潘啟勇，王宜懷，范寧寧

（1.常熟理工學院物理與電子工程學院，江蘇常熟215500；2.蘇州大學計算機科學與技術學院，江蘇蘇州215006；3.軟件新技術與產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210046）

“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架研究

潘啟勇1，王宜懷2，3，范寧寧2

（1.常熟理工學院物理與電子工程學院，江蘇常熟215500；2.蘇州大學計算機科學與技術學院，江蘇蘇州215006；3.軟件新技術與產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京210046）

“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的技術體系及系統(tǒng)，涉及傳感器應用設計、微控制器編程、無線傳感器與控制器網(wǎng)絡組網(wǎng)、WSCN與GPRS互聯(lián)、數(shù)據(jù)庫設計、偵聽程序設計及WEB設計等.針對其技術開發(fā)涉及知識要素多、實現(xiàn)難度高、知識融合度復雜等特點，通過梳理抽象共性、合理分解知識要素、厘清共性與個性的銜接關系，提出了構件化可移植與可復用的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架及數(shù)據(jù)上行與下行基本流程.為縮短開發(fā)周期、明確人員職責定位，提高可移植性、可復用性及開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，提供了軟硬件模板及技術基礎.

“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”；技術框架；底層構件；知識要素；共性與個性

1　引言

人類經(jīng)歷過18世紀60年代以蒸汽機為標志的第一次工業(yè)革命（工業(yè)1.0）、20世紀初以電動力為標志的第二次工業(yè)革命（工業(yè)2.0）及20世紀70年代以電子信息為標志的第三次工業(yè)革命（工業(yè)3.0）.目前，已經(jīng)進入以現(xiàn)代信息技術為標志的第四次工業(yè)革命（工業(yè)4.0）時代［1］.工業(yè)4.0的突出特點是“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”，即充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)據(jù)庫技術、嵌入式技術、無線傳感器網(wǎng)絡、機器學習等多種技術融合實現(xiàn)制造業(yè)智能化、遠程化測控［2］.

要實現(xiàn)一個具體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”的技術體系及系統(tǒng)，涉及傳感器應用設計、微控制器編程、無線傳感器與控制器網(wǎng)絡（Wirelesssensor and Controller Network，WSCN）組網(wǎng)、WSCN與GPRS互聯(lián)、數(shù)據(jù)庫設計、偵聽程序設計及WEB設計等，還可能涉及嵌入式以太網(wǎng)、手機APP編程技術.研發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”系統(tǒng)涉及知識要素多、實現(xiàn)難度高、知識融合度復雜，存在開發(fā)周期長、人員分工不明確、開發(fā)效率低等問題.研究“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架，梳理抽象共性、合理分解知識要素、厘清共性與個性的銜接關系、封裝底層驅(qū)動構件對縮短開發(fā)周期、明確人員職責定位、提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本具有重要意義，同時為提高可移植性與可復用性提供技術基礎.需要指出的是，就“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架本身而言，國內(nèi)外對其的研究尚屬于概念和探索階段，缺乏這方面的相關文獻，而對于物聯(lián)網(wǎng)的體系架構研究則非常廣泛，具有一定借鑒意義［3］.本文在系統(tǒng)分析“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”共性與個性基礎上，提出了構件化可移植與可復用的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架及數(shù)據(jù)上行與下行基本流程.以嵌入式硬件構件、底層驅(qū)動構件為基礎［4-6］，基于開源免費的嵌入式實時操作系統(tǒng)MQXLite，提出了WSCN節(jié)點的編程框架.同時基于軟件工程的基本原則及軟件分層基本思想，給出了GPRS-WSCN網(wǎng)關、偵聽程序及WEB技術框架，為快速應用開發(fā)提供了軟硬件的模板［7］.本文將闡述技術框架總體設計的基本思路，WSCN節(jié)點硬件功能抽象、軟件編程技術框架及可移植與可復用分析，GPRS-WSCN網(wǎng)關功能抽象，偵聽程序及WEB程序分層共性與個性分析，最后對本框架的應用方法給出簡要介紹.

