【正文】 協(xié)議轉(zhuǎn)換，保證數(shù)據(jù)和控制指令穿透各種網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸。特別對通常用于無人值守環(huán)境下的無線傳感網(wǎng)，管理能力尤為重要。前者負(fù)責(zé)獲取傳感器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、狀態(tài)、屬性等，并且實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)、關(guān)閉、控制和分析等功能；后者負(fù)責(zé)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的注冊管理、診斷管理、配置管理、升級(jí)維護(hù)等。具體來說，感知層綜合了傳感器技 術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、智能組網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器的協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息。 感知層中涉及的技術(shù)包括即傳感器技術(shù)、物品標(biāo)識(shí)技術(shù)（ RFID和二維碼）以及短距離無線傳輸技術(shù)（ ZigBee和藍(lán)牙）等技術(shù)。他們是系統(tǒng)的最底層，充當(dāng)著系統(tǒng)的 “ 感知器官 ” 。感知只是第一步，但是感知的信息，如果沒有一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，不能進(jìn)行管理和整合，那這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就沒有意義。 在物聯(lián)網(wǎng)中，要求網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知層感知到的數(shù)據(jù)無障礙、高可靠性、高安全性地進(jìn)行傳送，它解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，尤其是遠(yuǎn)距離地傳輸問題。 由于廣域通信網(wǎng)絡(luò)在早期物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的缺位，早期的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用往往在部署范圍、應(yīng)用領(lǐng)域等諸多方面有所局限，終端之間以及終端與后臺(tái)軟件之間 都難以開展協(xié)同。 由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是建立在 Inter和移動(dòng)通信網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，除具有目前已江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 8 經(jīng)比較成熟的如遠(yuǎn)距離有線、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，為實(shí)現(xiàn) “物物相連 ”的需求，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將綜合使用 IPv 2G/3G、 WiFi等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數(shù)據(jù) 決策和行為的技術(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層 物聯(lián)網(wǎng)最終目的是要把感知和傳輸來的信息更好地利用，甚至有學(xué)者認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)本身就是一種應(yīng)用，可見應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中的地位。 應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力和目的。這一層解決的是信息處理和人機(jī)界面的問題。目前，軟件開發(fā)、智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用層技術(shù)將會(huì)為用戶提供豐富多彩的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層能夠?yàn)橛脩籼峁┴S富多彩的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，然而，如何合理高效地處理從網(wǎng)絡(luò)層傳來的海量數(shù)據(jù)，并從中提取有效信息，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。在管理系統(tǒng)中主要用于分析各種 水質(zhì)參數(shù)，充當(dāng)著 系統(tǒng)的 “ 大腦 ” 。它綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù) ,能夠根據(jù)環(huán)境自主完成監(jiān)測、目標(biāo)江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 9 發(fā)現(xiàn)、識(shí)別與跟蹤等任務(wù)。 Zigbee 技術(shù) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信技術(shù)種類眾多，如 Bluetooth、 WiFi(IEEE )、 RFID、IrDA、 Zigbee等等，他們各自有其特點(diǎn) ,由于基于 ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、成本低、覆蓋范圍廣、時(shí)延短、動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、自動(dòng)路由等特點(diǎn) ,綜合比較后在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中選用 Zigbee技術(shù)。 ZigBee協(xié)議是由 ZigBee聯(lián)盟制定的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，它以 準(zhǔn)定義的物理層及 MAC層為基礎(chǔ) ,并對其進(jìn)行了擴(kuò)展，對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和 API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化 ,定義了一個(gè)靈活、安全的網(wǎng)絡(luò)層，此外， ZigBee聯(lián)盟還制定了應(yīng)用接口層、高層應(yīng)用規(guī)范等。 GPRS 無線通信技術(shù)概念及簡介 GPRS即通用分組無線服務(wù)技術(shù) (General Packet Radio Service)的簡稱，它是 GSM移動(dòng)電話用戶可用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封?(Packet)式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道，理論上較為便宜。 水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)中主要利用的就 是 GPRS作為網(wǎng) 絡(luò)層來傳輸數(shù)據(jù)。