Web技術(shù)基礎(chǔ)上的溫度物聯(lián)網(wǎng)終端研究

黃振江

（高新興科技集團(tuán)股份有限公司，廣東廣州 510530）

當(dāng)代社會(huì)發(fā)展過(guò)程中各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谕ㄐ艂鬏數(shù)男枨笤诓粩嗵嵘?，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展與更新，物聯(lián)網(wǎng)成為了信息時(shí)代下非常重要的研究方向之一。物聯(lián)網(wǎng)將芯片、軟件等智能終端嵌入物理世界實(shí)體內(nèi)，使其能夠具備一定程度上的計(jì)算能力、感知能力以及執(zhí)行能力，成為了真正意義上的智能終端。智能終端能夠在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以及相關(guān)設(shè)施的輔助下完成信息傳輸、信息協(xié)同以及信息處理等在內(nèi)的一系列操作，支持人與物、物與物之間的通信功能順利實(shí)現(xiàn)。以下即以溫度檢測(cè)為例，針對(duì)搭載Web技術(shù)的溫度物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問(wèn)題展開分析與探究，望能夠引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)是全新一代信息技術(shù)領(lǐng)域中非常重要的構(gòu)成部分之一，在信息化時(shí)代發(fā)展中扮演著非常重要的角色。物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)單意義上來(lái)說(shuō)是實(shí)現(xiàn)物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其中，互聯(lián)網(wǎng)仍然是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)與核心所在，是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的延伸與拓展。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)具備三大基礎(chǔ)特征：第一是全面感知的特征。即在傳感器、讀卡器以及射頻標(biāo)簽等技術(shù)的輔助下，突破時(shí)間與地點(diǎn)的限制，獲取物理相關(guān)信息數(shù)據(jù)；第二是可靠傳遞的特征。及通過(guò)獨(dú)立內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的方式，將物體信息實(shí)時(shí)性且準(zhǔn)確的傳遞出去；第三是智能處理的特征。即在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)支持下，通過(guò)云計(jì)算、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等相關(guān)技術(shù)手段，圍繞海量數(shù)據(jù)信息展開分析與處理，以智能化的方式對(duì)物體進(jìn)行靈活控制。

2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

界于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有全面感知、可靠傳遞以及智能處理這三個(gè)方面的特征，因此在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的過(guò)程中，可以嘗試構(gòu)建三大基礎(chǔ)層次，感知層為最底層，網(wǎng)絡(luò)層為中間層，平臺(tái)層為連接層，應(yīng)用層為最上層。以下針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行概括：

2.1 感知層

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)中，感知層主要由一系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備所構(gòu)成，如傳感器等，同時(shí)也涉及到數(shù)據(jù)接入網(wǎng)關(guān)前的互感器網(wǎng)絡(luò)。作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展與應(yīng)用的基礎(chǔ)所在，感知層所涉及到的技術(shù)較多，如傳感控制技術(shù)、短距離無(wú)線通信技術(shù)、以及射頻識(shí)別技術(shù)等，均是感知層功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)所在。本層嵌入式web終端體系結(jié)構(gòu)如下圖所示（見圖1）。

圖1 感知層嵌入式web終端體系結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層以現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，由有線通信網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、云計(jì)算平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)以及私有網(wǎng)絡(luò)等共同組成，將感知層所獲取的數(shù)據(jù)信息傳遞至應(yīng)用層中。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層形成了以數(shù)據(jù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)通信平臺(tái)，以感知數(shù)據(jù)處理與管理技術(shù)為核心，涉及到了傳感網(wǎng)絡(luò)中包括數(shù)據(jù)查詢、儲(chǔ)存、外撅、分析、理解以及感知等在內(nèi)的一系列理論與技術(shù)體系。

2.3 平臺(tái)層

平臺(tái)層的主要功能是連接網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層，在感知層識(shí)生成海量數(shù)據(jù)信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)層傳輸匯聚至平臺(tái)層后，平臺(tái)層可以負(fù)責(zé)解決數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、檢索、使用、安全隱私保護(hù)等一系列的問(wèn)題。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的背景下，服務(wù)器間交換數(shù)或在向磁盤庫(kù)等儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行備份時(shí)，可以通過(guò)局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)，但涉及到資源占用的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大容量、高速度儲(chǔ)存設(shè)備的共享應(yīng)用，避免局域網(wǎng)資源被占用，在平臺(tái)層中可實(shí)現(xiàn)對(duì)專用存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理應(yīng)用。

