物联网服务平台

2024-07-11

物联网服务平台（精选十篇）

物联网服务平台篇1

信息技术和农业技术有机结合, 加快农业的转型升级, 县农委成立小组实施物联网示范推广项目, 通过上级财政支持, 建设具有农产品生产远程网络视频和生产环境因子数据自动采集传输功能的监测预警系统, 实时掌握农业生产情况, 及时发布生产指导、预警信息, 引导全县农业向现代化、信息化方向发展。

2 蔬菜种植物联网技术

种植物联网技术主要负责监测农业生产中的各种数据, 根据这些信息监控农业产品生长, 从而改善传统农业生产模式。设施环境监测控制是实现设施农业生产自动化高效化的最为重要的环节之一。

3 农业物联网平台构建

3.1 地点选择

示范推广点应当为农作物重要产区, 交通便利, 通讯网络基础设施完备。经过详细考察调研, 最终确定在羊寨镇 (单家港村) 、新沟镇 (新沟村、新南村、陈圩村) 、东沟镇 (何桥村、周桥村、计桥村、太平桥村) 、陈集镇 (停翅港村) 、罗桥镇金韩河现代农业示范园等地, 建设10个现代农业生产远程智能自动化控制系统, 示范推广物联网技术在设施蔬菜种植上的应用。

3.2 平台建设

3.2.1 建设流程

本次蔬菜种植物联网平台建设项目主要实施内容有以下几点:铺设田间电线杆、电缆线、网线等设备;安装田间传感器 (温度、湿度、光线、水位、CO2) 、数据采集模块、自动控制模块等;安装田间监控探头 (云台) ;建设县远程监控管理中心:购置电子监视屏、服务器、研发手机客户端、专家决策及农情预警发布系统等;通过在各项目点的建设, 示范推广设施蔬菜物联网关键技术。

3.2.2 监测内容

项目共建设羊寨镇、新沟镇等10个监测点, 采集、存储田间土壤温度、湿度、CO2含量等农情数据。在管理中心实时传输田间作物的生长情况、农户田间生产措施情况、病虫害发生情况;实现远程发布预警信息及专家指导;远程智能控制自动喷灌等各类田间生产设施。

3.2.3 监控管理

县级远程监控管理中心建在阜宁县现代农业产业园区管理中心, 该中心已建成一定规模的网络、信息平台, 有专业网络、信息工程师2人, 独立光纤接入, 可实现监控点视频和生产环境关键因子监测数据保存6个月以上, 各监控点都能实时联网, 通过电脑, 手机等方式接受和发布生产指导、预警信息, 实现远程智能控制田间设施。

3.2.4 主要技术问题

各个监测点的网络不稳定。由于各个监测点位于农村基地, 联网方式只有ADSL宽带和4G网络, 要实现实时传输视频图像和传感器数据, ADSL宽带有时受场地、成本的限制无法接入运营商, 而使用4G网络则流量的成本是比较难以承受的。最终采用的方案是选取了有条件的接入点接入光纤。

4 平台建设成果

蔬菜种植物联网平台在建设推广后, 取得了明显的效益, 项目实施区农民增收33.12万元, 项目辐射区农民增收共计317.7万元。推广1a后三新技术覆盖率100%, 单位规模新增纯收益增幅10.4%, 农民满意度100%。

5 总结

物联网技术已经成为各个行业的发展热点, 在农业领域可以最大限度降低农业生产与加工的人力成本, 为农产品规模化生产提供基础。本文从农业生产物联网的作用、技术基础等方面探究了其可行性, 在江苏省农业三新工程项目中予以实践, 取得了一定的成果。希望本文的研究可以为今后蔬菜种植物联网的建设提供一些参考和帮助。

摘要：随着信息化进程明显加快, 利用物联网技术改造传统农业, 抢占农业发展制高点, 实现农业生产精细化、标准化、网络化, 已是现代化农业发展的必然要求。本文将结合阜宁县蔬菜种植物联网项目的建设, 深入探究蔬菜种植物联网技术的应用。

关键词：农业,物联网,构建

参考文献

物联网服务平台篇2

安徽Telematics车联网服务项目

——移动物联网深入民族汽车工业

一、项目概况

近年来随着中国汽车工业的发展和用户规模的扩大，汽车厂商正在由单纯的制造汽车向打造一体化汽车服务的过程转变，汽车厂商需要通过优质的服务来提升购车用户的体验，增加用户口碑和品牌忠诚度；于此同时，随着汽车上电子设备（如车载导航/PDA/智能手机）的广泛应用，人们在强调汽车安全性的同时也加强了舒适性、便捷性还有娱乐性的需求。而移动无线通讯技术的发展，尤其是3G时代的到来，使得信息数据传输能够更加快捷，服务也更为多样化。

芜湖分公司紧跟时代步伐，抓住汽车工业转型机遇，与埃泰克公司联手推出Telematics车联网服务，以其崭新的技术和服务理念为汽车制造厂商、汽车服务商和驾驶者提供丰富的功能和业务。

在美国电影中有一段驾驶者拨通一个电话，然后打开车载GPS，车辆就自动确认了目的地的片段，这就是Telematics车联网服务的其中一项，驾驶者再也不用去操作复杂的GPS定位设备来设定目的地，只需要打电话到Telematics车联网服务呼叫中心，告诉中心服务人员要去的目的地，经确认后中心服务人员就会远程通过无线网络为车主自动设定好目的地，并开始为车主导航。

当然，Telematics车联网服务不仅仅提供的是智能导航服务，它还为车主提供车况远程诊断、安全救援、车辆失窃追踪、媒体娱乐、安全提醒、路径优化等服务。同时Telematics车联网服务还为汽车制造厂商收集客户反馈，为汽车服务商（4S店）建立长期紧密的客户关系。通过Telematics为汽车制造商和汽车服务商更好的服务于最终用户，更好的维系以及促进和最终用户的关系，实现增值服务、促进和增加销售机会，全面改善用户体验，创造更多有价值的服务。

第 1 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料

二、项目创新性

2.1 物联网技术深入汽车行业的应用

传统的车辆位置定位、导航终端主要针对车辆的位置加以应用，主要是GPS定位技术的集中体现，且形式多为车内外置不便于安放，有些可以与汽车内饰整合的终端安装复杂，不易于维护升级。而Telematics终端产品的规划设计上，融合了ONSTAR及SYNC2.0的先进技术理念，在产品的组合、可重构形式上实现了突破创新，使物联网技术得以真正应用，具有以下优势：

1、从人体工学的角度分析终端的显示位置最具合理性；

2、REALTIME的操作系统为关键功能提供可靠稳定的保障；

3、3G和2G的无缝转换保证了车辆在无3G信号的地方平滑转换；

4、与中控台组合成为高端的Telematics终端组合产品，且与车身紧密结合，不影响车辆美观；

5、借助物联网，终端统一远程批量升级不再是梦想；

2.2 Telematics全面构建统一客户信息平台

Telematics车联网服务项目的根本在于构建统一的客户信息平台，掌握完整的客户数据，建立有效的CRM、VRM体系，改变以往车主发现问题找4S店的模式，形成Telematics车联网服务通过Telematics终端发现问题主动联系车主的方式，提高了服务质量，增加了汽车服务商的销售机会。

Telematics车联网平台采用混合云的架构体系，使平台能够提供为近千万

第 2 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料的用户提供导航、安全、诊断、娱乐、助理等服务。

2.3 互联网通信技术与现代汽车电子技术的高度整合

Telematics车联网服务是互联网通信技术与现代汽车电子技术的高度整合，中国移动在无线通讯方面的先进技术与埃泰克在汽车电子行业的技术优势，使Telematics车联网服务成为可能，埃泰克公司研发适合人体工程学的车载终端设备并搭建Telematics车联网服务呼叫中心，移动公司提供无处不在的移动无线网络，同时整合移动现有内容业务，如无线音乐、车主俱乐部、天气预报等进行增值业务推广。

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三、主要建设内容

3.1 Telematics平台构成

图3-1Telematics平台构成图

整合Telematics平台包括呼叫中心、云计算服务中心，呼叫中心是保持Telematics平台与终端群或车主联系，云计算服务中心存储了所有客户的资料，也就是说当Telematics平台呼叫产生时，中心服务人员就会从自动弹出的栏目中看到车主的相关信息以及以前的联系记录。数据挖掘中心是为汽车生产商、汽车服务商提供客户深度数据挖掘，掌握客户兴趣爱好，便于汽车生产商和服务商进行有针对性的营销活动。

同时Telematics平台不仅仅提供车载软件系统，同时在车主不开车时，还计划在互联网和手机客户端上分别提供相关服务。

此外Telematics平台还能够整合车厂内的服务系统、提供加盟入网服务系统等，保证平台的高度多元化无缝耦合，提供多种接口。

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3.2 拓扑结构图

图3-2 系统拓扑结构图

Telematics车联网服务平台有：数据管理层、企业平台层、应用服务层、应用集成层、界面显示层、发布通道层、访问通道层。这七层分别针对不同的应用对象提供管理、监控、安全、导航、计费等业务。平台使用了国际领先的开放式协议，该协议为服务平台提供了较大的灵活性，可以更自由的选择供应商及合作方，也使应用及内容商可以不受平台的限制，开发出满足用户需求、便于推广的增值业务。

3.3 商业模式

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Telematics产品的销售按渠道可分为前装及后装两大类：前装市场主要是针对汽车销售商，在车辆未出厂到达4S店之前，就已经安装了Telematics终端，其所带的Telematics服务会作为亮点功能着重在汽车销售中进行宣传。后装市场主要是针对4S店，通过人们对Telematics服务的感知，4S店可以对能够安装Telematics终端的相关车型，进行后期加装并收费，从而使驾驶者获得Telematics服务。

