基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究

徐雨培

【摘?要】目前，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)通過信息傳感設(shè)備把物品與互聯(lián)網(wǎng)融合，互相溝通或交換信息，構(gòu)成了新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其目的是更加便利地滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰?duì)于海量的信息而言，數(shù)據(jù)庫的信息存儲(chǔ)方式有利于從根源上解決信息化時(shí)代的難題，同時(shí)也為信息存儲(chǔ)與信息交流提供了更多方便。進(jìn)入信息化社會(huì)后，企業(yè)若要獲得競爭中的優(yōu)勢(shì)地位，那么基本前提就在于獲得實(shí)時(shí)性的信息。為此，把數(shù)據(jù)庫運(yùn)用于新時(shí)期的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，有利于確保信息互動(dòng)的順暢性，為企業(yè)正常運(yùn)行提供最基本的信息支持。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境監(jiān)控;系統(tǒng)研究

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益突出，如大氣霧霾導(dǎo)致能見度低下;工業(yè)制造、建筑制造產(chǎn)生粉塵和噪音等問題;車輛、化工等破壞大氣臭氧層，導(dǎo)致全球溫度升高。這種情況下，對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)通過傳感設(shè)備，按照約定協(xié)議將任何實(shí)體硬件設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)相連，使實(shí)體硬件設(shè)備可通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。感知層將物理世界與信息世界通過硬件設(shè)備進(jìn)行連接，感知環(huán)境物質(zhì)外在屬性;網(wǎng)絡(luò)層作為物聯(lián)網(wǎng)的大腦，將感知層信息傳輸至應(yīng)用層。傳入的數(shù)據(jù)通過應(yīng)用層轉(zhuǎn)換和子平臺(tái)處理后服務(wù)行業(yè)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)更偏重應(yīng)用，應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)的核心，創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。

1物聯(lián)網(wǎng)和智慧建筑的相關(guān)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是基于現(xiàn)代信息技術(shù)、傳感技術(shù)等基礎(chǔ)上，將具備智能特征的設(shè)備、電器等，集中于一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，形成以“物聯(lián)”為核心的新型網(wǎng)絡(luò)控制模式。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)，是將各種建筑事物上構(gòu)建起能夠連入互聯(lián)網(wǎng)的各種信息標(biāo)識(shí)，這些標(biāo)識(shí)可以被傳感器所識(shí)別，并能夠?qū)鹘y(tǒng)的靜態(tài)物體賦予新的智慧含義?；谶@些電子化的標(biāo)識(shí)，可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，這些標(biāo)識(shí)可以作為一種網(wǎng)絡(luò)媒介，在建筑物體與互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境之間構(gòu)架起聯(lián)系的橋梁，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智慧建筑的綜合化控制和管理。智慧建筑管理者可以利用信息控制終端，通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各種建筑內(nèi)的設(shè)施等事物發(fā)布指令，指令會(huì)沿著無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至電子標(biāo)簽，而電子標(biāo)簽是由電子芯片構(gòu)成的，可以完成對(duì)控制管理指令數(shù)據(jù)的接受和解析，最終將指令傳遞到各種設(shè)施的運(yùn)行接受裝置內(nèi)。智慧建筑的各個(gè)設(shè)施可以通過內(nèi)部電子信息系統(tǒng)來將指令分解為相應(yīng)的控制和管理步驟，最終完成物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的支護(hù)建筑管控目標(biāo)。

2優(yōu)化措施分析

2.1Web服務(wù)器功能的實(shí)現(xiàn)

Web服務(wù)器通過Tomcat部署，框架為SpringMVC。傳感器采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心交互，進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)處理后，通過頁面反饋給用戶進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全采用授權(quán)方式保障，后臺(tái)提供Restful接口，返回的JSON格式數(shù)據(jù)供第三方調(diào)用。系統(tǒng)內(nèi)的終端設(shè)備通過UDP、TCP與Web服務(wù)器建立連接，可以上報(bào)數(shù)據(jù)以及接收控制命令。服務(wù)器主要包含數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊環(huán)境數(shù)據(jù)分析模塊、規(guī)則聯(lián)動(dòng)模塊。服務(wù)器軟件使用Java語言編寫，服務(wù)器被啟動(dòng)之后，可對(duì)接收端口進(jìn)行監(jiān)聽，一旦接收到客戶端的連接請(qǐng)求，服務(wù)器將啟動(dòng)線程對(duì)客戶端上報(bào)的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。模塊接收、提取信息后，將其存入數(shù)據(jù)庫，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以報(bào)表以及熱力圖的形式顯示給客戶。同時(shí)還可根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)則，下發(fā)對(duì)應(yīng)的控制指令，以改善環(huán)境。環(huán)境系統(tǒng)平臺(tái)通過服務(wù)器接收傳感器上報(bào)的數(shù)據(jù)，如PM10，PM2.5，SO2，NOx，CO，O3，TVOC，H2S，HCl，NH3，Cl2等污染參數(shù)，可滿足用戶對(duì)復(fù)雜污染狀況的監(jiān)測(cè)需求，同時(shí)系統(tǒng)還可采集風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，將其作為環(huán)境監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，便于分析園區(qū)內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)。

