ系统至 ＨＧ２５５Ｄ无线路 由器 ， 使得 该路 由器 成 为一个 小 巧 、实用 的嵌入 式 Ｌｉｎｕｘ系 统，能够 运 行开源 或 自行 开发 的程序 ．本 文将介 绍 如何在 ＨＧ２５５Ｄ路 由器上 实现 ＩＰｖ６物联 网接入 网关设 计的过程．主 要涉及 ＯｐｅｎＷＲＴ固件 的编译 、路 由器配置修 改 、网 关程序 的移植，以及 效果演示． 关键词：物 联网；网关：ＯｐｅｎＷＲＴ；ＩＰｖ６
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ ．Ｃ－Ｓ－ａ．ｏｒｇ．ｃｎ
Ｔｅ１：＋８６．１０－６２６６１０４１
高效无线通信网关设计与控制
高效无线通信网关设计与控制随着无线通信技术的快速发展，高效无线通信网关的设计和控制成为一个重要的研究领域。
本文将介绍高效无线通信网关的设计原理、控制方法以及其在通信系统中的应用。
一、高效无线通信网关的设计原理1.1 系统架构设计高效无线通信网关的设计需要综合考虑硬件和软件的结合。
在硬件方面，需要选择合适的无线通信模块、处理器和存储设备，并设计合理的电路板布局和供电系统。
在软件方面，需要设计有效的协议栈和算法，实现信号处理、数据压缩和错误检测等功能。
1.2 高性能信号处理为了实现高效的无线通信，网关需要进行信号处理和调制解调。
其中，信号处理包括信号采样、滤波、频谱分析和信号重构等。
调制解调包括选择适当的调制方式以及解调算法。
通过优化信号处理和调制解调算法，可以提高无线通信的效率和可靠性。
1.3 数据压缩和优化为了减少通信带宽和传输延迟，高效无线通信网关需要对数据进行压缩和优化。
压缩算法可以采用无损压缩和有损压缩的方式，根据具体应用场景选择合适的算法。
通过数据压缩和优化，可以提高数据传输的效率和速度。
二、高效无线通信网关的控制方法2.1 自动化控制高效无线通信网关的控制方法可以借鉴自动化控制的理念。
通过传感器监测网关的工作状态和环境参数，并通过控制算法对网关进行自动调节和优化。
自动化控制可以提高系统的稳定性和可靠性，并减少人工干预。
2.2 远程控制远程控制是一种常用的控制方法，可以通过网络远程管理和控制高效无线通信网关。
通过远程控制，可以实现网关的远程配置、监测和故障诊断。
远程控制可以提高系统的灵活性和可维护性。
2.3 集中控制对于大规模的无线通信系统，可以采用集中控制的方法管理和控制多个高效无线通信网关。
通过集中控制，可以实现对所有网关的集中管理、调度和优化。
集中控制可以提高通信系统的整体性能和效率。
三、高效无线通信网关在通信系统中的应用3.1 移动通信高效无线通信网关在移动通信系统中起着至关重要的作用。
基于物联网的智能家居远程控制系统设计
基于物联网的智能家居远程控制系统设计随着科技的不断发展，物联网技术已经渗透进了各个领域，其中智能家居领域也受益于物联网技术的发展。
智能家居远程控制系统结合了物联网技术和智能家居设备，使得用户可以通过手机或者电脑远程控制家中的电器设备，达到智能化的居家生活。
本文将介绍一种基于物联网的智能家居远程控制系统的设计方案。
一、设计方案概述智能家居远程控制系统主要包括以下几个组成部分：智能家居设备、物联网网关、远程控制终端和云平台。
智能家居设备包括各种传感器、执行器和控制器，例如温湿度传感器、智能插座、智能灯泡等。
物联网网关负责将智能家居设备连接到互联网，实现设备与远程控制终端之间的通信。
远程控制终端可以是手机、电脑等，用户可以通过远程控制终端对智能家居设备进行控制。
云平台则负责接收和处理智能家居设备上传的数据，同时也提供远程控制终端所需的数据和服务。
二、系统设计1. 智能家居设备设计智能家居设备应当具备传感、执行、处理、通信等功能。
传感器用于采集环境数据，例如温度、湿度、光照等；执行器用于控制家居设备，例如智能插座可以控制电器的开关；控制器用于逻辑控制和数据处理，例如根据环境数据自动调节家居设备状态；通信模块用于与物联网网关进行通信，将采集的数据上传到云平台，并接收远程控制指令。
2. 物联网网关设计物联网网关是连接智能家居设备与互联网的关键设备，它需要具备通信协议转换和数据传输功能。
物联网网关负责将智能家居设备上传的数据转换为云平台可识别的格式，并将远程控制终端下发的控制指令转发给智能家居设备。
物联网网关可以选择常见的通信协议，例如Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等，根据不同的智能家居设备选择合适的通信模块。
3. 远程控制终端设计远程控制终端可以选择手机、电脑等智能设备，用户可以通过安装相应的App或者软件来实现远程控制功能。
远程控制终端需要具备用户界面和用户交互功能，用户可以通过界面选择需要控制的智能家居设备，并发送控制指令给物联网网关。
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物联网网关设计 罗俊海1,2， 周应宾2，邓霄博2 1（电子科技大学电工学院，成都 611731 ）