四、建设效果及效益分析

4.1 建设效果

2009年底，移动公司与埃泰克公司首次接触，对车载导航终端设备的功能和市场前景进行分析，认为传统的车载导航设备已经不能满足人们的需求，更无法达到为汽车制造厂和汽车服务商提供更多的数据支持和帮助，所以必须有一套全新的平台来整合传统车载导航市场，掌握完整的客户数据，建立有效的CRM、VRM体系。由此双方经过多次接触，结合美国OnStar平台的先进经验，提出了Telematics车联网服务项目的雏形。

到2010年10月左右，全新的Telematics终端研发完成上线生产，同时Telematics车联网服务呼叫中心也已基本建成。并在全国范围内使用移动无线网络进行小规模（400辆车）的进行相关数据测试。至此，Telematics车联网服务项目的核心搭建工作已经基本完成，双方又在业务正式上线后的收费渠道和内容提供等方面进一步磋商。

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同时芜湖分公司正在与成都无线音乐基地联系，积极推进无线音乐内容引入，四川音乐基地相关领导对无线音乐车载的发展前景都表示乐观，认为面对有较高消费能力的有车族，在车载音乐方面有很大的潜力可以挖掘，车载无线音乐是无线音乐业务的延伸，是未来业务发展的重点方向，也是业务服务的创新领域。在经过与埃泰克公司相关技术人员的深入交流后，预计将于明年下半年将无线音乐产品加载到Telematics车联网服务项目中，使驾驶者直接可以进行无线音乐点播，告别车载CD。

随着汽车制造商基于品牌及销售的需要，将更侧重于汽车智能、汽车服务的发展，对Telematics产品的配装需求也将呈现较大、较快的增长。以奇瑞为例，其高端乘用车瑞麒品牌旗下X1、M1及未上市的G3已计划整合Telematics智能服务概念，预测到2015年仅奇瑞全网用户将达到100万规模。

目前Telematics车联网服务项目已与奇瑞、吉利、江淮、一汽、现代等汽车厂商接触，由于埃泰克本身就是这些汽车厂家的ABS车辆总线等电子元件的供应商，所以将于小规模测试完成后（2012年10月）首次批量安装在该些车厂的一些中低级车型上（Telematics终端车载前装）进入4S店进行销售，Telematics服务资费会作为车价的一部分或4S活动让利的方式来与公众首次见面。同时汽车服务商4S店也会为可以安装Telematics终端的车型上提供安装和相关服务（Telematics终端车载后装市场）。

在Telematics车联网服务项目正式运营后，将不断引入合适的服务内容，我们相信Telematics车联网服务项目将完全改变国内汽车产业格局，使汽车制造商不仅仅立足于生产，使4S店不仅仅立足于销售，使用户不仅仅是购买了一辆车。

也许在不久以后一套全面有效的Telematics服务平台将为更多的车主、汽车制造商、汽车服务商提供更多的增值服务。

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4.2 经济效益

1、汽车制造商：由于Telematics引入了无线网络互联的应用，吸引了汽车市场较为广泛的80后主力消费群，同时汽车制造商通过Telematics车联网服务项目更多的了解最终用户的使用习惯，爱好，行驶过程中可能出现的问题等方面来不断修改车型中存在的问题。

以上汽InkaNet为例，引入ONSTAR概念成功地将荣威350打造成了具备“新时代高科技”概念的热销车。据2011年1-9月的数据显示，荣威350销量47700台，占据上汽荣威品牌56%的份额，成为了上汽自主品牌实现经济效益根本好转的关键。

2、汽车服务商：4S店详细了解最终用户的行驶数据，主动联系客户进行相关保养，增加相关收入。根据权威咨询调查，全球汽车后服务的市场份额与设备销售比从10年前的不到17%逐年递增达到2010年的33.8%即445亿美元。Telematics车联网服务利用移动车载信息化服务更提升了这一增长速度，预计2011年全球相关产业规模将达到627亿美元，并按40%的增长速度快诉发展。

3、内容提供商：内容可以是音乐媒体，天气预报、加油站信息等，作为Telematics车联网服务的内容提供方，收取相关内容服务费用。预计2013年仅无线音乐一项，在全国范围内将带来5亿元以上的收入。

4、救援服务提供商：服务提供商主要提供紧急抢修和援助等服务。

以上各个环节都是Telematics产业链的重要组成部分，主持并参与Telematics产品的商务模式、技术标准、资费标准的制定，共同培育中国Telematics产业发展环境。

4.3 社会效益

车联网Telematics是通过移动互联网，进行汽车的信息收集、共享和处理，实现车与路、车与车主、车主与车主、车主与第三方服务商的物联沟通，让汽车生活更加智能，具有巨大的经济和社会价值。

中国Telematics虽然刚刚起步，整体规模较小，但是在交通信息服务市场

第 8 页 2011通信产业助力两化融合推进大会汇报材料的应用作为基础的应用，发展相对较快。随着汽车保有量的提高和私人汽车消费比例的上升，消费者认知度提高，各大汽车厂商也迫切需要通过产品、服务的提升，意识到将Telematics服务作为提高汽车附加值的重要武器，进一步促进汽车的销售，并通过Telematics的业务平台，维系和发展与最终用户的关系。

同时随着无线通讯网络的覆盖普及和移动数据应用的快速增长，以及汽车工业制造能力的快速攀升，消费用户对驾车的出行、娱乐、安全需求正在不断提高，用户对Telematics的应用服务表现出前所未有的关注和热情，Telematics的相关产品及服务正成功的渗透并改变着汽车用户的使用习惯。

物联网: 事物即服务篇3

TaaS——物联网的“最高境界”

前期文章谈到过物联网(Internet of Things)和物连网(Networks of Things)的区别, 目前的许多物联网应用其实大部分都是以“物连网”的形态存在,这是由“物”的“所有权”性质决定的。例如公安系统的消防和安防物联网主要存在于内网(Intranet)和专网(Extranet)中,不可能和环保系统的环境监测“物联网”实现全部互联互通和共享,也不可能在互联网(Internet)上全部向大众公开。

在互联网发展的早期,更确切地说是WWW(World Wide Web)在全世界普及之前,许多“内容”(Contents)也是以“Networks of Documents”(文件网)的形式存在,通过HTTP、FTP、Telnet、Gopher、WAIS等一系列网络协议实现局部共享,最终因为Mosaic/Netscape浏览器的出现才由HTTP协议一统天下。HTTP(HyperText Transmission Protocol), 顾名思义,其目标是实现“文本”的交换, 但WWW的发展和广泛应用目前早已超出了当时的想象。

互联网的处理对象是文件,这里的“文件”指的是广义的多媒体文件(包括网游和SNS等最新发展),而物联网的处理对象是“物”,文件可以拷贝,但“物”也可以租赁和借用。互联网(包括移动互联网)产业的发展以文件的“泛在”共享和搜索为基础,滋生出许许多多早期难以想象的应用和业务模式,创造了像Google、阿里巴巴、盛大、Facebook等一批商业传奇。没有做不到,只有想不到,物联网有着同样、甚至更大的发展潜力,这早已是业界的共识。

和现有的互联网应用一样,物联网的应用同样也分B2B、B2C、G2G、G2C等等, 同样也可以通过现有的WebServices、SOA等技术实现在有安全保障条件下的互联互通。例如,前面提到的公安系统的安防摄像头可以局部地、有条件地向环保系统开放,实现局部的互联互通。反之亦然,这是G2G(Government to Government)的物联网,有利于资源整合和共享,再通过G2C向老百姓提供更好的协同服务。云计算和SaaS模式为这种物联网的“借用”或“租用”模式提供了技术基础。

“泛在的网络”其实也就是和物联网等同的普适计算(pervasive Computing或ubiquitous Computing),物联网的应用本身也就是以“云”的方式存在的,从这个意义上说,物联网也是云计算、云服务的一个重要范畴。云计算的核心就是以虚拟化的方式提供各种服务,SaaS(软件即服务)模式是实现虚拟化服务的关键。在SaaS理念的基础上又出现了PaaS、HaaS、IaaS等理念, 如果把这个理念扩展到物联网,我们可以有TaaS(Thing as a Service)、MaaS(Machine as a Service)、DaaS(Device as a Service)等,上面提到的安防和环保系统的摄像头和污染传感器数据之间的相互借用和面向大众的查询和共享就是TaaS的例子, Google Earth和PowerMeter的MashUp等应用也基本可以算是TaaS的例子。

TaaS模式是物联网发展的最高阶段,笔者认为,物联网发展分三个阶段:

1. 初级阶段: 已存在的一些各行业基于本行业数据交换和传输标准的连网监测监控,以及两化融合等应用系统,以前不叫物联网。

2. 中级阶段: 在物联网理念推动下,基于局部统一的数据交换标准实现跨行业、跨业务的综合管理大集成系统,包括一些基于SaaS模式的M2M数据中心营运系统。

3. 高级阶段: 基于物联网统一数据标准、SOA、Web Service、云计算虚拟服务的on Demand系统, 最终实现“Thing as a Service”。

云计算支撑物联网XaaS服务

互联网和物联网的根本区别是,互联网处理的主要是“人输入的数据”,而物联网处理的主要是“机器生成的数据”。全世界几十亿双手一天能输入的数据量,可能顶不上一台机器一天自动生成的数据量,这将对云计算数据中心和云存储提出更高的要求。

物联网、云计算、SaaS是近一两年国内业界谈论最多的话题,有人说这些概念的“热炒”可能过不了多久就会消退下去。笔者认为,和前几年“热炒”的SOA、on Demand服务、网格计算等概念不一样,前者描绘的是产业发展理念,而后者描绘的是一些技术理念,前者具有更强的生命力。在中国,两会过后,从县长到省长都在关注物联网,物联网理念已成为大众词汇,而SOA等技术理念还只局限于IT业界。

笔者把物联网、云计算、和SaaS相提并论,是因为它们之间确实有密切的内在联系。无论是物联网、云计算,还是SaaS, 都不是因为有什么全新的技术突破带来的革命,它们所包含的技术和应用早已存在,是众多软硬件技术的发展和融合演变而推动的新兴业务应用和产业链。