2　技術框架總體設計的基本思路

“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架不僅要完成對實際物理數(shù)據(jù)的采集與具體設備的控制，而且還要實現(xiàn)可復用性，通過盡可能少地修改，便能將整個技術框架應用于多個不同企業(yè)的工程項目.人們常用感知層、網(wǎng)絡層及應用層的物聯(lián)網(wǎng)三層框架［8］.本文對該框架稍做改動，將原來的感知層改為感知控制層，其功能也由原來的綜合識別與感知改為感知與控制，以體現(xiàn)終端節(jié)點的感知與控制功能，并為數(shù)據(jù)上行與下行提供理論依據(jù).參照此框架，本文把“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”主要分為4個部分：WSCN節(jié)點、GPRS-WSCN網(wǎng)關、偵聽程序及WEB程序.本技術框架與物聯(lián)網(wǎng)框架的各層對應關系如圖1所示.

圖1　本技術框架與物聯(lián)網(wǎng)框架各層次對應關系圖

在此給出技術框架各部分公共知識要素抽象及

簡明功能.

（1）WSCN節(jié)點.WSCN節(jié)點是指具有計算能力和無線通信接口，可連接各種類型傳感器及控制器的電子設備.在整個技術框架中，WSCN節(jié)點位于框架的最底層，對應于物聯(lián)網(wǎng)三層框架的“感知控制層”，是最重要的環(huán)節(jié)，是終端設備的基本最小智能單元，主要負責終端數(shù)據(jù)的實時采集、處理、短距離無線組網(wǎng)、與GPRS-WSCN網(wǎng)關的通信，一般還包含對終端對象的控制.WSCN節(jié)點與GPRS-WSCN網(wǎng)關通信包括數(shù)據(jù)上行與數(shù)據(jù)下行.

（2）GPRS-WSCN網(wǎng)關.GPRS-WSCN網(wǎng)關是指連接感知網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的橋梁、實現(xiàn)兩網(wǎng)深度融合的智能化電子設備. GPRS-WSCN網(wǎng)關處于整個技術框架的中間層，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，起到數(shù)據(jù)“上傳下達、下傳上達”的作用，實現(xiàn)長距離的數(shù)據(jù)通信模式.從技術角度來看，GPRS-WSCN網(wǎng)關還涉及通信協(xié)議，包括對WSCN節(jié)點與GPRS-WSCN網(wǎng)關組成的網(wǎng)絡及GPRSWSCN網(wǎng)關與服務器組成的網(wǎng)絡之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換.

（3）偵聽程序.偵聽程序是運行于服務器端的軟件，在整個技術框架中起到承上啟下的重要作用，負責完成與GPRSWSCN網(wǎng)關的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理，同時負責將用戶通過WEB程序下達的命令發(fā)送給GPRS-WSCN網(wǎng)關，交由GPRS-WSCN網(wǎng)關進行處理.

（4）WEB程序.WEB程序同樣是運行于服務器端的軟件，是用戶下發(fā)命令的通道、是收集并顯示實時狀態(tài)信息的窗口，主要負責以友好的圖形化界面提供用戶管理、系統(tǒng)維護、設備管理和信息管理等基本功能.

依據(jù)數(shù)據(jù)雙向流通的方式，提出數(shù)據(jù)事務概念.數(shù)據(jù)事務是指數(shù)據(jù)流從一個端點傳送到另一個端點.本技術框架所設計的數(shù)據(jù)事務根據(jù)數(shù)據(jù)流向分為上行數(shù)據(jù)事務和下行數(shù)據(jù)事務，如圖2所示.

圖2　技術框架數(shù)據(jù)事務簡圖

上行數(shù)據(jù)事務（圖中虛線表示）：WSCN節(jié)點通過傳感器采集環(huán)境中的相關數(shù)據(jù)，按照通信協(xié)議將數(shù)據(jù)以無線方式傳送給GPRS-WSCN網(wǎng)關，GPRS-WSCN網(wǎng)關以GPRS方式將數(shù)據(jù)上傳至服務器，位于服務器的偵聽程序接收到數(shù)據(jù)之后將數(shù)據(jù)插入服務器的數(shù)據(jù)庫中，WEB程序從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)并將其顯示出來.

