基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)智慧服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

作者簡介：王繼武（1979-），男，漢族，安徽巢湖人，講師，本科，研究方向：計算機(jī)應(yīng)用。

【摘要】隨著"互聯(lián)網(wǎng)+"的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)越來越多地融入到我們的日常生活中，作為一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，隨著物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用的過程當(dāng)中應(yīng)用系統(tǒng)逐漸的增加，從而也就導(dǎo)致了各種問題的出現(xiàn)。它的應(yīng)用程序是獨立的，分散的，沒有一個統(tǒng)一的平臺來處理，交換和分享數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)不符合解決方案，用戶認(rèn)證機(jī)制不發(fā)達(dá)，有大量的分散的局域網(wǎng)應(yīng)用程序。因此本文將主要對基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)智慧服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)展開相應(yīng)論述。

【關(guān)鍵詞】SOA物聯(lián)網(wǎng);智慧服務(wù);系統(tǒng);設(shè)計;實現(xiàn);

【正文】目前，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間是獨立的，分散的，沒有一哥統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)和訪問管理通道，一個有效的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)，在管理，準(zhǔn)入等方面，迫切需要建設(shè)和開發(fā)。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境和目標(biāo)人員的分布，可以大體將物聯(lián)網(wǎng)劃分為智慧醫(yī)學(xué)和智慧農(nóng)業(yè)，智慧交通，智慧住宅等等。以智慧醫(yī)學(xué)為例，它目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的頂層設(shè)計，硬件制造商和服務(wù)供應(yīng)商有自己的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致供應(yīng)商在提供物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的過程當(dāng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一的狀況。無法連接到對方，也沒有辦法讓第三方來介入?yún)⑴c使用。以小米公司的智能手環(huán)為例，它所采集的數(shù)據(jù)僅僅只能供小米自己開發(fā)的應(yīng)用軟件使用，無法將數(shù)據(jù)做到公開透明化。

一、傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究

1.1網(wǎng)絡(luò)層

主要通過訪問物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，對在感知層上收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和傳送，確保在感知層上進(jìn)行穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸，以智能方式處理信息，可以將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)用起來然后在網(wǎng)絡(luò)的感知層來對相關(guān)信息進(jìn)行有效的處理。就目前為止，SDN軟件定義逐漸地得到了推廣，越來越多的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在軟件開發(fā)的過程當(dāng)中可以將這一思想應(yīng)用到當(dāng)中哥，推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。通常在網(wǎng)絡(luò)層使用的傳輸協(xié)議包括移動互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)、有線和無線局域網(wǎng)，有時還可以將電視廣播網(wǎng)，和一些特定專用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到當(dāng)中。目前，IPv6協(xié)議可以用來解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備地址分配不足的問題，IPv6在IOWPAN系統(tǒng)中逐步使用，該系統(tǒng)具有一個相對典型的傳輸協(xié)議，即6IOWPAN協(xié)議。

1.2應(yīng)用層

這是物聯(lián)網(wǎng)的最高的層面，以用戶為對象，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)處理，統(tǒng)計，分析和展示網(wǎng)絡(luò)一級儲存的數(shù)據(jù)。根據(jù)應(yīng)用類別的不同，傳統(tǒng)的局域網(wǎng)系統(tǒng)可以分為應(yīng)用程序，如智能住宅，智能交通，智能設(shè)備。一個典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具有CustMedl知識衛(wèi)生系統(tǒng)，由美國加利福尼亞大學(xué)贊助，中國電信發(fā)射的智能手環(huán)和計數(shù)器遠(yuǎn)距離讀數(shù)系統(tǒng)，有一個環(huán)境監(jiān)測項目"感知太湖，智慧水利"。在應(yīng)用層有大量的技術(shù)，從大量數(shù)據(jù)分析，云處理，到相關(guān)技術(shù)，例如移動互聯(lián)網(wǎng)、web3.0和技術(shù)和規(guī)范的巨大差異，是傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)治理系統(tǒng)之間的障礙的根源。本文所述的應(yīng)用水平是以開發(fā)可上網(wǎng)的WOT技術(shù)為基礎(chǔ)的。一方面，服務(wù)用戶可以利用系統(tǒng)提供的服務(wù);另一方面，根據(jù)原則，根據(jù)這種服務(wù)可供擴(kuò)展，服務(wù)提供者可進(jìn)入系統(tǒng)并將自己的東西放在因特網(wǎng)上，這些服務(wù)包括：如空氣濕度監(jiān)測和心跳監(jiān)測。

