物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)環(huán)境精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)環(huán)境，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以充分地滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)房設(shè)備狀態(tài)和機(jī)房環(huán)境的相關(guān)要求，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是利用電壓傳感器、電流傳感器和溫濕度傳感器等相關(guān)設(shè)備對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備開啟狀況、用電狀況和環(huán)境狀況等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。隨后利用POE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸或者無線自組網(wǎng)的方式向后臺(tái)服務(wù)器實(shí)時(shí)地傳輸數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)的服務(wù)器分析處理相關(guān)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)警。鑒于此，本文對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和介紹。

【關(guān)鍵詞】

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；機(jī)房環(huán)境；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，很多行業(yè)都對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生了越來越大的依賴性，目前在各個(gè)單位中計(jì)算機(jī)機(jī)房已經(jīng)變成非常重要的核心業(yè)務(wù)組成部分。為此，必須要高度的重視機(jī)房的運(yùn)行監(jiān)控工作，從而能夠確保計(jì)算機(jī)機(jī)房能夠?qū)崿F(xiàn)安全正常運(yùn)行。現(xiàn)階段，很多計(jì)算機(jī)機(jī)房仍然采用視頻監(jiān)控的方式進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控，該方式很難自動(dòng)地檢測(cè)機(jī)房的供電、濕度和溫度等關(guān)鍵的情況，一旦出現(xiàn)問題，無法及時(shí)有效地進(jìn)行報(bào)警。為此，必須要選擇一種更加安全有效的機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

在新一代信息技術(shù)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于一個(gè)非常重要的組成部分，物聯(lián)網(wǎng)從含義上來說屬于物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，其一共包括兩個(gè)層面的意思：①互聯(lián)網(wǎng)仍然屬于物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)和核心，物聯(lián)網(wǎng)是立足于互聯(lián)網(wǎng)的一種擴(kuò)展和延伸的網(wǎng)絡(luò)。②物聯(lián)網(wǎng)的用戶端擴(kuò)展并且延伸到了很多物體和物體之間，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)的信息通信和交換。物聯(lián)網(wǎng)的定義為：依據(jù)約定的相關(guān)協(xié)議，利用激光掃描器、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備連接任何物體和互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)信息通信和交換，從而針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行智能化的管理、監(jiān)控、跟蹤、定位和識(shí)別的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

2機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分析

該系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，也就是后臺(tái)服務(wù)程序和前段數(shù)據(jù)采集終端等。利用自帶的傳感器采集終端就能夠?qū)C(jī)房?jī)?nèi)的電壓狀況、電流狀況和溫濕度等進(jìn)行采集，并且利用以POE技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)總線或者無線自組網(wǎng)的方式向服務(wù)器傳輸終端采集到的各種數(shù)據(jù)，由服務(wù)器對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示[1]。后臺(tái)服務(wù)程序的主要作用就是分析和處理采集及傳輸回來的數(shù)據(jù)，并且在主界面上以圖表的形式顯示處理后的數(shù)據(jù)，如果機(jī)房中的電流電壓失常或溫濕度過高的情況被采集終端監(jiān)測(cè)到，這時(shí)候采集終端就會(huì)將報(bào)警信息發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)程序，然后由后臺(tái)服務(wù)程序?qū)?bào)警信息發(fā)送給機(jī)房的管理人員，從而將報(bào)警功能完成，見圖1。該系統(tǒng)主要采用了ZigBee技術(shù)，其與IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)相符合；其通信協(xié)議為TCP/IP；采用了以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)的信息管理系統(tǒng)，WEB頁能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)的瀏覽和監(jiān)控，確保管理集成化的實(shí)現(xiàn)；其采用了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制的方式，因此具有更高的可靠性和穩(wěn)定性；具有多樣化的報(bào)警方式；具有投資少、見效快的優(yōu)勢(shì)，在一些中小規(guī)模的機(jī)房管理中非常適用[2]。

