【正文】 和應(yīng)答等信道。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程 HDLC的無線鏈路協(xié)議。這一層負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送 MS和 SGSN之間的 LLC幀。在 SNDC層，移動(dòng)臺(tái)和 SGSN之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或多江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 12 個(gè) SNDC數(shù)據(jù)包單元。 GPRS 在系統(tǒng)中的作用 GPRS無線傳輸技術(shù)運(yùn)作在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)層，連接了感知層和應(yīng)用層，是在整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)線，利用其通信方式解決水質(zhì)檢測(cè)中的數(shù)據(jù)傳輸打到無人值守和無線傳輸?shù)哪康?，大大減少了人力資源的浪費(fèi)。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 13 第三章 水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及其功能 物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 通過第一章的介紹可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，都是靠人工管理 ，大量的人力物力，且生產(chǎn)效率低下，對(duì)環(huán)境的污染也比較嚴(yán)重，遇到特殊天氣，苗種死亡的概率也是相當(dāng)?shù)母?，給養(yǎng)殖戶們帶來了很大的風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目的整體架構(gòu)如圖 31所示 。 最后在服務(wù)器上的信息管理系統(tǒng)將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、入庫，如發(fā)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)超出了合適的參數(shù)指標(biāo)，則通過 GPRS向用戶發(fā)出警告，提醒用戶是否需要向水質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息，用戶可通過手機(jī)、 PC、平板電腦或 PDA等方式登錄瀏覽器，查看實(shí)時(shí)的水質(zhì)信息，確認(rèn)是否發(fā)送控制信息，如果確認(rèn)則瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，由服務(wù)器通過 GPRS向 ZigBee網(wǎng)絡(luò)下發(fā)指令到水質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)查看和監(jiān)測(cè)、主要內(nèi)容包括所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)備的 24小時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的圖表顯示?，F(xiàn)代水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)采用全封閉管理方式，有利于水產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，可有效杜絕外界環(huán)境對(duì)水產(chǎn)品的不利影響，為了方便外界人員觀看養(yǎng)殖加工的實(shí)時(shí)情況，利用視頻攝像頭的動(dòng)態(tài)可視化特點(diǎn)，將養(yǎng)殖環(huán)節(jié)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控。 建設(shè)和營(yíng)運(yùn)成本低：由于采用移動(dòng) /聯(lián)通提供的 GPRS/CDMA1X無線通訊網(wǎng)絡(luò)，只需安裝好遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端就可以對(duì)養(yǎng)殖水域作 24小時(shí)不間斷的自動(dòng)監(jiān)測(cè)；不需要布任何通訊線路。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 16 系統(tǒng)布局 數(shù)據(jù)中心 數(shù)據(jù)中心：是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，機(jī)房建設(shè)直接關(guān)系到未來數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能方案的有效實(shí)施和高效運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的充分實(shí)現(xiàn)，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的科學(xué)性與合理性具有決定意義。這一章節(jié)是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)章節(jié)，通過這一章節(jié)，整個(gè)系統(tǒng)的基本框架已經(jīng)基本搭建成功。 用 戶 界 面應(yīng) 用 邏 輯數(shù) 據(jù) 庫管 理 系 統(tǒng)客 戶 機(jī)數(shù) 據(jù) 庫服 務(wù) 器S Q L 圖 41 傳統(tǒng) C/S模式圖 兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序的開發(fā)工作主要集中在客戶端，客戶機(jī)程序不但要完成用戶交互和數(shù)據(jù)顯示 工作，而且還要完成對(duì)應(yīng)用邏輯的處理工作，即用戶界面與應(yīng)用邏輯位于同一開發(fā)層次上，使客戶端承受著雙重任務(wù)，從而變 “胖 ”了，而服務(wù)器端則任務(wù)較輕，成為瘦服務(wù)器，從而形成一種 “ 胖客戶機(jī) /瘦服務(wù)器 ” 模式。