Web技術基礎上的溫度物聯網終端研究

黃振江

（高新興科技集團股份有限公司，廣東廣州 510530）

當代社會發展過程中各行業領域對于通信傳輸的需求在不斷提升，信息網絡技術飛速發展與更新，物聯網成為了信息時代下非常重要的研究方向之一。物聯網將芯片、軟件等智能終端嵌入物理世界實體內，使其能夠具備一定程度上的計算能力、感知能力以及執行能力，成為了真正意義上的智能終端。智能終端能夠在網絡平臺以及相關設施的輔助下完成信息傳輸、信息協同以及信息處理等在內的一系列操作，支持人與物、物與物之間的通信功能順利實現。以下即以溫度檢測為例，針對搭載Web技術的溫度物聯網終端設計與實現問題展開分析與探究，望能夠引起業內人士的關注與重視。

1 物聯網技術概述

物聯網是全新一代信息技術領域中非常重要的構成部分之一，在信息化時代發展中扮演著非常重要的角色。物聯網簡單意義上來說是實現物與物相連的互聯網。其中，互聯網仍然是物聯網的基礎與核心所在，是以互聯網為基礎對網絡的延伸與拓展。物聯網應當具備三大基礎特征：第一是全面感知的特征。即在傳感器、讀卡器以及射頻標簽等技術的輔助下，突破時間與地點的限制，獲取物理相關信息數據；第二是可靠傳遞的特征。及通過獨立內網網絡與互聯網相結合的方式，將物體信息實時性且準確的傳遞出去；第三是智能處理的特征。即在物聯網平臺支持下，通過云計算、神經網絡以及人工智能等相關技術手段，圍繞海量數據信息展開分析與處理，以智能化的方式對物體進行靈活控制。

2 物聯網系統架構

界于物聯網技術具有全面感知、可靠傳遞以及智能處理這三個方面的特征，因此在物聯網系統架構的過程中，可以嘗試構建三大基礎層次，感知層為最底層，網絡層為中間層，平臺層為連接層，應用層為最上層。以下針對物聯網系統架構進行概括：

2.1 感知層

在物聯網系統架構中，感知層主要由一系列數據采集設備所構成，如傳感器等，同時也涉及到數據接入網關前的互感器網絡。作為物聯網系統發展與應用的基礎所在，感知層所涉及到的技術較多，如傳感控制技術、短距離無線通信技術、以及射頻識別技術等，均是感知層功能實現的基礎所在。本層嵌入式web終端體系結構如下圖所示（見圖1）。

圖1 感知層嵌入式web終端體系結構示意圖

2.2 網絡層

網絡層以現有互聯網以及移動通信網為基礎，由有線通信網、無線通信網、網絡管理系統、云計算平臺、互聯網以及私有網絡等共同組成，將感知層所獲取的數據信息傳遞至應用層中。在物聯網系統平臺架構中，網絡層形成了以數據為核心的物聯網通信平臺，以感知數據處理與管理技術為核心，涉及到了傳感網絡中包括數據查詢、儲存、外撅、分析、理解以及感知等在內的一系列理論與技術體系。

2.3 平臺層

平臺層的主要功能是連接網絡層與應用層，在感知層識生成海量數據信息經過網絡層傳輸匯聚至平臺層后，平臺層可以負責解決數據儲存、檢索、使用、安全隱私保護等一系列的問題。在網絡技術發展的背景下，服務器間交換數或在向磁盤庫等儲存設備進行備份時，可以通過局域網的方式實現，但涉及到資源占用的問題。為了實現對大容量、高速度儲存設備的共享應用，避免局域網資源被占用，在平臺層中可實現對專用存儲區域網絡技術的合理應用。

2.4 應用層

在物聯網架構中，應用層的主要功能是分析并處理來自于感知層的數據信息，面向用戶提供特定的服務與支持，如監測功能（對物流、污染的監測）、控制功能（對智能家居、智能交通、路燈的控制）、掃描功能（如手機支付、不停車收費的掃描）、以及查詢功能（如智能檢索、遠程抄表的查詢）。作為物聯網架構發展的目的，各種智能控制以及軟件開發技術的應用能夠為用戶提供豐富多彩的功能支持，家庭應用以及行業智能化應用的開發與普及將進一步推動物聯網網絡的進展，對于物聯網產業利潤規模的進一步擴大有非常重要的意義。

3 溫度物聯網終端架構

根據物聯網架構特點，整個溫度物聯網智能終端系統功能的實現應當包括以下三個構成部分，第一是數據采集感知層，第二是提供基于Web服務的應用層，第三是基于TCP/IP的網絡傳輸層。數據采集感知層即對應物聯網架構中的感知層，基于傳感器裝置對目標區域內所布置各個監測節點的物理信息進行采集與收集；基于TCP/IP的網絡傳輸層即對應物聯網架構中的網絡層，將結構精簡的TCP/IP協議棧嵌入溫度物聯網終端中，以確保網絡數據信息傳輸的正確可靠，并在互聯網基礎平臺輔助下，提供自監測現場至數據中心的通信鏈路；基于Web服務的應用層即對應物聯網架構中的應用層，可以通過對所采集數據信息的分析，支持各類決策的制定與實施。

3.1 溫度信息采集終端

構建溫度物聯網終端監測點，實時性監測環境溫度，對經過測試的數據信息進行再處理。溫度物聯網終端具有功耗低且體積小的特點，若在野外環境下工作，還需要補充電源裝置。其體系結構包括三層，通信單元層布設有基于TCP/IP協議的接口層，處理單元由儲存器、控制模塊、微處理器、數據交換模塊、以及信號處理模塊這幾個部分構成，采集單元則由數據采集、信號處理以及傳感器這三個部分構成。布設于溫度信息采集終端中的采集單元可直接在數字溫度傳感器的輔助下實現被監測物理信號與數字信號的轉換，以替代A/D轉換功能，所轉換數據搭載微處理器進行處理，為并傳輸至網絡。

3.2 基于IP協議架構的數據傳輸

IP協議架構最典型的特點即互通性，可在特性完全不同的鏈路層上實現穩定運行。換言之，對于具有IP功能的設備而言，IP協議架構的互通性為其在于計算機、服務器交互連接方面提供了可能性。整套溫度物聯網終端裝置配備有獨立的IP通信地址，能夠通過上位機軟件配置IP參數，滿足溫度信息采集終端與溫度數據監測應用模塊之間的數據交互連接。

3.3 基于Web服務數據監測應用

由于Web 服務是終端的一個可行的通信機制，Web服務機制必須能運行在較小的空間中。另外，終端對帶寬和能量都有所限制。Web服務的實現復雜度低，Web 服務可以滿足終端的內存限制在 HTTP 連接上高效的運行，使其更簡便、更令人信服地應用于資源受限的終端裝置。它的互操作和集成優勢，結合低資源需求和良好的性能，使它成為終端系統中一個不容忽視的選擇。

4 結束語

以上分析中圍繞基于.Web技術介入下的溫度物聯網終端問題展開設計與研究，提出了面向溫度監測現場區域遠程實時性監測的可靠方法，為溫度等物理數據的信息化以及智能化轉變提出了全新思維。所構建的溫度物聯網終端系統具備了使用便捷、費用較低、投入較小等一系列優勢，在物聯網系統構建中具有非常突出的參考意義與價值。