羅少甫

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高校也逐步建立了自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。但現(xiàn)有的高校物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)在局部于一個(gè)點(diǎn)缺乏從全局考慮的整體應(yīng)用規(guī)劃。本文通過(guò)對(duì)平臺(tái)的架構(gòu)、平臺(tái)的設(shè)計(jì)以及平臺(tái)的運(yùn)行來(lái)介紹物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的整體架構(gòu)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；MySQL；處理流程

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是指把各類物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，如過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、嵌入式通信模塊、攝像頭等組成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并且將所獲取的物理世界的各種信息收集起來(lái)，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸，到達(dá)一個(gè)可以提供數(shù)據(jù)交流和信息處理的平臺(tái)上，而用戶通過(guò)這樣一個(gè)平臺(tái)獲得了智能化的解決方案[1]。

目前，物聯(lián)網(wǎng)已有部分應(yīng)用進(jìn)入了高校的信息平臺(tái)，如“一卡通”、智能電表、校園安防系統(tǒng)等，但是這些應(yīng)用都是一個(gè)個(gè)孤獨(dú)的、分散的信息孤島，沒(méi)有形成一個(gè)有效的整體，而相互之間的數(shù)據(jù)也沒(méi)有完整的結(jié)合在一起，沒(méi)有構(gòu)建一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)整體系統(tǒng)[2]。

針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)在校園信息化網(wǎng)絡(luò)存在的不足，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的搭建是非常有必要的，本文通過(guò)對(duì)校園物聯(lián)網(wǎng)的研究，設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的信息平臺(tái)架構(gòu)，希望可以為校園物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)運(yùn)行和管理提供更好的模式和體系架構(gòu)的探索性研究，同時(shí)可以帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究及其在其它重要領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

1 平臺(tái)搭建環(huán)境

整個(gè)環(huán)境力求高效簡(jiǎn)潔開(kāi)源，所以選擇LAMP組合。即是用Linux作為操作系統(tǒng)，Apache作為Web服務(wù)器，MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，PHP（部分站點(diǎn)也使用Perl或Python）作為服務(wù)器端腳本解釋器。由于這四個(gè)軟件都是開(kāi)放源代碼軟件，因此使用這種方式不用花一分錢就可以創(chuàng)建起一個(gè)穩(wěn)定、免費(fèi)的站點(diǎn)系統(tǒng)。MySQL加PHP的配對(duì)在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用相比LAMP來(lái)說(shuō)更為常見(jiàn)。

服務(wù)器上選擇Ubuntu Server 12.04 LTS 64bit。Web服務(wù)器選擇Apache的原因是它的源代碼開(kāi)放、有一支開(kāi)放的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍、支持跨平臺(tái)的應(yīng)用（可以運(yùn)行在幾乎所有的Unix、Windows、Linux系統(tǒng)平臺(tái)上）以及它的可移植性等方面。數(shù)據(jù)選擇MySql開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)。MySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性。MySQL的SQL語(yǔ)言是用于訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。PHP是一個(gè)應(yīng)用范圍很廣的語(yǔ)言，特別是在網(wǎng)絡(luò)程序開(kāi)發(fā)方面。一般來(lái)說(shuō)PHP大多在服務(wù)器端運(yùn)行，通過(guò)運(yùn)行PHP的代碼來(lái)產(chǎn)生網(wǎng)頁(yè)提供瀏覽器讀取，此外也可以用來(lái)開(kāi)發(fā)命令行腳本程序和用戶端的GUI應(yīng)用程序。PHP可以在許多不同種的服務(wù)器、操作系統(tǒng)、平臺(tái)上運(yùn)行，也可以和許多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)合。最重要的是PHP可以用C、C++進(jìn)行程序的擴(kuò)展[3]。