為此，人們又 提出了三層或多層結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)服務(wù)器體系。 三層結(jié)構(gòu)的客戶層只需關(guān)注獨(dú)立于事務(wù)邏輯的與用戶交互的界面，而具體事務(wù)邏輯的處理由業(yè)務(wù)邏輯層應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行封裝，它將原先的置于客戶層的應(yīng)用邏輯為所有客戶共享。三層 C/S 模式相對(duì)傳統(tǒng) C/S 模式具有可維護(hù)性好、系統(tǒng)資源優(yōu)化、 降低數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負(fù)荷、系統(tǒng)的反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 基于 B/S 結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以 Web 為通訊平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，由于采用瀏覽器作為統(tǒng)一的客戶端，相對(duì)于傳統(tǒng)的 C/S 模式，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：（ 1）具有瘦客戶端特點(diǎn)；（ 2）可以跨平臺(tái)操作；（ 3）表示層為 Web頁面，當(dāng)客戶請(qǐng)求的時(shí)候從服務(wù)器傳送客戶端，商務(wù)邏輯層的定義和數(shù)據(jù)庫的管理都在服務(wù)器端完成。 WEB 開發(fā)中用到的技術(shù) 開發(fā)語言綜述 本系統(tǒng)是基于面向?qū)ο笏枷氲?JAVA語言中 J2EE平臺(tái)進(jìn)行編寫 ， J2EE平臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn) ： J2EE平臺(tái)支持簡(jiǎn)化的、基于組件開發(fā)模型，由于 J2EE基于 Java編程語言和 J2SE平臺(tái)，它提供了編寫一 次，隨處運(yùn)行的可移植性，遵循 J2EE標(biāo)準(zhǔn)的所有服務(wù)器都支持該模型?；?J2EE的應(yīng)用程序不依賴任何特定操作系統(tǒng)、中間件或硬件，因此，設(shè)計(jì)合理的基于 J2EE的程序只需開發(fā)一次就可以部署到各種平臺(tái)，這在典型的異構(gòu)企業(yè)算環(huán)境中是十分關(guān)鍵的。 ： 除了 Java語言固有的可移植性外， EJB體系結(jié)構(gòu)在 Bean和支持該 Bean的容器之間提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序編程接口，這使開發(fā)人員能夠?qū)?Bean從一種操作環(huán)境移植到另一種操作環(huán)境，而無需重新編寫其源代碼。 ： 企業(yè)必須要選擇一種服務(wù)器端平臺(tái)，以便滿足那些在它們系統(tǒng)上進(jìn)行商業(yè)動(dòng)作大批新客戶。 MySQL 數(shù)據(jù)庫的選用 MySQL是現(xiàn)在流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中其中的一種，相比其它的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS）來說， MySQL具有小巧、功能齊全、查詢迅捷等優(yōu)點(diǎn)，關(guān)鍵的是 它是免費(fèi)的，可以在 Inter上免費(fèi)下載到，并可免費(fèi)使用，對(duì)于一般中小型，甚至大型應(yīng)用都能夠勝任 MySQL具有以下優(yōu)點(diǎn)： 首先是速度。 MySQL更流 行，流行對(duì)于一個(gè)商業(yè)軟件來說，也是一個(gè)很重要的指標(biāo)，流行意味著更多的用戶，意味著經(jīng)受了更多的考驗(yàn)，意味著更好的商業(yè)支持、意味著更多、更完善的文檔資料。 MySQL可以適應(yīng) 24/7運(yùn)行。對(duì)于列級(jí)的權(quán)限。這就為用戶提供了更多的選擇。 Servlet是位于 Web 服務(wù)器內(nèi)部的服務(wù)器端的Jav。 Servlet 簡(jiǎn)介 Servlet是一種服務(wù)器端的 Java應(yīng)用程序 ，具有獨(dú)立于平臺(tái)和協(xié)議的特性，可以生成動(dòng)態(tài)的 Web頁面。 由于 MySQL ，因此事務(wù)對(duì)于 MySQL不再僅僅成為劣勢(shì)。 MySQL在權(quán)限系統(tǒng)上更為完善。 MySQL作為一個(gè)本地的 Windows應(yīng)用程序運(yùn)行 (在 NT/Win2020/WinXP下，是一個(gè)服務(wù) )， 在 Windows運(yùn)行中 ,MySQL更加的穩(wěn)定。但是在最新的文檔中，我們看到 MySQL ，而且在 MySQL的 TODO中，對(duì)觸發(fā)器、約束這樣的注定會(huì)降低速度的功能也列入了日程。 J2EE領(lǐng)域的供應(yīng)商提供了更為廣泛的負(fù)載平衡策略，能消除系統(tǒng)中的瓶頸，允許多臺(tái)服務(wù)器集成部署，實(shí)現(xiàn)可高度伸縮的系統(tǒng)，滿足未來商業(yè)應(yīng)用的需要。 ： 基于組件的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的維護(hù)。 2. 提高開發(fā)效率 ： 由于組件技術(shù)的使用，可以按照開發(fā)人員的技能對(duì)應(yīng)用程序開發(fā)進(jìn)行分工，并行開發(fā)，提供整體開發(fā)效率。盡管 EJB體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但應(yīng)用程序開發(fā)人員一般都必再編寫訪問系統(tǒng)服務(wù)的代碼， EJB容器會(huì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的服務(wù)，例如，事務(wù)、安全性等。三層的 B/S體系結(jié)構(gòu)具有許多傳統(tǒng) C/S體系結(jié)構(gòu)不具備的優(yōu) 點(diǎn)，用的是基于 Inter的 Web技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)控制原理，拓展了傳統(tǒng)的監(jiān)控應(yīng)用的功能，更適合時(shí)代的發(fā)展，是技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。