基于Z-stack协议栈的智能物联综合应用平台系统方案

广东青年职业学院 黄成丽

广州海格通信集团股份有限公司 曹 达

基于Z-stack协议栈的智能物联综合应用平台系统方案

广东青年职业学院 黄成丽

广州海格通信集团股份有限公司 曹 达

智能物联是智能家居实施过程中必不可少的硬件及软件支撑。本文所提出的智能物联应用平台系统方案解决了从感知层到应用层各个层之间的软件以及硬件的设计要求。实际的应用效果表明该平台不仅可以很好的采集上报底层数据，同时也可具有友好用户体验。

智能物联；感知；采集

1 引言

物联网应用一般要完成传感器数据的采集、存储和数据的加工和处理这三项工作。系统架构设计可以分为如下三部分：传感器硬件和接入互联网的通信网关（负责将传感器数据采集起来，发送到互联网服务器）；高性能的数据接入服务器和海量存储；特定应用，处理结果展现服务。要解决上述物联网系统架构的设计，需要有一个基于云计算与互联网的平台加以支撑，而这个平台的稳定性、可靠性、易用性，对该物联网项目的成功实施有关键性的作用。智能物联为智能家居的实现提供了必要条件。如文献[1]和文献[2]均通过 Zigbee 无线网络实现了对家居设备的信息采集和控制。

2 系统设计方案

本文提出的智能物联平台设计方案将智能物联系统可以分为四个层次，各层之间的联系符合无线传感网的数据传输流向，各层之间功能清新。各个层次所具备的功能如下：

（1）全面感知层

全面感知层负责对底层传感数据的采集和上报，是整个智能物联平台的核心。因此在进系统设计时，硬件的选择对于系统稳定以及采集数据的准确性都有影响。

选用的主要硬件如下包括全系列无线智能硬件系列（ZXBeeE-du、ZXBeeLite、ZXBeePlus、ZXBeeMini、ZXBeePro）；多达10种无线核心板，CC2530 ZigBee模组、CC3200 Wi-Fi模组、CC2541蓝牙模组、CC1110 433M模组、STM32W108 ZigBee/IPv6模组、HF-LPA Wi-Fi模组、HC05蓝牙模组、ZM5168 ZigBee模组、SZ05 ZigBee模组、EMW3165 Wi-Fi模组；多达40+教学传感器/执行器，100+工业传感器/执行器，支持定制。

（2）网络传输层

网络传输层把无线传感网进行了无限的拓展，把zigbee网络中的传输数据通过网关上报到上层的ip数据网，使得用户随时随地都可以对当前的网络进行监控。

本文所提及的智能物联平台支持ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、RF433M、IPv6、电力载波、RS485/ModBus等无线/有线通信技术；采用易懂易学的JSON数据通信格式的ZXBee轻量级通信协议；多种智能M2M网关：ZCloud-GW-S4418、ZCloud-GW-9x25、ZCloud-GW-PC，集成Wi-Fi/3G/100M以太网等网络接口，支持本地数据推送及远程数据中心接入，采用AES加密认证。

（3）数据中心

数据中心提供高性能工业级物联网数据集群服务器，支持海量物联网数据的接入、分类存储、数据决策、数据分析及数据挖掘；分布式大数据技术，具备数据的即时消息推送处理、数据仓库存储与数据挖掘等功能；云存储采用多处备份，数据永久保存，数据丢失概率小于0.1%。

该层是基于B/S架构的后台分析管理系统，支持Web对数据中心进行管理和系统运营监控。主要功能模块包括消息推送、数据存储、数据分析、触发逻辑、应用数据、位置服务、短信通知、视频传输等。

（4）应用服务

智能物联开放平台应用程序编程接口，提供SensorHAL层、Android库、Web JavaScript库等API二次开发编程接口，具有互联网/物联网应用所需的采集、控制、传输、显示、数据库访问、数据分析、自动辅助决策、手机/Web应用等功能，可以基于该API上开发一整套完整的互联网/物联网应用系统；同时提供实时数据（即时消息）、历史数据（表格/曲线）、视频监控（可操作云台转动、抓拍、录像等）、自动控制、短信/GPS等编程接口。

为了便于用户的管理，本智能物联平台提供基于开源的JSP框架的B/S应用服务，支持用户注册及管理、后台登录管理等基本功能，支持项目属性和前端页面的修改，能够根据项目需求定制各个行业应用服务，比如：智能家居管理平台、智能农业管理平台、智能家庭用电管理平台、工业自动化专家系统等等。应用服务还提供Android应用组态软件，支持各种自定义设备，包括：传感器、执行器、摄像头等的动态添加、删除和管理，无需编程即可完成不同应用项目的构建。

3 小结

智能物联让无线传感网快速接入到互联网和电信网，支持手机和Web远程访问及控制；解决多用户对单一设备访问的互斥，数据对多用户的主动消息推送等技术难题；提供免费的物联网大数据存储服务，支持一年以上海量数据存储、查询、分析、获取等。本文仅提出了一种可行的智能物联综合应用系统，系统的稳定性、可靠性良好，而该领域在物联网进入千家万户的将来将有更多的研究方向。

[1]俞文俊,凌志浩.一种物联网智能家居系统的研究[J].自动化仪表,2011,32(8):56-59.

[2]张毅,马钧元,杨校权.基于 Cortex 和 Zig Bee 的智能家居网关设计与实现[J].电视技术,2012,36(1):56-59.

黄成丽（1983—），女，湖北黄冈人，硕士，助教，主要研究领域为无线传感器网络、路由技术。