下行數(shù)據(jù)事務（圖中實線表示）：WEB程序?qū)PRS-WSCN網(wǎng)關或WSCN節(jié)點下達命令同時會將命令插入數(shù)據(jù)庫，偵聽程序從數(shù)據(jù)庫中獲取命令并通過GPRS發(fā)送給GPRS-WSCN網(wǎng)關，GPRS-WSCN網(wǎng)關執(zhí)行命令或者發(fā)送命令給WSCN節(jié)點執(zhí)行.

3　WSCN節(jié)點功能分析及技術框架設計

3.1硬件功能抽象

通過分析及總結(jié)應用在不同領域的WSCN節(jié)點所實現(xiàn)的硬件功能，將WSCN節(jié)點按照功能抽象成5個硬件模塊，分別為微控制器模塊、感知模塊、控制模塊、無線射頻模塊和電源模塊.其中微控制器模塊是WSCN節(jié)點的核心，包括CPU、存儲器、輸入/輸出接口等，負責任務調(diào)度、數(shù)據(jù)整合及處理等工作；感知模塊負責采集外界實時物理信息，并將物理信息轉(zhuǎn)換成電信號；控制模塊負責對外接設備執(zhí)行控制；無線射頻模塊負責數(shù)據(jù)的無線收發(fā)；電源模塊則為其他各模塊提供動力.

從哲學認識論的角度來看，“從抽象到具體”是認識事物的首要環(huán)節(jié)，因此，在抽象出WSCN節(jié)點硬件基本功能的前提下，接著要完成對其實例化的過程，才能對其進行深入理解.本文遵循低成本、低功耗、接口豐富、具有一定的數(shù)據(jù)處理和存儲能力等硬件選型原則，選用MKW01Z128（簡稱KW01）作為WSCN節(jié)點的硬件實例［9］.KW01是NXP公司于2012年10月正式推出的基于32位ARM Cortex M0+內(nèi)核的主要面向智能家居、智慧城市等各種物聯(lián)網(wǎng)應用的一款超低功耗微控制器.KW01的運行速率高達48MHz，功耗低達40 μA/MHz，擁有128 KB Flash和16 KBsRAM，提供了高性能的無線電和高達600 Kbps的傳輸速率，可以在290～1020 MHz的頻率范圍內(nèi)的多個頻率上運行使用，支持多個國家ISM頻帶.KW01可提供的模塊功能有RF、16位ADC、GPIO、定時器（PWM、輸入捕捉、輸出比較等）、UART、IIC、SPI等，能夠基本滿足系統(tǒng)實際需求［10］.

3.2軟件編程技術框架

隨著嵌入式應用領域的進一步擴展，新的嵌入式產(chǎn)品對系統(tǒng)的功能、實時性、可靠性和穩(wěn)定性的需求也越來越大，對嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提出了縮短開發(fā)周期、提高軟件質(zhì)量等要求［11］.此時，不基于操作系統(tǒng)的開發(fā)模式便難以滿足日益復雜的嵌入式應用的需要.而由于嵌入式實時操作系統(tǒng)具有體積小、實時性高、穩(wěn)定性強、可裁剪性、可移植性、多任務處理能力等特點，基于嵌入式實時操作系統(tǒng)的開發(fā)模式成為嵌入式技術發(fā)展的必然趨勢［12-13］.為此，通過分析目錄名、文件名、文件內(nèi)容的共性，進行歸納分類，同時，提取構件的共有屬性、開發(fā)對外接口函數(shù)，形成可移植的軟件構件，并以KW01為例搭建了基于MQXLite實時操作系統(tǒng)的WSCN節(jié)點工程框架.框架遵守CMSIS（Cortex Microcontrollersoftware Interfacestandard，ARM Cortex微控制器軟件接口標準）標準.工程框架包括＜01_Doc＞（說明文檔）、＜02_CPU＞（CPU內(nèi)核）、＜03_MCU＞（微控制器）、＜04_Linker_File＞（鏈接文件）、＜05_Driver＞（底層驅(qū)動）、＜06_App_Component＞（應用構件）、＜07_Soft_component＞（軟件構件）、＜08_Source＞（源程序）和＜09_MQXLite＞（實時操作系統(tǒng)）等幾個部分［13］.

