物联网系统技术方案 南京绛门通讯科技股份有限公司 2016年12月
目录 一.前言 (4) 1.1.建设背景 (4) 1.2.设计原则 (4) 1.3.系统分析 (5) 系统说明 (5) 运行环境与开发模式的选择 (5) 可行性分析 (7) 四大特点 (8) 二.解决方案 (8) 2.1.总体方案设计 (8) 系统框架结构 (8) 总体系统架构 (10) 系统组网图 (11) 物理组网图 (12) 系统总体功能构架 (12) 2.2.应用层功能需求详细设计 (12) 登陆 (12) 采集设备管理 (13) 监控管理 (14)
告警管理 (15) 统计分析 (15) 系统管理 (16) 2.3.基础层功能设计 (16) 身份认证 (16) 账户管理 (17) 权限管理 (17) 提醒机制 (17) 日志管理 (17) 三.关键性技术 (18) 3.1.系统技术架构方面的技术路线 (18) 3.2.Mysql集群部署 (19) 3.3.Nginx负载均衡 (20) 3.4.地图接口/工作流引擎集成/报表工具 (21) 四.性能配置 (21) 4.1.业务指标 (21) 4.2.性能指标 (22) 五.软硬件配置清单 (22) 5.1.软件方案 (22) 5.2.硬件方案 (23)
六.项目资金预估 (24) 七.项目实际计划 (24) 一. 前言 1.1.建设背景 物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。 1.2.设计原则 1、基础性和整体性 整个系统的各种软件应符合国际、国家及行业相关标准。 2、技术的先进、实用性 目前技术发展迅速，本系统需要考虑未来的扩展性，在采用的技术方面应体现先进、实用，才能确保本项目建设结束后相当一段时间内技术不落后。 由于此项目是工程建设项目，不是科研项目，所以使用先进技术并不能使用未经验证的、不成熟的技术和概念，而是以先进的、成功的理念为核心的成熟技术的组合。 3、系统的开放性、可扩展性和安全性 开放的结构意味着通信协议的开放和数据与数据结构的开放和共享。通信协议开放，系统接口透明，便于与其它系统组网，实现系统的集成与资源共享；数据与数据
1、简介 昆仑海岸物联网云服务平台是由北京昆仑海岸传感技术有限公司开发的面向物联网设备的数据服务平台。目前昆仑海岸物联网云服务平台需要和本公司自主研发的KL-H系列物联网网关产品配套使用，通过物联网网关可以实现对温度、湿度、照度、土壤温度、土壤水分、照度、二氧化碳、氧气等环境值的监控，同时可以下发控制命令，完成对一些设备的控制。通过这套系统，可以很好地实现智慧农业、智慧城市等一些项目。如图1： 图1
云服务平台功能分三个模块：应用模块、数据服务模块、单机版模块，如图2： 图2 应用模块：会员通过该模块，可直接享受数据服务、地图定位、历史记录、历史曲线等功能。 数据服务模块：会员通过该模块，可以将我公司服务器上的数据信息下载到本地计算机上，便于二次开发。单机版模块：会员通过该模块，可在自己的服务器上实现数据收发功能，便于二次开发。
2、申请账号与登录 用户通过浏览器(推荐使用非IE 内核的浏览器，如火狐浏览器)访问昆仑海岸物联网云服务平台（以下简称为“平台”），在浏览器地址栏中输入域名https://www.doczj.com/doc/5b2948974.html, 进入平台主界面。 点击【注册】进入用户注册界面，填写相关信息并点击【确认提交用户信息】按键，如图3所示。 当用户申请账号操作完成后，需要等待账号被平台管理员授权后方可使用，若账 号未被授权，则登录时会出现如图4所示的提示。 会员通过浏览器(推荐使用非IE 内核的浏览器，如火狐浏览器)访问平台，在浏 览器地址栏中输入管理平台的域名https://www.doczj.com/doc/5b2948974.html, 进入登陆界面。使用已被授权的账号 登陆管理平台，如图5 所示。 图 4 图 3 图5
登陆成功后，会员可【查看账户信息】，来查看账户信息、设备信息、以及联系 方式等。本平台一个账户最多可以提供5只物联网网关的服务，如果多于5只将不能 添加设备，会员可以拨打电话，来实现扩容服务。如图6： 图6
物联网中无线传感器节点和RFID数据融合的方法 物联网是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。近年来，全球主要发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略。2002年4月，韩国提出“e-Korea”战略；2004年，日本提出“U-Japan”计划；2006年6月，新加坡公布了“智慧国2015”大蓝图；2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略，2009年6月欧盟启动“物联网行动计划”等，都是利用各种信息技术来突破互联网的物理限制，以实现无处不在的物联网络。目前世界各国正处于技术研发阶段，美国、欧盟等都在投入巨资深入探索研究物联网。我国在物联网领域的布局较早，中科院10年前就启动了传感网研究，目前国内多家科研单位正加紧研发物联网技术，2009年8月，中国提出了“感知中国”。物联网的应用领域非常广泛，如智能交通、智能电网、智能监控、远程医疗、环境保护、公共安全和物品管理等等，涉及到生活的方方面面。