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公安物联网体系架构的设计与实现

   摘 要: 為解决公安物联网体系架构过于老旧,很多功能在时代的发展下已经无法使用的问题,需要进行新一轮的功能改革。通过对比不同物联网体系架构在公安系统中的适用性,设计一种面对资源的公安物联网体系架构,选用Web技术下的REST接口增强体系架构的开放性,设计三角型架构的服务模式提高服务质量。通过整合公安系统模块工作流程使模块数据互通,实现模块聚合,并进一步描述功能实体。系统测试结果表明,在面对资源的公安物联网体系架构中,各模块既可以独立工作,也可以协同作业,且各项功能均能正常实现,可靠性与稳定性良好。 

  关键词: 公安系统; 物联网; 体系架构; REST接口; 功能改革; Web技术
中图分类号: TN919.2?34; TP399 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2018)01?0085?04
Abstract: The current public security Internet of Things (IoT) architecture is too old, and its functions are unusable with the development of the times, so it requires a new round of functional reform. In comparison with the applicability of different IoT architectures in public security system, a resource?oriented public security IoT architecture is designed, the representational state transfer (REST) interface based on Web technology is selected to enhance the openness of the system architecture, and the service mode of triangle architecture is designed to improve the service quality. By integrating the work flow of the public security system module, the module data is intercommunicated to realize the module aggregation. The functional entity is further described. The system test results show that each module in the resource?oriented public security IoT architecture can work independently or collaboratively, each function of the architecture can be realized normally, and the architecture has high reliability and stability.
Keywords: public security system; Internet of Things; system architecture; REST interface; function reform; Web technology
物联网的定义由麻省理工学院率先提出,从提出之日起,物联网就开始在建筑、家居、物流、防伪等领域逐渐流行开来。在我国,物联网的首次应用是在公共安全环境中。历经十余年的发展,物联网体系架构已经有了质的飞跃,一度延伸至交通、安保、探测、图像识别等领域。目前,我国城市的公安系统几乎全部应用物联网体系架构,这是将公安人员工作与市民需求联系起来的有力手段,能够最大限度地提升公安出警效率,减少人员闲置。物联网体系架构是公安系统的基础功能,决定着其网络连接、智能共享、信息兼容、硬件完善等功能能否正常使用,我国目前应用的公安物联网体系架构过于老旧,需要进行新一轮的功能改革。
1 公安物联网体系的架构
1.1 体系架构类型的选择
整个公安系统拥有大量处理模块,维持各模块间数据交流的可靠性和稳定性是公安物联网体系架构需要考虑的主要因素[1]。早先使用的公安物联网体系架构是无线传感网络架构,这种架构的优点在于模块节点容易部署,普遍兼容异构性处理仪器,但在模块节点数逐年增长的公安系统下,各种模块仪器的相互交流变得复杂,通信工作屡次出现错误。由此可知,对公安系统来说,物联网体系架构的模块整合是当前发展中最重要的因素,这需要一种具备强大扩展能力并能够开放管理模块基本功能互通性的体系架构,以便实时响应物联网业务更新速度。
有关架构最直观的定义是:架构是指模块间用于实现功能复用和数据交流的系统结构,在架构的选择上应遵循功能定义、接口模式以及模块接线方式等标准。公安系统使用分布式物联网体系架构,主要包括面对对象、面对服务和面对资源三种类型[2],表1对这三种类型的功能模式进行了对比。
分析表1可知,面对对象的体系架构重点考虑标准与对象之间的组合状态,包括封装对象和通信对象等。这种体系架构通常应用在需要进行远程监督与控制的物联网中,通信数据格式相对简洁[3],对融入公安系统中不同客户端的数据格式要求比较高。同时,由于采取远程形式,系统必须具有强封闭性,使得体系架构的扩展能力很弱;如果设计面对服务的公安物联网体系架构,设计侧重点将集中在服务负载强度上,这对公安系统与用户的交互能力有一定的增进作用,但在编程语言上,不同类型的服务对象将使用不同的编程语言[4],公安系统的服务对象种类众多,一般来讲这不易于实现,而且面对服务体系架构的其他功能与模式并不突出;面对资源的公安物联网体系架构在扩展能力、敏捷度和耦合性上尤为突出,而且对编程语言的要求不高,实现难度低。根据以上介绍及分析,选择面对资源的物联网体系架构。
  1.2 公安物联网体系架构接口设计
Web技术可为物联网体系架构的开放性提供帮助,Web技术拥有大量接口,能与内部仪器和外部资源同时沟通。接口类型不同,所提供的功能也不同,选择接口类型也成为公安物联网体系架构需要着重考虑的对象。常用接口类型有REST(Representational State Transfer,表述性状态转移)接口和WS(Web Socket,双向通信)接口[5],如表2所示,REST接口以其简易的结构和数据兼容性取胜,更加适合应用在面对资源的物联网体系架构中。
REST接口的缺点表现在其服务模式的不健全上,针对这个问题,设计一种独特的、针对REST接口的公安系统服务模式,如图1所示,该服务模式呈三角形架构,在这种服务模式下,公安物联网服务被映射为超文本传输协议,相当于WS接口属性。为了避免新属性与REST接口标准属性产生歧义,将新属性代码直接赋予用户进行服务实施,整个过程只需要在进行代码编程时考虑资源的数据类型,使得面对资源的公安物联网体系架构在REST接口功能的局限性之下也能够兼容大量用户服务。
2 公安物联网体系架构的实现
2.1 模块聚合的实现
公安系统中含有大量模块,面对资源的公安物联网体系架构需要实现这些模块间的聚合。按照功能将公安系统模块分为仪器模块、服务模块和通信模块,如图2所示,公安系统仪器模块接收用户服务任务,服务模块进行服务程序设计,通信模块将服务程序逐次传导到服务发出点,通过遗留应用程序进行实施[6]。服务实施分三层实现,依次增加服务难度,将两个底层服务程序集成,输出标准服务程序。通信模块负责数据的交流和传导,它原本就具备与其他模块的聚合能力,使得面对资源的公安物联网体系架构的聚合任务落在仪器模块与服务模块之间。
 
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