使用RTOS設計嵌入式軟件的好處在于，可以將復雜的系統(tǒng)功能分解成獨立性較高的各個任務［14］.因此，實現(xiàn)WSCN節(jié)點功能的關鍵工作，便是依據(jù)其軟件功能描述來劃分任務.根據(jù)WSCN節(jié)點實現(xiàn)的基本功能，為WSCN節(jié)點程序設計了不同的相對獨立的任務，如表1所示.表中給出了不同的任務函數(shù)名、優(yōu)先級及任務功能說明等.

表1　WSCN節(jié)點功能任務列表

3.3軟件框架可移植與可復用分析

復用WSCN節(jié)點工程框架時，由于＜02_CPU＞、＜03_MCU＞、＜04_Linker_File＞、＜05_Driver＞、＜07_Soft_component＞僅與硬件有關或為通用部分，而與實際項目無關，因此在不改變WSCN節(jié)點硬件實例的前提下這些文件夾不需要改動，僅需要及時更新＜01_Doc＞中的readme文件，對項目功能、開發(fā)備忘進行詳細說明.在＜08_Source＞中的中斷服務例程也需要根據(jù)實際情況進行設計和“注冊”.最后關注＜09_MQXLite＞中app文件夾中的TASK_HANDLE和TASK_ADC兩個任務，根據(jù)不同的傳感器類型，將采集到的AD值轉(zhuǎn)換成對應的實際物理量，對于通信協(xié)議中不同的命令字和命令內(nèi)容進行相應處理.另外，根據(jù)實際項目功能來看是否需要增加新的任務.

4　GPRS-WSCN網(wǎng)關功能抽象

根據(jù)智能制造實際應用的需求，GPRS-WSCN網(wǎng)關需要具備網(wǎng)絡接入、協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等基本功能.互聯(lián)網(wǎng)接入方式不只GPRS一種，為了給用戶提供多種選擇、滿足用戶多樣需求，還實現(xiàn)了以太網(wǎng)接入方式的WSCN網(wǎng)關，即ETH-WSCN網(wǎng)關，在此不再贅述，僅以GPRS-WSCN網(wǎng)關作為示例.

4.1硬件體系框圖

GPRS-WSCN網(wǎng)關主要負責將WSCN節(jié)點采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至互聯(lián)網(wǎng)，同時接收來自互聯(lián)網(wǎng)的遠程控制命令，并將該命令轉(zhuǎn)發(fā)給WSCN節(jié)點執(zhí)行.GPRS-WSCN網(wǎng)關主要由主控系統(tǒng)模塊、WSCN節(jié)點通信模塊、GPRS模塊和電源模塊4部分組成，如圖3所示.

圖3　GPRS-WSCN網(wǎng)關硬件模塊組成

4.2GPRS-WSCN網(wǎng)關任務

GPRS-WSCN網(wǎng)關程序同樣采用與WSCN節(jié)點一致的工程框架，在此便不再對GPRS-WSCN網(wǎng)關工程框架作過多說明.根據(jù)GPRS-WSCN網(wǎng)關實現(xiàn)的軟件基本功能，對GPRS-WSCN網(wǎng)關程序劃分了多個獨立任務.

（1）初始化任務.初始化任務TASK_MAIN是MQX的自啟動任務，主要負責芯片初始化、緩沖區(qū)鏈表初始化、安裝用戶中斷服務例程、啟動GPRS模塊、創(chuàng)建其他任務及創(chuàng)建各消息池等工作.當初始化任務完成以后將被阻塞，不再獲得系統(tǒng)調(diào)度.

（2）指示燈任務.指示燈任務TASK_LIGHT用來檢測GPRS-WSCN網(wǎng)關是否運行正常，以0.2s為周期改變指示燈的亮暗狀態(tài).