超市仓储管理系统是物品管理中的典型实例，在这个系统中经常需要同时获得物品的基本信息和环境参数，对于食品存储要求更严格，不但要获取食品的生产商、生产日期等基本信息，还要获取食品所处的环境参数，如温度、湿度等。这些信息都要由物联网的感知层获取，在感知层中主要有2种网络：RFID网络和WSN，RFID网络获取食品的生产商、生产日期等基本信息：WSN获取食品所处环境温度、湿度等参数。存在的问题是如何将两种数据很好地融合，保证两种数据融合正确性的同时要尽可能地减少数据量，这样更能适应WSN要求低能耗特性。通过分析，两者是有共同点的，即都是将物理世界的信息转换成信息世界的数据，无线传感器节点(WSNd)和RFID最终将融合为一体。文献提出了融合方法，但是也存在以下不足：1)不支持被动式标签，较高的产品生产成本；2)传输的数据量较大，增加了传感器节点的负担。从物联网感知层的角度出发，本文提出的融合方法将很好地解决这些问题。1 物联网架构物联网具有3个特性：1)全面感知，即利用RFID、传感器等随时随地获取物品的信息；2)可靠传递，是通过各种电信网络和互联网融合，将物品的信息实时准确地传递出去；3)智能处理，利用云计算、模糊识别等各种计算方式对海量数据和信息进行分析处理，对物品实施智能化控制。这就构成了物联网的三层模式：感知层、网络层和应用层，。 其中，感知层包括RFID、传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前的传感器网络，对于目前关注较多的RHD网络来讲，用来感知RFID信息的感应器、扫描仪和贴在物品上的RFID标签属于物联网感知层的一种网络。这种检测信息是RFID标签的内容，如高速公路不停车收费系统、超市仓储管理系统都是基于这类结构的物联网。用于环境信息收集的WSN 由无线传感节点和接入网关组成，无线节点感知信息(如温度、湿度等)，并自行组网传递到上层网关接入点，由网关将收集到的信息通过网络层提交到后台处理。环境监控、污染监控都是这类结构的感知层网络的应用。网络层是建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，对感知数据进行处理和管理。应用层利用经过分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务，物联网的应用可分为监控型、查询型、控制型和扫描型等。2 无线传感器节点(WSNd)和RFID 数据融合本节以无线温度传感器节点和RFID作为研究对象进行分析，提出将两种数据结构融合的方法(该方法同样适用于湿度传感器或光照传感器)，并和已提出的方法进行对比分析。2．1 WSNd的数据结构 WSN是由大量传感器节点组成，通过无线通信技术形成的自组织网络系统。因为WSN由无线传感器节点组成，这也形成了自身的限制和特点，如传感器节点携带能量少、通信能力有限、计算和存储能力有限等问题。以无线温度传感器节点为研究对象，其数据结构。
物联网系统技术方案南京绛门通讯科技股份有限公司 2016年12月
目录 一.前言 (4) 1.1.建设背景 (4) 1.2.设计原则 (4) 1.3.系统分析 (5) 系统说明 (5) 运行环境与开发模式的选择 (5) 可行性分析 (7) 四大特点 (8) 二.解决方案 (9) 2.1.总体方案设计 (9) 系统框架结构 (9) 总体系统架构 (10) 系统组网图 (11) 物理组网图 (12) 系统总体功能构架 (12) 2.2.应用层功能需求详细设计 (12) 登陆 (12) 采集设备管理 (13)
监控管理 (15) 告警管理 (15) 统计分析 (16) 系统管理 (16) 2.3.基础层功能设计 (17) 身份认证 (17) 账户管理 (17) 权限管理 (17) 提醒机制 (18) 日志管理 (18) 三.关键性技术 (18) 3.1.系统技术架构方面的技术路线 (18) 3.2.Mysql集群部署 (19) 3.3.Nginx负载均衡 (21) 3.4.地图接口/工作流引擎集成/报表工具 (21) 四.性能配置 (21) 4.1.业务指标 (21) 4.2.性能指标 (22) 五.软硬件配置清单 (23)
5.1.软件方案 (23) 5.2.硬件方案 (24) 六.项目资金预估 (24) 七.项目实际计划 (24) 一. 前言 1.1.建设背景 物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币。构成物联网产业五个层级的支撑层、感知层、传输层、平台层，以及应用层分别占物联网产业规模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物联网感知层、传输层参与厂商众多，成为产业中竞争最为激烈的领域。 1.2.设计原则 1、基础性和整体性 整个系统的各种软件应符合国际、国家及行业相关标准。 2、技术的先进、实用性 目前技术发展迅速，本系统需要考虑未来的扩展性，在采用的技术方面应体现先进、实用，才能确保本项目建设结束后相当一段时间内技术不落后。 由于此项目是工程建设项目，不是科研项目，所以使用先进技术并不能使用未经验证
