【正文】 原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)只有經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換、篩選、 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 2 分析處理后才有實(shí)際價(jià)值。 物聯(lián)網(wǎng)的提出使得全世 界的物品信息都有可能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)時(shí)共享。物聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)詞匯或許我們還有點(diǎn)陌生，但毫無(wú)疑問(wèn)，作為下一個(gè)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)核心，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)給現(xiàn)代社會(huì)帶來(lái)在科技和經(jīng)濟(jì)兩方面上翻天覆地的變化。作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中重要的一個(gè)模塊，物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到了信息處理和發(fā)布的作用，為了更好的普 及物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究就成為迫在眉睫的事情。 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) I 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 摘要 2021 年 11 月 17 日 ，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國(guó)際電信聯(lián)盟發(fā)布了 《 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告 2021：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。 本課題圍繞物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)技術(shù)這一主線，首先探討了物聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的定義與意義，分析了物聯(lián)網(wǎng)三大應(yīng)用體系及整體模型，接著介紹了與物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)密切相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)、編碼解析技術(shù)、信息共享技術(shù)以及實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言技術(shù)；通過(guò)給出極具代表性的兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)方案，更直觀 地 顯示了物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的特點(diǎn)，并據(jù)此提出通過(guò) EPC 技術(shù)和 Web Service 原理實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的方案，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于 的典型物聯(lián)網(wǎng)信息服 務(wù)平臺(tái)。 物聯(lián)網(wǎng)（ The Inter of Things）這個(gè)新名詞誕生于 1999 年 ，關(guān)于它的定義世界各國(guó)都有自己不同的標(biāo)準(zhǔn)：提出物聯(lián)網(wǎng)概念的美國(guó)麻省理工學(xué)院專家認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備如 RFID（射頻識(shí)別）設(shè)備、 GPS（全球定位系統(tǒng)）、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)。物品上的條形碼及電子標(biāo)簽可以儲(chǔ)存并標(biāo)示出物體的信息，而這些信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式被傳送至上層的信息處理服務(wù)系統(tǒng)，而各大系統(tǒng)則可相互連接成一個(gè)大型的平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，即物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)。對(duì)這些有實(shí)際價(jià)值的信息，有服務(wù)器根據(jù)用戶端設(shè)備進(jìn)行信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置觸發(fā)相關(guān)的通知信息；當(dāng)需要對(duì)末端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制時(shí)，信息服務(wù)平臺(tái)硬件設(shè)施生成控制指令并發(fā)送，以進(jìn)行控制。目前，物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)是基于 SNMP 建設(shè)的管理系統(tǒng)，這與一般的網(wǎng)絡(luò)管理類似，提供對(duì)象名解析服務(wù)（ ONS）是重要的。其中，典型的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架 EPC 中的信息服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)EPCIS（ EPC Information Service）被使用的最為廣泛。 2021 年這個(gè)組件正式被命 名為 PML（ Physical Markup Language）Server。 