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基于Web Service的物聯網數據平臺的設計與實現
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摘要：科學技術的不斷發展促進了物聯網在全世界內的受重視程度，而隨著科學技術的發展，也面臨著很多問題，例如，目前物聯網采集信息量多、數據類型不確定、呈現方式多種多樣。這些問題都需要解決。而對于物聯網數據平臺的設計與實現方面的軟件設計也應運而生。
關鍵詞：物聯網 軟件設計 數據平臺
眾所周知，物聯網是21世紀最有發展前途的信息技術，發展潛力和應用空間廣闊，物聯網統一處理的是網絡環境中的“人-物”、“物-物”之間的溝通連接，聯系需要簡單、統一的接口，接口采用中立方式進行定義，從而實現物聯網之間的接洽。這個軟件設計的目的是建立一個基于Web Service的物聯網數據平臺的設計與實現的體系。
一、物聯網的一般定義
1.1 物聯網的定義
物聯網是建立在計算機互聯網和通信技術的基礎上，利用射頻自動識別、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡的系統。
1.2 物聯網特點
在物聯網這個網絡中，物品能夠自動將它們的相關信息進行保存，并且不需要人的干預。互聯網的實質是通過使用射頻自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯與共享。
二、物聯網數據平臺的設計與實現的軟件設計
2.1 軟件設計對硬件設備要求的概述
這個物聯網數據平臺的設計與實現的軟件設計的系統是由數據采集發送終端、移動GPRS、公網固定IP、客戶端4部分組成。軟件設計要以硬件為支持，數據采集發送終端的控制器采用LPC2138，這種芯片能夠支持實仿真和嵌入式跟蹤的微控制器，并且需要有高速的Flash存儲器和實時時鐘。傳感器部分是濕度數字傳感器采集溫濕度數據，需要使用RS485總線連接異步串行通信UARTO端口，并且把控制器配置成RS485主機。
2.2 數據采集發送終端的軟件設計
主要包含兩個部分：GPRS接受命令和數據采集與發送兩個部分。這個應用程序定義了四個主要的時間標志位：GPRS在線標志位、數據采集標志位、采集完畢標志位和接受命令標志位。這四個標志協調系統的主要任務是數據的采集、數據的發送、接受指令等任務。系統主要有三個指令，采集發送數據命令，設置采樣頻率和采集數據量大小。獲得每個指令后都會置位相應的標志位，通過對標志位是否置位的判斷來決定程序下一步的指令。每當數據采集完畢后可以發送數據。
表格1：數據軟件設計的概括表
時間標志位 主要任務
在線標志位 數據采集
數據采集標志位 數據采集
采集完畢標志位 發送數據
接受命令標志位 接受指令
2.3 移動GPRS網絡
這個GPRS網絡使用的是企業公網組網方式。中心站需要的是固定的ip地址，但是遠程終端實行動態的ip地址分配。每當遠程終端開機之后，就會主動連接服務器，從而進行數據收集，終端模塊自動獲得ip地址，然后客戶端通過訪問WebLogic服務器，查看接受到的數據，完成網絡與人的連接。
2.4 公網固定ip服務軟件的設計
通過Socket編程技術來實現服務器軟件設計，本系統服務器程序需要能夠在任何時間處理多個客戶連接，因此該程序必須是一個多線程TCP服務器。每個TCP連接的建立開始于TCP客戶機創建一個套接字，然后調用connect函數以啟動下一次的握手操作，從而建立起與遠程服務器的連接。在服務器方面，詳細來說，通常是首先創建一個套接字，然后調用bind函數來綁定自己的公認端口號，接著調用listen函數來準備接受客戶端請求，最后調用accept函數來完成信息傳遞，這就是一個完整的公網固定ip服務軟件的設計。
2.5 客戶端的連接