2.4 應(yīng)用層

在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中，應(yīng)用層的主要功能是分析并處理來(lái)自于感知層的數(shù)據(jù)信息，面向用戶提供特定的服務(wù)與支持，如監(jiān)測(cè)功能（對(duì)物流、污染的監(jiān)測(cè)）、控制功能（對(duì)智能家居、智能交通、路燈的控制）、掃描功能（如手機(jī)支付、不停車收費(fèi)的掃描）、以及查詢功能（如智能檢索、遠(yuǎn)程抄表的查詢）。作為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)發(fā)展的目的，各種智能控制以及軟件開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)橛脩籼峁┴S富多彩的功能支持，家庭應(yīng)用以及行業(yè)智能化應(yīng)用的開發(fā)與普及將進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大有非常重要的意義。

3 溫度物聯(lián)網(wǎng)終端架構(gòu)

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)特點(diǎn)，整個(gè)溫度物聯(lián)網(wǎng)智能終端系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)包括以下三個(gè)構(gòu)成部分，第一是數(shù)據(jù)采集感知層，第二是提供基于Web服務(wù)的應(yīng)用層，第三是基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸層。數(shù)據(jù)采集感知層即對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的感知層，基于傳感器裝置對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所布置各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的物理信息進(jìn)行采集與收集；基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)傳輸層即對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，將結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)的TCP/IP協(xié)議棧嵌入溫度物聯(lián)網(wǎng)終端中，以確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼_可靠，并在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)平臺(tái)輔助下，提供自監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)至數(shù)據(jù)中心的通信鏈路；基于Web服務(wù)的應(yīng)用層即對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的應(yīng)用層，可以通過(guò)對(duì)所采集數(shù)據(jù)信息的分析，支持各類決策的制定與實(shí)施。

3.1 溫度信息采集終端

構(gòu)建溫度物聯(lián)網(wǎng)終端監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，對(duì)經(jīng)過(guò)測(cè)試的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行再處理。溫度物聯(lián)網(wǎng)終端具有功耗低且體積小的特點(diǎn)，若在野外環(huán)境下工作，還需要補(bǔ)充電源裝置。其體系結(jié)構(gòu)包括三層，通信單元層布設(shè)有基于TCP/IP協(xié)議的接口層，處理單元由儲(chǔ)存器、控制模塊、微處理器、數(shù)據(jù)交換模塊、以及信號(hào)處理模塊這幾個(gè)部分構(gòu)成，采集單元?jiǎng)t由數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理以及傳感器這三個(gè)部分構(gòu)成。布設(shè)于溫度信息采集終端中的采集單元可直接在數(shù)字溫度傳感器的輔助下實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)物理信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以替代A/D轉(zhuǎn)換功能，所轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)搭載微處理器進(jìn)行處理，為并傳輸至網(wǎng)絡(luò)。

3.2 基于IP協(xié)議架構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸

IP協(xié)議架構(gòu)最典型的特點(diǎn)即互通性，可在特性完全不同的鏈路層上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。換言之，對(duì)于具有IP功能的設(shè)備而言，IP協(xié)議架構(gòu)的互通性為其在于計(jì)算機(jī)、服務(wù)器交互連接方面提供了可能性。整套溫度物聯(lián)網(wǎng)終端裝置配備有獨(dú)立的IP通信地址，能夠通過(guò)上位機(jī)軟件配置IP參數(shù)，滿足溫度信息采集終端與溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用模塊之間的數(shù)據(jù)交互連接。

3.3 基于Web服務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

由于Web 服務(wù)是終端的一個(gè)可行的通信機(jī)制，Web服務(wù)機(jī)制必須能運(yùn)行在較小的空間中。另外，終端對(duì)帶寬和能量都有所限制。Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，Web 服務(wù)可以滿足終端的內(nèi)存限制在 HTTP 連接上高效的運(yùn)行，使其更簡(jiǎn)便、更令人信服地應(yīng)用于資源受限的終端裝置。它的互操作和集成優(yōu)勢(shì)，結(jié)合低資源需求和良好的性能，使它成為終端系統(tǒng)中一個(gè)不容忽視的選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上分析中圍繞基于.Web技術(shù)介入下的溫度物聯(lián)網(wǎng)終端問(wèn)題展開設(shè)計(jì)與研究，提出了面向溫度監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)的可靠方法，為溫度等物理數(shù)據(jù)的信息化以及智能化轉(zhuǎn)變提出了全新思維。所構(gòu)建的溫度物聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)具備了使用便捷、費(fèi)用較低、投入較小等一系列優(yōu)勢(shì)，在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建中具有非常突出的參考意義與價(jià)值。