摘要，为更好的落实现阶段智慧城市成本导向、统筹集约的设计理念，国家提出面向城市级的设备联接管理与公共服务平台国家标准建设，本文借助智能物联大数据平台的搭建对国标进行验证，同时就这一平台的建设思路、实现功能进行了介绍。实验表明，智能物联大数据平台验证了国家标准《智慧城市设备联接管理与服务平台技术要求》中各条目的可实现性，并对平台在智慧城市发展计划进行了总结展望。
一、概述
1.1 研究背景及意义
2018年9月27日，根据《国家标准化管理委员会关于下达2018年第三批国家标准制修订计划的通知》（国标委发〔2018〕60号），国家标准《智慧城市设备联接管理与服务平台技术要求》制定项目正式立项，该项目计划号为20181813-T-469。
我国正积极推进智慧城市建设工作。智慧城市试点建设工作得到了国家、省级各部门的高度重视和支持，并取得了积极进展。智慧城市包含不同行业和政府部门的多样化功能，需要支持大量垂直行业和平台的互操作性，当前的架构不足以在智慧城市环境中实现互联互通。通过城市设备联接管理公共服务平台可以实现城市不同行业异构设备间的信息资源共享和业务数据交互，完成各个部门的数据共享交换和信息融通，有效避免城市多投资、重复建设、资源浪费等问题，同时有效支撑城市正常健康的运行和管理。
因此需要分析智慧城市针对设备联接管理相关的用例、需求、体系结构、相关技术和安全因素，以便验证设备联接管理平台在城市环境中的有效使用。 1.2 主要目标
通过我院参与编制的国家标准《智慧城市_设备联接管理与服务平台技术要求》，委外研发智能物联大数据平台V1.0，完成支撑国家标准《智慧城市_设备联接管理与服务平台技术要求》关于智慧城市针对设备联接管理相关的用例、需求、体系结构、相关技术和安全因素，验证设备联接管理平台在城市环境中的有效使用，并通过验证过程中得到的失败条目，对电子信息技术标准化委员会智慧城市标准化工作组进行反馈，对该国家标准提出修改意见，逐步完善该项标准。 二、总体方案 2.1 总体思路
基于智能物联大数据平台的设备联接管理与公共服务验证，通过建立一种设备联接与服务开放平台，以标准化的接口自动获取业务所需各种感知信息，并以统一表达与封装调用各类资源。
2.2 主要功能
智慧城市设备联接管理与服务平台通过搭建智能物联大数据平台进行验证，智能物联大数据平台主要建设智能物联大数据监管平台、智能物联大数据接入平台、物联网消息中间件三大模块。智能物联大数据监管平台主要建设物联网数据的展示和提供二次开发接口；智能物联接入平台主要建设物联设备的入库、配置、关联关系配置、接口提供，基础数据入库，保证物联网消息中间件的数据接入和解析；物联网消息中间件主要建设物联网的协议解析、消息分发和数据入库。
2.2.1 智能物联大数据监管平台
智能物联大数据监管平台（以下称“监管平台”），集设备监管、感知数据展示、大数据统计分析于一体，管理各种设备数据，实时获取各类传感器告警数据，实现各类数据查询、统计分析等功能。监管平台的主要功能包括：实时告警数据展示、数据查询、数据统计分析、历史数据回溯。
2.2.2 智能物联大数据接入平台
智能物联大数据接入平台（以下称“接入平台”），提供安全可靠的设备连接通信能力，为物联设备的数据接入、数据动态更新、设备管理等提供服务，帮助用户将海量设备数据进行采集、存储。并且接入平台对外提供二次开发的接口服务，包括设备数据的入库、更新、查询、作废等功能。接入平台的主要功能包括：基础数据维护、物联设施管理、通信协议管理、监测信息管理、物联设备关系配置。 2.2.3 消息中间件
消息中间件支持HTTP、MQTT、MODBUS（TCP：IP）、COAP、JT808、JT809等多种传输协议。支持提供WEB页面在线配置数据位的解析规则，实现报文解析的灵活配置，自动解析协议。第一时间接入物联网感知设备接入云平台，实现随时接入、随时配置。支持物联网海量数据接入，支持NGINX负载均衡。通过权重分配Gateway服务器，实现百万级别的秒级接入，对每一个网关节点，通过Netty提供异步的网络应用程序框架，高并发、高性能、高可靠性的NI/O通讯方式。Netty实现对MODBUS，JT808，JT809的自定义解码。消息中间件还支持数据采集、数据质检、数据入库、消息订阅和发布等。 2.3 技术实现
1、支持多协议、多网络、多地域、多种类的设备
