氣象物聯網系統關鍵技術研究

錢雨　張傳武　范旭杰

摘 要：在氣象物聯網應用系統中，為了解決企業(yè)自行編碼標準不統一造成的系統不兼容、適用范圍有限等問題，將物聯網編碼技術與氣象應用系統相結合，并將ucode編碼應用于氣象物聯網應用系統對制造商的氣象物聯網終端進行標識編碼，從而制造商能以更加標準、規(guī)范的方法管理其終端產品。根據對氣象物聯網應用系統的分析和研究，運用Qt C++界面開發(fā)框架和數據庫設計、開發(fā)了氣象物聯網ucode編碼管理系統，支持編碼規(guī)則制定、編碼變更，編碼值生成、編碼使用與屬性信息存儲，為物聯網系統生產商提供簡便的ucode標識編碼應用。

關鍵詞：氣象;物聯網;標識;ucode編碼;管理系統;數據庫

中圖分類號：TP242.6文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）03-00-02

0 引 言

在西方發(fā)達國家，物聯網技術已經在氣象領域中使用，尤其是氣象監(jiān)測和氣象預報中，甚至有的國家將其使用在軍事氣象領域中，實現了軍事氣象的智能管理。在我國，物聯網技術主要在氣象信息監(jiān)測、氣象發(fā)布和氣象服務等方面應用[1]。氣象事業(yè)是基礎性、科技性公益事業(yè)，隨著科學技術的發(fā)展，氣象事業(yè)取得長足進行，在防災減災、經濟建設、社會發(fā)展和國防建設中發(fā)揮了重要作用，氣象條件的優(yōu)劣是影響國家安定與人民生活穩(wěn)定的關鍵因素之一[2]。

物品都具有其獨特屬性，物體標識編碼能識別其屬性，由于每個物品的唯一性，因此標識編碼也應具有唯一性。標識編碼的標準統一，這樣才能使編碼具有唯一性，也能更準確方便的識別物品信息[3]。氣象物聯網中的終端需要進行統一標識、管理。統一標識技術是實現海量物品區(qū)分與查找的關鍵技術，要求能夠對某個物體、某類物體及其復合物體進行標識。數據交換標準的一個核心問題就是物體命名和尋址唯一性問題，隨著物聯網系統的發(fā)展和應用普及，這個問題變得越發(fā)重要[4]。

標識與尋址技術在氣象物聯網中起著重要的支撐作

用[5]，氣象終端標識體系的建設是實現氣象物聯網智能化管理的基礎;因此以標識編碼為核心的“氣象物聯網系統關鍵技術研究”具有新穎性和重要的學術和現實意義。

1 ucode編碼

完善的標識解析服務是物聯網發(fā)展的基礎，目前許多國家和組織都在研究物聯網標識解析與尋址技術。日本uID Center（ubiquitous ID Center，泛在識別中心）提出專有的尋址解析協議ucodeRP，該解析服務支持單一編碼標準的物品標識，即ucode標識[3]。

ucode是分配給各個對象的標識號。此外，可以針對現實世界中不存在的內容和信息、更抽象的概念以及現實世界中的有形對象和位置發(fā)布ucodes。ucode是128位固定長度標識符系統。此外，已經準備了以128位為單位擴展ucode長度的機制以滿足未來的需求，因此也可以定義長于128位的代碼。

ucode編碼一共有5個部分，分別為版本號、頂級域代碼（Top Level Domain Code，TLDc）、類代碼（Class Code，cc）、二級域代碼（Second Level Domain Code，SLDc）和識別碼（Identification Code，ic）。指定二級域代碼和識別碼邊界的代碼稱為類代碼。目前定義了6種類型的類代碼，其識別碼寬度為16位，32位，48位，64位，80位或96位。

uID Center root管理整個128位代碼空間，版本號一般占頭4位，現為0值;將頂級域代碼分配給頂級域管理組織。以這種方式，由頂級域管理組織管理的ucode版本和頂級域代碼字段（高20位）是固定的。頂級域管理組織可以自由地管理以下108位;頂級域管理組織將類代碼和二級域代碼分配給二級域管理組織;二級域管理組織可以自由地管理以下識別碼字段。頂級域管理組織基本上就是國家等級，二級域管理組織就可以是某一組織，如研究所、學校、公司等。