二、傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題

（1）隨著軟件開發(fā)技術(shù)的不同，用戶需求的多樣性也變得相對不同;系統(tǒng)運行環(huán)境、系統(tǒng)規(guī)模和用戶需求，這些種種原因都導(dǎo)致系統(tǒng)不確定性很大。（2）傳感硬件技術(shù)、非均勻通信技術(shù)有關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，許多層次的平臺開發(fā)技術(shù)，許多層次的集成，導(dǎo)致系統(tǒng)的各個組成部分有非常復(fù)雜的關(guān)聯(lián)，這一系統(tǒng)的連接程度很高，內(nèi)部集中程度很低，不利于第三方介入，從而這就導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用的過程當(dāng)中往往會出現(xiàn)數(shù)據(jù)格式無法匹配的狀況。因此，至關(guān)重要的是，必須確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一格式和通道。（3）系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)不兼容、系統(tǒng)開發(fā)壽命長以及標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)更新的快速迭代循環(huán);許多服務(wù)提供商和設(shè)備制造商缺乏統(tǒng)一的接入平臺，解決方案之間的兼容性很差，因此需要一個通用平臺，對技術(shù)本身的變化做出相應(yīng)的反應(yīng)。（4）由于互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通常是開放的，而現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)往往忽視對用戶角色的控制（RBAC）。internet數(shù)據(jù)處于自主的、無法控制的狀態(tài)，因此Internet系統(tǒng)應(yīng)具有控制功能。（5）現(xiàn)在重新設(shè)計了物聯(lián)網(wǎng)信息和通信技術(shù)（信通技術(shù)）系統(tǒng)，如果有系統(tǒng)可以連接和管理物聯(lián)網(wǎng)信息和通信技術(shù)服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)信息和通信技術(shù)（信通技術(shù)）系統(tǒng)的規(guī)模將會大大提高。（6）目前的情況下，物聯(lián)網(wǎng)的信息共享問題是相對嚴(yán)重的，許多系統(tǒng)開發(fā)使用C/S和不可訪問的網(wǎng)絡(luò)，不利于完全的網(wǎng)絡(luò)共享信息的覆蓋范圍，不利于在云中建立聯(lián)合國衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理中心，因此迫切需要建立一個物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星知識服務(wù)系統(tǒng)?；赪eb。（WOT）WebOftings）近年來比較流行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)IOT，認(rèn)為隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的IOT系統(tǒng)已成為一種新的系統(tǒng)，將成為行業(yè)的主要方向。

三、面向服務(wù)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)

SOA是一種能夠進(jìn)行分布部署的架構(gòu)模型，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。SOA的定義就是各種服務(wù)之間的集合。各服務(wù)部門之間有一種聯(lián)系，這種聯(lián)系可以是簡單的數(shù)據(jù)傳輸，也可以是協(xié)調(diào)兩個或兩個以上的服務(wù)部門進(jìn)行某些活動。在進(jìn)行服務(wù)的過程當(dāng)中需要采用某種方式來將其連接起來。這里所說到的“服務(wù)”就是指精確定義、封裝完善，獨立于其他服務(wù)所處環(huán)境和狀態(tài)的函數(shù)。雖然對SOA的理解有很多不同的地方，但是卻能夠從定義中看到SOA的特征就是一個松散耦合的服務(wù)模式，松散的連接，服務(wù)之間的聯(lián)系是通過一個簡單而精確的定義接口進(jìn)行的，不涉及低層次的編程接口和通信模式。SOA是一種在計算環(huán)境中設(shè)計、開發(fā)、部署和管理離散邏輯單元（服務(wù)）的模型。在物聯(lián)網(wǎng)的條件下，各種原本封閉的資源也將以服務(wù)的形式開放出來，Internet上的原有資源和新出現(xiàn)的資源已經(jīng)或者正在以服務(wù)的形式存在，因此，研究基于SOA的融合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是很有價值的。