3機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分析

以系統(tǒng)的功能為根據(jù)總體設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)劃分好模塊，該系統(tǒng)一共包括以下模塊，也就是數(shù)據(jù)采集終端、ZigBee遠(yuǎn)程無線通信模塊、ZigBee網(wǎng)關(guān)設(shè)備。（1）數(shù)據(jù)采集終端的主要作用就是對(duì)機(jī)房的各種數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集，隨后利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)向網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行上傳，由網(wǎng)關(guān)設(shè)備在遠(yuǎn)程服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集終端中傳感器是最為主要的硬件，立足于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的角度進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)傳感器模塊屬于一個(gè)RFD節(jié)點(diǎn)，其供電方式為兩節(jié)2號(hào)電池。不同傳感器的硬件設(shè)計(jì)如下：①溫濕度傳感器：系統(tǒng)的溫濕度傳感器具有ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒕哂休^高可靠性的無線傳輸提供出來，而且不需要對(duì)專用頻道進(jìn)行申請(qǐng)。②電壓傳感器：系統(tǒng)的電壓傳感器具有0～120%標(biāo)稱輸入的線性測(cè)量范圍，25Hz～5kHz頻率頻響，其在交流電壓測(cè)量采樣中非常適用。③浸水傳感器：系統(tǒng)的浸水傳感器具有DC24V的供電電壓，<100ppm的誤報(bào)率，20～100%RH的工作濕度，0～50℃的工作溫度[3]。（2）遠(yuǎn)程無線通信模塊：由單片機(jī)CC2430進(jìn)行數(shù)據(jù)采集終端的無線通信和數(shù)據(jù)處理操作。系統(tǒng)在連接各類傳感器的時(shí)候是通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式來實(shí)現(xiàn)的，而且能夠以預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔為根據(jù)對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)進(jìn)行讀取，并且在內(nèi)存中存入采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)。為了保證遠(yuǎn)程通信的實(shí)現(xiàn)，還需要擴(kuò)展BigBee的通訊距離，在系統(tǒng)中應(yīng)用了CC2591放大器芯片。圖2為結(jié)合了CC2591和CC2430的遠(yuǎn)程無線通信模塊框圖。（3）ZigBee網(wǎng)關(guān)設(shè)備：作為連接有線設(shè)備和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)兩者之間的一個(gè)中轉(zhuǎn)站，網(wǎng)關(guān)設(shè)備的最為主要的功能就是實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換，其能夠?qū)⒉樵兠罱o下級(jí)的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)還可以對(duì)下層節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求進(jìn)行接收，利用串口的方式將采集到的各種數(shù)據(jù)輸送到PC機(jī)中，由PC機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。ZigBee網(wǎng)關(guān)設(shè)備本身具有路由選擇、請(qǐng)求仲裁以及數(shù)據(jù)融合等一系列的功能。網(wǎng)關(guān)設(shè)備的實(shí)現(xiàn)依賴于對(duì)CC2430+PC機(jī)的使用，CC2430的主要功能就是收發(fā)和轉(zhuǎn)存ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。PC機(jī)的主要功能就是收發(fā)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)[4]。利用RS232兩者之間就能夠?qū)崿F(xiàn)交換數(shù)據(jù)的功能。現(xiàn)在RS-232串口在普通PC機(jī)中能夠達(dá)到最高115kB的波特率，同時(shí)ZigBee也可以達(dá)到將近250kb的理論帶寬，這樣兩者就能夠具備大約在一個(gè)數(shù)量級(jí)的速率。由于該系統(tǒng)主要是對(duì)控制命令進(jìn)行傳輸，因此具有相對(duì)較小的數(shù)據(jù)流量，在這種情況下就能夠匹配使用兩者。

4機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分析

（1）CC2430片程序：采用無線網(wǎng)絡(luò)專業(yè)開發(fā)系統(tǒng)作為CC2430片程序的開發(fā)平臺(tái)，其屬于一種專業(yè)的開發(fā)系統(tǒng)，能夠使設(shè)計(jì)和開發(fā)ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求得到滿足。其中具有多種ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建必需的軟件開發(fā)和硬件開發(fā)工具，除了具有簡(jiǎn)單的開發(fā)按鍵之外，同時(shí)還具有傳感器和液晶顯示的功能。CC2430片程序主要包括一個(gè)看門狗定時(shí)器、定時(shí)器和主程序等。其中的看門狗定時(shí)器主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)的工作情況進(jìn)行監(jiān)控，如果有必要還需要復(fù)位節(jié)點(diǎn)，這樣就能夠使系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。定時(shí)期的主要功能就是將傳感數(shù)據(jù)定時(shí)傳輸?shù)街行墓?jié)點(diǎn)。主程序的主要功能就是發(fā)射無線數(shù)據(jù)，并且做好數(shù)據(jù)反饋后的后續(xù)處理[5]。（2）遠(yuǎn)程服務(wù)管理系統(tǒng)：各種采集的環(huán)境數(shù)據(jù)在經(jīng)過無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的傳輸之后，由遠(yuǎn)程服務(wù)管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行接收和保存，其能夠查詢和管理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的命令，而且還可以顯示機(jī)房的電壓濕度和溫度，具有查詢和分析歷史傳感器數(shù)據(jù)和變化趨勢(shì)的功能。一旦出現(xiàn)超出設(shè)定閥值范圍的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就會(huì)利用啟動(dòng)報(bào)警器和發(fā)送手機(jī)短信等方式向機(jī)房的管理員進(jìn)行通知，這樣機(jī)房管理員就可以利用手機(jī)筆記本電腦等移動(dòng)終端設(shè)備和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。

5結(jié)語

作為一種新興的技術(shù)和概念，物聯(lián)網(wǎng)本身具有非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此在很多行業(yè)中都得到了廣泛應(yīng)用。基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的機(jī)房環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠使機(jī)房管理人員對(duì)當(dāng)前機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的運(yùn)行情況、溫濕度和環(huán)境進(jìn)行直觀的了解，還可以在機(jī)房安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中全面地納入環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣機(jī)房管理人員可以將機(jī)房的安全運(yùn)營(yíng)情況更好地掌握住，確保機(jī)房實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]游定琳，焦江濤.淺析機(jī)房環(huán)境對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響因素[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（12）.

[2]謝偉，楊斌.基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)房節(jié)能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2011（07）.