在物联网发展的初、中级阶段,笔者认为它对云计算的最大需求还只是其初、中级阶段(如图1),也就是数据中心,还不需要太多云计算高级阶段的虚拟化分布式技术。对SaaS模式和技术的需求主要是要实现多租户(Multi-Tenants)模式(图2),这是一个面向大集成应用的物联网业务基础中间件平台必须实现的基本功能,只有实现了多租户功能(即图3中描绘的第三或第四种架构)的系统才能高效地实现物联网/M2M大集成应用和营运。

物联网、云计算、和SaaS都有一个共同的终极目标,就是实现TaaS(everyTHING as a Service),把基于云计算虚拟数据中心的物联网XaaS服务提供给第三方按需“调用”,实现“物物”互联互通,将是物联网产业长期的追求和期望实现的最高境界。

物联网信息安全的五大挑战

物联网的安全和互联网的安全问题一样,永远都会是一个被广泛关注的话题。由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物,以及相关的数据,其“所有权”特性导致物联网信息安全要求比以处理“文本”为主的互联网要高,对“隐私权”(Privacy)保护的要求也更高,此外还有可信度(Trust)问题,包括“防伪”和DoS(Denial of Services,即用伪造的末端冒充替换侵入系统,造成真正的末端无法使用),由此有很多人呼吁要特别关注物联网的安全问题。

物联网系统的安全和一般IT系统的安全基本一样,主要有8个尺度(如图4):读取控制、隐私保护、用户认证、不可抵赖性、数据保密性、通信层安全、数据完整性、随时可用性。前4项主要处在物联网DCM三层架构的应用层,后4项主要位于传输层和感知层。其中“隐私权”和“可信度”(数据完整性和保密性)问题在物联网体系中尤其受关注。如果我们从物联网系统体系架构的各个层面仔细分析,我们会发现现有的安全体系基本上可以满足物联网应用的需求,尤其在其初级和中级发展阶段。

物联网应用的特有(比一般IT系统更易受侵扰)安全问题有如下几种:

1. Skimming: 在末端设备或RFID持卡人不知情的情况下,信息被读取;

2. Eavesdropping: 在一个通道的中间,信息被中途截取;

3. Spoofing: 伪造复制设备数据,冒名输入到系统中;

4. Cloning: 克隆末端设备,冒名顶替;

5. Killing:损坏或盗走末端设备;

6. Jamming: 伪造数据造成设备阻塞不可用;

7. Shielding: 用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接。

针对上述问题,物联网发展的中、高级阶段面临如下五大特有(在一般IT安全问题之上)的信息安全挑战:

1. 4大类(有线的长、短距离和无线的长、短距离)网路相互连接组成的异构(heterogeneous)、多级(multi-hop)、分布式网络导致统一的安全体系难以实现“桥接”和过渡;

2. 设备大小不一、存储和处理能力的不一致导致安全信息(如PKI Credentials等)的传递和处理难以统一;

3. 设备可能无人值守、丢失、处于运动状态,连接可能时断时续、可信度差,种种因素增加了信息安全系统设计和实施的复杂度;

4. 在保证一个智能物件要被数量庞大,甚至未知的其他设备识别和接受的同时,又要同时保证其信息传递的安全性和隐私权;

5. 多租户单一实例服务器SaaS模式对安全框架的设计提出了更高的要求。

对于上述问题的研究和产品开发,目前国内外都还处于起步阶段,在WSN和RFID领域有一些针对性的研发工作,统一标准的物联网安全体系的问题目前还没提上议事日程,比物联网统一数据标准的问题更滞后,这两个标准密切相关,甚至应合并到一起统筹考虑,其重要性不言而喻。

作者简介

物联网共性平台关键技术攻克篇4

由刘海涛率领的“感知中国”团队从1999年起与国际同步启动物联网研究, 其创立的感知社会论, 首次提出物联网是“基于智能化、网络化基础上的全新社会属性感知体系”, 在基础理论、关键技术、标准体系、产业发展等方面不断推动物联网发展。目前, 在全球32个国家参与的物联网国际标准化组织中, “感知中国”团队已拥有过半数的主编辑及联合主编辑席位, 获得决定性“话语权”。

刘海涛说:“这个‘平台’就好像软件行业的windows操作系统, 它的诞生将把当前分散在物联网研究各领域的‘应用软件’整合起来, 并提供基于同平台下的应用设备开发、接入环境, 使物联网产业真正实现互通共融。‘共性平台+应用子集’产业模式目前已被国际标准化组织全面采纳。过去说到物联网产业, 涉及感知、传输、应用等多领域、多行业, 但它们相互之间无法互联互通, 仅是单一的产业‘线条’。而有了这个平台, 一切与物联网相关的设备或应用, 都可以通过它相互联系, 从而‘由线到面’逐步构成物联网理念下的感知体系。”

物联网服务平台篇5

智能农业基于物联网技术的农产品溯源服务平台解决方案

一、简述概论

智能农业基于物联网技术的农产品溯源服务平台解决方案，可以提高农产品的安全水平，减少了食源性疾病的危害，更加充分地保障公共健康;提高了公众对农产品安全体系的认识，增强消费者卫生意识，为消费者提供全面的历史信息。

农产品质量追溯系统包含整个智慧农业的全流程跟踪管理，是主干道，涉及农户、合作社、生产企业、农资供销商、产品销售商、政府和消费者，贯穿了农产品生产基地管理、种植养殖过程管理、采摘收割、加工、储存、运输、上市销售、政府监管的各个环节。追溯平台涉及到的各子系统为智慧农业的某一环节服务，并将采集到的信息即时传送到追溯平台，最终在追溯平台上进行全流程的展现，实现“质量可监控，过程可追溯，政府可监管”。

农产品全程质量安全管控和追溯服务系统以农产品生产、流通、销售产品为研究对象，以生产企业直至销售终端(超市或社区便民服务中心)为基本模式，分别完成了三个部分的系统设计。第一部分是产品部分：生产厂家可通过终端软件录入农产品从土壤耕作、种子选取、发芽、幼苗、开花、结果、收获、储藏、运输等各个阶段的土壤养分、温湿度、光照强度、水质监测、农药化肥使用、采摘时间、作物名称、数量等情况进行全面了解；第二部：将各个阶段的情况录入软件平台，上传数据到中心数据库，在农产品包装时，通过一定的编码规则，生成带有产品生产档案信息的条码，这便是电子标签；第三部分：消费者买到带有电子标签的农产品时，可以通过质量追溯系统中的网站、手机短信、超市扫描机等不同平台输入标签上的条码，即可查询产品情况。而对于农产品质量安全监管部门和消费者都可以通过对商品的追溯结果和所涉及企业的生产、销售等各个环节的查询与跟踪，监管部门可实现对农产品安全以及相关农企的有效监管，消费者也可有效维权。

食品安全问题关系到广大人民群众的身体健康和生命安全，关系到经济发展和社会稳定，历来受到高度的关注与重视，然而近年来食品安全问题日益突出，国际上疯牛病、口蹄疫和禽流感等疾病相继爆发和传播，而国内也发生了苏丹红、永年大蒜和劣质奶粉等食品质量问题。究竟原因是食品的生产过程存在众多问题，产品生产、物流信息，检疫检测信息等均有太多人工参与，各操作环节均容易产生错误/虚假信息，且各个不相关环节间很难做到信息核实，影响产品整体管理及信息查询;另外产品生产、物流、经销、检疫检测等各个环节的操作信息，难以做到信息流整体的监察管理;无法将监察管理信息传递到普通市民手中，真正的食品安全卫生上做到安心，放心，舒心。

中国农业物联网领航者——托普云农物联网！

二、项目意义

构建农产品溯源管理服务平台是提高农产品安全的一项重要手段，该平台的建立有以下重要意义：

1、对于消费者来说，可以提高农产品的安全水平，减少了食源性疾病的危害，更加充分地保障公共健康;提高了公众对农产品安全体系的认识，增强消费者卫生意识，为消费者提供全面的历史信息，从而使消费者了解实情，消费者可以掌握供方信息决定是否购买。

2、对于企业来说，系统的建立有助于降低总生产成本，企业往往因为产品不合格，导致保质期缩短，迫使企业频繁回收其产品，导致了企业的管理费用增加，系统的建立可以事先预测危害的原因与风险的程度，因此，可以通过管理将生产过程中的风险降低到最低水平，同时可以强化企业的责任感，良好的产品质量将不断增强消费者的信心，质量良好的企业将受到消费者的青睐，可以增加企业的信誉，并赢得大量的市场机会，降低商业风险。

3、对于政府来说，产品质量的提高有助于改善公众健康状况，减少公众健康支出，有质量问题的产品能够及时召回，减少了公众得病的几率，减少了因农产品原因带来的疾病的传播，减少了政府在公众健康上的支出，而且可以提高政府职能机构的执行能力及决策能力，为农产品生产提出合理的指导建议，并为人民的健康保驾护航。

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三、项目建设内容

追溯包括跟踪和溯源两个方面。跟踪是指从供应链的上游至下游，跟随一个特定单元或一批产品运行路径的能力;溯源是指从供应链的下游识别一个特定单元或者一批产品来源的能力。食品安全追溯通过对个食品生产各环节信息的连接与记录，实现食品整个生命周期的跟踪与溯源。

RFID食品追溯管理系统将利用RFID先进的技术并依托网络技术、及数据库技术，实现信息融合、查询、监控，为每一个生产阶段以及分销到最终消费领域的过程中提供针对每件货品安全性、食品成分来源及库存控制的合理决策，实现食品安全预警机制。RFID技术贯穿于食品安全始终，包括生产、加工、流通、消费各环节，全过程严格控制，建立了一个完整的产业链的食品安全控制体系，形成各类食品企业生产销售的闭环生产，以保证向社会提供优质的放心食品，并可确保供应链的高质量数据交流，让食品行业彻底实施食品的源头追踪以及在食品供应链中提供完全透明度的能力。