物联网的关键技术 摘要 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景[1]。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术[2]。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。 关键词：物联网关键技术 RFID
Abstract The Internet of things is a based on the information such as the Internet, the traditional telecommunication network bearer, so that all can be independently addressable ordinary physical objects to achieve interoperability of networks is an important part of the new generation of information technology, the rapid development in recent years, with a broad Prospects. As a dynamic global network infrastructure, it is simply the transmission of information and control things and things, between persons and things. Things technology is an integrated technology, covering the information obtained from the transmission, storage, processing until the whole process of the application, the key lies in the sensor and sensor network technology development and promotion, according to the different focus of networking technology different criteria for the classification, the International Telecommunication Union report is divided into four key technologies: label items RFID, sensor network technology perceive things, think about things smart technology, miniature things nanotechnology. This paper describes the basic principles and development of these technologies and a detailed understanding and exploring on a few of the core technology, and analyzes the problems and challenges facing the technology behind the application, put forward more proactive proposals for the development of things. Key words：Web of Things，key technology，RFID
物联网数据库系统 1 物联网数据库功能 为更清晰地描述物联网的关键环节，按照信息科学的视点，围绕信息的流动过程，抽象出物联网的信息功能模型。 2 从数据的角度来看物联网 大量来源不同、结构不同、产生方式不同、用途不同的数据 : 信息获取 ?包括信息感知和信息识别； ?信息感知指对事物状态及其变化方式的敏感和知觉； ?信息识别指能把所感受到的事物运动状态及其变化方式表示出来。信息传输?包括信息发送、传输和接收等环节，最终完成把事物状态及其变化方式从空间(或时间)上的一点传送到另一点的任务；这就是一般意义上 的通信过程。 信息处理?指对信息的加工过程，其目的是获取知识，实现对事物的认知以及利用已有的信息产生新的信息，即制定决策的过程。 信息施效?指信息最终发挥效用的过程，具有很多不同的表现形式；?其中最重要的就是通过调节对象事物的状态及其变换方式，使对象处 于预期的运动状态。
如何采好、管好、用好这些数据？ 设备状态、过程状态、订单状态等生产控制数据 数据特点：随着时间而不断变化，称为“时态数据” 处理需求：及时获取、及时响应、及时展现、报警判断、二次计算、历史存储、历史查询… 设备信息、人员信息、统计信息等管理数据 数据特点：持久数据，无时间属性 处理需求：增、删、改、查… 面向物联网的全新数据库系统——集关系与实时数据库功能于一身，是定位与调度、实时监控、测试与仿真的智能化中枢。