（3）WSCN節(jié)點通信模塊數(shù)據(jù)處理任務.WSCN節(jié)點通信模塊數(shù)據(jù)處理任務TASK_ZigbeeData中主要包含兩個處理函數(shù)：Zigbee數(shù)據(jù)發(fā)送處理函數(shù)和Zigbee數(shù)據(jù)接收處理函數(shù).

（4）GPRS模塊數(shù)據(jù)處理任務.GPRS模塊數(shù)據(jù)處理任務TASK_GPRSData中主要包含兩個處理函數(shù)：GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送處理函數(shù)和GPRS數(shù)據(jù)接收處理函數(shù).

（5）心跳包任務.心跳包任務TASK_ComHeart主要負責輪詢同屬一個網(wǎng)絡地址的所有WSCN節(jié)點的信息，每60s輪詢一次，以心跳包的方式將網(wǎng)關和節(jié)點的相關信息發(fā)送給服務器，服務器以此判斷網(wǎng)關和節(jié)點是否都還在線，保證連接和服務的正常.

復用GPRS-WSCN網(wǎng)關工程框架時，僅需要關注TASK_ZigbeeData和TASK_GPRSData兩個任務，根據(jù)實際項目要求對數(shù)據(jù)幀進行解析和處理后，向互聯(lián)網(wǎng)或無線傳感器網(wǎng)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā).

5　偵聽程序共性與個性分析

偵聽程序運行于服務器端，在“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術架構中起到承上啟下的重要作用，負責完成與GPRS-WSCN網(wǎng)關的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)處理，同時負責將用戶通過WEB程序下達的命令直接發(fā)送給GPRS-WSCN網(wǎng)關，交由GPRS-WSCN網(wǎng)關進行處理.

根據(jù)軟件分層的設計思想，從邏輯業(yè)務上將偵聽程序分為3層：網(wǎng)絡通信層、數(shù)據(jù)處理層和應用層，如圖4所示.

圖4　偵聽程序分層結(jié)構

5.1網(wǎng)絡通信層

偵聽程序采用基于會話的多線程異步Socket方法完成網(wǎng)絡通信任務，使得服務器的同一個端口可以與多個GPRSWSCN網(wǎng)關進行通信.本層主要負責與GPRS-WSCN網(wǎng)關的連接與通信，與通信協(xié)議和用戶需求無關，因此在復用偵聽程序時本層不需要任何改動.

5.2數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層主要負責處理上行數(shù)據(jù)包和下行數(shù)據(jù)包，分別交由上行數(shù)據(jù)包處理模塊和下行數(shù)據(jù)包處理模塊來處理.技術框架應用在不同的項目中時，由于項目的差異導致通信協(xié)議中的命令字發(fā)生增加或修改，因此偵聽程序僅需修改本層，根據(jù)新的命令字處理數(shù)據(jù)即可，其他兩層不需任何改動.

5.3應用層

應用層是與具體項目直接相關的，可以根據(jù)不同項目的多樣化需求對功能進行有針對性地擴展.例如，設計短信告警模塊便可以實現(xiàn)在GPRS-WSCN網(wǎng)關或WSCN節(jié)點出現(xiàn)故障時及時使用短信通知相關人員.當用戶提出新的需求時，僅需修改本層便可實現(xiàn)功能的添加，其他兩層不需要任何改動.

6　WEB程序?qū)哟畏治?/h2>

WEB程序同樣運行于服務器端，是用戶下發(fā)命令的通道、是收集并顯示實時狀態(tài)信息的窗口，主要負責以友好的圖形化界面提供用戶管理、系統(tǒng)維護、設備管理和信息管理等基本功能.

為提高整體技術框架最大程度的可復用性和可擴展性，構建了具有層次結(jié)構且面向?qū)ο蟮腤EB程序框架.本框架采用ASP.NET動態(tài)網(wǎng)頁技術與數(shù)據(jù)庫技術相結(jié)合的方法進行搭建，選用B/S設計模式，簡潔易懂，遵循軟件工程設計思想，符合程序框架結(jié)構清晰、文件內(nèi)容安排合理的要求，具有易修改、易擴展的特點.WEB程序框架內(nèi)含4個層次，分別為實體層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層、表示層，各層之間的關系如圖5所示，各層之間執(zhí)行嚴格分層、不能跨層訪問［15］.