2 氣象物聯網系統及其表示編碼

2.1 氣象物聯網系統

氣象物聯網共分為感知層、網絡層和應用層三個部分。氣象物聯網中感知層由每個地區(qū)的氣象站組成，通過通信鏈路將自身的信息和采集的數據傳輸給網絡層的物聯網信息中心，物聯網信息中心會有許多分布式數據庫將氣象站信息和數據存儲，氣象物聯網管理對每個氣象進行編碼管理等操作，系統如圖1所示。

2.2 ucode管理系統原理

為了能夠統一管理氣象終端，編碼管理系統依托于物聯網結構，科學地分配ucode編碼，對氣象終端進行統一標識。ucode編碼一共5個部分，版本號占前4位，現為0值，以適應未來ucode編碼變化;頂級域代碼占16位，由中國ucode頂級域組織申請，由uID中心分配以代表中國組織;類代碼和二級域代碼都由二次域組織向頂級域組織申請，系統默認使用類代碼為9，占4為，則二級域代碼為8位，現前32位固定不可變，為二級域組織的ucode碼值;ucode編碼的特點是層級結構，識別碼共有96位，也再分為公司碼和氣象終端編碼2個部分。公司碼為全國公司編碼，氣象終端的公司中也會有氣象終端信息且有產品碼，可以將根據情況兼容產品碼并設置公司、氣象終端編碼位數，以更有利地進行氣象終端標識。

系統有兩個身份進行編碼管理：管理員和用戶。管理員就是二級域管理組織，而用戶就是氣象物聯網公司。公司碼和氣象站編碼各占位數由系統管理員分配，公司碼由用戶進行注冊時申請，管理員進行分配賦予用戶權限，氣象終端編碼部分由用戶自主與實際終端信息結合分配，這樣就能夠科學地統一標識氣象終端。

系統共有登錄功能、注冊功能、管理員功能和用戶功能。系統流程如圖2所示。

2.3 登錄、注冊功能

用戶和管理員可以通過切換登錄身份進行登錄，管理員不能注冊，系統已默認管理員root。用戶即各家公司可以通過注冊功能進行信息輸入注冊，這樣可以通過對接其屬下的商品信息數據庫，為之后對終端進行分配編碼和以后的解析服務提供了方便。

2.4 管理員功能

管理員功能一共有設定公司碼位數和分配公司碼。管理員最主要的是管理公司碼。管理員可以設定公司碼位數，這樣公司注冊時系統就能自動分配公司碼，也可手動分配。公司注冊完成后，管理員能夠查看并管理注冊的公司，系統給注冊公司分配公司碼，賦予其自由地管理余下編碼的權限，這樣將識別碼繼續(xù)分層。

2.5 用戶功能

用戶功能一共有設定規(guī)則功能和使用編碼功能。用戶就是氣象物聯網公司，系統給予用戶能夠自由分配剩下的識別碼。用戶能夠設置自己的編碼規(guī)則，將剩余的識別碼再度劃分，兼容公司氣象終端的商品編碼，通過其本身的數據庫更方便地與氣象終端詳細信息相聯系。設定編碼規(guī)則完成后，按照規(guī)則輸入編碼。

3 結 語

氣象物聯網的基礎就是統一標識。系統利用ucode編碼具有的層級結構賦予制造商將其氣象物聯網終端的更多屬性信息映射到ucode編碼中，氣象終端的信息存儲在分布式的數據庫中，從而制造商能以更加標準、規(guī)范的方法管理其終端產品，氣象監(jiān)測時預警也能夠更加準確、快速地將氣象終端采集的數據進行傳遞分析。ucode編碼已有128位代碼空間，還有128位為單位擴展以滿足未來龐大的物聯網需求。ucode現有巨大的代碼空間還能夠兼容大部分的其他編碼，以求未來標識統一?？梢妘code編碼標識唯一性、層級結構和富余的代碼空間都可以令氣象物聯網結構更加科學，更加利于管理，在未來的發(fā)展中擁有巨大潛力。

參 考 文 獻

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