將系統(tǒng)的應(yīng)用程序集中到服務(wù)器端，而無需開發(fā)客戶端程序，服務(wù)器上所有應(yīng)用程序都可以通過 Web 瀏覽器在客戶機(jī)上執(zhí)行。在三層模式中，大大減輕了客戶機(jī)的壓力，這種結(jié)構(gòu)被稱之為 “ 瘦客戶機(jī) ” 模式。三層結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序的思想是依據(jù)應(yīng)用程序的三種相對(duì)獨(dú)立的邏輯功能，將其分成抽象程度不同而又相對(duì)獨(dú)立的三個(gè)部分，分別為客戶層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)服務(wù)層，如圖 42所示。這不僅給應(yīng)用軟件的實(shí)現(xiàn)帶來了不便，而且軟件維護(hù)費(fèi)用也越來越高。目前網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的開發(fā)主要有兩種結(jié)構(gòu)： C/S（ Client/Server 客戶端 /服務(wù)器）結(jié)構(gòu)， B/S（ Browser/Server瀏覽器 /服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，他們都是通過 TCP/IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用結(jié)構(gòu)。 硬件設(shè)備 硬件設(shè)備 ：是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，選擇正確的，性價(jià)比高，易于操作的設(shè)備，為軟件的有效控制提供有力的保障。日常費(fèi)用主要是無線通訊費(fèi)用。 養(yǎng)殖管理系統(tǒng) 特點(diǎn) 監(jiān)測(cè)功能強(qiáng)：多種水質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，比如水溶氧濃度，水溫等。 二、遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控 采用 web平臺(tái)，提供遠(yuǎn)程 設(shè)備監(jiān)控，主要包括傳感器的數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)，增氧機(jī)等設(shè)備的開關(guān)及運(yùn)行狀態(tài)、手機(jī)關(guān)聯(lián)等。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 14 開 始硬 件 檢 測(cè)設(shè) 備 正 常 ？傳 感 器 采 集 池 塘 水 質(zhì) 參 數(shù)由 G P R S 每 隔 一 段 時(shí) 間 向 服 務(wù) 器 發(fā) 送 參 數(shù)服 務(wù) 器 分 析 數(shù) 據(jù)參 數(shù) 超 標(biāo) ？ 存 入 參 數(shù) 信 息 致 數(shù) 據(jù) 庫服 務(wù) 器 重 定 向發(fā) 送 短 信 致 用 戶 手 機(jī) 并 報(bào) 警服 務(wù) 器 調(diào) 用 數(shù) 據(jù) 庫 信 息 反 饋 用 戶用 戶 登 錄 瀏 覽 器 訪 問 服 務(wù) 器發(fā) 送 控 制 信 號(hào) ？退 出 瀏 覽 器瀏 覽 器 向 服 務(wù) 器 發(fā) 送 請(qǐng) 求服 務(wù) 器 通 過 G P R S 發(fā) 送 控 制 信 號(hào)發(fā) 送 成 功 ？傳 感 器 接 受 信 號(hào) 控 制 硬 件 設(shè) 備 調(diào) 節(jié) 水 質(zhì) 參 數(shù)結(jié) 束服 務(wù) 器 繁 忙NYNYNYNY 圖 31 項(xiàng)目整體架構(gòu)圖 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 15 系統(tǒng)的功能及其特點(diǎn) 養(yǎng)殖 管理系統(tǒng)功能模塊 養(yǎng)殖 管理系統(tǒng)包括養(yǎng)殖感知信息數(shù)據(jù)中心、養(yǎng)殖信息智能處理系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。在系統(tǒng)運(yùn)作之初，要對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行自檢測(cè)，查看受否有硬件出現(xiàn)故障，如果發(fā)生及時(shí)通過 GPRS向用戶發(fā)送短信息。 為了保證方案實(shí)施的可行性，本章將對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心問題和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行理論分析，重點(diǎn)討論在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層中怎樣來實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖戶的信息進(jìn)行管理和查詢，并在水質(zhì)參數(shù)超標(biāo)時(shí)做出報(bào)警。首先 使我們對(duì)物聯(lián)網(wǎng) 整體結(jié)構(gòu) 有個(gè)簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)， 其次對(duì)基于 Zigbee技術(shù)的傳感器技術(shù)和 GPRS無線通信技術(shù)，這兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)重點(diǎn)介紹，為整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)運(yùn)作做一個(gè)個(gè)知識(shí)儲(chǔ)備。 網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要 是 Phase 1階段提供的 TCP/IP和 L25協(xié)議。 SNDC被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。