2 平臺(tái)模塊構(gòu)成

整個(gè)平臺(tái)分為3大部分：基礎(chǔ)信息、設(shè)備信息和校園管理。如圖1所示。

2.1 基礎(chǔ)信息

基礎(chǔ)信息是整個(gè)平臺(tái)的基礎(chǔ)，它包含了地址信息、用戶信息、系統(tǒng)安全等部分。

地址信息包括了學(xué)校的校區(qū)、教學(xué)樓、教室、寢室樓、寢室等信息，里面的主要信息是學(xué)校的基本環(huán)境情況，便于確定設(shè)備安裝地址以及管理范圍。如：教室信息里面就應(yīng)該包括教室大小、教室容納學(xué)生人數(shù)、教室課程安排情況等。

用戶信息包括了學(xué)生信息和教師信息，里面的主要信息是學(xué)生和教師的基本信息情況，用來(lái)確定用戶身份及權(quán)限。并且通過(guò)專用接口和校園網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有學(xué)工、學(xué)籍等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。

系統(tǒng)安全主要是針對(duì)平臺(tái)安全認(rèn)證授權(quán)有著詳細(xì)的設(shè)置，根據(jù)不同角色賦予不同權(quán)限。

2.2 設(shè)備信息

設(shè)備是整個(gè)平臺(tái)正常工作的基石，在設(shè)備信息部分中，主要是包括設(shè)備安裝及設(shè)備查詢兩部分。

設(shè)備安裝主要包括所有具有物聯(lián)網(wǎng)工作設(shè)備的安裝情況，用于統(tǒng)計(jì)校內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備正常工作情況。

設(shè)備查詢主要是包括具體物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的工作情況，用來(lái)對(duì)某一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的工作狀況、使用情況的查詢。

2.3 校園管理

校園管理部分是平臺(tái)的實(shí)際操作部分也是平臺(tái)的核心部分。在這部分中，通關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。我們可以具體對(duì)某一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行管理。如燈光管理，在教室里面的燈，我們可以在平臺(tái)終端根據(jù)不同的季節(jié)來(lái)調(diào)整它自動(dòng)開(kāi)燈和關(guān)燈的時(shí)間。

3 用戶界面及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本層是直接展示給最終用戶的進(jìn)行操作的接口，設(shè)計(jì)原則是簡(jiǎn)單易用，不會(huì)造成使用上的困惑，盡量減少誤操作的可能性。在前端構(gòu)架上采用HTML5+jQuery+ Twitter Bootstrap CSS的組合，充分利用現(xiàn)有最新技術(shù)，提高響應(yīng)速度以及多設(shè)備的不同屏幕大小適應(yīng)性。

數(shù)據(jù)庫(kù)是服務(wù)器端的核心，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的合理與否對(duì)系統(tǒng)的制作有著至關(guān)重要的影響。系統(tǒng)的一大基本功能就是檢索，主要包括用戶信息檢索、教師課表檢索、教室課表檢索、空閑教室檢索、設(shè)備狀況檢索等。

本系統(tǒng)使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，與Apache服務(wù)器和PHP語(yǔ)言形成黃金組合，在該作品網(wǎng)站建設(shè)中充分體現(xiàn)了其體積小、速度快、總體成本低，尤其是開(kāi)放源碼這一特點(diǎn)。

將采集到的信息存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并用于查詢，得到用戶最終滿意的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)如圖2所示。

4 自動(dòng)處理系統(tǒng)與信息采集網(wǎng)關(guān)

自動(dòng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于緊急事件以及突發(fā)情況，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的緊急預(yù)案流程，自動(dòng)處理事件。例如收到火警信息：一旦系統(tǒng)偵測(cè)到某火警點(diǎn)報(bào)警，立即告警并發(fā)送所處大樓疏散信號(hào)，啟動(dòng)疏散引導(dǎo)系統(tǒng)，提示關(guān)閉防火隔離門。

在底層構(gòu)建實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)，通過(guò)通訊網(wǎng)關(guān)，連接至Internet上的各個(gè)設(shè)備（無(wú)線3G或者有線方式），采用TCP/IP協(xié)議，穩(wěn)定可靠。