EPCIS 能充當(dāng)供應(yīng)商和客戶的服務(wù)器的主機(jī)網(wǎng)關(guān)，融合從倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃平 臺(tái)傳來(lái)的信 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 3 息，廣泛應(yīng)用在存貨跟蹤、自動(dòng)處理事務(wù)、供應(yīng)鏈管理、及其控制和物 物通信方面。也就是指在自然物體上嵌入微型芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。 我國(guó)的研究人員對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究較發(fā)達(dá)國(guó)家稍晚 ,在跟蹤發(fā)達(dá)國(guó)家研究的同時(shí)已經(jīng)逐漸有了自己的創(chuàng)新。 課題研究?jī)?nèi)容 為了能夠更深入地了解物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)這項(xiàng)技術(shù)，以達(dá)到迅速地普及和深入的目的，本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 2. 物聯(lián)網(wǎng)體系和結(jié)構(gòu)模 型 3. 物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別系統(tǒng)以及中間件技術(shù) 4. 信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)原理 5. 實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的原理和方式 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 4 6. 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 論文結(jié)構(gòu) 本文的敘述是按照由淺入深，由理論到設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的思路而展開(kāi)的。 第三章 討論了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，包括 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中間件技術(shù)（ IOTMW）、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)編碼與名稱解析技術(shù)（ IOTNW）、物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線空中接口等方面的內(nèi)容，通過(guò)這些物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，可以對(duì)之前討論的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)有一個(gè)具體的認(rèn)識(shí)，掌握各層次不同的功能。 參考文獻(xiàn)部分列舉了本次畢 業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的參考文獻(xiàn)目錄。 基于互聯(lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)的 EPC 系統(tǒng) , 即實(shí)物物聯(lián)網(wǎng) （ 簡(jiǎn)稱物 聯(lián)網(wǎng) ） 是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上 ， 利用射頻識(shí)別 （ Radio Frequency Identification 簡(jiǎn)稱 RFID） 、無(wú)線通信等技術(shù) ， 構(gòu)造了一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的 “ Inter of things” 。 實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)概念起源于比爾蓋茨 1995 年《未來(lái)之路》一書(shū)，在《未來(lái)之路》中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時(shí)受限于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起重視。國(guó)際上，奧巴馬積極回應(yīng) “ 智慧地球 ” 戰(zhàn)略。常見(jiàn)的服務(wù)平臺(tái)有基于典型物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) EPC 的信息服務(wù)平臺(tái) EPCIS（ EPC Information Service），基于 M2M 技術(shù)的信息服務(wù)平臺(tái)，基于 UID 技術(shù)的信息服務(wù)平臺(tái) 等等。 物聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)包括標(biāo)簽信息，以及讀寫(xiě)器獲取的其他信息，以 及其他實(shí)際應(yīng)用所必需的信息。 因此，信息服務(wù)平臺(tái)可以 使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可以 在 企業(yè)內(nèi)部或者企業(yè)之間共享。出于信息技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用，奧巴馬政府的 “ 智慧地球 ” 構(gòu)想旨在找出美國(guó)經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，在此背景下，物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運(yùn)而生。傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組組長(zhǎng)、上海微系統(tǒng)所副所長(zhǎng)劉海濤表示，我國(guó)的技術(shù)研發(fā)水平已處于世界前列。