[3]傅仁軒，肖連風(fēng).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].移動(dòng)通信，2011（09）.

[4]行少亮，朱波.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（11）.

篇2

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)安全防護(hù)

物聯(lián)網(wǎng)是一種利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)等多種技術(shù)將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞、智能識(shí)別、物品管理等功能的網(wǎng)絡(luò)。

隨著云計(jì)算技術(shù)受到廣泛的關(guān)注，云存儲(chǔ)技術(shù)也得到了廣泛的重視。云存儲(chǔ)可以在一系列軟件的支撐下將多種存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行整合，構(gòu)成海量存儲(chǔ)空間空用戶使用。利用云存儲(chǔ)服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商可以達(dá)到避免自建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本，提高服務(wù)質(zhì)量的目的。

一、云存儲(chǔ)技術(shù)概述

云存儲(chǔ)技術(shù)是云計(jì)算技術(shù)的延伸，該技術(shù)通過使用多種技術(shù)手段如集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)、分布式文件系統(tǒng)等，將多種存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)不同架構(gòu)存儲(chǔ)設(shè)備的協(xié)同工作，供用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問等。

二、云存儲(chǔ)安全中的關(guān)鍵技術(shù)分析

云存儲(chǔ)涉及龐大的用戶數(shù)據(jù)，其安全性能相對(duì)于傳統(tǒng)存儲(chǔ)而言更加受到重視。鑒于云存儲(chǔ)具有多種不同于傳統(tǒng)存儲(chǔ)的特性，對(duì)云存儲(chǔ)所采取的安全防護(hù)技術(shù)也不同于傳統(tǒng)安全防護(hù)措施。下文就云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)與檢索技術(shù)、密文訪問控制技術(shù)等安全技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)與檢索技術(shù)

由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，故必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，以避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)的非法獲取或者出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露事故。云存儲(chǔ)中對(duì)數(shù)據(jù)的加密同時(shí)存在于數(shù)據(jù)傳輸過程和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中。

常用的加密檢索算法有線性搜索算法、安全索引算法、基于關(guān)鍵詞的公鑰搜索算法、排序搜索算法、全同態(tài)加密檢索算法等。

線性搜索算法是指對(duì)具有如下加密存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的信息進(jìn)行搜索。首先將明文信息加密為密文信息，然后按照關(guān)鍵詞所對(duì)應(yīng)的密文信息生成一串偽隨機(jī)序列，進(jìn)而由該偽隨機(jī)序列和當(dāng)前密文信息生成校驗(yàn)序列對(duì)密文信息進(jìn)行加密。

安全索引算法則是利用加密秘鑰生成一組逆Hash序列，同時(shí)將索引放入布隆過濾器。當(dāng)用戶進(jìn)行檢索時(shí)，所使用的逆Hash序列會(huì)生成多個(gè)陷門進(jìn)而進(jìn)行布隆檢測(cè)，對(duì)返回的文檔進(jìn)行解密后所獲得的數(shù)據(jù)即為所需數(shù)據(jù)。

基于關(guān)鍵詞的公鑰搜索算法則是利用公鑰對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，直接生成可用于搜索的密文信息。該算法適用于移動(dòng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索需求。

排序搜索算法的實(shí)現(xiàn)是將數(shù)據(jù)文檔的關(guān)鍵詞的詞頻進(jìn)行保序加密。當(dāng)進(jìn)行檢索時(shí)，首先對(duì)含有檢索關(guān)鍵詞的密文進(jìn)行檢索，然后使用保序算法對(duì)密文信息進(jìn)行排序，恢復(fù)明文數(shù)據(jù)。

全同態(tài)加密檢索算法利用向量空間模型對(duì)存儲(chǔ)信息和待查信息之間的相關(guān)度進(jìn)行計(jì)算，按照詞頻頻率和文檔頻率等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而使用全同態(tài)加密算法對(duì)文檔加密，同時(shí)建立索引。索引時(shí)只需要使用經(jīng)過加密算法加密的明文數(shù)據(jù)即可在不回復(fù)明文信息的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)。

2.2云數(shù)據(jù)訪問安全控制分析

云存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且受商業(yè)利益主導(dǎo)，云服務(wù)為保證所采取的安全機(jī)制是有效的，在不可信場(chǎng)景下，采用密文訪問控制技術(shù)可有效消除用戶對(duì)信息安全的擔(dān)心。常用的密文訪問控制方法有以下幾種：（1）最基本的方法為數(shù)據(jù)屬主將文件進(jìn)行密鑰加密，用戶使用密鑰直接訪問服務(wù)器。（2）層次訪問控制方法則是讓用戶通過用戶私鑰以及公開的信息表推導(dǎo)出被授權(quán)訪問的數(shù)據(jù)密鑰。（3）重加密技術(shù)主要是利用用戶信息生成一個(gè)重加密秘鑰，使用該密鑰對(duì)已加密信息進(jìn)行二次加密，生成只有指定用戶才能夠解密的密文數(shù)據(jù)。