3感知数据库系统概述 3.1ThinkDB基本概念 ThinkDB系统主要面向工业综合自动化、两化融合以及物联网、广域监测监控等应用系统中的综合数据管理需求，在继承传统的关系数据管理模式基础上，采用创新的实时-关系数据模型（RRM：Real-time Relational Model），融合实时数据采集与在线处理的特点与要求，开发实现的多元数据融合性数据库系统。 ThinkDB既可以按照传统结构化数据进行关系数据管理，也可以在线存储具有实时特性的时序数据；它既提供关系数据库的SQL标准访问接口，也提供实时数据特性的数据订阅发布以及历史断面查询以及历史数据分析，同时提供实时数据与关系数据的融合应用、关联订阅和联合分析等多种功能服务，为企业的综合数据管理提供全方位的支持，是一款能够满足多行业、多领域的综合数据处理需求的新型数据库产品。 实时数据：许多计算机应用系统要求在一定的时刻或者一定的时间期限内自外部环境采集数据，并对数据进行及时的处理。他们所处理的这些数据往往是短暂有效的，即只在一定的时间范围内有效，如来自传感器的温度、压力等数据以及工业现场的设备状态数据。 实时数据库：针对实时数据的采集、处理以及存储管理而设计的数据库系统。传统的关系数据库系统旨在处理永久性数据，其设计与开发主要强调数据的完整性、一致性，提高系统的平均吞吐量等总体性能指标，很少考虑与数据及其处理相关联的时间限制。而实时数据库系统中的数据与事务具有时间相关的特性。目前，这类产品主要应用在军事、航空航天、测控、空间探索等领域。 工厂数据库：在工业领域广泛提到的实时数据库系统主要是面向工业过程监控与管理需求的过程数据管理系统，如OSIsoft PI以及启信的ChinDB等。这些产品主要面向工业企业生产过程数据的管理，由于生产过程数据具有一定的时态属性，因此这些产品也称为工业实时数据库或者工厂历史数据库。
物联网技术的发展趋势 物联网是继计算机、互联网、移动互联网之后的又一次信息产业的革命性发展，目前被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。也将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继通信网之后的另一个万亿级市场。 物联网环境 业内专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工业和信息化部会同有关部门，在新一代信息技术方面正在开展研究，以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。 此外，普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。按照对物联网的需求，需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大推进信息技术元件的生产，同时增加大量的就业机会。 物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一，据了解，2011年，全国物联网产业规模超过了2500亿元，预计2015年将超过5000亿元。 2014年2月18日，全国物联网工作电视电话会议在北京召开。中共中央政治局委员、国务院副总理马凯出席会议并讲话。他强调，要抢抓机遇，应对挑战，以更大决心、更有效措施，扎实推进物联网有序健康发展，努力打造具有国际竞争力的物联网产业体系，为促进经济社会发展做出积极贡献。 马凯指出，物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量，对于培育新的经济增长点、推动产业结构转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义。发展物联网必须遵循产业发展规律，正确处理好市场与政府、全局与局部、创新与合作、发展与安全的关系。要按照“需求牵引、重点跨越、支撑发展、引领未来”的原则，着力突破核心芯片、智能传感器等一批核心关键技术;着力在工业、农业、节能环保、商贸流通、能源交通、社会事业、城市管理、安全生产等领域，开展物联网应用示范和规模化应用;着力统筹推动物联网整个产业链协调发展，形成上下游联动、共同促进的良好格局;着力加强物联网安全保障技术、产品研发和法律法规制度建设，提升信息安全保障能力;着力建立健全多层次多类型的人才培养体系，加强物联网人才队伍建设。
五个步骤选择合适的物联网数据库 企业应该通过了解其数据、功能需求以及数据库如何适应其业务战略等方面选择合适的物联网数据库。 要选择最佳的物联网数据库，IT管理员必须首先评估数据类型和数据流，并定义其功能、性能和其他业务需求。最佳的物联网数据库必须能够满足物联网特定要求。选择物联网数据库时，IT管理员有许多注意事项，其中包括可扩展性、容错性、高可用性和灵活性。他们还必须考虑数据库的位置（内部部署还是云端），以及是否应该对其进行管理。 为了帮助选择物联网数据库，技术人员应采取循序渐进的方法，以确保物联网数据库满足其组织的需求。 如何选择合适的物联网数据库 通过以下五个步骤，物联网技术人员可以减少需要相互集成的数据库以及遗留系统的数量。 （1）评估数据库将要存储和管理的数据类型
