面向經(jīng)管類專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

周瑞琪 李英 毛謙昂 李明霏 王宇涵

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)可以與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等進(jìn)行融合，打造全新的商業(yè)模式，因此，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)和典型應(yīng)用的研究開(kāi)發(fā)成為各高校相關(guān)專業(yè)教學(xué)和科研的一個(gè)新方向。基于IBM Bluemix，為經(jīng)管類學(xué)生設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。從硬件、軟件及云端三個(gè)方面介紹了設(shè)備的整體設(shè)計(jì)思路及架構(gòu)。在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車充電樁場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);IBM Bluemix;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái);電動(dòng)汽車充電樁;樹(shù)莓派;ZigBee

中圖分類號(hào)：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）08-0-04

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，是讓所有能行使獨(dú)立功能的普通物體實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上對(duì)用戶端的延伸與擴(kuò)展，按約定的協(xié)議，能夠把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，從而進(jìn)行信息交換和通信，擴(kuò)大了可采集到的數(shù)據(jù)范圍，大幅度增加了可收集獲取的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)類型。物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、智能決策等技術(shù)進(jìn)行融合，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和挖掘，從而更加迅速、準(zhǔn)確、智能地對(duì)物理世界進(jìn)行管理和控制[2]，進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)品與服務(wù)創(chuàng)新，且打造全新商業(yè)模式、加速行業(yè)變革[3]。因此，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)和典型應(yīng)用的研究開(kāi)發(fā)逐漸發(fā)展為各個(gè)高校和相關(guān)領(lǐng)域企業(yè)的重要工作，成為各高校專業(yè)技術(shù)教學(xué)和科研的一個(gè)新方向。

目前各高校重視培養(yǎng)掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人才，并提升其在相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與專業(yè)技能教學(xué)等方面的能力。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中的一個(gè)重要工具。為成為可適應(yīng)新環(huán)境并綜合發(fā)展的高素質(zhì)經(jīng)管人才，本校商學(xué)院的學(xué)生有必要了解和掌握物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)，并體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此，面向經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的探索與建設(shè)，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了一些相關(guān)研究，并取得了一定成果。文獻(xiàn)[4]對(duì)高校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的使用情況進(jìn)行了梳理。在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置方面，趙同剛等人根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，著力提高學(xué)生的工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得學(xué)生更好地掌握基本知識(shí)[5]。陳玉川通過(guò)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，感知學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提高創(chuàng)新實(shí)踐能力，將校園物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)知識(shí)融入創(chuàng)新學(xué)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新學(xué)教學(xué)方式的創(chuàng)新[6]。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方面，樊曉露等人設(shè)計(jì)了虛擬智慧供應(yīng)鏈貿(mào)易管理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[7]，周艷構(gòu)建了基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[8]，楊宏偉等結(jié)合智能家居的特點(diǎn)及其特殊應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種基于RFID和傳感網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)[9]。

在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，賈江葉將實(shí)驗(yàn)平臺(tái)分為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、RFID實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和探索開(kāi)放實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分[10];孫冠男設(shè)計(jì)了基于射頻、WiFi、藍(lán)牙、ZigBee、3G/GPRS等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，闡述了由基礎(chǔ)教學(xué)、接入系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)三個(gè)部分的三層實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成的總體架構(gòu)[11];劉佳等設(shè)計(jì)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)在物流、家居和醫(yī)護(hù)等方面的典型應(yīng)用[12]。

通過(guò)文獻(xiàn)梳理可以發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)外的研究較少對(duì)基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行深入研究。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)重點(diǎn)多放在培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中的感知層和網(wǎng)絡(luò)層的技術(shù)中，較少涉及應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理和上層用戶接口，此類培養(yǎng)方式對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的貢獻(xiàn)度較小，且實(shí)訓(xùn)與實(shí)驗(yàn)的行業(yè)覆蓋度低。目前的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)難以讓學(xué)生體會(huì)到完整的行業(yè)應(yīng)用過(guò)程，學(xué)生不能更深入地理解物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用的普遍性，難以將其應(yīng)用于之后的工作與生活中。而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才培養(yǎng)已經(jīng)成為全球各國(guó)的技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提高的重要戰(zhàn)略，有著廣闊的發(fā)展前景。因此，在本文中，針對(duì)經(jīng)管類專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新平臺(tái)需求，從硬件、軟件及云端三個(gè)方面對(duì)基于IBM Bluemix的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車充電樁場(chǎng)景下的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)_本。

