SOFTWARE 2021
软 件第42卷 第1期
2021年
Vol. 42, No.1
1设计理念
核心价值：遵循国家相关政策和行业标准，围绕当
前多校区、多设备、多系统的校园环境，构建能兼容业
物联部件：物联部件是指在校园内以实体存在的设备设施等，具体分为传统部件和智能部件，智能部件指 具备联接和感知能力的设备，传统部件指不具备网络联
基金项目：2020年省属高校基本科研业务费（Y202006）
作者简介：陈斌（1982—），男，浙江杭州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：物联网、人工智能。
陈斌
基金项目论文
软 件
第42卷 第1期SOFTWARE
接和感知能力的设备设施。
物联模型：物联模型为描述物联技术而抽象出来的一种概念，涵盖物联部件的资源、组成和结构信息，用以解决不同来源与类型的部件有效集成的问题，提升物联平台的应用拓展能力。
物联协议：物联协议是指对物联网关类设备如RS485规约等，物联传感类设备如智能烟雾报警等传感器，物联视频类设备如视频监控摄像机等，物联智能类设备如人脸考勤门禁等物联部件的网络接入协议，物联协议需要支持国家和行业的技术标准协议。
2 业务架构
2.1平台架构
物联网平台架构主要包括底层的感知设备、通信网络，中层的智能物联网平台和上层的各种应用生态[3]。其中智能物联网平台包含统一接入协议适配、智能物联接入管理中心、智能物联能力共享中心、统一服务API 接口、核心服务和相关标准，从业务层面平台可以划分物联中台和业务中台[4]，具体业务架构如图1所示。 2.2物联中台设计（物联接入）
物联部件管理。部件按感知联网能力划分为三种类型，包括物联空间、智能部件、传统部件，分别提供三类部件的管理功能，每个部件均会生成全域唯一标识（建议以资产标识设定为部件标识）。物联空间是以校园物理空间划分的物理空间部件组织管理功能，维护如园区->网格->楼栋->楼层->房间->位置的物理空间。传统部件是以设备资源信息的管理功能。智能部件提供部件物联的接入管理功能，部件感知数据的接入管理和运行状态信息的接入管理。
物模型管理。物模型是对部件的数字化详细定义，包括描述部件的资源说明、功能参数、感知数据、运行状态，物模型需关联对应国家或行业标准规范。每类部件允许定义多个物模型。资源说明为描述部件标识、部件性质类别、类别代码、设备提供厂商、设备生产日期、保修期限、备注说明等。功能参数为部件各项必备功能集、性能指标集、可扩展功能项和以及部件联接网络后可提供对外的基本服务能力、感知数据推送能力、视频图片采集服务能力等。感知数据为部件感知对外输出的数据内容，如信号量、结构化数据、视频流、抓拍图片。运行状态记录物联部件的基本运行状态信息（是否处于联接状态[在离线]）和异常运行信息上报（运行异常日志记录）。
部件智能管控。该功能为单个或批量同类智能部件
图1 物联管理平台图 Fig.1 IOT management platform diagram
陈斌：智慧校园智能物联网平台设计研究
提供感知数据的统一管理和控制。包括物联接入联接管控、设备重连、保活连接等，对物联部件各项功能启用停用设置、各项对外服务能力交互（如人脸门禁设备的人脸信息下发）的功能管控，对感知数据上报频度和过滤设置的数据管控，对物联部件的远程升级、重启、恢复出厂设置等运维管控。
物联授权管理。该功能为各类智能部件的接入许可授权（含物模型许可、物联协议许可）、各项部件服务能力（含部件功能服务和数据服务）的开放提供许可授权等。物模型授权根据物联部件建设要求，控制物模型的许可授权判断部件的是否允许接入控制。物联协议许可授权判断部件的是否允许接入控制。部件服务许可授权面向应用用户的服务开放许可授权判断部件服务能力的开放许可控制。
物联中台管理模型请见下图2所示。
2.3业务中台（物联共享）
物联融合管理。该功能对各类智能物联部件采集的视频、图像、物联感知事件与部件相关的物联基础数据进行统一融合管理。视频融合管理包括视频直播源的融合管理（如视频摄像的实时预览与其他虚拟直播源[RTMP、HLS直播地址]等），视频点播源融合管理（视频摄像录像回放与其他虚拟点播源[RTMP、HLS点播地址]等），视频存储融合管理（监控流式视频存储、对象化视频存储），视频结构化智能解析融合管理（人脸结构化、车辆结构化等）。
图片融合管理。包括图片源存储融合管理（包括视频抓拍和其他虚拟部件图片源[图片URL地址]等），图片结构化智能分析融合管理（人脸结构化分析、人体结构化分析、车辆结构化分析等）。
事件与基础数据管理。视频图像部件的视图结构化分析事件、环境传感部件的感知事件、物联感知身份认证事件等。基础数据管理包括涉及物联部件的人员基础信息、车辆基础信息、物理空间基础信息等。