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四、系统功能

1、农产品安全生产管理

以农业生产者的生产档案信息为基础，实现对基础信息、生产过程信息等的实时记、生产操作预警，生产档案查询和上传功能。

2、农产品流通管理

以市场准入控制为设计基础实行入市申报，对批发市场经营者进行管理，记录其经营产品的交易情况，实现批发市场的全程安全管理。

3、农产品质量监督管理

实现相关法律法规、政策措施的宣传与监督功能；同时完成企业、农产品信息库的组建、管理和查询及分配管理防伪条码等功能。

4、农产品质量追溯

综合利用网路技术、短线技术、条码识别技术等，实现网站、POS机、短信和电话号码于一体的多终端农产品质量追溯。

通过食品追溯系统的建设，解决了因为油污、潮湿等原因造成的对条码的损坏而不能准确读出数据的问题，不仅可以追溯养殖与加工业的疫病与污染问题，还可以追溯养殖过程中滥用药、加工过程中超范围超限量使用添加剂，改变以往对食品质量安全管理只侧重于生产后的控制，而忽视生产中预防控制现象，完善食品加工技术规程、卫生规范以及生产中认证的标准，带动行业的整体进步，全面提升我国食品行业的水平。

四、系统特点

1、利用RFID 的优势特性达到对食品的安全与追溯的管理，相比记录档案追溯方式更加高效、实时、便捷。

2、在食品供应链中提供完全透明的管理能力，保障食品安全全程可视化控制、监控与追溯，并可对问题食品召回。

3、可以全面监控种植养殖源头污染、生产加工过程的添加剂以及有害物质、流通环节中的安全隐患。

4、可以对有可能出现的食品安全隐患进行有效评估和科学预警提供依据。

5、数据能够通过网络实现实时、准确报送，便于快速高效做更深层次的分析研究。

中国农业物联网领航者——托普云农物联网！

6、消费者可通过互联网或者短信、语音电话等多种手段查询所购买食品的完整追踪信息。

7、政府可以实现对农产品的无缝隙监管，并且可以根据相关信息为农业生产及发展提出指导性建议或决策。

农业物联网农产品安全溯源系统的特点：

8、农产品溯源系统是农产品从初级阶段到深加工建立了一个详细的数据库，一旦出现安全问题，能即时发现、即时处理，减少损失，同时也规范了种植和加工对农产品企业品牌也有促进作用；

9、农产品的种植、加工、储藏、运输及销售的全过程监控，解决了之前消费者使用后才发现问题的弊端，完善了食品安全监督体系；

10、可将携带农产品信息的RFID标签的信息转换成含有农产品信息的一维或二维条码标签，保证信息链的流通。为企业提供了科学的管理平台，二维码或RFID的智能管理，使食品保鲜、出入库管理更科学，效益提高，市场竞争力增强；

11、追溯系统可与物联网农业智能监测等系统共享数据库，数据库更安全，可靠性更高；

12、充分发挥无线射频技术（RFID）的优势，识别方便、灵活、抗污染、适合批量作业。

完善云计算平台和物联网篇6

事实上，芜湖恒隆在2011年继续保持了高速的增长，公司在产量和2010年基本持平的情况下创造了公司利润30%的增长，这一切都和芜湖恒隆的信息化系统的全面支持分不开。但是，在结束了高速增长的环境之后，我们意识到原来的只靠产量来获得利润的途径已经不再合适，我们必须“跨越2012”。

未来，公司将从改善自身的商业模式和核心技术出发，发现新的利润区，并为此制定一系列有效的成本策略，加大信息化建设，利用各种信息化手段建成集团现代化的物流，并对各个环境进行整合，建立整合营销模式。

2012年，公司基于云计算的系统开发平台将近一步完善。2011年我们已经完成了基于云计算平台的MES、WMS、SCM等系统的开发，今年我们将在此基础上完成RFID技术的应用，全面替代目前生产线用的一维和二维条码，实现半自动化的生产制造方式，使公司的仓库做到精确化、可视化和智能化，真正做到现代化的立体仓库，利用RFID实现整个加工过程的全自动信息记录和处理，同时配合公司现代化物流的大规划，建立完善的基于RFID应用的物

物联网服务平台篇7

9月19日GO DAY 2016, 机智云正式发布新一代机智云4.0物联网开发平台, 在原有设备接入、设备管理和服务能力之上, 增加了全新的ECE边缘计算引擎、RTBD实时大数据平台、Giga ML吉咖机器学习、D3动态数据编排引擎, 将云计算和雾计算结合, 组成超大规模的物联网大数据和机器学习体系, 配合应用赋能和傻瓜式操作界面, 充分整合物联网、大数据和机器学习应用能力, 进一步降低物联网产品和服务的研发和部署及维护难度, 继续领跑物联网产业发展。

机智云4.0完整的物联网大数据和机器学习体系

ECE (Edge Computing Engine) 边缘计算引擎, 是一个运行在设备通信模组或近场通信网关上的微应用容器, 提供雾计算的运行环境, 协调程序和底层硬件环境的关系。ECE和云端微应用管理及分发机制组成了机智云的“雾计算”层。微应用由开发者自行定义, 以轻量级对脚本语言 (Java Script, Lua, Python等) 构成。脚本可以根据云端的管理机制实时更新和加载, 无需重启设备和OTA固件升级。开发者可以直接在云端编写各种脚本, ECE下载到微应用容器中, 动态加载这些脚本代码, 实时应用到设备和数据上, 从而改变设备行为, 进行多样化的本地的运算和决策, 让“端”变得更加聪明, 反应速度更加快, 把日渐流行的“软件定义硬件Software Defined Device”升级到“云端定义硬件Cloud Defined Device”。

RTBD (Real Time Big Data) 实时大数据平台, 是一个专门为物联网应用而生的实时大数据分析、处理、输出平台。RTBD特别适用于存储和计算物联网行业最常见的基于时间序列的数据 (Time Series Data) 和实时的流数据 (Streaming Data) 。基于搜索引擎技术, RTBD存储量大 (可达EB级) , 内置强大的实时运算能力, 复杂的数据聚合结果可以在毫秒级输出。RTBD还具有多种计算引擎的整合能力可以方便地通过与Hadoop/Spark/Storm等计算平台的整合完成复杂计算。人性化的管理界面让开发者可以方便地定义数据查询脚本, 并即时生成对应的API, 使应用赋能在数据层面有质的提升。

D3 (Dynamic Data Director) 动态数据编排引擎帮助开发者快速地定义和部署个性化的数据处理业务。通过图形化的拖拉拽交互方式, 开发者可以灵活地编排数据流转逻辑, 打造个性化的数据业务系统。D3支持第三方数据源和企业自定义的数据导入, 可以通过脚本甚至机器学习的模块来对数据进行处理。

机智云创始人兼CEO黄灼

开发者定义完数据处理模型后, D3会自动运行, 动态处理数据, 并实时执行对应的动作 (Action) , 省去编写和部署服务端代码的繁重工作。

Giga ML吉咖机器学习是专门为物联网设计的机器学习产品。基于机智云的云端+雾端计算架构, 吉咖机器学习可以把数据采集和处理逻辑动态分配到设备和网关端, 让海量的终端设备参与到机器学习的运算中, 大大的增加了可采集和处理的数据量和全网络的运算资源, 可以高效的实现复杂的机器学习算法。本次发布的Giga ML跟机智云的D3数据编排有机结合, 提供“预测引擎”和“推荐引擎”等机器学习功能模块, 极大的降低了机器学习在物联网领域的应用的开发和部署门槛。

对于首个推出物联网雾计算服务能力的云服务平台, 机智云CEO黄灼表示:“物联网化的产品在向各个生活和商用领域渗透, 因为设备的运算能力和储存有限, 现有的大部分的物联网平台技术架构都把设备端的数据原封不动传到云端去做复杂计算。这种弱设备, 强云端的架构导致设备响应速度慢, 连不上网时设备有些功能甚至无法使用。雾计算把云计算的能力延伸, 把部分的运算和存储能力推到网络的边缘, 让设备本身, 与设备相连的通信模块, 或近场的网关设备都可以参与到‘雾计算’体系。”

雾计算的难点在于如何动态、大规模 (百万级的边缘运算节点) 地部署运算和存储能力, 云端和设备端如何高效协同、无缝对接。复杂的算法如何在云和雾之间合理分解和整合。需要一个对云管端三者都有控制力的技术平台来实现。雾计算个概念是思科2014年率先提出, 但并没有盛行。其中一个原因是思科的发力点是路由器和交换机, 而这些通信设备缺乏对终端设备的定义和控制能力, 因此无法和终端设备实现互通, 大部分场景无法把雾计算的能力体现出来, 因此真正落地的案例并不多。机智云对物联网设备, 通信模块, 网关节点和云端都有强大的控制力, 恰好具备把云计算推向雾端的基础。此次发布的Edge Computing Engine ECE边缘计算引擎, 可以直接通过云端的协调, 在设备, 通信模块和网关等边缘节点执行动态更新和加载“微应用”, 进行实时海量的数据处理, 算法执行, 甚至实现不同品类和品牌设备之间的互联互通, 挖掘雾计算的强大潜力。ECE和这次一同发布的其他三款产品:机智云Giga ML吉咖机器学习, Dynamic Data Director动态数据编排引擎, 还有Real Time Big Data实时大数据平台有协同效应。开发者可以通过机智云的开发者后台来把雾计算, 大数据, 机器学习组合起来, 高效率开发强大的物联网应用。

此外, 受邀出席的36K媒体现任总裁冯大刚在机智云发布会演讲时表示:“无论从技术、生态还是商务关系等多个方面, 机智云都是得到认可, 看着机智云一路成长, 是毫无争议的全球最大、最成功的第三方物联网云服务平台。机智云就是这样一家代表着未来趋势和价值的企业, 我长期看好机智云的发展, 36氪也将和机智云一起, 和各位朋友一起, 发扬创业者的精神, 拼搏、奋进、为追求更美好的未来共同努力, 对机智云过去的贡献以及对未来充满信心!”