1 面向經(jīng)管類專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)的原則

（1）突出應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理和創(chuàng)新能力培養(yǎng)。經(jīng)管專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)時(shí)，學(xué)生感知、觀察架構(gòu)中的感知層和傳輸層，避免了底層操作。本文著重于應(yīng)用層的數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用，與經(jīng)管人才的培養(yǎng)目標(biāo)相契合。

（2）采用模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和設(shè)備，節(jié)省開(kāi)支，方便學(xué)生操作。如水資源監(jiān)控實(shí)驗(yàn)可采用模擬水箱，充電樁可以用樹(shù)莓派模擬等。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景著重在于學(xué)生感知，采用多樣化的模擬場(chǎng)景和設(shè)備可以讓學(xué)生更加直觀地理解行業(yè)應(yīng)用，也方便在校園內(nèi)完成。學(xué)生可以自己模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

（3）可擴(kuò)展性強(qiáng)。以平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)?zāi)K化可以方便簡(jiǎn)捷地根據(jù)需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，學(xué)生也可以自己設(shè)計(jì)更多創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)DIY的部分也可以根據(jù)學(xué)生能力進(jìn)行擴(kuò)展，例如：云端的數(shù)據(jù)分析部分，對(duì)于較為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以直接用Watson IoT API組件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;在此基礎(chǔ)上提高一些難度，學(xué)生可以基于IBM Bluemix的Watson IoT API進(jìn)行編碼控制;對(duì)于能力較強(qiáng)的學(xué)生，可以全部由學(xué)生自己進(jìn)行編碼分析。對(duì)于IoT設(shè)備的控制，同樣也可以根據(jù)學(xué)生能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展，如讓學(xué)生自定義數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)取?/p>

（4）多角色體驗(yàn)與能力提升。實(shí)驗(yàn)涉及從數(shù)據(jù)采集、傳輸、數(shù)據(jù)分析到商業(yè)理解、業(yè)務(wù)創(chuàng)新的全過(guò)程，能夠讓學(xué)生體會(huì)完整的行業(yè)應(yīng)用過(guò)程。實(shí)驗(yàn)分小組進(jìn)行，小組內(nèi)學(xué)生可以承擔(dān)不同角色：數(shù)據(jù)工程師、數(shù)據(jù)分析師、管理者等。學(xué)生可以著重培養(yǎng)某一角色的能力或者整個(gè)業(yè)務(wù)流程的多重能力。

（5）基于IBM Bluemix云，節(jié)省成本，方便分析。Bluemix是一個(gè)開(kāi)放式云平臺(tái)，可以方便用于構(gòu)建、運(yùn)行和管理應(yīng)用程序與服務(wù);而且該平臺(tái)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)于通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行智能化分析和應(yīng)用。IBM Watson IoT Platform使應(yīng)用程序與已連接的設(shè)備、傳感器和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，并使用由它們收集的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序可以使用實(shí)時(shí)API和REST API來(lái)與設(shè)備進(jìn)行通信。

1.2 平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)

設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)分為軟件、硬件和云端三個(gè)方面，如圖1所示。

其中，軟件部分包括底層的Data Source和Local Data Center以及DIY層。項(xiàng)目整體在數(shù)據(jù)處理與搜集方面使用Python，在數(shù)據(jù)展示方面使用JavaScript，在滿足需求的基礎(chǔ)上降低了學(xué)生在基礎(chǔ)語(yǔ)言方面的學(xué)習(xí)難度。