實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)在后臺(tái)定時(shí)自動(dòng)請(qǐng)求各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無(wú)響應(yīng)，或者返回錯(cuò)誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動(dòng)上報(bào)，反映至管理平臺(tái)，有助于快速排錯(cuò)，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺(tái)手動(dòng)直接采集設(shè)備實(shí)時(shí)信息，提高診斷準(zhǔn)確率，以及了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

5 處理流程

下面通過(guò)監(jiān)測(cè)控制校園路燈為例，介紹平臺(tái)對(duì)終端的控制流程。

在實(shí)際工作中，當(dāng)路燈突然出現(xiàn)故障不能亮啟的時(shí)候，傳感器接收到電流的異常變化，這時(shí)候它就發(fā)出一個(gè)異常變化的信號(hào)并且連同自己的網(wǎng)絡(luò)地址通過(guò)校園網(wǎng)送達(dá)學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

而在平臺(tái)中，平臺(tái)判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來(lái)，這時(shí)操作員根據(jù)給出的結(jié)論來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺(tái)之后，進(jìn)入[校園管理]=〉[路燈管理]界面。校園網(wǎng)內(nèi)所有路燈都顯示在頁(yè)面。第一列是路燈編號(hào)；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后找到問(wèn)題路燈，進(jìn)行維護(hù)；第三列是當(dāng)前路燈狀態(tài)， 表示正常工作，而 則表示路燈需要維護(hù)；第四列可以對(duì)正常的路燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，而異常的路燈則給出診斷按鈕，用于診斷異常信息。

5.1 開(kāi)關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開(kāi)關(guān)的時(shí)候，點(diǎn)擊控制欄的開(kāi)或關(guān)按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出控制指令。目標(biāo)設(shè)備獲得指令之后做出相應(yīng)控制，成功之后返回成功信息。平臺(tái)獲得成功信息之后刷新界面，顯示控制成功提示信息。

5.2 異常診斷

針對(duì)異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出診斷指令。目標(biāo)設(shè)備獲得診斷指令之后開(kāi)始探測(cè)設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺(tái)獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)只是單純的平臺(tái)來(lái)訪問(wèn)學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)和資源。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能平臺(tái)，除了傳統(tǒng)意義上的平臺(tái)訪問(wèn)更具有了智能管理模式，人們使用平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺(tái)。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理的功能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]錢志鴻，王義君，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].電子學(xué)報(bào)，2012年第5期.

[2]李盧一，鄭燕林，等.物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010年第2期.

[3]崔英志，張緒玉，高博，等.Web2.0時(shí)代的網(wǎng)站架構(gòu)[J].《重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》，2008年05期.

實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)在后臺(tái)定時(shí)自動(dòng)請(qǐng)求各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無(wú)響應(yīng)，或者返回錯(cuò)誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動(dòng)上報(bào)，反映至管理平臺(tái)，有助于快速排錯(cuò)，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺(tái)手動(dòng)直接采集設(shè)備實(shí)時(shí)信息，提高診斷準(zhǔn)確率，以及了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

5 處理流程

下面通過(guò)監(jiān)測(cè)控制校園路燈為例，介紹平臺(tái)對(duì)終端的控制流程。

在實(shí)際工作中，當(dāng)路燈突然出現(xiàn)故障不能亮啟的時(shí)候，傳感器接收到電流的異常變化，這時(shí)候它就發(fā)出一個(gè)異常變化的信號(hào)并且連同自己的網(wǎng)絡(luò)地址通過(guò)校園網(wǎng)送達(dá)學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

而在平臺(tái)中，平臺(tái)判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來(lái)，這時(shí)操作員根據(jù)給出的結(jié)論來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺(tái)之后，進(jìn)入[校園管理]=〉[路燈管理]界面。校園網(wǎng)內(nèi)所有路燈都顯示在頁(yè)面。第一列是路燈編號(hào)；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后找到問(wèn)題路燈，進(jìn)行維護(hù)；第三列是當(dāng)前路燈狀態(tài)， 表示正常工作，而 則表示路燈需要維護(hù)；第四列可以對(duì)正常的路燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，而異常的路燈則給出診斷按鈕，用于診斷異常信息。