三、總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展極大的推動(dòng)了云計(jì)算和云存儲(chǔ)的發(fā)展。云存儲(chǔ)技術(shù)得到飛速發(fā)展的同時(shí)，其所面臨的數(shù)據(jù)安全的挑戰(zhàn)也越來越嚴(yán)峻，為保證用戶信息安全必須采用高強(qiáng)度的數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)。維護(hù)云存儲(chǔ)的信息安全是云存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的基石。

參考文獻(xiàn)

[1]石強(qiáng)，趙鵬遠(yuǎn).云存儲(chǔ)安全關(guān)鍵技術(shù)分析[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，2011年9月

[2]何明，陳國(guó)華，梁文輝，賴海光，凌晨.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全及隱私保護(hù)策略研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2012，39（5）

篇3

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用

改革開放以來，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程持續(xù)加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了跨越式發(fā)展，人們的生活水平也有了顯著提高。隨之而來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞卻制約了可持續(xù)發(fā)展的推進(jìn)，人們認(rèn)識(shí)到了環(huán)境保護(hù)工作的重要性，環(huán)境監(jiān)測(cè)也隨之得到重視。

1物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)境監(jiān)測(cè)

在我國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)最初被稱為傳感網(wǎng)，發(fā)展于2009年，現(xiàn)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為我國(guó)新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)融合了紅外感應(yīng)、全球定位、激光掃描以及射頻識(shí)別等技術(shù)，能夠依照約定協(xié)議，實(shí)現(xiàn)物品與物品的相互連接，從而完成信息的傳輸和交換，以及識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控等功能。物聯(lián)網(wǎng)包含了三個(gè)基本的組成部分，分別是信息的感知與控制、信息的傳輸以及信息的應(yīng)用。信息的感知與控制主要是結(jié)合不同類型的傳感器設(shè)備或者與傳感器對(duì)應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)與終端物品的直接接觸；信息的傳輸主要是通過感知與控制，結(jié)合信息傳播技術(shù)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)終端且保證信息安全；信息應(yīng)用指針對(duì)經(jīng)過了錄入和傳輸，最終達(dá)到網(wǎng)絡(luò)終端的信息進(jìn)行應(yīng)用，以完成對(duì)物品的直接控制[1]。據(jù)新聞報(bào)道，“2016環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)高峰論壇”在無錫舉行。論壇以“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的創(chuàng)新與應(yīng)用”為議題，圍繞環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的政策走向分析、需求應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析及標(biāo)準(zhǔn)制定等環(huán)節(jié)進(jìn)行深度交流。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要是結(jié)合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，對(duì)環(huán)境中存在的污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于環(huán)境變化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，提供足夠的數(shù)據(jù)信息支持，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境中污染物質(zhì)的變化情況，對(duì)于環(huán)境污染的治理有著非常顯著的作用。

2.1大氣監(jiān)測(cè)

目前在大氣監(jiān)測(cè)中，采用的多是固定污染源在線監(jiān)測(cè)和環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方式，配合常規(guī)的流動(dòng)性監(jiān)測(cè)，能夠形成一套全面覆蓋的監(jiān)測(cè)體系。固定污染源在線監(jiān)測(cè)主要是在污染源排放口設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染物的排放情況，對(duì)排放廢氣中的污染物質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在城市中設(shè)置環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，按城市監(jiān)控點(diǎn)位對(duì)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)子站進(jìn)行布控完善，結(jié)合一些常規(guī)污染物的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，完成相應(yīng)的大氣監(jiān)測(cè)工作。通過傳感器技術(shù)的合理引用，可以對(duì)大氣中存在的氮氧化合物、PM2.5、PM10以及二氧化硫等物質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，完成對(duì)于環(huán)境空氣質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析[2]。

2.2水質(zhì)監(jiān)測(cè)

水質(zhì)檢測(cè)需要結(jié)合相應(yīng)的指標(biāo)，如飲用水指標(biāo)、綠化用水指標(biāo)、排放指標(biāo)等，以確保對(duì)水污染的有效監(jiān)測(cè)。在需要監(jiān)測(cè)的區(qū)域設(shè)置傳感器設(shè)備，配合視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以構(gòu)建起相對(duì)完善的感知層，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)的傳輸提供有效渠道，結(jié)合傳感器位置信息以及采集到的各類數(shù)據(jù)信息，可以完成對(duì)于水質(zhì)和污染源的全面監(jiān)測(cè)，為水質(zhì)的監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支撐。

2.3生態(tài)監(jiān)測(cè)

通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的合理應(yīng)用，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分，確保生態(tài)監(jiān)測(cè)的規(guī)范性和有序性。在分區(qū)監(jiān)測(cè)中，根據(jù)實(shí)際需求，進(jìn)行合理設(shè)定，布置相應(yīng)的傳感器，如噪聲傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)之間的信息控制，實(shí)現(xiàn)單一種類數(shù)據(jù)和復(fù)合數(shù)據(jù)的有效采集與傳輸，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性。

2.4海洋監(jiān)測(cè)