四、基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

服務(wù)供應(yīng)商，即制造商，可以使用RFID技術(shù)設(shè)計的各種設(shè)備，可以是產(chǎn)品，計劃和生產(chǎn)設(shè)備，和那些具有RFID功能的設(shè)備或產(chǎn)品的信息將在企業(yè)建立的產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)跟蹤。數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第一級，在這一級，將負(fù)責(zé)對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行安全核查，處理和過濾"受污染數(shù)據(jù)"，確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。為了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)調(diào)用，必須確保使用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)的大型異質(zhì)數(shù)據(jù)的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化處理，能夠確保數(shù)據(jù)在應(yīng)用的過程中的統(tǒng)一性。安全平臺是一種保障，能夠有效的保障數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于一個安全的狀態(tài)。服務(wù)層面主要提供的服務(wù)就是代理服務(wù)，將不同級別的指令，應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)格式來進(jìn)行建構(gòu)，這樣更加有助于數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的分布。類型的用戶，并確保不同的通信協(xié)議的兼容性。服務(wù)水平的關(guān)鍵部分是設(shè)備管理服務(wù)，服務(wù)代理人和通信代理人，這是數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用程序之間的橋梁。服務(wù)水平還將面臨諸如使用因特網(wǎng)所帶來的網(wǎng)絡(luò)連接資源有限等問題，以及不同的應(yīng)用平臺。由于低層的局域網(wǎng)設(shè)備非常豐富，SOA系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時必須考慮到延遲發(fā)送，此外，在資源規(guī)劃方面也存在一些問題，需要在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中提供多條路線或使用延遲的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。然而，SOA系統(tǒng)也需要適當(dāng)?shù)钠胶庖?guī)劃算法，以便平衡網(wǎng)絡(luò)資源。不同的應(yīng)用平臺要求SOA系統(tǒng)有一個更一般的設(shè)計模式，首先考慮到不同的RFID設(shè)備之間的標(biāo)準(zhǔn)，第二，不同的頂級用戶之間的訪問平臺，這兩點都是在設(shè)計過程中需要著重考慮的地方。將2個安全平臺納入整個應(yīng)用框架，安全管理是公司應(yīng)用程序正常運行的基本保障，特別是在數(shù)據(jù)安全管理，用戶識別和訪問控制這些方面。本文的框架可以提供一個單一的用戶登錄到所有的網(wǎng)絡(luò)資源，所有的應(yīng)用程序都可以通過一個單一的用戶登錄（Single Sign-On，SSO）訪問有權(quán)使用的所有系統(tǒng)資源。相關(guān)的管理人員在應(yīng)用的過程當(dāng)中應(yīng)用LDAP這一目錄來尋找服務(wù)認(rèn)證，這樣不單單能夠大大減少應(yīng)用的時間，最重要的是能夠讓用戶再進(jìn)行訪問的過程當(dāng)中變得更加安全，能夠保護(hù)數(shù)據(jù)信息不被泄露。應(yīng)用基于角色的訪問管理政策，使公眾獲得專業(yè)專業(yè)專業(yè)人員專業(yè)資格的專業(yè)人員專業(yè)資格的基礎(chǔ)上的SOA顯示，整個結(jié)構(gòu)是基于一個由RFID網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流，從底部的基本數(shù)據(jù)，從RFID的頂級維護(hù)請求數(shù)據(jù)，在SOA中間計劃中，這些大型RFID數(shù)據(jù)構(gòu)成整個應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。因此可以看出在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的過程當(dāng)中采用SOA來作為設(shè)計框架符合當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的需求，還能夠有效的保障服務(wù)質(zhì)量。

五、SOA物聯(lián)網(wǎng)智慧服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計

軟件開發(fā)和系統(tǒng)設(shè)計之父，提出了"沒有銀彈"的理念，根據(jù)這一理念，軟件系統(tǒng)和理論是不斷變化和發(fā)展的，符合開發(fā)理論。軟件必須結(jié)合實際的場景，沒有-在軟件開發(fā)的不變理論。SOA理論沒有標(biāo)準(zhǔn)的實施方案，它只是一個設(shè)計的想法，它如何應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計，仍然需要，我們要做一個分析，基于網(wǎng)絡(luò)的真實場景的東西。因此，在本文中，我們將參照SOA的相關(guān)想法，討論我們的物聯(lián)網(wǎng)的實際環(huán)境，基于三個層次的傳統(tǒng)系統(tǒng)的認(rèn)識層次的的平臺，網(wǎng)絡(luò)水平，三級的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，我們將主要研究平臺一級的問題，例如如何建立一個單一格式的數(shù)據(jù)鏈路問題。IOT服務(wù)的設(shè)計和實施過程也符合瀑布模式。因此，我們利用這種瀑布模型設(shè)計和實施系統(tǒng)，實施以下步驟。如下圖所示：

【結(jié)束語】隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，企業(yè)在發(fā)展的過程當(dāng)中將更加注重生產(chǎn)、物流和銷售環(huán)節(jié)的質(zhì)量，對整個過程的監(jiān)測和服務(wù)一體化將是未來企業(yè)發(fā)展的方向。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為監(jiān)測整個企業(yè)的生產(chǎn)過程提供了一個機(jī)會，使用RFID技術(shù)可以有效地解決這個問題。以服務(wù)為導(dǎo)向的建筑有效整合各種服務(wù)，提高企業(yè)一體化的效率，減少損失，與工作重復(fù)有關(guān)的費用。因此在物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計過程當(dāng)中將SOA融入到物聯(lián)網(wǎng)智慧服務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中能夠有效地避免一些潛在的問題，并且還能夠為用戶在進(jìn)行體驗或者是使用的過程當(dāng)中提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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