5.1 開(kāi)關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開(kāi)關(guān)的時(shí)候，點(diǎn)擊控制欄的開(kāi)或關(guān)按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出控制指令。目標(biāo)設(shè)備獲得指令之后做出相應(yīng)控制，成功之后返回成功信息。平臺(tái)獲得成功信息之后刷新界面，顯示控制成功提示信息。

5.2 異常診斷

針對(duì)異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出診斷指令。目標(biāo)設(shè)備獲得診斷指令之后開(kāi)始探測(cè)設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺(tái)獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)只是單純的平臺(tái)來(lái)訪問(wèn)學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)和資源。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能平臺(tái)，除了傳統(tǒng)意義上的平臺(tái)訪問(wèn)更具有了智能管理模式，人們使用平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺(tái)。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理的功能。

[參考文獻(xiàn)]

[1]錢志鴻，王義君，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用研究[J].電子學(xué)報(bào)，2012年第5期.

[2]李盧一，鄭燕林，等.物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010年第2期.

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實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)在后臺(tái)定時(shí)自動(dòng)請(qǐng)求各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無(wú)響應(yīng)，或者返回錯(cuò)誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動(dòng)上報(bào)，反映至管理平臺(tái)，有助于快速排錯(cuò)，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺(tái)手動(dòng)直接采集設(shè)備實(shí)時(shí)信息，提高診斷準(zhǔn)確率，以及了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

5 處理流程

下面通過(guò)監(jiān)測(cè)控制校園路燈為例，介紹平臺(tái)對(duì)終端的控制流程。

在實(shí)際工作中，當(dāng)路燈突然出現(xiàn)故障不能亮啟的時(shí)候，傳感器接收到電流的異常變化，這時(shí)候它就發(fā)出一個(gè)異常變化的信號(hào)并且連同自己的網(wǎng)絡(luò)地址通過(guò)校園網(wǎng)送達(dá)學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

而在平臺(tái)中，平臺(tái)判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來(lái)，這時(shí)操作員根據(jù)給出的結(jié)論來(lái)對(duì)路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺(tái)之后，進(jìn)入[校園管理]=〉[路燈管理]界面。校園網(wǎng)內(nèi)所有路燈都顯示在頁(yè)面。第一列是路燈編號(hào)；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題之后找到問(wèn)題路燈，進(jìn)行維護(hù)；第三列是當(dāng)前路燈狀態(tài)， 表示正常工作，而 則表示路燈需要維護(hù)；第四列可以對(duì)正常的路燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，而異常的路燈則給出診斷按鈕，用于診斷異常信息。

5.1 開(kāi)關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開(kāi)關(guān)的時(shí)候，點(diǎn)擊控制欄的開(kāi)或關(guān)按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出控制指令。目標(biāo)設(shè)備獲得指令之后做出相應(yīng)控制，成功之后返回成功信息。平臺(tái)獲得成功信息之后刷新界面，顯示控制成功提示信息。

5.2 異常診斷

針對(duì)異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺(tái)找到所需控制設(shè)備的ID號(hào)，確定網(wǎng)絡(luò)地址，根據(jù)協(xié)議往目標(biāo)地址發(fā)出診斷指令。目標(biāo)設(shè)備獲得診斷指令之后開(kāi)始探測(cè)設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺(tái)獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)只是單純的平臺(tái)來(lái)訪問(wèn)學(xué)校的應(yīng)用系統(tǒng)和資源。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能平臺(tái)，除了傳統(tǒng)意義上的平臺(tái)訪問(wèn)更具有了智能管理模式，人們使用平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺(tái)。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理的功能。

[參考文獻(xiàn)]

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