在海洋監(jiān)測(cè)中，可以借助相應(yīng)的無線傳感器，合理應(yīng)用傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)于營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)磷農(nóng)藥等的監(jiān)測(cè)。搭配相應(yīng)的無線發(fā)射裝置，可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。利用物聯(lián)網(wǎng)，還可以構(gòu)建相應(yīng)的海洋環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)傳感器技術(shù)的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)于海洋環(huán)境的全面監(jiān)測(cè)，保障海洋生態(tài)安全[3]。

3黃石環(huán)境監(jiān)測(cè)站中的物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

3.1環(huán)境空氣自動(dòng)站

自2005年起，黃石環(huán)境監(jiān)測(cè)站按點(diǎn)位布局安裝了環(huán)境空氣自動(dòng)站。截至目前，在沈家營(yíng)、陳家灣、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、新下陸、鐵山區(qū)、陽新縣、大冶市共建立了七個(gè)環(huán)境空氣子站，對(duì)二氧化硫、氮氧化物、PM2.5、PM10、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)力大小等近十個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)。通過“國(guó)家空氣質(zhì)量聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)”、“湖北省環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”為各級(jí)管理部門及時(shí)提供環(huán)境空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)及各類信息簡(jiǎn)報(bào)等。

3.2大氣灰霾站

在2012年建立了湖北省9個(gè)子站之一的黃石大氣灰霾站，配有常規(guī)參數(shù)監(jiān)測(cè)儀器、黑碳儀、濁度儀、大氣重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物、激光雷達(dá)、粒徑譜儀、能見度等灰霾監(jiān)測(cè)專用儀器，可以監(jiān)測(cè)大氣中飄浮的重金屬、氣態(tài)污染物、顆粒物等多種污染物，達(dá)近百個(gè)項(xiàng)目，具有大氣顆粒物（氣溶膠）理化性質(zhì)、光化學(xué)反應(yīng)、邊界層氣象觀測(cè)、灰霾成分分析等多項(xiàng)功能。

3.3污染源在線監(jiān)測(cè)

我市五個(gè)城區(qū)、陽新縣及大冶市共安裝了147套污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涉及102家企業(yè)。其中水質(zhì)污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)89套，大氣污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)58套。對(duì)二氧化硫、氮氧化物、流速、煙溫、含氧量、COD、氨氮、pH、廢水流量等多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過“湖北污染源自動(dòng)監(jiān)控管理平臺(tái)”及時(shí)掌握監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)污染源有效數(shù)據(jù)。

3.4積極的意義

通過環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、固定污染源在線監(jiān)測(cè)等有效措施，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、管理、存儲(chǔ)、處理、審核、統(tǒng)計(jì)、分析、和異常預(yù)警等功能，為各級(jí)環(huán)境管理部門提供足夠的數(shù)據(jù)支持。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)子系統(tǒng)互聯(lián)互通正在積極的實(shí)施開展進(jìn)行中，今后數(shù)據(jù)資源集中融合、開放共享，資源要素會(huì)高效流動(dòng)。結(jié)語物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的存在，實(shí)現(xiàn)了人與人、人與物以及物體之間的信息交流，在許多行業(yè)和領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以推動(dòng)環(huán)境監(jiān)測(cè)模式的創(chuàng)新，對(duì)傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)中存在的問題進(jìn)行彌補(bǔ)，提升環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)際效果。重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究，不斷提升物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能，可以推動(dòng)環(huán)保行業(yè)的智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張澤偉.關(guān)于環(huán)境監(jiān)測(cè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015（22）:169.

[2]陽奇.論環(huán)境監(jiān)測(cè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013（9）:94.

篇4

引言

我國(guó)當(dāng)前最基本的民生產(chǎn)業(yè)，會(huì)受到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的直接性影響。在我國(guó)農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的過程中首先要保障農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量，也應(yīng)該將農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量以及品質(zhì)進(jìn)行改善，并且將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的主要結(jié)構(gòu)調(diào)整好，這樣可以改善環(huán)境污染、資源嚴(yán)重不足、利用率低、生產(chǎn)效益低下等問題，才能促進(jìn)農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期健康發(fā)展。由此可知，研究農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有十分重要的意義。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 產(chǎn)生農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的背景分析

當(dāng)前，在我國(guó)農(nóng)業(yè)科技生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)是其中十分重要的內(nèi)容，現(xiàn)在我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，主要的就是實(shí)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以及信息化融合”的目標(biāo)，“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”實(shí)質(zhì)上就是借助相關(guān)的智能傳感設(shè)備對(duì)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境及操作過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)借助相關(guān)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備中無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將各個(gè)數(shù)據(jù)向信息控制中心傳送，這樣可以對(duì)農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中所需要的各個(gè)環(huán)境條件（如：土壤溫度、含水量、濕度、光照、病蟲發(fā)生情況以及溫度等）進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)控制，并且做到及時(shí)灌溉和技術(shù)防治，也有助于達(dá)到自動(dòng)檢測(cè)生態(tài)新型農(nóng)業(yè)種植的效果。

