面向物联网的多源数据多模网关技术研究

面向物联网的多源数据多模网关技术研究

杨文梁

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摘要：近年来，我国物联网产业发展总体形势向好，已形成包括芯片和元器件、软件、电信运营、物联网服务等较为完善的产业链，但当前国际形势逐渐复杂严峻，对我国物联网发展及频率规划也产生影响。随着物联网、云计算、智能感知和５Ｇ技术的发展，虚拟三维仿真世界越来越多地应用到现实生活中，其中的关键技术三维可视化表达，成为增强模拟世界真实感的主要手段。三维可视化技术广泛应用于三维虚拟城市、三维数字流域、文物保护、仿真游戏、ＶＲ等各个领域，而室内外三维一体化可视化环境，成为“数字地球”“数字城市”“数字管网”等模型的基础数据支撑。

关键词：物联网；多源数据；多模网关；技术

引言

信息技术发展速度的提升以及网络各种技术、标准的发展，促使第三次信息产业革命的到来，也就是物联网的出现。随着应用终端接入数量增多，物联网存储的数据不仅大规模增长，而且数据的格式和类型也变得错综复杂。同时，出现在物联网中的数据不断变化，这些数据中出现大量无用数据，而且部分数据在时间和空间的黏合度较高，具有动态分布和异构性，所以进行数据挖掘难度增大。云计算技术能够在非常短的时间内对海量数据进行处理，结合数据挖掘技术，利用算法，深挖有价值数据。通过云计算与物联网技术的有效契合，利用数据挖掘技术能有效提高信息数据的分析，保证网络数据的精准定位与安全存储。

1物联网技术

“物联网”提出的时间较早，但当时的科技发展水平和条件相对落后，所以并没有引起人们的注意。1999年，Auto-ID在射频识别技术以及互联网等基础上，首先提出“物联网”概念，同年，中国也提出了“传感网”。近年来，网络技术的成熟让物联网技术也得到了全面提升。此项技术是根据应用对象的实际情况进行数据建模，技术手段的使用能将物理对象的实际情况和信息系统的构建进行无缝对接，实现项目的规范化处理和监管，并将处理后的数据应用到不同领域，解决不同客户群体的实际需要。

物联网的核心是传感器之间相互连接组成传感器网络，以数据挖掘服务网络为基准，形成网络环境后，在各个节点进行传感器设置，让监测的内容包括温度、湿度、光照强度、辐射强度及移动速度等。数据挖掘服务网络在使用过程中配合，将获取的数据和信息通过无线网络传送给使用者，例如将无线监控摄像头安装于家庭，主人可以通过视频、音频传感器对家中的环境进行监控。传感器是物联网建设的基础。

2基于物联网的多源数据水利工程三维模型的构建

2.1三维模型的构成

三维模型主要由几何信息和纹理映射及其他辅助属性信息构成。几何是众多点云的统称，通过点云形成三维几何模型。点云数据包括基础地理三维空间数据、特征数据激光反射强度和颜色信息，最终形成赋有属性的点集，进而构建出几何模型。这些几何模型通常由三角形、四边形或者其他的简单凸多边形组成，这样可以简化渲染过程。几何模型构建后，为了使模型看起来更逼真，可以对模型进行渲染，一种是色彩渲染，一种是纹理映射，也叫纹理贴图。纹理映射是预先定义的纹理或图像根据某种映射算法将其覆盖在三维空间物体表面，建立纹理与空间物体的一一对应关系。当把纹理按照特定的方式映射到物体表面上时，能使物体看上去更真实，最终形成实景三维模型。

2.2三维建模的方式

随着数据采集方式技术的提高和三维可视化技术的发展，三维建模从模拟模型到实景模型，建立以地理信息框架为基础的管理信息系统，呈现建构筑物室内外特征要素，融合多源数据表征地物属性。

2.3数数据处理

将不同来源数据甄选分析，根据模型内容、精度指标剔除无用、重复、噪声大的数据，以参考地物为基准，校准多源数据，统一系统。

2.4纹纹理贴图

纹理贴图是通过采集建构筑物实景照片，筛选感光效果良好、像素清晰的图片，利用三维点云或影像同名点的关系拼接、贴图。对于其他地物采用倾斜摄影方式获取区域贴图。通过贴图，增强地物现实效果，视觉化，更真实地表达现实世界。