并指出，要早一點(diǎn)謀劃未來(lái)，早一點(diǎn)攻破傳感網(wǎng)核心技術(shù)，要依靠科技和人才，占領(lǐng)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)，保證我國(guó)具有可持續(xù)發(fā)展的能力和可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)力。 我國(guó)官方近期對(duì)傳感網(wǎng) （ 物聯(lián)網(wǎng)的另一稱謂 ） 的多次提議表示我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也正是提上議事日程，同時(shí)也表明我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將加快。根據(jù)預(yù)測(cè)，到 2035 年前后，我國(guó)的傳感網(wǎng)終端將達(dá)到數(shù)千億個(gè)；到 2050年，傳感器將在生活中無(wú)處不在。 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 10 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)作為 21 世紀(jì)的新事物，在其發(fā)展過(guò)程中必然會(huì)不斷地推出新標(biāo)準(zhǔn)、不斷地合并，目前，物聯(lián)網(wǎng)已形成了以基于 RFID、基于 M2M 和基于 WSN 三種體系的應(yīng)用架構(gòu)，下面將分別闡述這三種體系架構(gòu)。 第三 、 RFID 能夠 存儲(chǔ) 的信息量非常的大，可以標(biāo)識(shí)全世界范圍內(nèi)的所有物品。 EPC體系包括 電子標(biāo)簽 技術(shù) 、讀 寫(xiě) 器、天線 接收器 、 EPC中間件（ MiddleWare）、編碼 技術(shù)（ Encoding）解碼技術(shù) （ Decoding包括 ONS）、信息服務(wù) 系統(tǒng)技術(shù)以及 系統(tǒng)管理 等技術(shù) 。在創(chuàng)建了 ONS 和 PML后 ，以 RFID為 核心技術(shù) 的 EPC系統(tǒng)才真正從 狹義的Network of Things 邁向 了 Inter of Things（ 物聯(lián)網(wǎng) ） 。 第三層 即 應(yīng)用層， 網(wǎng)絡(luò)層傳來(lái)的信息到達(dá)該層后或被存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)，或被各種應(yīng)用服務(wù)調(diào)用，或被用戶查看，或者進(jìn)行更高級(jí)大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算，如云計(jì)算等，這一層是數(shù)據(jù)處理的終端。 M2M系統(tǒng)體系架構(gòu) M2M技術(shù)是一個(gè)外延十分寬泛的概念，這也導(dǎo)致了對(duì)于其定義上的多樣性。 2. 人與機(jī)器 （ Man to Machine） ： 該類型業(yè)務(wù)主要是完成用戶向機(jī)器的發(fā)送調(diào)節(jié)參數(shù)、控制指令，并由機(jī)器解釋執(zhí)行 ； 機(jī)器向用戶主動(dòng)上報(bào)通知消息或播放媒體流，如遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽(tīng)、測(cè)量、故障報(bào)警等 。 WSN系統(tǒng)體系架構(gòu) 無(wú)線傳感器 技術(shù) WSN（ Wireless Sensor Network） 是 由 安裝 在 某一 區(qū)域內(nèi)的許多 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) 構(gòu) 成 的 ， 單獨(dú)的 傳感器節(jié)點(diǎn) 包括信息收 集模塊 （ 傳感器、 數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 ） 、 信息 處理和 運(yùn)算 模塊 （ 微 型 處理器、 信息 存儲(chǔ)器 ） 、通信模塊 （ 天線、讀寫(xiě)器 ） 以及電源 模塊 （ 電池、 交流直流變電 器 ） 等 構(gòu) 成的嵌入 型的 設(shè)備。 也 因 此吸引 了世界 工商業(yè) 和學(xué)術(shù) 領(lǐng)域 的極大關(guān)注。圖 23所示 是 一種 被普遍接受 的 WSN通 訊體系 結(jié)構(gòu)模型， 將WSN物聯(lián)網(wǎng)體系 分 為 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層 這些層次 。 標(biāo)識(shí)物品 物聯(lián)網(wǎng)最基層的部分是自然界的物品，包括食品、生活用品、交通工具、樓宇、道路乃至一個(gè)城鎮(zhèn)，這些自然物品配置上傳感識(shí)別裝置后就形成了物聯(lián)網(wǎng)中的 “ 物 ” 。它是一個(gè)受業(yè)界委托而成立的非盈利組織 ， 負(fù)責(zé) EPC網(wǎng)絡(luò)的全球化標(biāo)準(zhǔn)。 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 16 搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái) 當(dāng)物物互聯(lián)系統(tǒng)采集到物品的信息后，這些數(shù)據(jù)需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息的傳送、處理和發(fā)布 。 也可以作為應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)等 客戶 端 （ 采用 P2P應(yīng)用模式 ） 。 也可以作為應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)等 服務(wù) 端 （ 采用 P2P應(yīng)用模式 ） ， 但物聯(lián)網(wǎng)需要強(qiáng)大的信息處理和運(yùn)算功能，這是無(wú)論哪種模式的平臺(tái)都 必須具備的一個(gè)性能指標(biāo)。 