1.2 在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

在農(nóng)業(yè)種植環(huán)境中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，主要是體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）第一個(gè)方面，就是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)有效監(jiān)管農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。在應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過程中，常常會(huì)有效地應(yīng)用著很多其他技術(shù)，例如：網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)中間件、傳感器網(wǎng)絡(luò)、條形碼、電子標(biāo)識(shí)等，這樣可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、交易信息、儲(chǔ)運(yùn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及透明化，這樣也更加有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全程的管控追溯，有效地保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全。（2）實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能化管理農(nóng)業(yè)種植，在種植過程中，安裝智能控制的系統(tǒng)，這樣可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)農(nóng)作物種植環(huán)境中所需參數(shù)，按照參數(shù)變化狀況總結(jié)最佳生產(chǎn)農(nóng)作物的環(huán)境條件，把握農(nóng)作物生產(chǎn)的環(huán)境要求，在無線傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用中獲取生物信息的方法，掌握更多有效地精準(zhǔn)調(diào)控溫室的科學(xué)依據(jù)[2]。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境系統(tǒng)的主要技術(shù)

在控制系統(tǒng)監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的過程中，會(huì)有效地應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中主要的技術(shù)有兩個(gè)方面：第一個(gè)方面，就是在感知層采集以及感知無線數(shù)據(jù)；第二個(gè)方面，就是借助遠(yuǎn)程智能化控制網(wǎng)絡(luò)傳輸層的計(jì)算機(jī)來分析收集的數(shù)據(jù)，對(duì)作物生長(zhǎng)過程中必需的水分、溫度以及空氣等進(jìn)行有效的控制，這樣更加有助于創(chuàng)造更加精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)種植方式[3]。

2.2 構(gòu)建監(jiān)控農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)種植環(huán)境的系統(tǒng)

在我國(guó)農(nóng)業(yè)種植的環(huán)境中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這樣就能夠適時(shí)有效地監(jiān)控種植農(nóng)業(yè)作物的主要環(huán)境，其中比較重要的部分就是：感知層：采集以及感知相關(guān)的數(shù)據(jù)，達(dá)到種植農(nóng)業(yè)作物環(huán)境中科學(xué)合理的光照、空氣濕度、空氣溫度、土壤濕度，以及將實(shí)時(shí)感知自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的數(shù)值向ZigBee 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行傳輸；實(shí)時(shí)感知自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用主要是有效地將出現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)采集，并且進(jìn)行信息處理以及存儲(chǔ)，甚至是按照下達(dá)的控制指令，有效地為客戶提供的決策以及分析的主要依據(jù)，這樣客戶就能夠隨時(shí)隨地借助電腦等終端進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的查詢[4]。

2.3 構(gòu)建監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的系統(tǒng)

在構(gòu)建監(jiān)控農(nóng)業(yè)種植環(huán)境的系統(tǒng)中，最主要的兩部分構(gòu)建系統(tǒng)有構(gòu)建的系統(tǒng)軟件以及構(gòu)建的系統(tǒng)硬件：第一部分，就是構(gòu)建的系統(tǒng)軟件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的主要工作就是設(shè)計(jì)ZigBee 協(xié)議棧的程序，以及設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)的程序。第二部分，就是構(gòu)建的系統(tǒng)硬件，主要有（1）電源板，很好地連接著傳感控制模塊以及無線節(jié)點(diǎn)模塊并且還可以將電源提供給系統(tǒng)。（2）控制以及傳感模塊，要有光照強(qiáng)度、濕度傳感器，以及溫度傳感器。（3）無線節(jié)點(diǎn)模塊，ZigBee 主要是應(yīng)用在低功耗以及低成本的射頻中，其中有傳感節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器[5]。

篇5

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) ZigBee CC2430 B/S架構(gòu)

【中圖分類號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）06C-0184-03

近年來，被看作信息領(lǐng)域一次重大的發(fā)展和變革機(jī)遇的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。“物聯(lián)網(wǎng)”的概念由美國(guó)麻省理工學(xué)院自動(dòng)識(shí)別中心（Auto-ID）提出，主要以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和射頻識(shí)別技術(shù)為支撐。物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，也被世界各國(guó)作為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)可應(yīng)用于智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智能交通、智能電網(wǎng)、智能安防、智能醫(yī)療等領(lǐng)域。隨著近十年世界范圍內(nèi)的IT產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，相應(yīng)的傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)也取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我們國(guó)家居民生活水平顯著提高，對(duì)與自己息息相關(guān)的家居環(huán)境也有了新的、更高的要求。設(shè)計(jì)一種新型的家居環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭溫度、濕度、亮度和煤氣濃度的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，用戶能夠設(shè)置家居內(nèi)相應(yīng)時(shí)段不同的溫度、濕度、亮度，系統(tǒng)會(huì)依據(jù)用戶設(shè)置自動(dòng)監(jiān)控家居狀態(tài)，滿足日常生活。該系統(tǒng)模型比傳統(tǒng)的使用本地智能網(wǎng)關(guān)控制或家居內(nèi)計(jì)算機(jī)控制的智能家居模型更加便捷、實(shí)用、高效，在系統(tǒng)日常維護(hù)、平臺(tái)移植與擴(kuò)展、大數(shù)據(jù)管理等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

