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传感器接口的多样性及复杂性严重阻碍了物联网的进一步发展。其中,传感器输出电气信号种类繁多,且特性参数不明确,表述没有统一规范,导致应用系统硬件集成成本高,维护、扩展困难;而传感器节点应用访问接口的多样性造成了应用系统互操作性差,软件复用率低的问题。为传感器接口建立数据模型,对传感器接口进行规范化、模板化,显得尤为重要。
本文提出了传感器接口模型的概念,并设计实现了传感器接口模型体系,包括信号接口模型和数据接口模型。信号接口模型立足于接口的电气层面,将传感器的信号接口划分为电阻型、电压型、电流型、频率型、脉冲型、开关型和数字通信型,对每种信号类型规定其电气参数,并给出了电阻型的表述模板;数据接口模型立足于接口的软件层面,以软件复用和可重用为目标,对涉及传感器应用过程中的诸多信息进行分类和规范,分为标识信息、被测量信息、输出量信息、映射方式信息、特性参数信息、校准信息和扩展信息,并立足应用,给出了几种较常用的传感器的表述模板。
应用是模型设计的根本出发点和立足点。文中对模型的具体应用进行了系统论述,接口模型设计服务于传感器生产商、系统集成商和服务提供商三大用户,为传感器的生产与系统集成带来极大的便利,更能为开发可重用的应用和服务提供基础。
应用平台是专门用来进行辅助模型应用的工具。本文设计完成的应用平台采用组件化设计思想,以API和DLL的形式完成平台的跨硬件应用,不仅可以实现接口描述文件的生成、显示、配置,还集成了接口匹配与数据波形显示功能。演示结果表明,接口模型设计可以为可重用应用提供支撑,为传感器系统的搭建和使用带来便利。