物联网数据类型与用例本身一样复杂多样，但它们可以分为几个类别，其中包括： 设备元数据。这可能包括设备ID、物理设备的唯一标识符、设备类别或类型、设备制造日期、硬件序列号，以及当前配置或版本。这些数据是相对静态的。 设备状态信息。这包括设备的各种相关状态，例如打开或关闭或正在记录。这些数据可以是动态的。 遥测数据。设备收集的数据（假设它是传感器或主要功能是收集数据的设备）通常以流数据的形式到达，这些数据会改变每个单元，并可能被组织成通道。 命令数据。这种数据控制执行器或设备采取操作，例如加速。 运行数据。有关设备本身操作的数据，其中包括CPU使用率、内存使用率或热量。 许多物联网入门者都将注意力集中在命令和遥测数据上，从而误导了业务流程。而这种关注是以管理数据为代价的，管理数据包括设备数据、状态数据和操作数据。然而，当应用于数字孪生、物理物联网环境的数字镜像、再现意外故障模式或进行取证时，管理数据至关重要。 （2）映射数据流 企业的物联网领导者必须确定在何处收集、汇总、分析和转换不同类型的数据以及如何将数据集成到其他系统中。例如，是否需要丰富数据，以及在什么时候需要捕获和记录数据？确保确定数据存储和复制的区域。会有规范的数据存储吗？如何规划数据归档的地点、时间和环境？ （3）映射数据库需要满足功能需求 物联网技术人员定义了数据和数据流的类型之后，下一步是将数据库需求映射到功能需求，其中包括：
工业大数据：车间物联网数据管理 文/美林数据技术总监于洋 《制造业数据管理的再认知》一文中我们将工业大数据分为公共资源数据、工程类数据、管理类数据和物联数据。这篇文章主要谈谈物联数据，也是数据管理部分的最后一篇了。传统的管理系统将人作为数据采集端，用流程来固化组织的行为，用指标来衡量评价流程和组织的效率。工业企业的物联网，就是要将人和物联系起来，将系统和物联系起来，将物作为数据采集端，由人或系统进行数据分析和决策。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一，也是未来物联网发挥价值的关键点。物联网在工业中有很多种应用方式，如物流仓储、生产制造、产品运维等，我们这里重点讲讲生产制造和产品运维。 第一节物联数据的组织方式 工业企业的生产制造物联网应用一般称为车间物联网或者叫制造物联，通过使用RFID传感器、无线网络通信、GPS定位、语音视频系统等技术把制造计划与制造资源“人、机、料、法、环”等信息链接起来，从而对五大制造资源智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，从而满足企业指挥调度、环境监测等方面的管理要求。五大制造资源分为静态属性和动态属性，如一台机床设备的静态属性又可以分为管理信息（设备编码、设备名称、设备分类等）、静态参数（工作环境、进给速度、切削参数等）、动态参数（机床状态、车床完备率、车床负荷率、维修记录等）。静态属性不受生产过程的影响，并在生产流程开始之前已经确定，是车间现场管理中的常量数据，但这些数据并非永远固定不变，它们可在生产过程结束后由用户进行调整；动态数据是一直处于变化中的数据，车间物联网数据大多属于动态数据。
第二节物联数据的管理技术 车间物联网是一种典型的复杂信息系统，涉及数据管理的各个方面，主要包括：数据质量控制、数据融合与集成、复杂事件处理、数据存储与处理，以及安全访问控制等。 ●数据质量控制：物联网的数据质量可以用精确度、置信度和完整性三个 指标来衡量。在提高射频识别、传感器网络数据质量控制方面，主要采 用清除多读和误读数据、填补漏读的数据。数据清洗通常采用概率统计 和时空关联的方法。 ●数据融合与集成：物联网数据空间内数据对象的多态性表现在多类型、 异构和无统一模式。因此，一方面需要构建车间统一的数据模型，用统 一的方式表达数据；第二方面以统一数据模型为基础，研究如何将异构
随着社会的发展和进步，物联网技术已经走进人的生活，这个社会，人的工作能力在上升，但是工作的同时也有着自己的压力，有着生活中的不便和不解，直到物联网技术的到来，给人的生活带来新的色彩。 物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网的英文名称叫“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。目前多个国家都在花巨资进行深入研究，物联网是由多项信息技术融合而成的新型技术体系。“物联网”的概念是于1999年由麻省理工学院的Auto-ID 实验室提出的。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上提出了传感网技术是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。 射频识别技术(RFD)、无线传感器网络技术(WSN)、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。可以认为，“物联网”