一般認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)典型的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為感控層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三大層次，本文設(shè)計(jì)的家居環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三層，分別負(fù)責(zé)家居內(nèi)基礎(chǔ)信息的采集和外設(shè)控制、系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)信息的傳遞、系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的管理和系統(tǒng)功能應(yīng)用等功能。圖2為該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，用戶家居處于感控層中，主要包括家居內(nèi)環(huán)境參數(shù)采集和控制的相關(guān)傳感器和設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)層是一個(gè)智能網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)透?jìng)鳎瑧?yīng)用層是本系統(tǒng)服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收和處理網(wǎng)絡(luò)層上傳的數(shù)據(jù)，向感控層發(fā)送數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理等。

二、感控層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

家居環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的感控層在功能上分為兩部分：一是數(shù)據(jù)采集與執(zhí)行。數(shù)據(jù)采集主要是運(yùn)用傳感器對(duì)家庭內(nèi)的溫度、濕度、亮度、煤氣濃度狀態(tài)進(jìn)行基礎(chǔ)信息采集。執(zhí)行主要是負(fù)責(zé)接收和解析系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送來的控制命令，讀取或改變相應(yīng)外設(shè)（如燈具、空調(diào)等家電）的工作狀態(tài)。二是短距離無線通信。短距離無線通信主要用來完成像家居內(nèi)這種小范圍內(nèi)的多個(gè)物品的信息集中與傳遞。由于無線短距離通信技術(shù)具有靈活安裝、可移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，使其越來越多地被應(yīng)用于智能系統(tǒng)中。目前技術(shù)比較成熟和常用的無線短距離通信技術(shù)有：Bluetooth、ZigBee、Wi-Fi、超寬帶。本設(shè)計(jì)選用了ZigBee無線通信方式，它相比其他幾種通信方式具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短時(shí)延、高容量等優(yōu)勢(shì)。

ZigBee協(xié)議的物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可工作在2.4GHz、868MHz和915 MHz共3個(gè)頻段上。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可分為協(xié)調(diào)器（Coordinator）、匯聚節(jié)點(diǎn)（Router）、傳感器節(jié)點(diǎn)（EndDevice）三種負(fù)責(zé)不同功能的角色。無信息傳輸時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)可處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有信息傳輸時(shí)可自動(dòng)喚醒進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，多節(jié)點(diǎn)以接力的方式傳遞信息，通信效率非常高，但功耗很低。ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、樹型和網(wǎng)狀三種。為滿足穩(wěn)定性要求，本設(shè)計(jì)選用了網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

根據(jù)家居環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)主要由路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)兩種節(jié)點(diǎn)類型組成。其中路由器節(jié)點(diǎn)不僅負(fù)責(zé)家居環(huán)境內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)（溫度值、濕度值、亮度值、煤氣濃度值、設(shè)備工作狀態(tài)值等）的采集，還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的管理與節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸，控制外設(shè)的工作狀態(tài)；協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立、各路由節(jié)點(diǎn)的管理、數(shù)據(jù)的處理以及對(duì)外的接口。

本系統(tǒng)所采用的設(shè)備是搭載有TI/Chipcon公司生產(chǎn)的用于2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2430芯片的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)家居內(nèi)所有信息的采集、傳遞和外設(shè)控制。

三、網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)感控層和應(yīng)用層之間快速、安全、可靠地傳送。網(wǎng)絡(luò)層的通信功能主要由智能網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)，使用Socket通信方式。由于因特網(wǎng)的通信特點(diǎn)，該智能網(wǎng)關(guān)需要設(shè)置靜態(tài)IP，同時(shí)工作于服務(wù)端和客戶端兩種模態(tài)下。工作在服務(wù)端模態(tài)下時(shí)，主要是接收系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)（網(wǎng)關(guān)自動(dòng)判斷是否是本網(wǎng)關(guān)需要接收的數(shù)據(jù)，主要由通信協(xié)議中包含的IP地址決定），并將數(shù)據(jù)解析后發(fā)送至本網(wǎng)關(guān)連接的家居監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。工作在客戶端模態(tài)下時(shí)，主要是接收到感控層上傳的信息后，主動(dòng)連接系統(tǒng)服務(wù)器，將信息發(fā)送至系統(tǒng)服務(wù)器。

由于智能網(wǎng)關(guān)連接了互聯(lián)網(wǎng)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此為保證數(shù)據(jù)正常傳遞，智能網(wǎng)關(guān)必須能夠進(jìn)行ZigBee協(xié)議和TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)中采用協(xié)調(diào)器和網(wǎng)關(guān)通過串口直接連接，先由ZigBee硬件完成ZigBee協(xié)議與RS-232協(xié)議的轉(zhuǎn)換，再由網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)RS-232協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議和ZigBee協(xié)議的高效轉(zhuǎn)換，智能網(wǎng)關(guān)工作流程如圖3所示。