3技术方案

3.1总体架构

经济运行平台是融合了经济学研究、数学算法、大数据技术以及各类经济数据源，搭建的集数据、算法、业务模型、可视化展示为一体的新常态经济大数据智能分析平台。主要包括基础设施层、数据服务支撑层、应用支撑层、业务应用层等。基础设施依托于省政务云，所需的软硬件资源由该层网络资源池、计算资源池、存储资源池分配。数据层主要实现宏观经济数据全生命周期管理，包括数据采集、数据清洗、数据转换、数据编目、数据仓库建设、数据探索认知、数据质量管理、数据共享交换等，为应用层提供优质、规范、统一的数据服务，并实现对内对外的数据共享交换服务。应用支撑层将应用通用功能进行抽象，统一建设部署，为上层数据应用系统的建设提供通用功能支撑，避免重复建设和维护。业务应用层包括产品发展专题、国内双循环专题、民生服务专题、财政金融专题、要素保障专题、风险提示专题、宏观对比分析专题，业务应用层是业务效果呈现的基础，在聚合各方数据的基础上，经过数据清洗、加工之后，汇入大数据仓库中。

3.2逻辑架构

平台数据经预处理后，通过算法和已有模型处理生成对应的统计汇总数据结果经由互联网形式上传到政务公共云FTP服务器，公共云FTP服务器经跨域交换将数据存放至政务专有云数字化中台；其中政务数据脱敏加密预处理后直接存放至政务专有云数字化中台。经济运行监测系统利用数字化中台环境及工具在数据汇集之后，进行数据建库与建模分析工作，提供数据展示、信息展示、预警提示、对比分析、政策分析等功能。

3.3平台业务架构

通过高频、连续、长时间序列的数据对全省经济进行分析，结合先进的经济学模型，可为经济运行情况进行长时间维度的周期性监测和分析。从宏观层面，主要关注拉动经济增长的三驾马车：投资、消费、贸易，中观层面，结合企业和产业链数据，对区域内产业运行状态进行总体把握，全面感知产业发展状态，在微观层面，建设各专题，涵盖民生服务、企业发展、要素保障等领域，聚焦工业园区、商圈客流、人群就业等领域，对经济运行情况进行多维度分析。

3.4SOA面向服务技术架构

系统整体采用SOA面向服务的体系架构（ServiceOrien-tedArchitecture），核心的理念为服务，是基于标准和独立于协议的分布式软件设计模型，此架构整体满足松散耦合的特点，是理念架构和用于构建面向最终用户提供应用程序功能的分布式系统。在这种体系结构中，独立可复用的服务组件构成了系统功能。这些服务对外公布意义明确的接口，系统开发者通过接口调用来实现相应的应用功能。采用SOA架构可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。具体应用程序的功能是由一些松耦合并且具有统一接口定义方式的组件（也就是service）组合构建起来的。

SOA架构可通过业务建模和架构分析规划出业务模块，每一个模块都相对独立，都可以独立进行分析设计，开发，测试，部署和后续运维的管理。少量的模块就可以组成更多的产品，并使产品具备精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉等优势。

结语

研究人员可根据模型数据建立数据库管理系统,将工程建设的地质信息、周边环境信息、预防事故发生的监测数据信息导入,实现三维模型信息化和动态可视化的协同管理。随着科技的发展,多源技术融合的手段更加多样,必将在现代工程建设中发挥出重要的作用,完善多源数据融合的方法和流程需要更多学者深入研究。

参考文献

[1]郭雨.融合多源数据的三维重建技术研究[D].昆明:昆明理工大学,2019.

[2]王艳雨,刘萍.基于云计算与物联网技术的数据挖掘分析[J].科技创新与应用2021,(35):94-97.

[3]曾庆勇，刘远仲.浅谈物联网技术发展方向与产业前景[J].软件，2018，39（03）：37-40.