淺析物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)組成部分

在構(gòu)建一 個信息網(wǎng)絡(luò)時，硬件往往被作為主要因素來考慮，而軟件僅在事后才考慮。不過，目前網(wǎng)絡(luò)軟件是高度結(jié)構(gòu)化、層次化的，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也是這樣，既包括硬件平臺也包括軟件平臺，軟件平臺是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。不同類型的物聯(lián)網(wǎng)，其用途不同，因此其軟件平臺也不相同。但是，軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)與硬件平臺密切相關(guān)。相對硬件技術(shù)而言，軟件平臺的開發(fā)與實現(xiàn)更具有特色。一般來說，物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺建立在分層的通信協(xié)議體系之上，通常包括數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件、中間件系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（包括嵌入式系統(tǒng)）以及物聯(lián)網(wǎng)管理與信息中心（包括企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國家物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國際物聯(lián)網(wǎng)管理中心及其信息中心）的管理信息系統(tǒng)（MIS）等。

1.數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件

數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件主要完成物品的識別和物品EPC （電子產(chǎn)品代碼）的采集與處理，由企業(yè)生產(chǎn)的物品、物品電子標(biāo)簽、傳感器、讀寫器、控制器和物品代碼（即EPC）等主要部分組成。存儲EPC的電子標(biāo)簽在經(jīng)過讀寫器的感應(yīng)區(qū)域時，其中物品的EPC會自動被讀寫器捕獲，從而實現(xiàn)EPC信息采集的自動化；所采集的數(shù)據(jù)交由上位機信息采集軟件進行進一步處理，如數(shù)據(jù)校對、數(shù)據(jù)過濾和數(shù)據(jù)完格性檢查等；這些經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)可以為物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)軟件和信息管理系統(tǒng)使用。對于物品電子標(biāo)簽，國際上多采用EPC標(biāo)簽，該標(biāo)簽采用PML標(biāo)記每一個實體和物品。

2.中間件系統(tǒng)軟件

中間件系統(tǒng)軟件是位于數(shù)據(jù)感知設(shè)施（讀寫器）與后臺應(yīng)用軟件之間的一種應(yīng)用系統(tǒng)軟件。中間件系統(tǒng)軟件具有兩個關(guān)鍵特征：①系統(tǒng)應(yīng)用提供平臺服務(wù)，這是一個基本條件；②需要連接到網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，并保持運行工作狀態(tài)。中間件系統(tǒng)軟件為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供一系列的計算和數(shù)據(jù)處理功能，主要完成對數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行捕獲、過濾、匯集、計算、校對、解調(diào)、傳送、存儲和任務(wù)管理，減少從感知系統(tǒng)向應(yīng)用系統(tǒng)中心傳送的數(shù)據(jù)量。同時，中間件系統(tǒng)軟件還具有與其他RFID支撐軟件系統(tǒng)進行互操作等功能。引入中間件系統(tǒng)軟件使得原先后臺應(yīng)用軟件系統(tǒng)與讀寫器之間非標(biāo)準(zhǔn)的、非開放的通信接口，變成了后臺應(yīng)用軟件系統(tǒng)與中間件系統(tǒng)軟件之間，讀寫器與中間件系統(tǒng)軟件之間的標(biāo)準(zhǔn)的、開放的通信接口。

通常，物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)軟件包括讀寫器接口、事件管理器、應(yīng)用程序接口、目標(biāo)信息服務(wù)和對象名解析服務(wù)（ONS）等功能模塊。

（1）讀寫器接口。物聯(lián)網(wǎng)中間件必須優(yōu)先為各種形式的讀寫器提供集成功能。協(xié)議處理器確保中間件能夠通過各種網(wǎng)絡(luò)通信方案連接到RFID讀寫器；RFID讀寫器與其應(yīng)用程序之間通過普通接口標(biāo)準(zhǔn)相互作用，其中大多數(shù)采用由EPC Global組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）事件管理器。事件管理器用來對讀寫器接口的RFID數(shù)據(jù)進行過濾、匯集和排序操作，并通告數(shù)據(jù)與外部系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容。

