（3）云计算与虚拟化处理。该平台提供数据控制中心功能，为各类多媒体业务提供运算及存储平台，开展视频监控、物联数据分发、模式识别等业务。云计算依靠的虚拟化技术，在一个给定的硬件平台上宿主机创造一个模拟的计算机环境（虚拟机）并提供给客户机，控制平面虚拟化与数据平面虚拟化结合集成服务、接入二层网络结构，提供硬件资源管理模块、虚拟机资源动态管理模块、虚拟机管理模块、系统负载监控模块、数据集成调用模块、物联网数据存储模块等。硬件资源管理模块在服务器操作系统的基础上完成集群管理功能。其主要功能包括：服务请求分发功能；Socket的进程并发管理功能；集群服务器增加、删除功能。

虚拟机资源动态管理模块根据虚拟机的负载情况动态地为虚拟机分配不同的计算资源，并向下与硬件资源管理模块进行通信。其主要功能包括虚拟机负载监控、计算资源分配、硬件资源管理与通信接口。虚拟机管理模块维护虚拟机的基本信息，手动指定虚拟机资源管理策略。其功能包括虚拟机添加、虚拟机删除、虚拟机共享设置、虚拟机类型管理、虚拟机基本资源分配策略管理。

系统负载监控模块提供系统的负载监控，为动态资源分配提供参考。其功能包括系统CPU占用率分析、系统内存使用分析、文件系统使用信息分析、任务优先级管理。

数据集成调用模块主要完成业务逻辑的数据库操作，完成由用户业务逻辑到数据库操作之间的映射。物联网数据存储模块位于实际存储数据的关系数据库的上层，为不同的数据库提供统一封装接口，并为上层模块提供访问接口。

2 系统设计与实现

2.1 硬件设计

硬件平台分为传感器节点、Sick节点和后台服务器。传感器节点以Telosb节点为主，配备多种传感器和CC2420通信模块。CC2420工作在2.4GHz的频道上，是一款完全符合IEEE 802.15.4协议规范的芯片。此外，CC2420是基于包的通信芯片，即它能自动判断数据包的开始和结束，因此其传输和接收是以一个数据包为单位。这样能极大简化上层链路层协议的开发，并提高处理效率。

传感器节点用于感知数据和信息采集，并自组织多跳网传输数据给Sick节点，Sick节点用于汇聚区域数据、打包压缩，并接入局域网、传输数据给服务器。后台服务器用于数据计算、处理、存储和管理。移动智能设备通过用户接口查看、显示和推送信息。

传感器网络硬件上由12个传感器节点和2个Sick网关组成。网络中硬件设备连接如图2所示。12个传感器节点和Sick上均有基于ZigBee的无线通信模块，传感器节点将感知数据和状态数据以无线方式最终汇聚到Sick网关，Sick网关将数据封装并以TCP/IP方式发送到远程的服务器。同时来自服务器的命令数据包沿着相反的路线被发送到指定节点，完成控制功能。

图2 传感网络硬件连接

2.2 软件设计

系统平台的软件设计包括传感器软件、移动终端软件与服务器软件设计3部分。传感器软件就是烧写到芯片内部的软件，移动终端软件包括基于iOS的iPad和Android，供用户进行移动监视和控制。服务器软件用于大型数据计算、处理、存储、诊断和推送。

（1）传感器软件设计。传感器网络涉及的硬件模块有数据采集无线传感网节点（温度、湿度、光照度、位置、速度、烟尘、红外传感器）、Sick等。这部分软件设计包括硬件各个模块驱动程序的设计、主程序的设计和中断处理函数的设计。所用到的模块的驱动都是基于Tinyos操作系统的驱动。

（2）服务器软件设计。服务器是基于Linu×系统平台，并以数据库MySql5.5为基础，采用C/S通信模式，对传感器网络系统进行管理。服务器接受来自传感网络的状态数据流，在CS站点上进行相应的功能数据展示，移动终端系统接受来自服务器的命令数据流，完成对智能制造系统传感网络相应的控制功能。详细的软件构架如图3所示。

图3 基于分布式的服务器软件构架