摘　要：摘要：介紹物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)和嵌入式軟件開發(fā)工具的使用，根據(jù)目前物聯(lián)網(wǎng)主流體系結(jié)構(gòu)和實(shí)際運(yùn)用環(huán)境，提出可行的物聯(lián)網(wǎng)管理軟件的開發(fā)流程。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；管理軟件；開發(fā)流程

中圖分類號(hào)：TP311??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???? 文章編號(hào)：
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??? 1.?引言
??? 物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)且覆蓋具有通訊功能設(shè)備設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是對傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拓展和延伸。近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到快速發(fā)展，新技術(shù)及產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)深入人心，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的不斷普及，必將推動(dòng)相關(guān)的軟硬件的快速發(fā)展。?
??? 目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀是：技術(shù)還不成熟，離應(yīng)用大眾化還有一段距離，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，相關(guān)的感知、通訊技術(shù)還不夠成熟都是物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的阻力。但在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)能管理或控制一定范圍內(nèi)的硬件設(shè)備的軟件系統(tǒng)是完全可行的。
??? 2.?物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
?? ?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，傳感技術(shù)和通信技術(shù)是基礎(chǔ)條件，傳感技術(shù)保證物體能接入到網(wǎng)絡(luò)，保證處在末端的設(shè)備或設(shè)施具備感知能力。通過數(shù)據(jù)通信技術(shù)將智能化的物體聯(lián)接起來，最終依靠軟件實(shí)現(xiàn)對這些物體的管理和監(jiān)控。每一個(gè)層次相互依賴，構(gòu)建成一個(gè)和諧的網(wǎng)絡(luò)體系。
??? 整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)可分為三層，如圖1所示：

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????????????? 圖1： 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)
??? 在傳感網(wǎng)絡(luò)層，利用傳感器采集物體信息，可以通過RFID、二維碼實(shí)現(xiàn)物體信息識(shí)別，可以采用紅外、藍(lán)牙、Zigbee、UWB等實(shí)現(xiàn)短距離無限傳輸。通過網(wǎng)關(guān)，將物體信息送往網(wǎng)絡(luò)層，在網(wǎng)絡(luò)層使用WiFi、3G/4G、WiMAX、Ipv6、GPRS等通信技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。應(yīng)用層以人為本，對終端采集到的信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信息交互，實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)、不同領(lǐng)域的協(xié)作。
??? 2.1 物聯(lián)網(wǎng)終端的接入：可采用RFID（RadioFrequencyIdentification無線射頻識(shí)別技術(shù)）構(gòu)建的無線系統(tǒng)由閱讀器、天線、標(biāo)簽組成。RFID無需人工干預(yù)，能自動(dòng)識(shí)別射頻信號(hào)，不需要直接接觸，可以識(shí)別運(yùn)動(dòng)中的物體，可工作在條件惡劣的環(huán)境中。
??? 2.2 物體之間的信息傳輸：可采用Zigbee無線技術(shù)， Zigbee無線技術(shù)基于IEEE 802.15.4協(xié)議，采用zigbee的近距離無線網(wǎng)絡(luò)有低功耗、可組建帶路由的網(wǎng)絡(luò)、支持地理定位、傳輸距離無限擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，采用zigbee經(jīng)濟(jì)、高效。

??? 3.?J2ME在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
??? Java技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中具有相當(dāng)優(yōu)勢，j2me在嵌入式開發(fā)中大有用武之地，J2ME是java為手機(jī)等嵌入式設(shè)備開發(fā)提供的開發(fā)平臺(tái)，包括虛擬機(jī)和Java API。使用標(biāo)準(zhǔn)的SDK即可開發(fā)J2ME程序，很多便攜設(shè)備的操作系統(tǒng)如Android、Symbian等都有自己的SDK。
??? J2ME支持HTTP、Socket等協(xié)議，還支持紅外、藍(lán)牙，為紅外、藍(lán)牙設(shè)備提供專門的通訊類。
??? J2ME包括Java Virtual Machine（虛擬機(jī)）、Configuration（配置）、Profile and Optional Packages（簡表和可選包）三個(gè)部分。Java Virtual Machine提供一個(gè)與系統(tǒng)平臺(tái)無關(guān)的環(huán)境，??? Configuration規(guī)范包含設(shè)備運(yùn)行所需的基礎(chǔ)庫和虛擬機(jī)，具體包括兩種，CLDC(有限連接設(shè)備)、CDC（連接設(shè)備），CLDC包含了java的lang、io、util和增加的microedition.io包， 這些都是經(jīng)簡化后的最基本的類。CLDC采用JVM（java Virtual Machine），CDC采用KVM(Kilobyte Virtual Machine)。Profile and Optional Packages為設(shè)備提供運(yùn)行環(huán)境和API， Configuration能定義多個(gè)簡表，如MIDP、FP、PBP等，簡表對Configuration功能補(bǔ)充和擴(kuò)展，讓設(shè)備發(fā)揮完整功能。
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??????????????????? 圖2：J2ME結(jié)構(gòu)
??? 工作時(shí)，運(yùn)行由Configuration定義的Java虛擬機(jī)，構(gòu)建平臺(tái)基礎(chǔ)，Profile提供API和相應(yīng)類庫。在J2ME中javax.microedition.io包提供具體的聯(lián)網(wǎng)的類和接口。