同时Arduino中国董事总经理陈愈容在机智云发布会演讲并宣布双方将开展更深度战略合作, Arduino专注于开源硬件的开发, 而机智云专注于智能硬件的云服务开发, 与机智云合作可以扩大Arduino在产品应用层面的外延, 让用户享受到更多的基于数据的应用服务。陈愈容表示:“物联网将是未来所有智能硬件的标配。Arduino一直在探索如何提供一个简单易用又灵活强大的物联网解决方案, 让创客和开发者们能轻松将自己的作品连上网络, 享受大数据带来的更多可能性。Arduino和机智云的此次战略合作, 将结合各自优势, 秉承开源精神, 让这一目标得以快速实现。”

物联网服务平台篇8

2013年1月,笔者著《论矿山物联网的结构性平台与服务性平台》[1]介绍了矿山物联网服务性平台的一些可能的应用服务,如分布式监测监控底层服务、为第三方提供公共服务、多学科协同工作服务以及矿山云服务等。矿山物联网的本质是服务,矿山物联网是一个承载服务的平台应该成为业界的共识。矿山的各种应用,如地质、测量、矿山建设、矿山生产、矿山安全、产品加工与运销、矿山生态等都是在该平台下的应用服务。传感、传输、信息处理、云计算、智能决策、大数据、现代控制、现代信息管理等技术都是为这些应用服务提供技术支撑的。

本文重点论述矿山物联网服务承载平台的作用与意义,分析矿山物联网应该具有的公共服务能力,如基于位置的服务、基于时间的服务、基于信息的服务、基于云的服务、基于大数据的服务、基于语义的服务等,概要给出矿山购买服务的模式。可以预见,这些服务能力会随着需求的提高和技术的发展而不断得到充实与扩展。

1 矿山物联网的本质———服务承载平台

1.1 “三自模式”及其带来的问题

矿山综合自动化建设已经取得了不俗的成绩,但从大的格局来讲,几乎所有矿山的综合自动化系统建设都是沿袭传统的理念与思路,即矿山自己建设、自己使用、自己维护模式。这种自建、自用、自维的“三自模式”从建设初期就没有考虑是否应具备将第三方的应用服务纳入到网络里的能力,一切均是自己来做,基本是一个封闭的系统。因此,极易出现“感知手段传统单一,缺乏泛在感知网络,重硬集成轻软集成,缺乏应用层面的信息融合,缺乏标准建设,多学科交叉应用不够”等问题[2]。这些问题已经严重阻碍了矿山综合自动化的进一步发展,大多数己经建设了综合自动化系统的矿山均反映系统没有起到应有的作用,甚至一些矿山的综合自动化系统成了摆设。

除上述问题外,“三自模式”并不符合矿山运行过程中对服务灵活伸缩的需求,如过断层、遇老空区、采空区发火等,可能临时需要压力监测、突水监测、注浆注氮系统测控等子系统。但在传统的“三自模式”下,要建设这些系统都需要经过立项、论证、审批、建设和验收等流程,而且一旦建设,就成为网络里固定的子系统,不管是不是仍有需要都不能从网络中撤除,因为一旦再需要,重复申请建设这样的子系统几乎是不可能的。

1.2 矿山物联网服务承载平台与购买服务模式

感知矿山物联网应该是一个服务承载平台。所谓服务承载平台,就是方便各种服务提供商为矿山提供各种服务,同时也能为今后不断增长的需要或随时可能的需要提供服务。例如针对过断层、过老空区、采空区发火等临时需求,在矿山物联网环境下,可以向相应的服务提供商购买这些方面的临时服务,将所需的压力监测、突水监测、注浆注氮系统测控等服务随时接入到网络中,一旦这种需求消失,随时可将这些服务从矿山物联网中撤除。

这种服务购买模式是解决现有矿山自动化系统“缺乏应用层面的信息融合,多学科交叉应用不够”等问题的有效模式。以矿震监测为例,图1给出了矿山物联网环境下的分布式矿震监测方法[3,4]。该方法可方便地将微震、声发射、电磁辐射等多种传感器以完全相同的方式接入网络,在主机中安装相应软件,即可实现多套不同的矿震监测系统。这些系统完全可以以服务的形式提供到网络中。例如,某服务提供商的微震监测服务较好,就可由其接入微震传感器,安装相应软件,提供微震监测服务;另一服务提供商的声发射监测比较有优势,就由其提供声发射监测服务;一段时间后,又一个服务提供商称可不再安装任何传感器,只将已有的矿震监测信息融合在一起,进行更为全面的矿震信息分析,则可购买该服务提供商的信息融合服务。在矿山物联网服务承载平台下,应用层面的信息融合、多学科交叉等很自然地实现了。显然这种服务购买模式更加适合矿山的需要,服务可以是长期的、短期的或临时的。

矿山物联网服务承载平台必须是一个开放式的网络。因此,感知矿山物联网建设过程中,标准建设是非常重要的,网络必须能开放给服务提供商,必须具有必要的服务能力,这也是感知矿山物联网与矿山综合自动化系统的区别。

2 矿山物联网的服务能力

所谓服务承载,就是能够为服务提供商提供便利,使其能方便地将服务提供到网络中,同时,这些服务具有良好的伸缩性。矿山物联网的建设应使得矿山逐步从“三自模式”向购买服务转变,这样可以最大限度地保护矿山用户的投资,更有利于矿山专业化运营以及服务提供商的专业化服务,同时也能保证矿山物联网真正成为一个活的、不断发展的网络。下面从6个方面说明矿山物联网服务承载平台的这种服务能力。实际上这6个方面是相互交融、不可割裂的。

2.1 基于位置的服务

矿山需要两大类型的基于位置的服务。人员与移动设备的定位、设备控制及动态管理等需要位置信息。过去这些定位都由各子系统实现,如人员定位与考勤系统,网络上并不具备这样的服务能力。而地面GPS系统及移动通信系统均具有网络提供位置服务的能力,各种有位置需要的应用服务只是直接利用这种能力,而不需要每个应用子系统实现定位。现在各种跑步应用手环和手机软件等都是利用了这种基于位置的服务。因此,矿山物联网应该具备这种位置服务能力,而不是由各个子系统分别实现定位。

另一类具有矿山特色的定位是对灾害源及故障的定位。原来的监测系统基本上都是集中式监测系统,以矿震监测为例,有电磁辐射监测系统、声发射监测系统、微震监测系统等。这些系统的不足:通道数有限,不能任意扩展;有线传输,不利于移动;功能单一,不能进行综合监测;价格昂贵,不利于推广应用。此外,这些集中式监测系统均不具备网络化灾害位置服务的能力,不能开放给其他服务提供商使用。矿山物联网的网络化分布式监测系统中,传感器和执行器以有线或无线方式直接接入主干传输网络,传感器与执行器布置灵活,适合快速布置、移动应用,使网络具备了分布式定位的能力,1.2节中已经说明了这些优势。可以预见,对于矿震灾害来说,利用物联网分布式感知技术与灾害源定位技术,只要安装不同类型的传感器,就可同时实现电磁辐射监测、声发射监测、微震监测等多种系统。通过多种监测信息的融合,实时感知煤岩动力灾害孕育、演化和诱发过程中的异常特征和前兆信息,将是实现矿震灾害预警的有效途径。

2.2 基于时间的服务

目前矿山综合自动化系统网络中并没有统一的时间,上述2种定位、精确控制等需求均难以实现。许多第三方的服务都是基于时间的,要让各方面的专家能专注于自己擅长的服务,矿山物联网就应该具有提供网络上时间服务的能力。简单来说,在矿山物联网环境下,每个矿工都会带一个智能可穿戴设备,如智能矿灯。可穿戴设备上必然有时钟,网络上如果没有时间服务功能,时间一长,每个时钟指示的时间必然会出现差异。而常用的手机由于网络上有时间服务能力,所指示的时间基本是一致的。

更为精细的时间服务能力体现在分布式网络化测量与控制中。如图1所示的分布式矿震监测中,各传感器之间的时间同步是灾害源定位的关键,网络具备时间服务能力使得该种系统的应用更为方便、快捷。

此外,全网具有时间服务能力,就能对全矿井发生的事件进行跟踪管理,如针对电力系统的故障,能非常方便地进行查找与跟踪;对事故发生的前后顺序进行有效判别等。

具有时间服务能力的网络才能真正实现所谓的四维矿山。

2.3 基于信息的服务

矿山的生产监控调度指挥、安全生产信息管理、生产计划与接续、专家决策支持、经营管理、设备运行管理、重大灾害预警预报、矿山设备故障分析等均需要大量的信息,都是基于信息的服务。这些均需多学科的参与协同工作。

矿山物联网技术的发展为这种多学科协同工作提供了可能。各学科在同一平台上工作,使用同样的数据,面对同一个矿山,无需任何行政手段,互不干涉,目的都是为矿山的安全生产提供服务,充分利用各方利益的分配与矛盾,自然而然地形成了一个真正市场化的协同工作环境。

这种网络化协同工作最典型的例子就是360与腾讯之间的贴身肉搏。但他们都是在同一个网络环境下,都要为同样的用户提供尽可能好的专业化服务,肉搏的结果是用户受益。站在广大用户的角度来看,他们的肉搏反而是一种很好的协同工作关系。网络的开放性为他们提供了用户所需要的,甚至是喜闻乐见的肉搏式协同工作环境。正是这种肉搏式协同工作最有可能成为物联网环境下协同工作方式的主流,最大的赢家是物联网用户。对于矿山物联网来说,最大的赢家就是矿山企业。