是指将各种信息传感设备及系统，如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码等、全球定位系统和其它基于物一物通信模式的短距无线自组织网络，通过各种接入网与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络。如果说互联网实现了人与人之间的交流，那么物联网可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的连接和交互。 从以上我们对物联网的理解可以看出，物联网是互联网向物理世界的延伸和拓展，互联网可以作为传输物联网信息的重要途径之一，而传感器网络基于自组织网络方式，属于物联网中一类重要的感知技术。物联网具有其基本属性，实现了任何物体、任何人在任何时间、任何地点，使用任何路径、网络以及任何设备的连接。因此，物联网的相关属性包括集中、内容、收集、计算、通信以及场景的连通性。这些属性表现的是人们与物体之间或者物体与物体之间的无缝连接。物联网中的物体根据其具有的能力发挥作用，这些能力包括计算处理、网络连接、可用的电能等，还包括场景情况等影响因素。综上所述，物联网以互联网为平台，将传感器节点、射频标签等具有感知功能的信息网络整合起来，实现人类社会与物理系统的互联互通。将这种新一代的信息技术充分运用在各行各业之中，可以实现以更加精细和动态的方式管理生产和生活，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。 我国物联网产业基本形成了由片设计制造、应用设备制造、软
物联网与电信网融合技术 1 物联网的概念 物联网(Intemet ofthings)的概念于1999年由美国麻省理工大学提出，目前业界并没有统一、精确的定义。早期的物联网是依托射频识别(RFID)技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。在新的时代，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。 在感知领域的另外一个术语就是传感网，它将大量、多种类传感器节点(传感、采集、处理、收发、网络于一体)组成自治的网络，实现对物理世界的动态协同感知。可以看出，传感网是以感知为目的的物物互联网络。从用户或产业应用的角度也被称为物联网，因此传感网和物联网的概念本质上是相同的。两个概念的使用场景存在一定差异，传感网是实现物物通信的重要手段和基础设施。因此更多的是从实现的角度来描述网络本身。而物联网则从应用的角度来描述物物通信的网络，在本文中根据实际情况，两种概念均会使用。 明确的物联网发展已有5 年历史.日本最早于2004年提出以发展泛在网络社会为目标的U- Japan构想，计划于2O04—2007年共投入29亿美元，预计到2010年将带来371亿美元的直接收益。韩国提出了U.Korea战略及IT839战略，计划到2010年共投入700亿美元，物联网发展是其中三大基础建设之一。2009年4月，美国政府公布了40亿美元智能电网投资计划.智能电网在现有电网基础上，通过在发电、输电等各个环节引入先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支持系统实现电网高可靠、高效运行。智能电网可以实现高压输电线安全监控、电力设备工作情况监控、智能用户需求响应、实时定价、停电检测、电能质量监测等目标。美国能源部预计这一计划在未来20年内将节省投资800亿美元。 2 物联网的关键技术 物联网的几个关键环节可以归纳为“感知、传输、处理”，实现“及时、精确、全面地获取和处理信息，达到科学决策、降低成本、提高效率、保护环境、增强安全等目标，更加有利于人类的可持续性发展”。其中，传感技术、纳米技术、嵌入式智能技术、射频识别技术以及网络和通信技术为物联网的发展和广泛应用提供了基础。 (1)传感器与传感节点技术 传感器是指能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器的类型多样，可以按照用途、材料、输出信号类型、制造工艺等方式进行分类。常见的传感器有速度传感器、热敏传感器、压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器等。随着技术的发展，新的传感器类型也不断产生。传感器的应用领域非常广泛，包括工业生产自动化、国防现代化、航空技术、航天技术、能源开发、环境保护与生物科学等。 随着纳米技术和微机电系统(MEMS)技术的应用.传感器尺寸的减小和精度的提高，也大大拓展了传感器的应用领域。物联网中的传感器节点由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成。节点具有感知能力、计算能力和通信能力，也就是在传统传感器基础上，增加了协同、计算、通信功能，构成了传感器节点。智能化是传感器的重要发展趋势之一，嵌入式智能技术是实现传感器智能化的重要手段，其特点是将硬件和软件相结合，利用了嵌入式微处
物联网数据库系统 1物联网数据库功能 为更清晰地描述物联网的关键环节，按照信息科学的视点，围绕信息的流动过程，抽象出物联网的信息功能模型。 2从数据的角度来看物联网 大量来源不同、结构不同、产生方式不同、用途不同的数据: 信息获取 ?包括信息感知和信息识别； ?信息感知指对事物状态及其变化方式的敏感和知觉； ?信息识别指能把所感受到的事物运动状态及其变化方式表示出来。信息传输 ?包括信息发送、传输和接收等环节，最终完成把事物状态及其变化方 式从空间(或时间)上的一点传送到另一点的任务；这就是一般意义上 的通信过程。 信息处理 ?指对信息的加工过程，其目的是获取知识，实现对事物的认知以及利 用已有的信息产生新的信息，即制定决策的过程。 信息施效 ?指信息最终发挥效用的过程，具有很多不同的表现形式； ?其中最重要的就是通过调节对象事物的状态及其变换方式，使对象处 于预期的运动状态。