四、應(yīng)用層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)應(yīng)用層是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，主要功能是完成網(wǎng)關(guān)上傳的數(shù)據(jù)的接收、匯總、互通、分析、決策，數(shù)據(jù)下發(fā)等功能，是整個(gè)系統(tǒng)的控制和決策中心。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)于應(yīng)用層的定義，本設(shè)計(jì)的應(yīng)用層具體包括兩部分：一個(gè)是系統(tǒng)服務(wù)器；另一個(gè)是終端設(shè)備。系統(tǒng)服務(wù)器負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的接收、分析、存儲(chǔ)、修改，根據(jù)控制算法進(jìn)行決策和控制命令發(fā)送等。終端設(shè)備是電腦、智能手機(jī)等智能終端，用戶可通過這些設(shè)備搭載的Web瀏覽器訪問系統(tǒng)服務(wù)器的網(wǎng)站站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的使用，而不再是傳統(tǒng)的在終端上安裝相應(yīng)的軟件，這就大大降低了對(duì)用戶的硬件要求，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)用性。

系統(tǒng)服務(wù)器由Web站點(diǎn)服務(wù)器、業(yè)務(wù)處理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三部分組成，分別完成Web頁面、數(shù)據(jù)接收和控制決策、數(shù)據(jù)管理等功能，如圖4所示即為系統(tǒng)服務(wù)器的架構(gòu)圖，三個(gè)服務(wù)器是分別設(shè)計(jì)和獨(dú)立運(yùn)行的，但又是相互關(guān)聯(lián)的，其中業(yè)務(wù)處理服務(wù)器與Web服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)交換。

（一）Web服務(wù)器

為減輕客戶端的負(fù)擔(dān)，增加系統(tǒng)實(shí)用性，Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)采用了目前流行的瀏覽器/服務(wù)器（browser/server，B/S）結(jié)構(gòu)模型。B/S結(jié)構(gòu)下的應(yīng)用程序、邏輯處理和數(shù)據(jù)全部集中安放在Web服務(wù)器上，而用戶只需要統(tǒng)一使用瀏覽器即可訪問Web服務(wù)器，通過用戶界面使用本系統(tǒng)功能。

系統(tǒng)采用的是Microsoft的Web服務(wù)器Internet Information Server（IIS），網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)使用的是。技術(shù)具有很高的頁面處理速度和運(yùn)行效率，節(jié)省系統(tǒng)資源，完全面向?qū)ο螅哂衅脚_(tái)無關(guān)性且安全可靠，特別適合應(yīng)用于頁面和遠(yuǎn)程系統(tǒng)服務(wù)器之間數(shù)據(jù)交互比較頻繁的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)訪問采用了與同一框架（.NET Framework ）下的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)器與SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交互。確保了Web服務(wù)器能夠根據(jù)用戶的需求快速、準(zhǔn)確地訪問到數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、更新和刪除等操作。

（二）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用Microsoft SQL Server 2008設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，具體操作由Web服務(wù)器和業(yè)務(wù)處理服務(wù)器調(diào)用。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器共設(shè)置了用戶信息管理模塊、用戶設(shè)置管理模塊、室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)管理模塊和設(shè)備狀態(tài)管理模塊四個(gè)模塊。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是一個(gè)“被動(dòng)”服務(wù)器，只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是由業(yè)務(wù)處理服務(wù)器或Web服務(wù)器寫入、刪除或修改。

（三）業(yè)務(wù)處理服務(wù)器

業(yè)務(wù)處理服務(wù)器工作于服務(wù)端模式，向智能網(wǎng)關(guān)開放服務(wù)器端的IP和端口，時(shí)刻偵聽智能網(wǎng)關(guān)是否有數(shù)據(jù)上傳。接收數(shù)據(jù)后，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)包的解析、數(shù)據(jù)類型分析、數(shù)據(jù)提取、邏輯處理和控制決策。其中的業(yè)務(wù)處理功能可分為兩個(gè)部分：第一部分是將系統(tǒng)感控層上傳來的數(shù)據(jù)或處理結(jié)果準(zhǔn)確存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，保障業(yè)務(wù)處理服務(wù)器程序和Web服務(wù)器程序進(jìn)行合法查詢；第二部分是系統(tǒng)輪詢服務(wù)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)不斷地查詢所有用戶的設(shè)置信息，根據(jù)用戶設(shè)置和當(dāng)前家居狀態(tài)進(jìn)行控制決策，判斷當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間是否到達(dá)用戶設(shè)置的某個(gè)子狀態(tài)的更改時(shí)刻，如果滿足條件，會(huì)根據(jù)用戶設(shè)置更改和控制家庭內(nèi)部的環(huán)境狀態(tài)。業(yè)務(wù)處理服務(wù)器運(yùn)行界面如圖5所示。

在實(shí)驗(yàn)室條件下，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)能夠智能、穩(wěn)定地工作，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，如圖6所示。采用三層架構(gòu)的系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)十分清晰，既可節(jié)約投資成本，又方便維護(hù)、升級(jí)和改造。此外，可將系統(tǒng)服務(wù)器移植到云平臺(tái)（如微軟Azure云平臺(tái)、IBM云平臺(tái)、新浪云平臺(tái)等），借助云平臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，能夠在處理和儲(chǔ)存能力、穩(wěn)定性、安全性和可移植性上獲得高幅提升，具有較好的應(yīng)用前景。

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