2（迈普通信技术股份有限公司，成都 610041）
摘要:
关键词: 物联网；网关；泛在网; 信息物理系统 Design for Gateway in Internet of Things Junhai luo1,2, Yingbin Zhou2, Xiaobo Deng2 1(University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu China 611731)
2(Maipu Communication Technology Co. Ltd, Chengdu China 610041)
Abstract:
1Key Words: Internet of Things; Gateway; Ubiquitous Network; Cyber Physical Systems
1 网联网网关概述 1.1 物联网网关背景 物联网没有统一的定义标准，物联网是指RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现任何时间、任何地点、任何物体进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网具有全面感知、可靠传输、智能处理特征的连接物理世界的网络。 物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。 物联网的接入方式是多种多样的，物联网网关设备是最适合将多种接入手段整合起来，统一互联到接入网络的关键设备，网关可满足局部区域短距离通信的接入需求，实现与公共网络的连接，同时完成转发、控制、信令交换和编解码等功能，而终端管理、安全认证等功能保证了物联网业务的质量和安全。物联网网关在未来的物联网时代将会扮演着非常重要的角色。网联网网关可以实现感知延伸网络与接入网络，以及不同类型感知延伸网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。物联网网关将广泛应用于智能家居、智能社区、数字医院、智能交通等各行各业。
1 基金项目：国家自然科学基金（61001086） 作者简介：罗俊海 1.2 物联网网关功能 1. 广泛的接入能力 目前用于近程通信的技术标准很多，仅常见的WSNs技术就包括Lonworks、ZigBee、6LowPAN、RUBEE等。各类技术主要针对某一应用展开，之间缺乏兼容性和体系规划。现在国内、外已经在展开针对物联网网关进行标准化工作，如3GPP、传感器工作组，实现各种通信技术标准的互联互通。 2. 可管理能力 强大的管理能力，对于任何大型网络都是必不可少的。首先要对网关进行管理，如注册管理、权限管理、状态监管等。网关实现子网内的节点的管理，如获取节点的标识、状态、属性、能量等，以及远程实现唤醒、控制、诊断、升级和维护等。由于子网的技术标准不同，协议的复杂性不同，所以网关具有的管理性能力不同。提出基于模块化物联网网关方式来管理不同的感知网络、不同的应用，保证能够使用统一的管理接口技术对末梢网络节点进行统一管理。 3. 协议转换能力 从不同的感知网络到接入网络的协议转换、将下层的标准格式的数据统一封装、保证不通的感知网络的协议能够变成统一的数据和信令；将上层下发的数据包解析成感知层协议可以识别的信令和控制指令。
2 物联网网关应用框架 物联网组网采用分层的通信系统架构，包括感知延伸系统、传输系统、业务运营管理系统和各种应用，在不同的层次上支持不同的通信协议，如图1所示。 感知延伸系统包括感知和控制技术，由感知延伸层设备以及网关组成，支持包括Lonworks、UPnP、Zigbee等通信协议在内的多种感知延伸网络。感知设备可以通过多种接入技术连接到核心网，实现数据的远程传输。业务运营管理系统面向物联网范围内的耗能设施，包括了应用系统和业务管理支撑系统。应用系统为最终用户提供计量统计、远程测控、智能联动以及其他的扩展类型业务。业务管理支撑系统实现用户管理、安全、认证、授权、计费等功能。
各种应用
娱乐沟通视频RFIDGPS监测生活类远程
控制
网关网络
ZigBee, UPnP, Lonworks,etcWiMAX, WLAN, Ethernet, ADSL, FTTH, WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA,etc接
入网/核心网
业务支撑平台/业务网关第三方业务能力业务层
管理平台