1.3 平臺(tái)硬軟件設(shè)計(jì)

1.3.1 平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

底層的Data Source 是一種布滿傳感器的高度定制設(shè)備，它可以應(yīng)用于特定場(chǎng)景，兼具消息傳播能力。在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，Data Source基于Arduino或Raspberry Pi進(jìn)行定制。傳感器種類包括溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等，如在水污染監(jiān)控的場(chǎng)景中，就可以通過(guò)傳感器檢測(cè)各個(gè)不同水域的水污染情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與上傳。有些Data Source具有權(quán)限設(shè)置，在不同用戶調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)有不同的權(quán)限。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)云端直接控制Local Data Center來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集的自定義。權(quán)限也可以用來(lái)控制數(shù)據(jù)的錄入、修改、維護(hù)。例如：可以用來(lái)控制突發(fā)情況;在智慧農(nóng)田的管理中，必然有突發(fā)自然災(zāi)害的情況。因此對(duì)于突發(fā)情況的數(shù)據(jù)收集需要人為控制，這也是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重點(diǎn)。

Local Data Center是本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的中心，可以是Raspberry Pi，也可以是個(gè)人主機(jī)。Data Source和Local Data Center之間的通信可以通過(guò)多種方式根據(jù)場(chǎng)景需求來(lái)實(shí)現(xiàn)，如可以用RFID，NFC，ZigBee，Bluetooth;甚至是通過(guò)有線連接實(shí)現(xiàn)，如USB串口。

DIY層是需要學(xué)生進(jìn)行自主定制的一個(gè)層次，Local Data Center用來(lái)方便學(xué)生管理以及接入Data Source，并且對(duì)與它連接的Data Source數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并將之發(fā)送至IBM Bluemix云端，同時(shí)響應(yīng)云端發(fā)送來(lái)的控制請(qǐng)求。對(duì)于一個(gè)場(chǎng)景中Local Data Center可能不止是一個(gè)，尤其是在分布式環(huán)境中。Local Data Center可以分為多層，實(shí)現(xiàn)不同程度的監(jiān)管，更加靈活地實(shí)現(xiàn)設(shè)備的接入。由于通過(guò)軟件整合了Data Source的通信，所以大大降低了學(xué)生對(duì)物理技術(shù)設(shè)備操作的難度。學(xué)生只需要理解物理設(shè)備的通信，即可理解特定場(chǎng)景中對(duì)物理設(shè)備的需求，完成特定場(chǎng)景中物理設(shè)備的操作。

1.3.2 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

Terminal分為多種，包括Android，IOS，Windows 10 Mobile，PC等?；贘avaScript實(shí)現(xiàn)軟件的跨平臺(tái)運(yùn)作，使用基于REST的模塊化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求與響應(yīng)，可以智能加載云端信息，包括從云端獲取的學(xué)生自主定義的信息、經(jīng)過(guò)云端處理的信息以及客戶端請(qǐng)求中所帶要求的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)果。Terminal可方便學(xué)生更好地使用物聯(lián)網(wǎng)，并體驗(yàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來(lái)的最終結(jié)果;同時(shí)，也可以使學(xué)生更直觀地理解物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，模塊化也實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目的上的可擴(kuò)展性和敏捷性。

1.3.3 云端結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)云端結(jié)構(gòu)如圖2所示，云端分為

五個(gè)部分：一個(gè)客戶端請(qǐng)求響應(yīng)處理服務(wù)器、一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)信息收發(fā)服務(wù)器、一個(gè)核心端服務(wù)器以及兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