2.4 基于云的服务

矿山云服务平台通常会由某些专门的服务商来提供,如矿山灾害监测与预警云平台,由某个矿山灾害监测云计算开发商汇聚一批矿山安全专家(专家云)来为矿山提供服务;设备健康状况诊断云平台,由云服务中心汇聚一批矿山设备提供商来为矿山提供服务等。

仍以矿震监测为例,常用的监测方法有电磁辐射法、声发射法、微震监测法等。而现在矿震方面的专业已有定论,即对矿震需要进行综合监测。但随之而来的问题是监测方法越多,矿山越缺乏对这些监测信息进行解读和分析的专业人员。对信号的解读分析需要运用多物理场耦合理论与分析方法,可能包括采动影响下的围岩和煤体的变形与破坏失稳关系,灾变准则,煤与瓦斯突出、冲击地压、瓦斯粉尘超限、巷道流变失稳等灾害的判别准则等。寄希望于每个矿山均配备这种专业分析技术人员是不现实、也是不科学的。

云服务方式为矿山物联网解决这些问题提供了很好的方案。基于云服务的矿山灾害监测预警系统如图2所示[5]。不同矿山的物联网系统将灾害监测底层信息通过公共网络或专用网络传送到灾害监测预警云服务中心。云服务中心以IaaS模式提供虚拟化资源服务,包括矿山巷道、地质参数、通风等各种实际数据及模型的存储与计算资源的使用。以SaaS模式的分析软件供矿山企业用户及专家使用,实现用户、云中心、专家共同参与的矿山灾害监测与预警服务,最终形成的专家意见、分析报告及预警与防治对策等将通过云服务中心Web平台发布,供不同权限用户调阅。

矿山通风优化、矿山设备健康状况分析、灾害仿真与反演等许多应用均可采用这种云服务方式,可有效提高矿山运行效率,尽可能保障矿山生产安全。这是矿山物联网的独特之处。

2.5 基于大数据的服务

物联网产生大数据,大数据助力物联网。矿山物联网的应用必将会有大量的矿山物体联接到网络中,必定会产生大量的数据。这些数据来自不同的子系统,具有不同的结构与用途,各种类型的数据呈指数增长,渐渐超出了传统关系型数据库的处理能力,数据中存在的关系和规则难以被发现。而大数据技术很好地解决了这个难题,它能够在成本可承受的条件下,在较短的时间内将数据采集到数据仓库中,用分布式技术框架对非关系型数据进行异质性处理,通过数据挖掘与分析,从大量化、多类别的数据中提取价值。

以煤岩层破裂监测为例,目前有电磁辐射、声发射、微震等传感手段,可能会有数百个传感器联接在网络上。而这只是对煤岩层破裂信号实施了3个窗口的监测,要实现全谱系监测则需要更多类型、更多数量的传感器,这些信息要与地层参数、巷道情况、采动过程、推进速度等多因素联合,进行异质性处理,通过数据挖掘与分析,从大量化、多类别的数据中提取价值,来反演矿山应力分布与迁徙情况。

矿山其他灾害的监测与预警、矿山安全形势的评估等均需要大数据技术提供的服务。

2.6 基于语义的服务

目前矿山综合自动化技术主要基于互联网技术。互联网技术是为人使用而设计的,而不是为了让计算机理解网络里的内容。这反映到矿山监测监控系统中,监测监控的目的是为人使用,而不是让计算机系统理解矿山所发生的事件。专家决策支持、设备故障分析、灾害超前预警、事故反演等却均是需要计算机系统去实现的。计算机不能理解网络中的内容,因此难以实现这些基于计算机自动分析的系统。为解决该问题,互联网创始人Tim Berners-Lee在2000年提出了语义Web的概念和体系结构[6]。语义Web中,各种资源被人为地赋予了各种明确的语义信息,计算机可以分辨和识别这些语义信息,并对其自动进行解释、交换和处理。

语义网的体系结构共分7层[6],分别为编码定位层(Unicode+URI)、XML结构层(XML+NS+xmlschema)、资源描述层(RDF+rdfschema)、本体层(Ontology vocabulary)、逻辑层(Logic)、证明层(Proof)和信任层(Trust),如图3所示。

将语义Web融入矿山物联网中,让计算机有更强的能力去处理和“理解”数据,所期待的智能决策、超前预警、自动计划安排等才有可能实现。将矿山物联网中的所有物体和事件(虚拟物体)称作网络中的各种资源,需要人为地为其赋予各种明确的语义信息供计算机分辨、识别、理解、交换和处理,这样才可能实现基于知识的决策与处理,进而实现专家决策、故障与灾害超前预警、事故反演等。

3 结语

矿山综合自动化系统从设计开始就没有考虑容纳第三方的服务,因此在建设后期,逐步出现了系统封闭、标准不一、信息应用困难、对矿山技术人员要求高等问题。在多年实施矿山综合自动化的基础上,再实现矿山物联网,应该明确矿山物联网的本质是服务承载平台,矿山物联网必须具有相应的公共服务能力,如基于位置的服务、基于时间的服务、基于信息的服务、基于云的服务、基于大数据的服务、基于语义的服务等。可以预见,这些服务能力会随着技术和需求的发展而不断充实与增加,矿山物联网也会越来越实用,逐步向智慧矿山迈进。

摘要：矿山综合自动化系统由于没有考虑容纳第三方的服务,逐步显露出系统封闭、标准不一、信息应用困难、对矿山技术人员要求高等问题,阻碍了其发展。明确了矿山物联网的本质为服务承载平台,矿山物联网应具有相应的公共服务能力,包括基于位置的服务、基于时间的服务、基于信息的服务、基于云的服务、基于大数据的服务、基于语义的服务等,重点论述了矿山物联网应具备的服务能力和矿山购买服务,指出这些服务能力会随着技术和需求的发展而不断充实与增加,使矿山物联网逐步向智慧矿山迈进。

关键词：矿山物联网,服务承载,矿山购买服务,大数据

参考文献

[1]张申,张滔.论矿山物联网的结构性平台与服务性平台[J].工矿自动化,2013,39(1):34-38.

[2]张申,赵小虎.论感知矿山物联网与矿山综合自动化[J].煤炭科学技术,2012,40(1):83-86.

[3]张申,陈金云,刘卫东,等.分布式煤矿冲击地压监测方法:101762830A[P].2010-06-30.

[4]张申,丁恩杰,徐钊,等.物联网与感知矿山专题讲座之三——感知矿山物联网的特征与关键技术[J].工矿自动化,2010,36(12):117-121.

[5]张申,刘鹏,张彭.感知矿山物联网云计算应用探索[J].煤炭科学技术,2012,40(9):72-75.

物联网服务平台篇9

认证是为了满足标准所作出的承诺。对于像Zig Bee这样的无线通信标准来说尤其如此,Zig Bee是基于标准的无线技术,旨在解决几乎任何市场上的设备之间通信所特有的需求。

由于Zig Bee涵盖的范围很广,让用户了解到采用Zig Bee标准的产品能够按照预期工作,并且能够成功地与其他运用Zig Bee进行通信的产品进行互操作,这是非常重要的。互操作性不仅仅是指某一个生产商的设备相互能够进行互操作,而是指任何生产商的设备之间都可以进行互操作。这是任何一项标准所应做出的承诺:在任何情况下,对于任何设备来说,使用的标准都将是相同的,这些设备将能够协同工作。Zig Bee认证可以为用户提供保证:他们的产品的确是遵循了该标准。

Zig Bee联盟是一个开放、非盈利、由公司组成的协会,致力于创建用于设备间无线通信的标准, 联盟仅仅开发用于设备之间无线通信的标准。设备通信通常被称为物联网。物联网应用具有其特定的属性。物联网的网络将广泛部署在各种环境下,而且可能包含数千个节点。这种规模的网络将包括许多制造商的设备,这些设备之间需要无缝通信,且不能出现任何问题。物联网的配置必须非常简单, 为了加入到该网中,设备必须能够突破自身、相互进行通信,进行自我配置,以及在该网络中有效运转。这些要求意味着成功的通信必须是无缝的和毫无问题的。要验证如此庞大网络中的所有设备( 这些设备来自相当广范围内的各类生产商) 能够无缝协同工作,唯一的方法是进行测试。

测试必须检查一致性和互操作性。符合标准意味着设备能够使用标准进行正确的通信,也就是, 个人发出的消息能够正确地进行格式化并传输,而且能够被接收和处理。

这种类型的测试可以简单地通过获取和分析网络数据包来实现。互操作性测试对于确保设备能够在标准可能没有预见到的情况下与其他设备协同工作至关重要。被安装在该领域的设备必须与其他设备进行互操作,并且需要应对许多复杂的情况,例如干扰、乱码、甚至不常见的安装配置。为了验证某个设备的互操作性,必须对该设备及其他的设备一起进行测试。

2测试与认证

测试提供了验证产品一致性和互操作性的方法, 而认证是签发证书或商标从而证明产品具有一致性和互操作性,两者有很大的不同。

如果希望测试的结果真正有意义,则必须由具有测试资质、第三方的测试人员周密地开展测试工作。测试可能相当复杂,需要水平相当高的技术能力, 还可能需要专用的设备。对于Zig Bee测试来说,需要用来测量射频的示波器、屏蔽室和其他的先进设备,此外,还需要测试人员具有射频传输方面的专业技能以及能够深刻理解Zig Bee标准。

除了验证通信的技术部分,认证可能还对其他一些事项作出要求。例如,如果一个标志或商标被用来表示产品通过了认证,则很可能会有用以管理标志或商标使用的相应协议。如果一个产品生产商想要对他们的产品进行认证,则必须同意正确地使用该标志或商标。认证过程一部分可能是对产品生产商同意正确使用商标的验证。