图 1 物联网网络架构 3 物联网网关层次结构 物联网网关支持感知延伸设备之间的多种通信协议和数据类型，实现多种感知延伸设备之间数据通信格式的转换，对上传的数据格式进行统一，同时对下达到感知延伸网络的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息。物联网网关对感知延伸设备进行统一控制与管理，向上层屏蔽底层感知延伸网络的异构性，共分为四层,分别为业务服务层,标准消息构成层,协议适配层和感知延伸层，如图2所示。 1. 业务服务层 由消息接收模块和消息发送模块组成。消息接收模块负责接收来自物联网业务运营管理系统的标准消息,将消息传递给标准消息构成层。消息发送模块负责向业务运营管理系统可靠地传送感知延伸网络所采集的数据信息。该层接收与发送的消息必须符合标准的消息格式。 2. 标准消息构成层 由消息解析模块和消息转换模块组成。消息解析模块解析来自业务服务层的标准消息,调用消息转换模块将标准消息转换为底层感知延伸设备能够理解的依赖于具体设备通信协议的数据格式。当感知延伸层上传数据时,该层的消息解析模块则解析依赖于具体设备通信协议的消息,调用消息转换模块将其转换为业务服务层能够接收的标准格式的消息。消息构成层是物联网网关的核心,完成对标准消息以及依赖于特定感知延伸网络的消息的解析，并实现两者之间的相互转换,达到统一控制和管理底层感知延伸网络，向上屏蔽底层网络通信协议异构性的目的。 3. 协议适配层 协议适配层保证不同的感知延伸层协议能够通过此层变成格式统一的数据和控制信令。 4. 感知延伸层 此层面向底层感知延伸设备,包含消息发送与消息接收两个子模块。消息发送模块负责将经过消息构成层转换后的可被特定感知延伸设备理解的消息发送给底层设备。消息接收模块则接收来自底层设备的消息,发送至标准消息构成层进行解析。 感知延伸网络由感知设备组成，包括射RFID、GPS、视频监控系统、各类型传感器等。感知延伸设备之间支持多种通信协议，可以组成Lonworks和Zigbee以及其他多种感知延伸网络。 图3展示了物联网中信息交互流程，可以看出，物联网网关解决了物联网网络内不同设备无法统一控制和管理的问题，达到屏蔽底层通信差异的目的，并使得最终用户无需知道底层设备的具体通信细节，实现对不同感知延伸层设备的统一访问。
消息接收模块消息发送模块消息转换模块消息解析模块业务服务层
标准消息构成层
标准消息标准消息
消息接收模块 感知延伸层
依赖于具体感知延伸设备通信协议的消息
协议解析模块协议适配层
消息发送模块
最终用户应用服务器应用数据库服务器消息接收模块消息发送模块消息解析模块消息转换模块消息发送模块消息接收模块
信息感知设备
①①
②③
⑧④
⑤⑥⑦
⑨
⑩感知消息采集的
标准消息
感知消息采集的
标准消息感知消息采集的
标准消息
依赖于具体设备通信协议的消息依赖于具体设备
通信协议的消息
依赖于具体设备通信协议的消息依赖于具体设备通信协议的消息
感知消息采集的标准消息网
关
图 2 物联网网关层次结构 图 3 信息交互流程 4 物联网网关设计
4.1 硬件结构 网关的总体结构如图 4 图所示，数据采集模块实现物理世界数据的采集或者汇聚，它可以是传感器网络的汇聚节点、RFID网络的阅读器、视频采集设备、GPS等。处理/存储模块是网关的核心模块，它实现协议转换、管理、安全等各个方面的数据处理及存储。接入模块将网关接入广域网，可能采用的方式包括有线（以太、ADSL、FTT等）、无线（WLAN、GPRS、3G、卫星等）。供电模块负责为网关供电，可能的供电方式包括市电、太阳能、蓄电池等。
数据采集模块处理/存储模块接入模块供电模块A接口B接口
数据汇聚模块1 驱动
数据汇聚模块n 驱动
接入模块1 驱动
接入模块n 驱动
数据汇聚公共驱动
接入模块公共驱动
数据处理
图4 网关总体结构 图 5 软件模块化示意图 在此，将数据采集模块和处理/存储模块之间的接口称为A接口，将接入模块和处理/存储模块之间的接口称为B接口。A接口的类型可能有UART（用得最多的方式）、RS232/RS485（如各种仪器、仪表）、SPI（直接对短距离RF模块进行操作时用）、USB（视频头）、Ethernet、AD总线等；B接口的类型可能有UART、USB、AD总线等。需要在开发过程中逐渐定义出A接口和B接口的规范及标准。
4.2 软件结构 网关的设计思路是以模块化的方式实现软硬件的各个部分，使得模块之间的替换非常容易。其中硬件模块采用总线形式（如UART、USB、PCI、本地总线等）进行连接，软件则采用模块化可加载的方式运行，并将共同部分抽象成公共模块，如图5所示。因此，支持新的数据汇聚模块和接入模块则只需要开发相应的硬件模块和驱动程序即可。另外，将处理过程中的数据进行统一，负载部分采用TLV（Type、Length、Value）的方式进行组织，如图 6所示。
汇聚模块1头部负载汇聚模块1尾部汇聚模块n头部负载汇聚模块n尾部TLV接入模块1头部负载接入模块1尾部接入模块n头部负载接入模块n尾部
TLV
协议变化，负载内容不变
图6数据处理方式 5物联网网关DEMO版 目前需要开发的DEMO系统整体结构如图7所示，无线传感器节点采集环境中的温度等信息，通过无线多跳自组织方式将数据发送到网关，固定式阅读器读取RFID标签内容发送到网关；网关将这些数据通过WCDMA网络发送到服务器；服务器对这些数据进行处理、存储，并提供一个信息平台，供用户（包括PC用户和手机用户）使用。通过实现这个DEMO系统，可以对物联网相关的关键技术进行研究。