圖5　WEB程序框架層次關系圖

（1）實體層

實體層（Model）主要負責對需要用到的數(shù)據(jù)庫中的每個表創(chuàng)建一個類，類中的屬性對應表中的字段，其他層便可以對這個類聲明一個具體的對象，并通過這個具體的對象訪問其各個屬性.

（2）數(shù)據(jù)訪問層

數(shù)據(jù)訪問層（WebDAL）主要實現(xiàn)了持久化邏輯，主要負責與數(shù)據(jù)庫的交互并按照業(yè)務流程對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查等基本操作.

（3）業(yè)務邏輯層

業(yè)務邏輯層（WebBLL）主要實現(xiàn)用戶的業(yè)務流程、實現(xiàn)業(yè)務中的各種驗證邏輯和業(yè)務規(guī)則，處于WebUI層和WebDAL層的中間，在數(shù)據(jù)交互中起到了承前啟后的作用.

（4）表示層

表示層（WebUI）是WEB程序框架中最重要的部分，主要用于數(shù)據(jù)的顯示和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，為用戶提供了一種交互式業(yè)務操作界面.

由于本技術框架與具體項目無關，為驗證數(shù)據(jù)幀“上傳下達、下傳上達”是否正常，因此在WEB程序中設計了通路測試模塊，同時添加新的命令字，如：0x1200，表示目標節(jié)點對命令內(nèi)容值進行加一操作，相應地，添加應答幀命令字，如：0xA200，表示目標節(jié)點執(zhí)行加一操作的結(jié)果，用以區(qū)分其他應答幀，如圖6所示.為方便理解，特將發(fā)送的整幀數(shù)據(jù)和接收到的整幀數(shù)據(jù)全部顯示在頁面上，只留命令內(nèi)容部分給用戶進行修改.

圖6　數(shù)據(jù)通路測試模塊界面

實際項目應用中，以數(shù)據(jù)采集模塊和設備控制模塊來替代通路測試模塊，采集的數(shù)據(jù)類型及控制的設備種類依據(jù)具體項目而定.但無論何種物理量、何種設備，數(shù)據(jù)幀“上傳下達、下傳上達”的核心思想與通路測試模塊一致，參照通路測試模塊進行修改即可.

7　結(jié)束語

本文通過對“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術開發(fā)所涉及的知識要素進行抽象與分解、對共性與個性的銜接關系進行合理劃分，形成“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”技術框架，實現(xiàn)了傳感器、微控制器編程、WSCN組網(wǎng)、WSCN與GPRS互聯(lián)、數(shù)據(jù)庫、偵聽程序及WEB程序等多領域技術的深度融合，同時具有構件化、可移植性與可復用性等技術優(yōu)勢，能夠有效縮短開發(fā)周期、明確人員職責定位、提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本，從而增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，為智能制造相關系統(tǒng)的開發(fā)提供了新思路及實現(xiàn)途徑.具體實現(xiàn)細節(jié)與使用方法，可從蘇州大學嵌入式學習社區(qū)網(wǎng)站（http：//sumcu.suda.edu.cn）獲得.利用該框架提供的軟件硬件資源，可以快速實現(xiàn)一個具體的“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上行與數(shù)據(jù)下行，即WSCN節(jié)點采集的數(shù)據(jù)直接被解析的WEB網(wǎng)頁，WEB網(wǎng)頁數(shù)據(jù)可以直接傳送到WSCN節(jié)點，實現(xiàn)通過WEB網(wǎng)頁干預WSCN節(jié)點，從而實現(xiàn)遠程控制目標對象.文中給出的GPRS-WSCN網(wǎng)關，若實際需要，也可以改為通過有線以太網(wǎng)的NET-WSCN網(wǎng)關，技術框架一致.

致謝：本文工作得到“軟件新技術與產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心”部分資助.

［1］李金華.德國“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”的比較及啟示［J］.中國地質(zhì)大學學報（社會科學版），2015，15（5）：71-19.