支持多种网络传输协议，支持多种协议，多种网络、多地域、多种类的设备快速接入，网络有2G/3G/4G/5G，NB-IoT，LoRa等；通讯协议支持MQTT、CoAP、HTTP、DOS、AMQP、JMS等；设备类型支持井盖、桥梁、燃气、路灯、给水、排水、水土保持、气象等；通过对协议的解析从而实现数据信息的接入。对外提供接口，即可融合到平台之中。 2、数据校验
涵盖数据来源，格式、安全等方面的校验。保证数据的标准性、可用性。 3、设备远程管理
智能物联大数据平台实现对设备的远程管理与维护，包括远程调试、远程升级、远程维护等。
4、设备运行情况实时统计
智能物联大数据平台对设备监控情况进行实时统计分析，并可视化展示分析结果，直观全面的掌控平台上所有接入设备的运行情况。
5、数据安全
采用流量监控技术，节点不会被传统的DDOS所攻击，并且区块链去中心化的架构直接颠覆了物联网原来的中心架构，大大减轻计算中心的压力；实现协议适配解析的安全策略，物联网设备身份信息的鉴别，具备不可伪造和篡改的特点，全球唯一的安全属性，适应物联网的碎片化需求。 6、跨平台
使用微服务架构和跨平台程序语言，可以在多种作业系统或不同硬件架构的服务器上运作。
2.4 验证方案
智能物联大数据平台实现对国标内容的功能与接口同时进行验证，以实际开发应用的模式对国标内技术要求进行逐条测试，以满足平台技术要求。以下仅展示部分验证内容，实现代码由于保密性，因此未贴出。
1、平台应提供接入管理功能，接入管理功能应遵循如下要求：
1）应支持设备直接接入、边缘网关接入、第三方系统接入等多种接入方式； 验证：本平台部分具备；具备内容：设备直接接入、第三方系统接入。
2）应支持有线宽带、公众移动通信网、NB-IoT及其他无线接入方式等多种网络方式接入；
验证：本平台部分具备；具备内容：设备支持有线宽带、无线物联网卡和NB-IOT。 3）应支持HTTP/HTTPS、MQTT/MQTTS、LWM2M/CoAP等多种协议方式接入； 验证：本平台部分具备；具备内容：支持HTTP、HTTPS、MQTT、MQTTS、CoAP。 4）应支持SDK接入、API应用接入等多种应用接入方式； 验证：本平台完全具备。
5）应提供支持多操作系统和多语言的设备接入SDK开发工具； 验证：本平台完全具备。
2、平台应支持数据汇聚功能，数据汇聚功能应遵循如下要求：
1）应支持多种数据源的读取和写入操作，包括文件、数据库、web服务等； 验证：本平台完全具备。
2）应支持对数据集成任务的管理、调度、监控、异常恢复等操作； 验证：本功能正在开发。
3）应支持按照任务触发规则来调度数据集成任务； 验证：本功能正在开发。
3、智慧城市设备联接管理与服务平台接口总体要求如下：
1）接口实现应与实现技术无关，接口内部实现技术变更不应导致服务接口变化； 验证：本平台完全具备。
2）接口应支持多种网络协议、传输协议、安全协议等，并且开放可扩展，保证向后兼容；
验证：本平台部分具备；具备内容：支持http，websocket协议。
3）接口测试环境应支持物理机部署、虚拟化部署、云部署，支持集中式部署和分布式部署，支持服务器环境配置及核查；
验证：本平台部分具备；具备内容：物理机部署，虚拟化部署，支持分布式部署，支持服务器环境配置。
4）外部系统接入平台应支持身份管理，身份信息包含但不限于系统名称、系统IP、端口号、鉴权码等；
验证：本平台未具备。
5）外部系统接入平台应支持鉴权码管理，鉴权码应采用某种加密方法，保证外部系统接入的安全性；
验证：本平台未具备。 三、总结与展望
验证平台“智能物联大数据平台”，以下简称“本平台”。经验证，在国家标准共需验证数量395条中，目前本平台完全具备数量247条、部分具备数量41条、功能正在开发数量45条、功能待开发数量6条、平台未具备数量56条。完全具备比例达60%以上，完全具备、部分具备、正在开发和待开发之和，比例达85%以上。并且验证过程中，得出有两条标准项存在疑义，已向该标准工作组反馈。
经验证得出，本平台已初步具备国家标准《智慧城市城市设备联接管理公共服务平台技术要求》中各条目标准的要求，能够证明该项国家标准的有效性。本次智能物联大数据平台作为智慧城市设备联接管理与服务平台的第一期建设，后期会根据国标要求进行进一步开发验证工作。 参考文献：
[1]赵江鹏.物联网分布式接入平台关键技术研究[D].内蒙古：内蒙古科技大学，2019. [2]唐嘉良.面向DaaS模式的物联网云平台的云网关[D].北京：北京邮电大学，2019.
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