在圖2中，客戶端請(qǐng)求響應(yīng)處理服務(wù)器負(fù)責(zé)接收來(lái)自Local Data Center的數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)到Redis Database;物聯(lián)網(wǎng)信息收發(fā)服務(wù)器負(fù)責(zé)處理Requirements;核心服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理;Redis Database負(fù)責(zé)存儲(chǔ)臨時(shí)的數(shù)據(jù);MySQL負(fù)責(zé)存儲(chǔ)分析后的數(shù)據(jù)。全部的流程可以描述為：首先，客戶端請(qǐng)求響應(yīng)處理服務(wù)器接收到Requirements，對(duì)Requirements進(jìn)行處理與識(shí)別，一部分通過(guò)讀取MySQL直接返回結(jié)果，另一部分請(qǐng)求進(jìn)入核心服務(wù)器，核心服務(wù)器將Requirements發(fā)送至物聯(lián)網(wǎng)信息收發(fā)服務(wù)器，從Local Data Center讀取數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)至Redis Database;隨后核心服務(wù)器從Redis Database讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)到MySQL，返回至客戶端請(qǐng)求響應(yīng)處理服務(wù)器。

1.4 學(xué)生操作及能力培養(yǎng)

（1）從云端控制Local Data Center，實(shí)現(xiàn)自定義物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)軟件整合了Data Source的通信，學(xué)生只需要理解物理設(shè)備的通信，即可理解特定場(chǎng)景中對(duì)物理設(shè)備的需求，完成特定場(chǎng)景中物理設(shè)備的操作。

（2）學(xué)生在云端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。第一種是學(xué)生直接通過(guò)IBM Bluemix的Watson IoT API組件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;第二種方式是學(xué)生基于IBM Bluemix的Watson IoT API進(jìn)行編碼控制;第三種方式是全部由學(xué)生自己進(jìn)行編碼分析。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，提高商業(yè)理解能力，洞悉業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

（3）通過(guò)手機(jī)、平板、電腦等終端，從云端智能加載學(xué)生自主定義的數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，以圖表等多種形式進(jìn)行展示。使學(xué)生從管理者的角度解讀分析結(jié)果，提出優(yōu)化解決方案，為行業(yè)創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)模式。

2 智能充電樁管理物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

面對(duì)世界能源需求的不斷攀升和自然資源的日益枯竭，人們需要尋找更加高效和可持續(xù)的方式使用能源，在此背景下電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)。在電動(dòng)汽車的推廣和應(yīng)用過(guò)程中，充電樁管理仍存在許多問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)希望利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)出一個(gè)較完善的充電樁管理系統(tǒng)，使其具有一定的商業(yè)價(jià)值。該系統(tǒng)的主要功能有：充電樁基本信息（位置、類型、能力、狀態(tài)等）收集和管理、充電狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控（充電接口連接狀態(tài)、進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓、電流、充電時(shí)長(zhǎng)、已充電量等運(yùn)行參數(shù)，以及溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)），并且進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)。

利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)樣例，讓學(xué)生感受基于云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，掌握實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)生通過(guò)在實(shí)際操作中不斷加深對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用的理解，做出改進(jìn)，最終形成基于物聯(lián)網(wǎng)的智能充電樁管理系統(tǒng)。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在本樣例中，整個(gè)系統(tǒng)分為兩部分：Client（客戶端）和Server（服務(wù)器）。Client由Local Center（本地計(jì)算中心）及Terminal（充電樁終端）組成，Server由Restful API和 Display（數(shù)據(jù)可視化界面）組成。學(xué)習(xí)和掌握Z(yǔ)igBee網(wǎng)絡(luò)通信，讀取傳感器數(shù)據(jù)，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)警功能，并對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與原理

實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括：服務(wù)器、電腦、樹(shù)莓派等。實(shí)驗(yàn)環(huán)境包括：Linux，Raspbian，Ubuntu，IBM Bluemix平臺(tái)。

2.3.1 樹(shù)莓派

Raspberry Pi（樹(shù)莓派，RPi）是為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)，只有信用卡大小的微型電腦，其系統(tǒng)基于Linux。Linux是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍有1/2/4個(gè)USB接口和一個(gè)10/100 以太網(wǎng)接口（A型沒(méi)有網(wǎng)口），可連接鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線，同時(shí)擁有視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，具備所有PC的基本功能。