2.2物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫管理運(yùn)用中的安全性

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)信息的管理緊密結(jié)合雖然帶來了很多便利，但與此同時(shí)也增加了信息存儲(chǔ)以及信息利用中的安全隱患。數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)屬于虛擬性的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)隱藏較多的漏洞與風(fēng)險(xiǎn)。如果沒有慎重加以處理，那么數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身的漏洞也會(huì)威脅到用戶隱私安全，從而導(dǎo)致隱私被竊取等不良現(xiàn)象發(fā)生。為保障信息安全，各個(gè)行業(yè)都給出了信息安全的防控措施：對(duì)于各類數(shù)據(jù)都應(yīng)當(dāng)保留備份，對(duì)于關(guān)鍵性的信息數(shù)據(jù)予以加密處理。通過備份與加密技術(shù)的完善，就可以在本質(zhì)上改進(jìn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)。此外，新時(shí)期的數(shù)據(jù)庫技術(shù)也運(yùn)用了抗風(fēng)險(xiǎn)的專業(yè)化軟件。通過軟件升級(jí)的措施來防控?cái)?shù)據(jù)操作遇到的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.3能源管理應(yīng)用

現(xiàn)代建筑的運(yùn)行離不開各種能源的使用，電能就是維系現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代建筑體當(dāng)中各種電氣設(shè)施的應(yīng)用是非常廣泛的，如照明設(shè)施等，由于這些電氣系統(tǒng)的能源保障需求較高，一旦出現(xiàn)能源方面的問題將會(huì)影響到整個(gè)建筑物的使用。智能系統(tǒng)的照明管理，會(huì)根據(jù)建筑空間的使用情況進(jìn)行智能判斷，如建筑內(nèi)部無人行走時(shí)，智能系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)傳遞給控制中心，然后由控制中心下達(dá)指令，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模式下，進(jìn)行照明設(shè)備的智能化關(guān)閉，并且在國家節(jié)能發(fā)展目標(biāo)中，建筑領(lǐng)域也要基于節(jié)能減排進(jìn)行完善和優(yōu)化。針對(duì)能源的管理而言，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以解決能源的供給穩(wěn)定以及節(jié)能方面的綜合目的。在能源供給方面，可以依托于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集功能，對(duì)建筑內(nèi)部的所有用電設(shè)施進(jìn)行全面監(jiān)控，并結(jié)合數(shù)據(jù)信息來分析出每個(gè)用電設(shè)施的用電高峰、低谷和變化規(guī)律等，通過物聯(lián)網(wǎng)可以構(gòu)建起智慧化的控制頻段，根據(jù)用電設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行情況來科學(xué)合理分配電能，這樣既可以保證用電設(shè)施都能夠獲取正常運(yùn)行所需的電力能源，同時(shí)也避免了電力能源的浪費(fèi)。另外，對(duì)于用電設(shè)施而言，必然會(huì)存在著不使用的情況，如照明設(shè)備在建筑物內(nèi)，可以通過物聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)智慧開啟和關(guān)閉控制，在感應(yīng)設(shè)備感知到有人員經(jīng)過時(shí)，照明設(shè)備可以自行啟動(dòng)，當(dāng)空間內(nèi)無人時(shí)，照明設(shè)備可以自行關(guān)閉，這樣就可以在滿足建筑照明使用功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

結(jié)語

隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)庫逐步運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)領(lǐng)域。如果能運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫方式來優(yōu)化信息管理，那么就可以獲得實(shí)時(shí)性的經(jīng)營與生產(chǎn)信息，同時(shí)也方便了各行業(yè)之間的信息共享。然而不應(yīng)當(dāng)忽視的是，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)信息化在提供方便的同時(shí)，也帶來了信息安全的某種威脅。單位及其管理者有必要格外重視信息管理遇到的隱患與威脅，綜合運(yùn)用多樣的手段來消除信息安全威脅。在未來實(shí)踐中，技術(shù)人員還需要不斷摸索，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從而提升數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的運(yùn)行使用效率。

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（作者單位：河南工學(xué)院）