中間件應(yīng)該具有兩個(gè)關(guān)鍵特征：首先要為上層的應(yīng)用層服務(wù)，這是一個(gè)基本條件；此外，又必須連接到操作系統(tǒng)的層面，并且保持運(yùn)行工作狀態(tài)。 物聯(lián)網(wǎng)中間件的作用 物聯(lián)網(wǎng)中間件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn) RFID硬件，以及配套設(shè)備的信息交互和管理，同時(shí)作為一個(gè)軟 /硬件集成的橋梁，完成與上層復(fù)雜應(yīng)用的信息交換。這樣一來(lái)，即使存儲(chǔ) RFID標(biāo)簽信息的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件或后端應(yīng)用程序增加或由其他軟件取代，或者 RFID讀寫(xiě)器種類增加等情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)用段不需修改也能處理，簡(jiǎn)化了維護(hù)工作。 （ 1）獨(dú)立于架構(gòu)（ Insulation Infrastructure） 物聯(lián)網(wǎng)中間件獨(dú)立并介于 RFID讀寫(xiě)器和后端應(yīng)用程序之間，并且能夠與多個(gè) RFID讀寫(xiě)器，以及多個(gè)后端應(yīng)用程序連接，以減 輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。一般物聯(lián)網(wǎng)中間件具有的功能模塊有讀寫(xiě)器接口、時(shí)間管理器、應(yīng)用程序接口、目標(biāo)信息服務(wù)和對(duì)象名稱解析服務(wù)等。如今，讀寫(xiě)器是建立在各種通信接口之上，如 RS23 TCP/IP等，并且用它們各自 的數(shù)據(jù)交換協(xié)議與應(yīng)用程序相互作用。這些數(shù)據(jù)并不都是客戶端感興趣的，過(guò)濾數(shù)據(jù)能夠出去那些多余的和非必需的信息。某些情形下，由于 RFID讀寫(xiě)器不能 00%準(zhǔn)確地報(bào)告標(biāo)簽數(shù)據(jù)，那么某個(gè)標(biāo)簽可能在讀寫(xiě)器的每個(gè)閱讀周期里都不能被發(fā)現(xiàn)。對(duì)于這種情況，就需要應(yīng)用協(xié)調(diào)算法從來(lái)自眾多的讀寫(xiě)器標(biāo)簽數(shù)據(jù)中選擇一個(gè)數(shù)據(jù)。消息處理器分析傳送的指令并將其結(jié)果 傳送到讀寫(xiě)器接口的命令處理器，接著它從命令處理器接收到一個(gè)響應(yīng)并將其傳送回應(yīng)用程序系統(tǒng)，這個(gè)過(guò)程就是所謂的服務(wù)。 。 EPC與條碼有著不可分割的淵源，條碼推廣應(yīng)用的成就為 EPC的推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 以下是 EPC編碼的特點(diǎn)： （ 1）唯一標(biāo)識(shí)（ Unique Identification） 與當(dāng)前廣泛使用的 EANUCC代碼不同的是， EPC提供對(duì)物理對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)。這些信息可以包括如貨品重量、尺寸、有效期、目的地等。根據(jù)這一原則，定義 EPC是唯一標(biāo)識(shí)貿(mào)易項(xiàng)的編碼方案的一部分。這些標(biāo)識(shí)符都被域名服務(wù)（ DNS）翻譯為相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（ IP）地址，這些地址就是網(wǎng)絡(luò)信息的地址。因此編碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)能促進(jìn)主機(jī)地址的查找，并且通過(guò)對(duì)象 “ 黃頁(yè) ”來(lái)提高查找效率。 ONS運(yùn)用 Inter現(xiàn)有的域名服務(wù)器（ Domain Name Server, DNS）來(lái)查找關(guān)于 EPC的信息。 DNS是一個(gè)由在域名中找到的初步分等級(jí)的服務(wù)器組織的有等級(jí)差別的系統(tǒng)。總的來(lái)說(shuō)對(duì)于每一個(gè)授權(quán)都有一個(gè)相應(yīng)的含有該層次的數(shù)據(jù)段的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 單個(gè)企業(yè)維護(hù)的本地 ONS服務(wù)器包括 2個(gè)功能： 1. 實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的 EPC信息服務(wù)地址信息的存儲(chǔ)； 2. 提供與外界交換信息的服務(wù)，并通過(guò) ONS服務(wù)器進(jìn)行級(jí)聯(lián)，組成 ONS網(wǎng)絡(luò)體系?？罩薪涌趨f(xié)議定義了讀寫(xiě)器與標(biāo)簽之間進(jìn)行命令和數(shù)據(jù)雙向交換的機(jī)制（包括編 /解碼方式、 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 23 調(diào)制 /解調(diào)方式等）。該系列標(biāo)準(zhǔn)共分為物理特性、空中接口和初始化、防沖突和傳輸協(xié)議、擴(kuò)展命令集和安全特性 4個(gè)部分。 其中， ISO/IEC 180001定義了在所有 ISO/IEC 18000系列標(biāo)準(zhǔn)中空中接口定義所要用到的參數(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn) 25 4 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)介紹 物品 信息 服務(wù) 在過(guò)去的社會(huì)中，商品的供求關(guān)系不平衡一直是困擾諸多商家的一大問(wèn)題，因?yàn)橹圃焐讨回?fù)責(zé)生產(chǎn)商品，而生產(chǎn)出的商品卻不一定符合市場(chǎng)的需求，因此可能產(chǎn)生滯銷從而浪費(fèi)社會(huì)資源。 市場(chǎng)信息