［2］SALDIVAR A A F，LI Y，et al.Industry 4.0 with cyber-physical integration：A design and manufacture perspective［C］.Proceedings of the 21st International Conference on Automation&Computing，2015:1-6.

［3］侯瑞春，丁香乾，陶冶，等.制造物聯(lián)及相關技術架構研究［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2014，20（1）：11-20.

［4］薦紅梅.基于硬件構件的嵌入式底層軟件開發(fā)方法研究及其應用［D］.蘇州：蘇州大學，2008.

［5］LEDNICKI L，PETRICIC A，AGAR MARIO.A Component-Based Technology for Hardware andsoftware Components［C］.Proceedings of 35th Euromicro Conference onsoftware Engineering and Advanced Applications（SEAA），Service and Component Basedsoftware Engineering（SCBSE）Track，IEEE，2009:450-453.

［6］張偉，梅宏.面向特征的軟件復用技術：發(fā)展與現(xiàn)狀［J］.電子學報，2014，59（1）：21-42.

［7］FOWLER M.Patterns of Enterprise Application Architecture［M］.Addison-Wesley Professional，2002：17-24.

［8］楊金翠，方濱興，翟立東，等.面向物聯(lián)網(wǎng)的通用控制系統(tǒng)安全模型研究［J］.通信學報，2012，11：49-56.

［9］席冬冬.基于WSN水環(huán)境監(jiān)測節(jié)點設計［D］.天津：天津工業(yè)大學，2013.

［10］FREEESCALEsEMIONDUCTOR，INC.NKWO1Z128 Highly-integrated，cost-effectivesingle-packagesolution forsub-1 GHz applications［R］.NKWO1Z128 REV.5，Netherlands:NSPsemiconductors，2014.

［11］ANH TRAN NGUYEN BAO，TANsU LIM.Real-time operatingsystems forsmall microcontrollers［J］.IEEE Micro，2009，29（5）: 30-45.

［12］蘇勇.嵌入式實時操作系統(tǒng)MQX應用框架研究［D］.蘇州：蘇州大學，2013.

［13］王宜懷，朱仕浪，姚望舒.嵌入式實時操作系統(tǒng)MQX應用開發(fā)技術［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014：1-26.

［14］羅蕾.嵌入式實時操作系統(tǒng)及應用開發(fā)［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2011：137-175.

［15］馬燕，王文發(fā)，李紅達.基于.NET的四層結(jié)構研究及其應用［J］.微電子學與計算機，2008，25（11）：188-190，194.

A Research on“Internet+Intelligent Manufacturing”Technical Framework

PAN Qiyong1，WANG Yihuai2，3，F(xiàn)AN Ningning2
（1.School of Physics and Electronic Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500；2.School of Computerscience and Technology，Soochow University，Suzhou 215006；3.Collaborative Innovation Center of Novelsoftware Technology and Industrialization，Nanjing 210046，China）

The technology architecturesystem of“Internet+Intelligent manufacturing”covers a great many aspects，such assensor application designing，microcontroller programming，wirelesssensor and controller networking，interconnection of WSCN and GPRS，database designing，monitor program designing and the WEB designing，etc.Aiming at the characteristics of technology development，for example，more knowledge elements，very difficult and complexed knowledge fusion，a component-based，transportable，reusable“Internet+Intelligent manufacturing”technical framework and the basic data upward and downward process are proposed by extracting the common part，reasonably decomposing knowledge factors and clarifying the relationship of universality and individuality.Besides，a hardware andsoftware template and technology foundation are provided with a view toshortening the development cycle，clearing personnel responsibilities，improving the portability，reusability and development efficiency，reducing the developing cost and increasingstability of thesystem.

“Internet+Intelligent manufacturing”；technical framework；underlying components；knowledge elements；universality and individuality

TP393

A

1008-2794（2015）04-0075-06

2016-04-10

國家自然科學基金項目“無線網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡中緊急事件信息發(fā)布的可靠性研究”（61070169）

王宜懷，教授，博士，博士生導師，研究方向：嵌入式系統(tǒng)、傳感網(wǎng)與智能控制技術，E-mail:Yihuaiw@suda.edu.cn.