物联感知认证。该功能是对各类智能部件的身份认证能力进行统一融合管理，包括基于人脸身份识别、指纹身份识别、卡片身份识别等相关能力。人脸认证功能为人脸及权限信息下发至部件、部件人脸比对事件上报等能力。指纹认证功能为指纹及权限信息下发至部件、部件指纹比对事件上报、指纹检索等能力。校园一卡通认证包括卡片及权限信息下发至部件、部件刷卡事件上报、刷卡事件检索等能力。
平台业务共享。物联网平台面向校园各业务应用涉及的部件功能和数据服务，该功能为相关业务API服务目录进行统一融合管理和应用授权管控，包括统一服务目录管理、应用开发者账号管理及授权管控。
服务目录管理。按物联部件的接入联接服务目录、视频功能目录、图片功能目录、事件服务目录、身份认证服务目录、基础数据服务目录、设备运行状态数据目
图2 物联管理模型图 Fig.2 IOT management model diagram
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第42卷 第1期SOFTWARE
录等进行统一管理，并对服务目录的业务应用开发者许可进行管理。
3 技术路线
3.1组件化设计
平台采用组件化设计模式。组件化提升了平台的复用能力，通过组件复用的方式可给其他业务系统或厂商的产品提供使用平台的相关能力，并且可以作为一个标准复用到其他学校[5]。组件化的设计对平台整体能力的拓展有先天优势，动态更新或增加某个功能组件即可满足业务扩展需要，从成本投入方面也显得更为经济。
3.2分布式技术
平台开发时采用分布式技术，通过将平台功能分布式化，采用微服务的构建模式，增强平台在学校的
多人员大并发应用场景下的系统性能，同时平台的分布式应用可以显著提升系统服务可靠性，减小因某个点位的故障影响整个系统平台的可用性。平台也需要支持业务的多个服务能部署在同一台服务器上，适应某些小微型业务场景的使用要求，提高平台的自适应能力。在平台具体应用时，可将性能要求高，负载压力大的应用单独部署提升服务自身的可用性，同时也尽量减少单个大并发应用服务占用过多的系统性能给其它业务应用带来巨大压力。
3.3安全性保障
为保障物联网平台的安全性，需要给平台网站安装授信安全证书，通过https加密降低恶意服务劫持网站造成安全风险，并且通过https加密传输可以保护物联网络的数据传输过程中的信息泄漏。通过在服务器前端部署反向代理访问平台，减少平台中各内部服务端口向公网的暴露，并在反向代理平台的访问链接中配置符合安全要求的加密算法访问，提高服务安全性。物联网平台服务只响应备案认证的站点访问，以应对跨站点的非法攻击及非授信备案服务器的访问。各业务平台数据存储单独加密，秘钥由不同的系统管理员分开保管，互相隔离，即使有部分少量的安全秘钥被攻破也不影响其它组件模块数据存储的安全。
3.4集成化部署
在学校网络环境下，可建设单独成网的物联专网将学校各种物联设备接入，如安防视频监控、人脸抓
拍机和人流分析等摄像设备，如智能井盖、智能烟感、周界报警、空气传感器等物联传感设备。考虑项目投入经费，也可以采用运营商的网络构建校园物联网络。平台根据服务应用、数据存储划分不同的网络区域，根据不同的业务和数据应用划分不同的服务器，可配置数据服务、设备接入管理服务、平台运维服务、视频存储服务、物理网关服务等若干台服务器。
平台系统的运维管理系统（运行管理中心）支持监控业务应用和数据服务器的运行状态和负载情况，各类物联设备的运行状态，对异常状态的服务器和物联设备发出预警，对于宕机的服务进行重新启动。运维管理平台支持系统管理员远程操作，对管理系统界面配置运行参数，并支持界面重启服务生效，减少管理员到学校现场配置修改参数文件及人工重启系统服务。运维管理系统支持自动采集及清理日志，方便系统管理对平台日志进行查询。平台部署如图3所示。
图3 平台部署图
Fig.3 Platform deployment diagram
4 结语
依据智慧校园“顶层设计、总体规划、分布实施、尽快见效”的建设思路，由各部门独立建设业务系统向全校一体化设计转变，打造可管控多个校区的一套校园智能物联网平台，从前端感知到后端应用，构
建端到端的学校平台架构，对校园的各类设备、资源提供统一接入、统一管理、统一接口和数据共享，向学校各部门提供平台开放能力，支撑学校各种业务场景的应用。
参考文献
[1] 赵真.教育信息化2.0背景下的智慧校园信息服务平台建设研究[J].中国管理信息化,2019,22(7):153-154.
[2] 陈智勇，刘昊.基于信息素算法的校园物联网多路传输优化[J].系统仿真学报,2019,31(8):1719-1726.
[3] 刘军伟.基于物联网智慧校园的建设研讨[J].信息通信,2019 (10):184-185.
人脸抓拍[4] 王甜.基于物联网技术的智慧校园总体建设模块设计[J].现代电子技术,2020,43(16):56-58.
[5] 沈晓坤.云计算和物联网在智慧校园系统搭建中的应用研究[J].电子测试,2020(24):72-73.
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