如何采好、管好、用好这些数据？ ?设备状态、过程状态、订单状态等生产控制数据 数据特点：随着时间而不断变化，称为“时态数据” 处理需求：及时获取、及时响应、及时展现、报警判断、二次计算、历史存储、历史查询… ?设备信息、人员信息、统计信息等管理数据 数据特点：持久数据，无时间属性 处理需求：增、删、改、查… 面向物联网的全新数据库系统——集关系与实时数据库功能于一身，是定位与调度、实时监控、测试与仿真的智能化中枢。
3感知数据库系统概述 3.1ThinkDB基本概念 ThinkDB系统主要面向工业综合自动化、两化融合以及物联网、广域监测监控等应用系统中的综合数据管理需求，在继承传统的关系数据管理模式基础上，采用创新的实时-关系数据模型（RRM：Real-time Relational Model），融合实时数据采集与在线处理的特点与要求，开发实现的多元数据融合性数据库系统。 ThinkDB既可以按照传统结构化数据进行关系数据管理，也可以在线存储具有实时特性的时序数据；它既提供关系数据库的SQL标准访问接口，也提供实时数据特性的数据订阅发布以及历史断面查询以及历史数据分析，同时提供实时数据与关系数据的融合应用、关联订阅和联合分析等多种功能服务，为企业的综合数据管理提供全方位的支持，是一款能够满足多行业、多领域的综合数据处理需求的新型数据库产品。 实时数据：许多计算机应用系统要求在一定的时刻或者一定的时间期限内自外部环境采集数据，并对数据进行及时的处理。他们所处理的这些数据往往是短暂有效的，即只在一定的时间范围内有效，如来自传感器的温度、压力等数据以及工业现场的设备状态数据。 实时数据库：针对实时数据的采集、处理以及存储管理而设计的数据库系统。传统的关系数据库系统旨在处理永久性数据，其设计与开发主要强调数据的完整性、一致性，提高系统的平均吞吐量等总体性能指标，很少考虑与数据及其处理相关联的时间限制。而实时数据库系统中的数据与事务具有时间相关的特性。目前，这类产品主要应用在军事、航空航天、测控、空间探索等领域。 工厂数据库：在工业领域广泛提到的实时数据库系统主要是面向工业过程监控与管理需求的过程数据管理系统，如OSIsoft PI以及启信的ChinDB等。这些产品主要面向工业企业生产过程数据的管理，由于生产过程数据具有一定的时态属性，因此这些产品也称为工业实时数据库或者工厂历史数据库。
物联网环境下数据库管理系统的挑战 摘要：论述了物联网环境下数据库管理面临的挑战。展示了由物联网构成的信息高速公路的面貌，并讨论了作为物联网组成部分的不同类型的数据，其中包括id标识类型，地理位置数据类型，环境数据类型，历史数据类型和可描述数据类型，以及在异构系统中管理大量数据遇到的挑战和新问题。主要从数据查询、索引、处理模型、事务处理和异构系统整合角度进行论述。最终将就物联网环境下数据库管理进行分析，并比较几种不同的技术方式及其相应的技术优势。 关键词：数据库管理；挑战；物联网；路径图；技术优势；射频识别技术；异构系统 由于ipv4 网络的庞大规模导致ipv4 向ipv6 过渡存在一个漫长的过程,因此物联网一旦使用ipv6 地址,就必然会存在与ipv4 的兼容性问题。 1.3用于对象、处理过程和系统的可描述性数据 物联网的强大从很大程度上得益于记录于参与对象中的数据或者元数据。元素据是关于数据的数据，通过元数据用户可以定位并访问到准确的数据。 尽管处理过程数据和系统数据的对象属性远比常规对象复杂，但它们都可作为特殊的对象类型进行处理。物联网服务可以让用户监测一个对象参与了哪些进程和系统过程，这样用户就能够更好地调用这个进程的实例。例如生活中的电量使用情况的数据需要通过一
段时间收集。可以通过运行一个进程用于计算某个指定时间段内用电量高峰和低谷期的平均值，这个进程或服务很可能是众多物联网提供的服务之一。 1.4定位数据和普适环境数据（pervasive environmental data）定位数据提供了经过特殊标记的对象的位置信息，该信息或通过gps提供，或通过本地位置定位系统提供。gps通过向多个卫星上的控制模块发送信号的模式进行工作，控制模块以三角定位测量法的方式确定发送信号物体的位置。本地位置定位系统也使用类似的方式进行工作。本地位置定位系统主要用于建筑内或建筑和人口密集区，定位信息能够通过本地已经配置的感应器和信号传送器进行发送和接收。多个感应器能够将信号发送到一个小型设备上，此设备能够定位发送信号的位置或者其他协作对象的位置。定位信息对于物联网来说极为重要。 1.5传感器数据——多维时间序列数据（multidimensional time series data）数据可以通过无线传感网络被发送到物联网。先进的电子设备技术使得目前很容易就可以通过安装无线传感网络检 测各种环境状态，例如天气、温度和噪音等。在使用传感器数据的过程中必须考虑数据采集频率的问题，例如是持续采集、以固定时间间隔进行采集还是当需要查询的时候才进行采集，即如何通过高效的方式能够采集到有代表性的样本，以及确定采集的数据量。传感器的出现和网络技术的发展使得快速采集海量数据成为可能，但此后的查询和数据挖掘工作存在很大的难度。