在客戶端方面的設計，通常是傾向于使用RIA模型的FLEX技術來開發Web頁面，每個客戶端都可以通過Web瀏覽器使用HTTP協議調用Web頁面。界面能夠清晰地顯示出系統的狀態、下達的配置參數以及現場采集的數據。通過WEB頁面與Web Service組件進行通信，可以將用戶的參數傳遞給Web Service。當然，采用Flex技術能夠構建內容非常豐富的客戶端程序，另外Flex還擁有Push技術，能夠在客戶端上顯示服務端的信息，這個過程的實現也是把Flex技術使用到數據采集過程的重要原因之一，亦是本設計選擇使用Flex技術的最重要原因。系統的Web Service設計往往使用面向服務的SOA設計，這樣不僅能提高系統的反應速度，而且可以便于對系統的維護。就軟件設計的總體符合門面模式的軟件架構而言，如果上層直接調用下層的接口，不能僅僅是具體的實現，這樣對軟件的擴展和維護有非常大的幫助。
2.6 物聯網終端
在物聯網終端上運行物聯網操作系統或者基于物聯網操作系統的應用方式。一般來說，運行于物聯網終端上的應用程序，用戶一般通過智能手機來進行控制。過程如下，智能手機連接到物聯網終端由本地通道實現的，實現在控制終端上的APP的裝卸和M2M終端的相關配置;如果物聯網終端上正在運行一個APP，并且該APP是基于client-server模式，那么終端要與APP的“應用程序后臺”實現交互，完善業務邏輯;如果物聯網終端與“終端管理后臺”建立了長久的通信間額連接，以實時更新物聯網操作系統內核版本等程序。舉個例子，一臺電腦更換了內置攝像頭，這時物聯網終端就需要連接到終端的管理后臺，下載對應的驅動程序�？傮w來說，物聯網終端制造廠商負責建立并維護終端管理后臺。如果APP在物聯網終端上運行，需要由ICP/ISP開發或者經由第三方開發者，并上傳到M2M APP Store，滿足用戶下載的需求;另外，能夠通過本地通信通道進行通信的是物聯網終端之間，這物聯網關鍵能力之一便是實現物聯網終端之間的直接通信，當然物聯網區別于移動互聯網的關鍵地方之一也是實現物聯網終端之間的直接通信。
三、對基于web service的簡單介紹
為了加深對這個軟件運行的生態模型的理解，舉一個例子。在餐飲行業，如果經常去一家餐館吃飯，并且每次去，恰巧點的餐食基本都差不多。那么現在比較困擾的問題是，每次去吃飯都要花費大量時間來排隊，點餐，交錢，然后拿餐牌，找座位，等待等。明顯的看出是一個單調且乏味的過程，假如能夠進行自動化的物聯網數據應用，簡化這個過程或者讓這個過程自動化，那就非常圓滿了。計算機技術在生產上的一次技術革新的產物是物聯網。根據我國信息技術的快速發展和物聯網技術的試點應用的良好效果，我國的物聯網在很多地區都得到了很好的發展和運用，物聯網快速發展是技術創新和科技進步的結果，在信息化方面也發揮著非常重要的作用。
四、結論
本篇論文首先介紹了物聯網及數據交換平臺的相關技術，其次給出了基于服務的物聯網數據交換平臺的總體框架，最后簡單分析了平臺的總體功能結構以及該平臺的發展前景廣闊�；ヂ摼W的發展時基于服務的物聯網數據交換平臺發展的前提，物聯網數據共享以服務的形式實現，在應用層與感知層、應用層與應用層之前異構系統之間實現。本文提出的基于Web Service的物聯網數據平臺的設計與實現，能夠促進人、物和企業與基于Web的社交智能的有效連接。從設備采集到的數據也通過gSOAP協議發布Web服務的方式傳輸到應用程序，應用程序解析Web服務，有助于實現數據采集的底層設備無關性的運行，讓底層設備向應用服務器傳輸數據變得透明、快速�；诜⻊盏臄祿治銎脚_的主要優點在于它依賴于HTTP協議，這樣很容易將Web服務集聚到已經存在的的路由器、HTTP平臺、防火墻以及其他系統中，使用已經使用的技術和安全系統來保護該平臺就已足夠，不需要增加額外的軟硬件的設施�？傮w來講，基于Web服務開發物聯網應用系統就能具有一些無與倫比的優勢。
參考文獻：
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