【摘 要】
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目前我国坚持推动经济高质量发展,鼓励大众创新,使得一些新兴产业,如自动驾驶、冷链物流等,得到了飞速发展。这些产业的终端设备具有网络通信协议和数据类型繁多、部署数量巨大、操控的实时性要求高等特点,需要物联网平台对其进行管理。而现有的物联网平台一般使用单体架构设计,具有高度的耦合性,在管理种类繁多、数量庞大的终端设备时,存在扩展与兼容方面的困难。因此,亟需设计一个开放性强、扩展性高、性能优异的物联网平
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目前我国坚持推动经济高质量发展,鼓励大众创新,使得一些新兴产业,如自动驾驶、冷链物流等,得到了飞速发展。这些产业的终端设备具有网络通信协议和数据类型繁多、部署数量巨大、操控的实时性要求高等特点,需要物联网平台对其进行管理。而现有的物联网平台一般使用单体架构设计,具有高度的耦合性,在管理种类繁多、数量庞大的终端设备时,存在扩展与兼容方面的困难。因此,亟需设计一个开放性强、扩展性高、性能优异的物联网平台,对终端设备的状态和数据进行统一管理。本文的主要内容和工作如下:1、针对终端设备种类越来越多、物联网平台的设备管理逻辑越来越复杂的问题,设计了一种设备数据模型。其由元数据、采集数据、配置信息等数据组成,能够让平台在对不同种类设备的管理上保持一致。当接入一个新型的设备时,只需根据其协议,针对性的开发一个设备接入层的服务进行协议转换即可接入平台中,简化了设备管理逻辑,具备较高的可维护性和扩展性。2、针对接入的设备数量多、数据量巨大,单个服务无法处理的问题,基于云原生中的设计理念和技术,优化了单体架构的物联网平台的总体架构和服务设计规范。在总体架构上,使用微服务设计思想将原先的单体架构拆分为多个微服务,每个微服务使用容器技术独立部署,使用服务网格技术管理服务间通信,使用Kubernetes技术对大量的容器进行治理,使用消息队列对设备数据进行流式处理。在设计服务的规范上,要求平台中的各个服务都是无状态的,各个服务不会和特定的设备或用户进行绑定,从而能够方便的进行水平扩容。经过测试,本文设计的平台能够提供高并发、低延时且稳定性强的服务,与使用单体架构的物联网平台相比,其基础性能提升了100%~200%,能够应对海量的终端设备接入的挑战。本文设计和实现的基于云原生的物联网平台,相较于现有的单体架构的物联网平台,能够为海量的终端设备提供稳定、可靠且性能优异的接入和数据处理服务,满足了不同类型终端设备的入网需求,具备一定的研究和应用价值。该平台已经在冷链货运、港口储藏等多个场景进行了实际运用,并且取得了不错的效果。
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