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多传感器数据采集技术在物联网领域的应用研究
作者：李亮 张为
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2012年第01期
摘要：本文研究并利用物联网内大部分传感器的通讯方式，实现了一套GPS设备定位管理系统，有设备管理、实时数据监控和历史数据监控等功能。系统具有高效的性能，可以保证大量连接的稳定性和数据解析的正确性。
关键词：多传感器 数据采集 实时监控 历史轨迹 GPS 1 GPS系统需求分析
GPS系统主要实现了设备管理以及设备数据管理两大功能。要实现这些功能，必须解决系统与设备通讯的问题、设备数据处理的问题、各种设备协议兼容的问题。通过使用多传感器数据管理模块，改写协议解析器和业务处理器，完成了一套高效稳定的GPS系统。
设备管理包括对设备的增删改查等功能。新添加的设备的处理器会被插入到处理器容器里进行管理。数据管理的功能包括实时监控和历史轨迹回放，实时监控是从处理器里获得设备的实时数据在地图上显示的功能。历史轨迹回放是从数据库里获得设备的数据，在地图上进行历史轨迹的显示。
2 GPS系统主要功能分析
2.1 采集数据功能 数据采集功能主要是要能接入不同厂商生产的定位器，通过多传感器数据管理模块的采集模块把数据解析成统一格式，进行业务处理和数据库数据写入。 设备数据经过MSD的数据处理后，变成数据包，交给MSD的业务模块处理。业务模块会为设备保留一个实时数据在内存里，并把历史数据写入数据库。而GPS操作界面则通过与MSD和数据库交互，来获得及修改数据。
2.2 发送指令功能 管理者有时候需要想定位设备发生一些指令，如自动监控设置命令、清楚报警命令、里程查询命令等。由于定位设备已经和数据采集系统建立了连接，所以只能通过定位设备和数据采集系统之间的TCP通道向定位设备发送命令。数据采集系统收到客户的一条命令，根据命令中的设备序列号找到相应的定位设备的TCP通道，然后将命令发送给此定位设备。
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2.3 实时监控 设备大概每30秒向服务器上传一次数据，该数据除了写入数据库，还会在内存里存放着最新的一条，方便快速查询设备当前状态，不用查找数据库。当用户想查询设备当前位置时，可以选择设备的定位功能，就会获得该设备的当前位置。
2.4 回放历史轨迹 用户选择一个时间段，下载历史轨迹，系统就读取数据库里这个时间段的历史数据，并计算停留时间和里程，返回给客户端。客户端得到数据后就可以回放历史轨迹。
3 GPS系统设计
3.1 系统总体架构 通过MSD设备数据管理模块来管理设备、与设备交互。MSD通过调用ADO.NET来把数据写入数据库。
用WCF技术实现的Service接口，提供了对设备、MSD服务器、设备数据的操作接口。当用户需要调用读取设备实时数据就可以从MSD里获取该设备的处理器，读取其实时数据。当用户需要读取历史数据时，就可以通过ADO.NET构成的数据层模块直接向数据库查询。 使用ASP.NET实现的网站，是为了给用户提供一个B/S架构的操作界面，仅仅是实现了一个视图层。它通过服务代理，向WCFService请求数据。并以AJAX的方式在客户端呈现数据与地图。
3.2 调用多传感器数据管理模块的开发方法 要使用多传感器数据管理模块来开发传感器管理系统，必须做以下两步开发。
3.2.1 解析器的开发：系统可以动态插入解析器，每种解析器对应一种数据编码格式。系统定义了解析器的接口，解析器类只要继承该接口实现其数据解析的函数。就能完成数据的解析。
3.2.2 业务处理类的开发：业务处理基类，有关于设备连接、设备认证、设备数据接收、设备断开的事件函数。用户可以通过函数重写，来实现各种业务扩展。 4 GPS系统实现 4.1 设备管理实现 4.1.1 设备信息查询
上图是设备管理的主界面，左边是操作菜单，分为设备信息和设备数据。
设备信息，用于管理设备的增删改查。在设备信息的最后一列是定位，当点击点位功能，页面就会跳到设备数据选项卡。并进入实时数据模式。
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4.2 设备数据管理实现
设备数据包括地图栏、历史数据操作栏历史数据列表栏。侧栏都收起后，地图会达到最大化。我们可以看到设备的当前信息。
打开设备历史数据操作栏，可以选择时间段。通过AJAX下载历史数据并播放历史轨迹。下载的历史数据可以在历史数据列表栏查看，如果点击播放，就会在地图栏绘制数据的历史轨迹。 5 总结
本系统通过对多种传感器的研究，研究出一套利用多传感器数据采集技术实现的GPS定位设备管理系统。通过简单的业务扩展，便能完成对各种傳感器的设备与数据管理。从而有效的解决了物联网中数据采集的核心技术问题以及设备识别管理的技术问题。 参考文献：
[1]Robert Vieira.Beginning SQL Server 2005 Programming[M]. 北京：清华大学出版社，2007. [2]彭仁夔.ExtJS源码分析与开发实例[M].北京：电子工业出版社，2009. [3]Juditb Bisbop.C# 3.0 Design Patterns[M].北京：机械工业出版社，2009. 基金项目：国家基金(60903165)和广东省基金(91510007000004)。
