基於Web技術的溫度物聯網終端研究
學術研究
作者：李輝傑 劉兵 丁偉紅
摘 要：針對工業設備檢測類終端感知層的接入能力、網絡層的泛在能力及終端的網絡接入技術等方麵開展研究工作。以網絡通信作為主題，溫度檢測為特例，研究、設計並構建物聯網的終端設備。所構建的係統具有投入小、運行費用低、使用方便等優點。
關鍵詞：物聯網終端；嵌入式Web；精簡TCP/IP；遠程監測
中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）04-00-02
0 引 言
伴隨著通信需求的不斷增加以及信息網絡技術的不斷進步，物聯網（Internet of Things）應運而生。它使得物理世界的實體在嵌入了必要的芯片和軟件等“智能終端”之後，具備了一定的感知能力、計算能力和執行能力，成為了“智能終端”。“智能終端”可以通過網絡設施實現信息的傳輸、協同和處理，進而可以實現物與物、物與人之間的通信。工業界預言，在未來10年裏，終端的數量將以10億為單位計數。在即將到來的10年中，將會看到我們與數字世界和物理世界之間的交互方式發生根本性的變化[1]。
本文對物聯網的體係架構，物聯網感知層、網絡層、應用層的功能性介紹，以及分析本係統在物聯網架構下係統方案的確定。先對物聯網的體係架構進行了論述，又分別從感知層、網絡層、應用層介紹物聯網的架構。同時針對技術需求，選定了基於IP的網絡傳輸和基於Web服務的應用方案並說明其優點與可行性分析，搭建了嵌入式Web的溫度物聯網終端係統。
1 物聯網技術的架構特征
物聯網應該具備三個特征：一是全麵感知，即利用射頻標簽（RFID）、傳感器（互感器）、讀卡器等任何時間，任何地點都可獲取物體的相關信息；二是可靠傳遞，通過各種獨立網絡（內網）與互聯網的融合，將物體的相關信息實時準確地傳輸出去；三是智能處理，利用各種智能計算技術，如人工智能、雲計算、神經網絡等，進行海量數據信息分析與處理，對物體實行智能化地控製[2]。因此，物聯網大體被公認為三個層次：底層是感知層，用來感知數據；中間層是網絡層，進行數據傳輸，上層則是應用層。
1.1 感知層
感知層包括傳感器等數據采集設備，包括數據接入到網關之前的互感器網絡。感知層是物聯網發展與應用的基礎，RFID技術、傳感和控製技術、短距離無線通信技術是感知層涉及的主要技術，其中又包括芯片研發、通信協議研究、RFID材料、智能節點供電等細分技術。
1.2 網絡層
網絡層將建立在現有的移動通信網和互聯網基礎上，由各種私有網絡、有線和無線通信網、網絡管理係統、互聯網和雲計算平台等組成，相當於人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。
網絡層中實現以數據為中心的物聯網的核心技術是感知數據處理與管理技術，包括傳感網絡中數據的查詢、存儲、挖掘、分析、理解和感知數據決策和行為的理論與技術。
1.3 應用層
物聯網的應用層是通過對感知數據進行分析處理，來為用戶提供特定的服務，可分為監測型（汙染監測、物流監測）、查詢型（遠程抄表、智能檢索）、控製型（路燈控製、智能家居、智能交通）、掃描型（高速公路不停車收費、手機錢包）等。應用層是物聯網發展的目的，軟件開發、智能控製技術將會為用戶提供豐富多彩的物聯網應用。各種行業和家庭應用的開發將會推動物聯網的普及，也給整個物聯網產業帶來利潤。