（3）應(yīng)用程序接口。應(yīng)用程序接口是應(yīng)用程序系統(tǒng)控制讀寫器的一種接口，需要中間件能夠支持各種標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，如支持RFID以及配套設(shè)備的信息交互和管理。同時，應(yīng)用程序接口還要屏蔽前端的復(fù)雜性，尤其是要屏蔽前端硬件（如RFID讀寫器等）的復(fù)雜性。

（4）目標(biāo)信息服務(wù)。目標(biāo)信息服務(wù)由目標(biāo)存儲庫和服務(wù)引擎兩部分組成。其中，目標(biāo)存儲庫用于存儲與標(biāo)簽物品有關(guān)的信息并使之能用于以后的查詢；服務(wù)引擎擁有用于目標(biāo)存儲庫管理信息的接口。

（5）對象名解析服務(wù)。對象名解析服務(wù)（ONS）是一種目錄服務(wù)，主要是將對每個帶標(biāo)簽物品所分配的唯一編碼， 與一個或者多個擁有關(guān)于該物品更多信息的目標(biāo)信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)定位地址進行匹配。

3.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是一種能代替操作系統(tǒng)的軟件程序，是網(wǎng)絡(luò)的心臟和靈魂，是向網(wǎng)絡(luò)計算機提供服務(wù)的特殊的操作系統(tǒng)。NOS借由網(wǎng)絡(luò)達到互相傳遞數(shù)據(jù)與各種消息，分為服務(wù)器（Server）及客戶端（Client）。其中，服務(wù)器的主要功能是服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)上的各種資源的管理以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的共享，加以統(tǒng)合并控管流量，避免有癱疾的可能性；客戶端具有接收服務(wù)器所傳遞的數(shù)據(jù)的功能，通過它可以清楚地搜索所需的資源。因此，物聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物理世界中的任何物品的互聯(lián)，在任何地方、任何時間可識別任何物品，使物品成為附有動態(tài)信息的“智能產(chǎn)品”，并使物品信息流和物流完全同步，從而為物品信息共享提供一個高效、快捷的網(wǎng)絡(luò)通信和云計算平臺。

因所提供的服務(wù)類型不同，NOS與運行在工作站上的單用戶操作系統(tǒng)或多用戶操作系統(tǒng)（UNIX、Linux） 有差別。通常，NOS以使網(wǎng)絡(luò)相關(guān)特性達到最佳為目的，如共享數(shù)據(jù)文件、軟件應(yīng)用，以及硬盤、打印機、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀和傳真機等。

為防止一次由一個以上的用戶對文件進行訪問，通常NOS都具有文件加鎖功能。若系統(tǒng)沒有這種功能，用戶將不會正常工作。文件加鎖功能可跟蹤使用中的每個文件，并確保一次只能一個用戶對其進行編輯。文件也可由用戶的口令加鎖，以維持專用文件的專用性。

4.物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)

類似于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)管理，物聯(lián)網(wǎng)也需要管理。目前，物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)大多是基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）而建設(shè)的管理系統(tǒng)，與一 般的網(wǎng)絡(luò)管理類似，提供ONS是非常重要的。ONS要有授權(quán)，且有一定的組成架構(gòu)。ONS能把每一種物品的編碼進行解析，再通過統(tǒng)一資源定位符（URL）服務(wù)獲得相關(guān)物品的進一步信息。

物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心負責(zé)管理本地物聯(lián)網(wǎng)，它是最基本的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理中心，為本地用戶提供管理、規(guī)劃及解析服務(wù)。國家物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心負責(zé)制定和發(fā)布國家總體標(biāo)準(zhǔn)，負責(zé)與國際物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，并對企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理中心進行管理。國際物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心負責(zé)制定和發(fā)布國際框架性物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，負責(zé)與各個國家的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，并對各個國家的物聯(lián)網(wǎng)信息管理中心進行協(xié)調(diào)、指導(dǎo)和管理等。
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