4.?網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系中的關(guān)鍵設(shè)備，起到對接、整合、控制、轉(zhuǎn)發(fā)信息等功能。設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可靠的網(wǎng)關(guān)是構(gòu)建物聯(lián)體系的基礎(chǔ)：
4.1 兼容性：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)需要對不同類型設(shè)備的接入進(jìn)行控制、對不同通訊技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式等，既要進(jìn)行廣域互聯(lián)，還有進(jìn)行局部互聯(lián)，以保證各個(gè)聯(lián)網(wǎng)物體的信息交互。但物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中有很多通訊、傳感技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今沒有完善統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，解決實(shí)際應(yīng)用中的各種通訊技術(shù)的兼容性、設(shè)備的兼容性的實(shí)際問題，是實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)工程的關(guān)鍵。
4.2 通訊技術(shù)：主要以短距離無線通訊為主，多種無線通訊技術(shù)同時(shí)使用，物體可靈活采用ZigBee、藍(lán)牙等無線通訊，Zigbee具有省電、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)時(shí)可采用zigbee模塊實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)關(guān)的通訊。
4.3 硬件設(shè)計(jì)，硬件模塊可采用ARM處理器、SDRAM、FLASH搭配M2M模塊、ZigBee模塊構(gòu)建，在網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行經(jīng)裁剪內(nèi)核的Linux系統(tǒng)，使用C語言編寫控制程序。
4.4接入互聯(lián)網(wǎng)：網(wǎng)關(guān)作為交換數(shù)據(jù)和控制的核心，起到交通樞紐作用，但在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中，目前因其本身存在處理器能力限制、內(nèi)存容量、通訊技術(shù)等因素限制，無法快速反應(yīng)。若采用智能手機(jī)作為訪問終端，讓智能手機(jī)直接與網(wǎng)關(guān)打交道困難較大，設(shè)計(jì)時(shí)可將網(wǎng)關(guān)與PC機(jī)相連，智能手機(jī)與PC通訊再訪問網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)對物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的訪問。
4.5 安全性，對硬件驅(qū)動(dòng)加密，保證其不可復(fù)制性，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全訪問控制，確保物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全。
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?????????????????????????????? 圖3：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的角色

??? 5.?控制軟件的設(shè)計(jì)
??? 針對一定范圍內(nèi)接入物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的物體進(jìn)行管理和控制，有必要設(shè)計(jì)相應(yīng)的管理軟件，可以實(shí)時(shí)查看物體的狀態(tài)、返回相應(yīng)的控制信息對物體加以控制，達(dá)到管理的目的。?
??? 5.1 軟件功能
??? 使用智能手機(jī)作為物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的管理終端，具有移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，智能手機(jī)具備較強(qiáng)的計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸能力，能夠運(yùn)行體積較大的軟件，同時(shí)具備可移動(dòng)性，具有較強(qiáng)的可操作性，運(yùn)行于智能手機(jī)的管理軟件實(shí)現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)查詢、行為控制。根據(jù)用戶需求的不同, 運(yùn)行在移動(dòng)終基于以上應(yīng)用環(huán)境使用J2ME作為設(shè)計(jì)控制管理軟件的開發(fā)平臺(tái)，具體需完成以下任務(wù)：
??? （1）?能獲取節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息表位于與物聯(lián)網(wǎng)關(guān)連接的PC中，手機(jī)終端查詢時(shí)從PC獲得節(jié)點(diǎn)物體的狀態(tài)信息。
?????????????????????????????? 表1：節(jié)點(diǎn)狀態(tài)表

??? （2）?根據(jù)狀態(tài)信息處理事務(wù)
??? （3）?發(fā)回處理命令
??? （4）?接收處理結(jié)果
??? 5.2 軟件的設(shè)計(jì)
??? （1）UI設(shè)計(jì)，在J2ME中針對手機(jī)，使用MIDP類庫中的Display等類來實(shí)現(xiàn)。
??? （2）記錄的處理則用RecordStore類，用RecordStore對象來存放節(jié)點(diǎn)信息，節(jié)點(diǎn)信息可從網(wǎng)關(guān)處讀取。
??? （3）手機(jī)與網(wǎng)關(guān)的通訊采用javax.microedition包中的類實(shí)現(xiàn)。
??? 6.? 結(jié)語
??? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方興未艾，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?#xff0c;在物聯(lián)網(wǎng)上的控制和應(yīng)用軟件也有廣泛的發(fā)展空間，如何結(jié)合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境開發(fā)出滿足要求的應(yīng)用軟件是值得探討的問題，使用J2ME作為物聯(lián)網(wǎng)管理、控制軟件的開發(fā)平臺(tái)有其獨(dú)有的優(yōu)勢。充分利用java的安全性、跨平臺(tái)等特性有利于系統(tǒng)的整體構(gòu)建。在本文通用管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體應(yīng)用條件，開發(fā)出符合自身特色的管理軟件是完全可行的。

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總結(jié)

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