面向物联网的ThinkDB感知数据库系统(下) 1数据采集与模拟： ThinkDB的数据来源不同于传统的关系数据库系统，特别是其中的实时数据，都是通过工业总线协议或者定制接口从控制系统或者通过传感器硬件获取数据，并且这些数据是连续变化。 ThinkDB提供一系列标准的采集接口程序，包括OPC、MB/MB+、CAN等工业总线协议，还提供定制的二次开发框架，方便用户定制开发采集协议及程序。 ThinkDB实时数据模拟器能够模拟产生多种变化趋势类型的实时数据，例如正弦数据、随机数据等，并将产生的实时数据通过统一的数据采集接口发送到ThinkDB服务器中。用户可以对每个ThinkDB服务器中的点设置不同的发送规则，该软件将按照用户设置的发送规则模拟生成实时数据，从而方便用户进行系统调试以及模拟仿真。 2数据库管理工具： ThinkDB提供服务管理工具与数据管理工具；其中服务管理工具主要用于监测并控制ThinkDB系统相关服务的启动停止、参数配置以及运行状态监测。 数据管理工具是ThinkDB感知数据库系统的主要管理组件之一，用户通过它能够实现从
数据库创建到数据操作的一系列功能，主要包括以下功能： ●连接管理：用于ThinkDB数据管理工具与ThinkDB服务器之间建立连接和断开连接； ●点表管理：感知数据库中数据点表的管理功能，包括标签点的添加、修改、删除、 点表导入、点表导出等； ●实时查询：对多个标签点的实时数据进行查询； ●历史查询：查询一个标签点的历史数据； ●断面查询：查询某一时刻点的数据； ●统计查询：统计一个标签点的一时段的个数、最小值、最大值、求和、平均值等； ●数据订阅：对多个标签点进行订阅，实时监控标签点数据的变化； ●报警管理：用户可对标签点的数据设置报警阈值，当数据超过该阈值时产生报警 信息，用户可查询各个标签点的报警信息； ●关系数据表的创建、修改、删除、查看，查看关联关系库视图、存储过程信息。 ●关联查询：用户可以通过输入SQL语句，进行SQL语句执行，实现实时标签点和 关系数据的关联查询。 ●关联订阅：用户可以通过输入SQL语句，进行SQL语句执行，实现实时标签点和 关系数据的关联订阅。 3应用开发接口： ThinkDB系统提供封装的标准API函数集合，将访问系统中不同数据库的常用API函数组合起来，支持对数据库的相对透明访问，极大的加速了数据库应用开发的进程。为方便用户在不同语言环境下进行应用开发，系统提供的标准API接口包括C++版、C#版、JAVA版，此外，ThinkDB还提供基于SQL的关系数据以及扩展SQL的管理数据访问。
数据库基本概念：数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，它产生于距今五十年前，随着信息技术和市场的发展，特别是二十世纪九十年代以后，数据管理不再仅仅是存储和管理数据，而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据库有很多种类型，从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。 数据库种类： 目前常用数据库大型数据库有：Oracle、Sybase、DB2、SQL server 小型数据库有：Access、MySQL、BD2等。 本次物联网应用数据量较大，选用Oracle数据库。 Oracle数据库的体系结构 Oracle数据库包括Oracle数据库服务器和客户端。 Oracle数据库服务器： Oracle Server是一个对象一关系数据库管理系统。它提供开放的、全面的、和集成的信息管理方法。每个Server由一个 Oracle DB和一个 Oracle Server实例组成。它具有场地自治性（Site Autonomy）和提供数据存储透明机制，以此可实现数据存储透明性。每个 Oracle数据库对应唯一的一个实例名SID，Oracle数据库服务器启动后，一般至少有以下几个用户：Internal，它不是一个真实的用户名，而是具有SYSDBA优先级的Sys用户的别名，它由DBA用户使用来完成数据库的管理任务，包括启动和关闭数据库；Sys，它是一个 DBA用户名，具有最大的数据库操作权限；System，它也是一个 DBA用户名，权限仅次于 Sys用户。 客户端： 为数据库用户操作端，由应用、工具、SQL* NET组成，用户操作数据库时，必须连接到一服务器，该数据库称为本地数据库（Local DB）。在网络环境下其它服务器上的 DB称为远程数据库（Remote DB）。用户要存取远程 DB上的数据时，必须建立数据库链。 数据库服务器选型：数据库服务器作为业务系统的核心，具有业务量大、存储数据量大等特点。它承担着业务数据的存储和处理任务，因此关键数据库服务器的选择就显得尤为重要。服务器的可靠性和可用性是首要的需求，其次是数据处理能力和安全性，然后是可扩展性和可管理性。 根据应用类型和规模的不同，数据库对于服务器的性能要求也不一样。如对于大型数据库(ERP, OLTP, data mart)来说，服务器往往仅用来运行数据库，或仅运行单一的应用。数据库的容量在1TB以上，需要有较高的CPU处理能力，大容量内存为数据缓存服务，并需要很好的IO 性能，使用这类应用时，通常需要有较高的CPU主频。那么，具体到某个行业甚至某个项目，数据库服务器该如何选择呢? 数据库服务器选型五个原则 首先，数据库服务器选型应该遵循以下几个原则：