Zig Bee认证项目对测试和认证进行了严格的区分。测试是用以验证Zig Bee标准符合性的过程,认证是对那些符合Zig Bee标准的产品以及符合所有Zig Bee认证项目政策的产品生产商授予联盟的正式认可。只有Zig Bee联盟才能对产品是否符合Zig Bee标准进行认证。

测试和认证的区别十分重要。针对认证项目操作要求的国际准则在区分这两项功能方面都有明确的规定。测试必须公正和独立。如果同一个人或同一个组织既进行测试也进行认证,则测试和认证两者可能会受到不必要的影响。例如,如果一个组织为了可以收取测试费用,则他们希望开展测试,那么, 即使测试未达标,他们也可能为了让客户满意而出具测试合格证书。

3为何对产品进行认证

认证提供了独立的证据,证明产品能够与其他经过Zig Bee认证的产品进行互操作。Zig Bee认证标志可能只被用于经过认证的产品上,该商标可传递这样的一种价值:这些经过Zig Bee联盟认证的产品能够与其他经过认证的产品协同工作,这可能会影响消费者是否购买该产品。

产品认证是提供保证和使产品符合特定标准的一种手段。通过合格证书或标志的形式来表明产品符合正确的标准。

4 Zig Bee认证流程

Zig Bee认证是对那些符合Zig Bee联盟标准的产品进行的认证,其为一种典型的认证项目,定义了各种类型的认证以及相关的政策,包括认证要求和测试项目,并运用数百名工程师和商业人员的专业技能,确保只有合格的产品才能通过Zig Bee认证。

对于认证项目的定义和操作程序,Zig Bee认证通常遵循国际标准。特别需要注意的是,Zig Bee认证被设计成《ISO/IEC导则67:2004》中定义的”1B认证项目的一种。《ISO/IEC导则67》中“1B型” 测试系统包括了下述四种类型的活动:

确定产品特征:Zig Bee联盟授权的独立的测试服务提供商对提交的样例进行测试。

评估:正式评估测试结果。

决定:认证是否授予维持延长暂停或撤销

授权:授权是指授予、中止或撤销使用证书或商标等标志的权力。

Zig Bee认证项目能够保证:按照Zig Bee标准制造的产品具有预期的功能,且不同生产商的产品之间能够彼此进行互操作。可以通过使用Zig Bee产品认证标志向用户传达上述信息。产品认证是联盟标准开发和推广的一个关键部分。不像其他的标准组织,对于任何已发布使用的Zig Bee标准来说,都要求按照标准对产品进行测试和认证。Zig Bee认证过程允许生产商提供多样化的产品满足各种类型的消费者, 而消费者可以从Zig Bee简单的操控性中获得收益。

Zig Bee认证提供了两种类型的认证。

第一类是兼容性平台认证。兼容性平台由无线电收发器和网络协议软件组成。Zig Bee兼容性平台测试验证协议软件几个较低层的功能:数据链路层、网络层、传输层、会话层。这种类型的认证被授权给Zig Bee核心技术的提供商,如无线电生产商和网络软件开发人员等。

第二类是Zig Bee产品认证。即对终端产品进行认证,例如消费者可能购买的典型设备,如常见的设备有智能家电、灯泡、调温器、智能门锁、遥控器等。Zig Bee产品认证是在Zig Bee兼容性平台的基础上构建。对Zig Bee认证产品的测试是在OSI模型的表示层和应用程序层完成的,测试通常涵盖了用户可能比较熟悉的设备功能,例如设定温度、开灯或关灯等。

Zig Bee兼容性平台和Zig Bee产品认证测试的结合涵盖了设备进行通信的全部活动。兼容性平台测试覆盖了相当广泛的底层通信。经过认证的产品被要求使用兼容性平台,从而可使产品测试的成本降到最低。因为底层已经被测试过,所以进行产品测试时仅需将测试集中到上层通信。

两种类型的认证测试都是由独立的测试实验室完成,这些实验室被Zig Bee联盟授权、提供测试服务, 他们拥有如Zig Bee标准方面的专家以及进行测试所需的设备和专业知识这样的资质。所有被授权的测试服务提供商都注册在定义测试实验室操作规范的国际标准ISO/IEC 17025之下。Zig Bee联盟在全球范围内有四家授权的测试服务提供商,包括总部设在北京的中国电子技术标准化研究院(CESI)。

5测试过程

认证过程起步于测试,其通常作为产品研发过程的一部分。每项Zig Bee联盟标准都有一个书面的测试规范。任何Zig Bee联盟成员都可以获得这些测试规范,它们被尽可能设计成涵盖Zig Bee标准的所有规范。测试规范依次包括以下几部分:说明如何进行测试的文件、测试所需的设备、以及判定设备通过或者未能通过测试的条件。这些测试规范可以被直接并入到产品的开发过程,从而保证产品能够运用Zig Bee标准正确地进行通信,此外还能保证, 当产品被提交给独立的测试服务提供商进行测试时, 其将通过测试。

如果产品生产商认为自己的产品能够通过测试, 他们便可以联系任何Zig Bee联盟授权的测试服务提供商安排测试。测试需要收取一定的费用,具体费用由产品生产商和测试服务提供商协商决定。为了进行测试,测试服务提供商不仅需要产品本身,还包括介绍产品具备所有功能的产品文件。这些文件通过协议实现符合性说明(PICS) 的形式提供,PICS是标准中文件的一部分。产品生产商还必须提交一份标准符合性声明(DOC),DOC应指出产品遵循了哪一项特定的Zig Bee标准。

测试服务提供商在测试实验室进行测试。测试与联盟测试计划文件中的规定保持一致。测试服务提供商通过使用他们自己开发的测试硬件和软件进行测试,标准规定的所有强制性特征都需要被测试。产品生产商选择的任何可选性特征也将被测试。测试服务提供商使用黄金单元(Golden Units) 进行互操作性测试,这些黄金单元由联盟指定,他们被作为正常状态工作产品的基准。黄金单元测试提供了一种检测不同生产商的设备之间互操作性的方法,测试至少需要一个,有时甚至三个不同的黄金单元。

一旦测试完成,测试报告将被提交给产品生产商。如果测试通过,测试报告也将发送给Zig Bee联盟;如果未通过测试,测试报告只发送给产品生产商, 使他们可以根据测试报告找出产品不符合标准的原因并进行改进。

6认证要求

产品生产商必须是Zig Bee联盟成员才可以提交产品进行认证和兼容性测试,并被授予证书。通过成为Zig Bee联盟成员,产品生产商便可获得所有Zig Bee标准和测试规范,同时他们也需承诺遵守联盟的政策,包括正确使用Zig Bee联盟的标志和商标。

一旦产品成功地通过测试,产品生产商便可以通过Zig Bee联盟网站申请认证。申请过程非常简单, 但需要提交产品文件。产品生产商提交产品图片、描述以及标准符合声明,测试服务提供商对照测试报告对上述材料进行检查:验证测试结果、审查产品文件和照片。如果一切都正确,则测试通过,产品通过认证,给产品生产商颁发证书。

一旦产品经过认证,在产品的生命周期内其都保持着通过认证的状态,除非Zig Bee联盟撤销了对该产品的认证或产品发生了改变,改变包括对产品的任何更改。当然,产品认证并不需要对所有的更改都重新进行测试。

Zig Bee联盟提供了一个相似原则认证:基于从之前被测试和认证过的产品中发展而来的产品与先前产品具有相似性,允许前者被授予认证。相似原则认证的目的是加速产品投放市场的速度,并使与认证相关的成本最小化。

相似原则认证被使用在那些与之前被认证产品十分相似的产品上。有些变化并不影响产品对Zig Bee标准的符合性。例如,改变产品颜色、使用外壳的类型、产品的显示语言,或是可能因全球各地位置的不同而改变电压,这些都不影响产品使用Zig Bee标准进行无线通信。仅仅对此类改变进行测试是不必要的。

相似原则认证允许产品生产商向Zig Bee联盟报告产品改变的类型。联盟对产品的改变做出评估, 并决定是否需要重新测试。如果不需要重新测试, 产品生产商可以使用以前的测试报告申请认证。如果所有的要求都满足,产品便可被授予认证。

7 Zig Bee认证的未来

互操作性极其重要,因此Zig Bee认证项目将继续不断改善:包括新测试和强化测试项目,以此来保证产品在新环境下的互操作性和正常通信。

Zig Bee联盟设有测试认证咨询小组,其由产品生产商和测试实验室的专家组成。该小组不断建议改进认证程序,从而使其更具有活力,并能更好地提供产品保证,即标有Zig Bee认证标志的产品能够良好地协同工作。Zig Bee联盟中的任何成员都可以参与该小组。

基于Jini的物联网服务框架篇10

物联网[2][3]是利用各种信息传感设备, 如射频识别 (RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描等与各种无线通信技术结合, 与互联网进行广泛融合, 让所有的物品都能进行信息交互与通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的核心之一是其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间, 进行信息交换和通讯。但并非所有的设备都具备足够的智能性和通信能力, 如何在设备能力受限的情况下, 更好地构建物联网服务, 从而更有力地支持普适计算的发展, 是本文的研究重点。

1 Jini体系结构

物联网应用, 可能依赖于某些特定的设备和网络协议, 当有新的、更优设备或协议发展起来时, 这种依赖就成了禁锢。若对服务进行升级, 则在交互协议的改动、设备的更新、以及服务系统的容错性等方面可能存在较大工作量。采用Jini技术, 设备能够随着新型数据和协议的出现而不断进化、发展, 不再需要用户手工升级, 这将极大推动物联网的发展。

