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基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现
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摘要：科学技术的不断发展促进了物联网在全世界内的受重视程度，而随着科学技术的发展，也面临着很多问题，例如，目前物联网采集信息量多、数据类型不确定、呈现方式多种多样。这些问题都需要解决。而对于物联网数据平台的设计与实现方面的软件设计也应运而生。
关键词：物联网 软件设计 数据平台
众所周知，物联网是21世纪最有发展前途的信息技术，发展潜力和应用空间广阔，物联网统一处理的是网络环境中的“人-物”、“物-物”之间的沟通连接，联系需要简单、统一的接口，接口采用中立方式进行定义，从而实现物联网之间的接洽。这个软件设计的目的是建立一个基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现的体系。
一、物联网的一般定义
1.1 物联网的定义
物联网是建立在计算机互联网和通信技术的基础上，利用射频自动识别、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络的系统。
1.2 物联网特点
在物联网这个网络中，物品能够自动将它们的相关信息进行保存，并且不需要人的干预。互联网的实质是通过使用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。
二、物联网数据平台的设计与实现的软件设计
2.1 软件设计对硬件设备要求的概述
这个物联网数据平台的设计与实现的软件设计的系统是由数据采集发送终端、移动GPRS、公网固定IP、客户端4部分组成。软件设计要以硬件为支持，数据采集发送终端的控制器采用LPC2138，这种芯片能够支持实仿真和嵌入式跟踪的微控制器，并且需要有高速的Flash存储器和实时时钟。传感器部分是湿度数字传感器采集温湿度数据，需要使用RS485总线连接异步串行通信UARTO端口，并且把控制器配置成RS485主机。
2.2 数据采集发送终端的软件设计
主要包含两个部分：GPRS接受命令和数据采集与发送两个部分。这个应用程序定义了四个主要的时间标志位：GPRS在线标志位、数据采集标志位、采集完毕标志位和接受命令标志位。这四个标志协调系统的主要任务是数据的采集、数据的发送、接受指令等任务。系统主要有三个指令，采集发送数据命令，设置采样频率和采集数据量大小。获得每个指令后都会置位相应的标志位，通过对标志位是否置位的判断来决定程序下一步的指令。每当数据采集完毕后可以发送数据。
表格1：数据软件设计的概括表
时间标志位 主要任务
在线标志位 数据采集
数据采集标志位 数据采集
采集完毕标志位 发送数据
接受命令标志位 接受指令
2.3 移动GPRS网络
这个GPRS网络使用的是企业公网组网方式。中心站需要的是固定的ip地址，但是远程终端实行动态的ip地址分配。每当远程终端开机之后，就会主动连接服务器，从而进行数据收集，终端模块自动获得ip地址，然后客户端通过访问WebLogic服务器，查看接受到的数据，完成网络与人的连接。
2.4 公网固定ip服务软件的设计
通过Socket编程技术来实现服务器软件设计，本系统服务器程序需要能够在任何时间处理多个客户连接，因此该程序必须是一个多线程TCP服务器。每个TCP连接的建立开始于TCP客户机创建一个套接字，然后调用connect函数以启动下一次的握手操作，从而建立起与远程服务器的连接。在服务器方面，详细来说，通常是首先创建一个套接字，然后调用bind函数来绑定自己的公认端口号，接着调用listen函数来准备接受客户端请求，最后调用accept函数来完成信息传递，这就是一个完整的公网固定ip服务软件的设计。
2.5 客户端的连接
在客户端方面的设计，通常是倾向于使用RIA模型的FLEX技术来开发Web页面，每个客户端都可以通过Web浏览器使用HTTP协议调用Web页面。界面能够清晰地显示出系统的状态、下达的配置参数以及现场采集的数据。通过WEB页面与Web Service组件进行通信，可以将用户的参数传递给Web Service。当然，采用Flex技术能够构建内容非常丰富的客户端程序，另外Flex还拥有Push技术，能够在客户端上显示服务端的信息，这个过程的实现也是把Flex技术使用到数据采集过程的重要原因之一，亦是本设计选择使用Flex技术的最重要原因。系统的Web Service设计往往使用面向服务的SOA设计，这样不仅能提高系统的反应速度，而且可以便于对系统的维护。就软件设计的总体符合门面模式的软件架构而言，如果上层直接调用下层的接口，不能仅仅是具体的实现，这样对软件的扩展和维护有非常大的帮助。
2.6 物联网终端
在物联网终端上运行物联网操作系统或者基于物联网操作系统的应用方式。一般来说，运行于物联网终端上的应用程序，用户一般通过智能手机来进行控制。过程如下，智能手机连接到物联网终端由本地通道实现的，实现在控制终端上的APP的装卸和M2M终端的相关配置;如果物联网终端上正在运行一个APP，并且该APP是基于client-server模式，那么终端要与APP的“应用程序后台”实现交互，完善业务逻辑;如果物联网终端与“终端管理后台”建立了长久的通信间额连接，以实时更新物联网操作系统内核版本等程序。举个例子，一台电脑更换了内置摄像头，这时物联网终端就需要连接到终端的管理后台，下载对应的驱动程序。总体来说，物联网终端制造厂商负责建立并维护终端管理后台。如果APP在物联网终端上运行，需要由ICP/ISP开发或者经由第三方开发者，并上传到M2M APP Store，满足用户下载的需求;另外，能够通过本地通信通道进行通信的是物联网终端之间，这物联网关键能力之一便是实现物联网终端之间的直接通信，当然物联网区别于移动互联网的关键地方之一也是实现物联网终端之间的直接通信。
三、对基于web service的简单介绍
为了加深对这个软件运行的生态模型的理解，举一个例子。在餐饮行业，如果经常去一家餐馆吃饭，并且每次去，恰巧点的餐食基本都差不多。那么现在比较困扰的问题是，每次去吃饭都要花费大量时间来排队，点餐，交钱，然后拿餐牌，找座位，等待等。明显的看出是一个单调且乏味的过程，假如能够进行自动化的物联网数据应用，简化这个过程或者让这个过程自动化，那就非常圆满了。计算机技术在生产上的一次技术革新的产物是物联网。根据我国信息技术的快速发展和物联网技术的试点应用的良好效果，我国的物联网在很多地区都得到了很好的发展和运用，物联网快速发展是技术创新和科技进步的结果，在信息化方面也发挥着非常重要的作用。
四、结论
本篇论文首先介绍了物联网及数据交换平台的相关技术，其次给出了基于服务的物联网数据交换平台的总体框架，最后简单分析了平台的总体功能结构以及该平台的发展前景广阔。互联网的发展时基于服务的物联网数据交换平台发展的前提，物联网数据共享以服务的形式实现，在应用层与感知层、应用层与应用层之前异构系统之间实现。本文提出的基于Web Service的物联网数据平台的设计与实现，能够促进人、物和企业与基于Web的社交智能的有效连接。从设备采集到的数据也通过gSOAP协议发布Web服务的方式传输到应用程序，应用程序解析Web服务，有助于实现数据采集的底层设备无关性的运行，让底层设备向应用服务器传输数据变得透明、快速。基于服务的数据分析平台的主要优点在于它依赖于HTTP协议，这样很容易将Web服务集聚到已经存在的的路由器、HTTP平台、防火墙以及其他系统中，使用已经使用的技术和安全系统来保护该平台就已足够，不需要增加额外的软硬件的设施。总体来讲，基于Web服务开发物联网应用系统就能具有一些无与伦比的优势。
参考文献：
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[2]孙其博，刘杰，黎羴，范春晓，孙娟娟.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报.2010年03期.
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