面向物联网系统M2M云平台的设计与实现

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1、１０７０８论文分类号：：２学校代码学号：１５０６０３７＿後Ａ科铉大ｆＳＨＡＡＮＸ丨ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ面向物联网系统Ｍ識平台的设计与实ｆ１｜ＩＩ指导教师姓名：张玉杰教授〗ＭＡ｜｜料錄纖购體—繼Ｉ＿论文提交日期：２０１８年３月￥论文答圆赠月■ＩＩｆ邏■ｙＩ＾—■■■■■申请工学硕士学位论文论文题目：面向物联网系统M2M云平台的设计与实现学科门类：工学一级学科：控制科学与工程培养单位

2、：电气与信息工程学院硕士生：张婷婷导师：张玉杰教授2018年5月DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFM2MCLOUDPLATFORMFORINTERNETOFTHINGSSYSTEMAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByTingtingZhangSupervisor:Prof.YujieZhangMay2018面向物联网系统

3、M2M云平台的设计与实现摘要随着信息技术的飞速发展，物联网、大数据、云计算成为传统行业进行升级换代、增加增值服务、提高产品竞争力的必由之路，而云平台为传统行业向物联网领域的跨入提供了技术支撑。本文结合景观照明行业的特点开发了一个面向物联网应用的M2M云平台，实现物联网系统设备接入及统一管理、设备远程通信、数据存储及处理、多设备松耦合通信等功能，为物联网应用提供良好的借鉴。本文的主要研究内容如下：（1）结合物联网系统的特点，确定物联网云平台的需求，完成云平台中关键技术的分析和选型。同时，按功能模块将云平台划分为应用业务区、通信网关区、数据分析区和数据存储区，并确定各分区

4、之间的关联关系。（2）针对不同物联网行业中用户端及设备端编程语言、系统平台各异的问题，采用基于REST风格的轻量级Web服务实现跨平台终端接入。确定用户和设备之间的操作权限及从属关系，设计用户与设备注册、绑定及授权过程的RESTAPI，并完成相关业务逻辑的接口函数编程，实现物联网系统终端之间灵活的绑定和授权机制。（3）为满足物联网系统中端与端之间复杂的通信需求，考虑到大量嵌入式设备存储、计算及网络资源受限，采用基于主题发布/订阅的轻量级MQTT通信协议实现端与端之间的即时通信。并针对主题表达能力较弱的问题，提出主题与内容相结合的发布/订阅模型，利用匹配算法将发布方消息

5、内容与订阅方约束条件进行匹配，实现多设备之间的松耦合通信。（4）完成物联网系统中不同传感设备产生的异构数据的采集，设计数据点存储规则对异构数据进行分析和存储，并利用生产者-消费者模型对数据处理过程进行性能优化；同时采用基于where-limit的分页查询方法，实现对历史数据的高效查询。在此基础上，结合景观照明监控系统需求，搭建了一套测试平台，对云平台中的终端绑定及授权、M2M终端通信、多设备松耦合通信、基于规则的传感数据存储、历史数据查询等功能以及云平台数据处理性能进行测试。结果表明，物联网M2M云平台能够实现跨平台终端接入与即时通信、异构数据处理及存储等功能，扩展性

6、强、处理性能较高，具有应用和参考价值。关键词：物联网，云平台，消息匹配，发布/订阅模型IDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFM2MCLOUDPLATFORMFORINTERNETOFTHINGSSYSTEMABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,theIoT,bigdata,andcloudcomputinghavebecometheonlywayfortraditionalindustriestoupgrade,increasevalue-addedservices,andincre

7、aseproductcompetitiveness.CloudplatformsprovidetechnologysupportforthetraditionalindustriestoenterIoTfield.Combingthecharacteristicsofthelandscapelighting,thisthesishasdevelopedaM2McloudplatformforIoTapplications.TheplatformprovidesagoodreferenceforIoT,whichcanachievetheaccesso