Jini是Sun公司提出的技术, 是以Java应用技术为核心的分布式系统, 它通过使用一个简易的“即插即用”模型, 能够随时改变硬件或者软件的配置, 从而提供一个支持快速配置的分布式计算环境[4]。Jini除了拥有Java和分布式系统的特点外, 还提供了一种主动的、响应式的基础设施, 从而可在零安装、零配置以及100%服务交互的条件下动态地建立服务群体。群体中的任何设备或者软件无论大小都可以自行管理, 并作为其它成员的资源或服务提供者和请求者。Jini所采用的Java技术中, 最重要的是远程方法调用 (remote method invocation, RMI) 。由于RMI允许一个机器上的Java程序调用另一台机器上对象所定义的Java方法, 因此成为Jini服务提供者与请求者之间交互的基本方式。Jini系统由基础设施、编程模型和服务三种组件[5]构成。

基础设施组件是体系结构中的核心部分, 其目标是为设备、服务和用户提供相应协议用于发现、加入网络或与网络分离以及服务的查找。

编程模型组件不仅基于Java应用平台, 而且利用了其可在节点之间移动代码的功能。该模型支持三种接口:租用、事件通知和事务处理。租用接口可以使实体在一个约定时间内使用资源或服务;通过事件通知接口, 服务请求者可以注册感兴趣的服务, 并在条件满足时收到通知;事务接口只为事务提供了协调机制。

服务组件是Jini群体中的各个实体, 即网络中可被其它Jini参与者所使用的硬件、软件或者是二者的结合。目前, Sun公司所实现的服务有JavaSpace服务、事务服务、查找服务、查找发现服务、租用续租服务和事件邮箱服务等。

三种组件在整个体系结构中都有其特定的角色, 但三者需要彼此协作才能达到整个系统的目标。基础设施组件和服务均在很大程度上依赖于编程模型。Jini体系结构参见图1。

2 物联网服务框架

物联网服务框架可设定为三层结构:感知层、Jini层和应用层, 如图2所示。

(1) 感知层由各种感知设备和软件组成, 主要完成信息的采集、处理和服务的提供, 如通过传感器采集环境信息、打印机提供打印服务等。

(2) Jini层由Jini体系结构组成, 主要为应用层和感知层的实体提供服务网络。通过该层, 实体自身或通过代理能够彼此发现, 在不影响原有交互方式的情况下, 提供或使用对方的服务。

(3) 应用层, 一般是面向用户的。通过抽象可以将用户从底层的细节中解放出来, 使其能够专注于更为重要的问题, 同时完成信息的集成、推理以及应用服务的提供。

2.1 感知层

为屏蔽物联网中信息设备的异构性, 引入了Jini技术。由于Jini是基于Java的解决方案, 且将硬件和软件均抽象为服务, 所以应用所需要的只是能够获得JVM (Java Virtual Machine, Java虚拟机) , 即网络的任何一端能够理解Java语言接口即可, 这样便简化了系统的设计。但并不是所有的设备都能安装JVM, 若为所有设备启用Jini, 将做以下分类和处理。

(1) 具有完备的JVM。该类设备具有足够的计算、存储和通信能力, 且安装了具有完备功能且支持RMI的JVM。设备代表如图2中的便携电脑。该类设备的优点在于Jini启用容易, 且可以对服务请求者完全屏蔽实际服务。

(2) 拥有特定的JVM。该类设备没有足够的计算和存储能力, 但有基础网络和Jini功能, 例如图2中的手机。因此该类设备只能安装特定的JVM, 如KVM。这类设备一般具有无线通信功能, 为与互联网融合, 一般需要设计网关实现两种协议栈的转换。

(3) 无JVM、无网络功能、无处理能力。当前大部分设备都属此类, 例如家电、单机打印机和扫描仪等。为使该类设备参与到Jini网络中, 需引入代理的概念, 即采用插入技术。将一个具有处理、存贮、网络功能和Jini功能的物理实体作为服务请求者和服务提供者之间的中间人或代理。此类设备通过物理接口 (RS-232、蓝牙和USB等) 与代理相连。例如, PC机就可以作为与之相连单机打印机的代理。

(4) 无JVM、有网络功能、无处理能力。网络打印机即是此类设备。此方案与上一种方案类似, 不同的是使用网络方式取代物理接口方式与代理相连。

(5) 无JVM、有网络功能、有处理能力。此类设备的代表是无线传感器节点。传感器节点的处理、存储和通信能力较弱, 但优势在于其具有感知物理环境的能力。每个传感器节点均具有无线通信功能, 并充当终端和路由器双重角色。但传感节点无法安装JVM, 其组网后通常将感知数据汇聚到一个基站节点, 而基站节点通过网络或物理接口与代理相连, 由代理负责服务的提供。

2.2 Jini层

Jini体系结构将根据需求, 通过Internet在线下载服务代理。为此, 必须基于RMI/Java环境, 设计不同网络与Internet融合的网关。所有服务代理必须是Java对象, 或利用Java本地接口 (Java Native Interface, JNI) 完成包装。代理在不影响原有设备交互协议的前提下, 可自由采用任何分布式协议 (CORBA、DCOM或其他专用协议) 与服务提供者建立通信。由此可见, 这种松耦合为物联网服务的扩展提供了根本支持。

当一个新设备加入到物联网应用中时, 它可能作为服务的提供者或请求者。前者需要通过发现协议找到附近的查找服务, 并在其中发布 (注册) 相应服务, 也可以在查找失败或自身产生异常时重新发布。首次发布服务时, 查找服务负责为设备提供唯一的服务ID。对于服务请求者, 同样上述查找服务过程, 并基于某个查找模板查询感兴趣的服务, 若模板匹配, 便向服务请求者提供相应的服务代理, 从而建立通信。其中查找模板包括三个属性 (服务ID、服务类型列表、服务属性列表) 。服务模板的所有属性可置为特定值或为空。采用同样的模板机制, 请求者还可以在查找服务中注册感兴趣的服务, 这样在服务满足时, 动态地得到事件通知。

新设备除了通过以上步骤加入应用外, 还要进行服务的租借。因为任何系统, 不论是否分布式, 都可能因设备故障、软件崩溃或网络失败而变得不可靠。租借的基本思想是任何承租者如果对使用某项服务感兴趣, 就必须与其出租者协商使用服务的时间段。如果该时间段已到期, 租借就会结束, 资源也会被释放。在租借到期前, 承租者可以续租也可以取消租借。租借不是为了保证Jini系统中的各组成部分免于失败, 而是为了增加群体的稳定性和自我修复能力。当物联网应用基于无线传感网络时, 租借尤为重要。图3展示了Jini服务发布与查找过程。

2.3 应用层

应用层实体将通过Jini系统获取感知层实体提供的服务 (或数据) , 通过演绎、推理等综合分析得出结论, 并将其通过良好的图形界面或硬件接口展示给用户。

3.1 感知层设计

系统主要由装有传感器 (集成电量传感器) 的接线板、基站、PDA、手机、PC机和打印机等组成, 涵盖了框架中感知层的设备分类。接线板中的无线传感器节点负责读取电器的用电量, 并发送给基站;基站通过RS-232串口与代理 (PC机) 相连, 负责实时采集接线板数据和代理发来的请求;打印机是单机打印机, 通过USB接口与代理相连;代理作为基站和打印机的中介主要负责存储电器电量通断阈值、用电量情况以及发布基站和打印机服务。

本层的设计分为硬件和软件两部分:

(1) 智能接线板由电量采集系统和无线通信系统构成。电量采集是以电能计量转换芯片ADE7755为核心完成的。无线通信则在基于ZigBee技术的射频芯片CC2430上实现。则图4和图5分别是设计的智能接线板的内部和外部结构图。

(2) 软件设计分为CC2430片上程序和代理程序设计。接线板上的CC2430程序主要完成发送数据和接收基站发来的控制请求, 而基站节点的CC2430片上程序负责定时接收、处理、上报无线数据以及接收代理发来的请求。代理装有完备的Java虚拟机, 且在家庭网络中唯一。

3.2 Jini层与应用层设计

Jini层与应用层均由软件程序设计实现。其中, Jini服务网络由SUN公司提供的Jini System Software 1.2.1组建, 并使用其查找服务Reggie, 发现服务Fiddler和租用续租服务Norm。

本系统网络布置在不同网关的同一个局域网内, 并对其中个别主机启用Jini服务, PC机、PDA和手机作为应用层实体。通过这些设备用户能够查询家电的用电情况并控制其使用。手机和PDA上的客户端程序通过J2ME环境开发, PC上的客户端和代理服务在J2SE环境下开发。虽然J2ME针对CDC设备提供了RMI可选包[6], 但对于CLDC设备还不能完全支持Jini。因此为保证服务的稳定性, 同样对手机和PDA采用了代理, 并且二者通过TCP/IP协议与代理通信。

3节能系统设计与实现

为验证上述框架的可用性, 研发了一个节能系统 (PowerSaving System, PSS) 。通过该系统, 用户能够随时随地获悉家电的耗能情况, 并可实现调控, 从而达到节能目的。

4 结语

物联网作为新兴的网络技术, 给了人们带来了新的体验, 然而目前的物联网服务缺乏可扩展性。本文借助Jini技术设计的物联网服务框架, 在不改变原有设备交互方式的基础上, 允许设备发布其提供的服务或者请求其所需的服务, 从而剔除设备和软件平台的异构, 有利于物联网服务的开发与扩展。

摘要：提出基于Jini的服务框架, 打破设备的限制, 增强服务的扩展能力, 从而适应不断增长的应用需求。据此框架, 本文实现了一个节能系统, 以验证本框架的可用性。

关键词：物联网,Jini,普适计算

参考文献

[1]徐光祐, 史元春, 谢伟凯.普适计算.计算机学报[J], 2003, 26 (9) :1043-1048..

[2]ITU互联网报告.2005.物联网.2005

[3]宁焕生.RFID与物联网射频、中间件、解析与服务[M], 北京:电子工业出版社, 2008.

[4]Hinkmond Wong.Developing Jini Applications Using J2ME Technology[M].Pearson Education, 2002.

[5] (美) S.Ilango Kumaran著;林琪, 欧阳宇等译.Jini技术指南[M], 北京:机械工业学出版社, 2003.