2.3.2 IBM Bluemix云平臺(tái)

Bluemix平臺(tái)是面向開(kāi)發(fā)者的，開(kāi)發(fā)者調(diào)用它的很多服務(wù)，不用考慮很多部署、運(yùn)維的問(wèn)題。同時(shí)，Bluemix上有很多現(xiàn)成服務(wù)，比如消息系統(tǒng)MQTT，在2G環(huán)境中可以進(jìn)行數(shù)據(jù)到云端的傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷掉時(shí)可以把數(shù)據(jù)作為緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)之后可以繼續(xù)上傳到云端，包括Bluemix上面的Cloudant分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸，而且是采用相對(duì)穩(wěn)定的方式進(jìn)行傳輸;更重要的一點(diǎn)，在于開(kāi)發(fā)敏捷性和交付的敏捷性上，它可以提高工作的效率。面向開(kāi)發(fā)者的應(yīng)用平臺(tái)，而不是簡(jiǎn)單的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，這是Bluemix與其他云計(jì)算平臺(tái)最根本的區(qū)別。完善的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用環(huán)境使得Bluemix的用戶可以從操作系統(tǒng)搭建、開(kāi)發(fā)環(huán)境部署、運(yùn)行系統(tǒng)維護(hù)等繁瑣工作中解放出來(lái)，輕松部署，即刻應(yīng)用。

2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，優(yōu)先級(jí)如下：

（1）插電的設(shè)備，用WiFi;

（2）需要和手機(jī)交互的，用BLE;

（3）傳感器用ZigBee。

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）準(zhǔn)備好硬件設(shè)備。在這里樹(shù)莓派具有兩個(gè)作用：一是連接傳感器獲取充電過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);二是作為充電樁的物聯(lián)網(wǎng)模塊，獲取資源，申請(qǐng)服務(wù)器及API等。

（2）構(gòu)建系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)分為兩部分：Client（客戶端）和Server（服務(wù)器）。Client由Local Centre（本地計(jì)算中心）及Terminal（充電樁終端）組成，Server提供Restful API和Display（數(shù)據(jù)可視化界面）。

（3）調(diào)用Terminal的getinfo函數(shù)，將參數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送至Local Center。通過(guò)調(diào)用Terminal的getinfo函數(shù)，獲取充電樁充電狀態(tài)的信息，如充電接口連接狀態(tài)、進(jìn)線輸入電壓、充電輸出電壓、電流、充電時(shí)長(zhǎng)、已充電量等運(yùn)行參數(shù)，以及溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，發(fā)送至Local Center，實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。一旦檢測(cè)到的數(shù)據(jù)超過(guò)了正常范圍，則發(fā)送Error Response。在Local Center調(diào)用 formatinfo，進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總、清洗，之后發(fā)送至服務(wù)器。

（4）在Server中，由Restful API接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，將其發(fā)送至Database（數(shù)據(jù)庫(kù)）進(jìn)行存儲(chǔ)，方便讀取。

（5）最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)等展示。在Display管理界面登錄，讀取數(shù)據(jù)。管理界面包括User Panel（用戶面板）、Control Panel（控制面板）及Info Panel（信息面板）。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文提出如何建設(shè)經(jīng)管類學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹實(shí)驗(yàn)平臺(tái)硬件、軟件和云端的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車充電樁兩個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，并對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)_本的具體內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于IBM Bluemix云平臺(tái)，節(jié)省開(kāi)支，可以使用Bluemix提供的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能。平臺(tái)采用模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和設(shè)備，可擴(kuò)展性強(qiáng)，突出了應(yīng)用層數(shù)據(jù)處理和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，有助于經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生的多角色體驗(yàn)與能力提升。實(shí)驗(yàn)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，適合經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生體會(huì)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景、了解物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)、掌握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用。在該平臺(tái)的基礎(chǔ)上，還可以探索更多適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的、適合經(jīng)管類專業(yè)學(xué)生的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，培養(yǎng)適應(yīng)新環(huán)境的綜合型經(jīng)管人才。

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