另外， LLC可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。廣播信道則是用來給移動(dòng)臺(tái)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信息。 MAC的主要作用是定義和分配空中接口的 GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動(dòng)臺(tái)共享。 GSM空中接口的載頻帶寬為 20OkHz， 一個(gè)載頻分為 8個(gè)物理信道。 GGSN可以把 GSM網(wǎng)中的 GPRS分 組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的 TCP/IP或 。 GSN可以是一種類似于路由器的獨(dú)立又備，也可以與 GSM中的MSC集成在一起。在現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)絡(luò)中需要增加一些節(jié)點(diǎn)，如 GGSN（ Gateway GPRSSupporting Node，網(wǎng)關(guān) GPRS支持節(jié)點(diǎn)）和 SGSN（ Serving GSN，服務(wù) GPRS支持節(jié)點(diǎn)）。對(duì)于繼續(xù)處在難產(chǎn)狀態(tài)的中國(guó)移動(dòng) /聯(lián)通 WAP 資費(fèi)政策，如果將 CSD (電路交換數(shù)據(jù)，即通常說的撥號(hào)數(shù)據(jù)，歐亞 WAP 業(yè)務(wù)所采用的承載方式 )承載改為在 GPRS上實(shí)現(xiàn)，則意味著由數(shù)十人共同來承擔(dān)原來一人的成本。從技術(shù)上來說，聲音的傳送 (即通話 )繼續(xù)使用 GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，這 樣的話，就把 移動(dòng)電話 的應(yīng)用提升到一個(gè)更高的層次。雖然 GPRS 是作為現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)向 第三代移動(dòng)通信 演變的過渡技術(shù)，但是它在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。 GPRS的傳輸速率可提升至 56甚至江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 10 114Kbps。 Zigbee 技術(shù)在系統(tǒng)中的作用 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要作用是對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的 綜合監(jiān)測(cè)和水污染的早期預(yù)警，在監(jiān)測(cè)水域內(nèi)隨機(jī)大量部署在水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)自行協(xié)調(diào)并迅速組建通信網(wǎng)絡(luò)，在能量利用率優(yōu)先考慮原則下進(jìn)行工作任務(wù)劃分以獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域信息，并經(jīng)過多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn) ， 匯聚節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)較強(qiáng)，一般通過固定的持續(xù)電源供電 ， 它連接 ZigBee網(wǎng)絡(luò)與 Inter等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由 Inter到達(dá)管理節(jié)點(diǎn) ， 用戶通過管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。作為一種新的信息獲取方式和處理模式 ,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)目前已成為國(guó)內(nèi)外備受關(guān)注的研究熱點(diǎn) ,廣泛應(yīng)用 于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、工農(nóng)業(yè)以及智能家居等多個(gè)領(lǐng)域。應(yīng)用層主要運(yùn)用到 M2M技術(shù)、用于處理海量數(shù)據(jù)的云計(jì)算技術(shù)、人 工智能、數(shù)據(jù)挖掘等相關(guān)技術(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（ 物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），查詢型（智能檢索、遠(yuǎn)程抄表），控制性（智能交通、智能家居、路燈控制），掃描型（手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi)）等。本節(jié)將介紹物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中處于關(guān)鍵地位的應(yīng)用層及其關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將承擔(dān)比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)更大的數(shù)據(jù)量和面臨更高的服務(wù)質(zhì)量要求，所以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)尚不能滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，這就意味著物聯(lián)網(wǎng)需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合和擴(kuò)展，利用新技術(shù)以實(shí)現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。 圖 22 智能水質(zhì)傳感器圖 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)