通俗地講， GPRS 是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，方法是以 “ 分組 ” 的形式傳送資料到用戶手上。目 前， 香港 作為第一個(gè)進(jìn)行 GPRS 實(shí)地測試的地區(qū)，已經(jīng)取得了良好的收效。此外，使用 GPRS上網(wǎng)的方法與 WAP 并不同，用 WAP 上網(wǎng)就如在家中上網(wǎng)，先 撥號(hào)連接 ，而上網(wǎng)后便不能同時(shí)使用該電話線，但 GPRS 就較為優(yōu)越，下載資料和通話是可以同時(shí)進(jìn)行的。而且發(fā)展 GPRS 技術(shù)也十分 “ 經(jīng)濟(jì) ” ，因?yàn)橹豁氀赜矛F(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)來發(fā)展即可。 現(xiàn)在手機(jī)上網(wǎng)的口號(hào)就是 Always Online、 IP In Hand，使用了 GPRS 后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接收，這同時(shí)意味著用戶總是在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本 。 而 GPRS 的最大優(yōu)勢在于：它的數(shù)據(jù)傳輸速度不是 WAP 所能比擬的。 GPRS 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的 GSM網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。 GSN是 GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 GSN可以 完成移動(dòng)臺(tái)和各種數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò)之 間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。 GSN有兩種類型：一種為 SGSN（ Serving GSN，服務(wù) GSN），另一種為 GGSN（ GatewayGSN，網(wǎng)關(guān) GSN）， SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和 GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。有的文獻(xiàn)中，把 GGSN稱為 GPRS路由器。 GPRS 協(xié)議模型 Um接口是 GSM的空中接口。 Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的各種邏輯信道。 如果 8個(gè)物理信道都分配為傳送 GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá) 200kb/s。 MAC為媒質(zhì)接入控制層。 GPRS的邏輯信道共有 3類，分別是公共控制信道、分組業(yè)務(wù)信道和 GPRS廣播信道。分組業(yè)務(wù)信道用來傳送分組數(shù)據(jù)。 LLC層為邏輯鏈路控制層。LLC層負(fù)責(zé)在高層 SNDC層的 SNDC數(shù)據(jù)單元上形成 LLC地址、幀字段，從而生成完整的LLC幀 。 BSS中的 LLR層是邏輯鏈路傳遞層。 LLR層對于 SNDC數(shù)據(jù)單元來說是透明的，即不負(fù)責(zé)處理 SNDC數(shù)據(jù)。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP地址和加密方式。 SNDC數(shù)據(jù)包單元生成后被放置到 LLC幀內(nèi)。 TCP/IP和 于傳統(tǒng)的 GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如 BSS和 NSS等設(shè)備）是透明的 。 本章小結(jié) 本章 是 對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān) 技術(shù)的介紹，簡單介紹了物聯(lián)網(wǎng)的體系節(jié)結(jié)構(gòu)， Zigbee技術(shù)和GPRS技術(shù) 的相關(guān)知識(shí)。本章節(jié)的研究為后續(xù)部分打下了基礎(chǔ)，是整個(gè)項(xiàng)目不可或缺的環(huán)節(jié)。論文將在本章中詳細(xì)分析物聯(lián)網(wǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的架構(gòu)和特性，并提出相應(yīng)的解決方案。 本系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)的 DCM三層架構(gòu)來建立完整的水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，每層架構(gòu)應(yīng)用最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并始終體現(xiàn) “ 軟件即服務(wù) ” 的思 想，并實(shí)現(xiàn)效果和設(shè)計(jì)理念上體現(xiàn)可視化、泛在化、智能化、個(gè)性化、一體化的特點(diǎn)。 下面介紹一下整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作流程： 首先管理系統(tǒng)在養(yǎng)殖地布置硬件設(shè)備：多個(gè)水上節(jié)點(diǎn) (水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程視頻采集節(jié)點(diǎn)、水質(zhì)參數(shù)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)、 ZigBee+GPRS無線網(wǎng)關(guān) )。 其次通過水質(zhì)參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集 PH值、水溫、水位、溶氧量等水質(zhì)參數(shù)，并通過 ZigBee Endpoint上傳給無線網(wǎng)關(guān)的 Zi gBee Coor dinator，再由后者經(jīng)串口送入 GPRS傳送到 TOMCAT服務(wù)器。 再次檢測硬件設(shè)備，如果設(shè)備正常啟動(dòng)增氧機(jī)或 PH值 調(diào)節(jié)設(shè)備、水泵等，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì) 參數(shù)。 一、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢 提供感知信息服務(wù)。水質(zhì)預(yù)警信息，水質(zhì)變化預(yù)報(bào)；實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)等。用戶通過手機(jī)發(fā)送一個(gè)特殊的指令到短信平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)用戶的指令來執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如控制增氧機(jī)電磁閥的開關(guān)； 三、視頻監(jiān)控 養(yǎng)殖場視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測管理。 四、自動(dòng)報(bào)警 當(dāng)水質(zhì)參數(shù)超過一定的指標(biāo)，服務(wù)器會(huì)會(huì)向養(yǎng) 殖戶發(fā)送短信、提醒用戶是否、遠(yuǎn)程控制硬件設(shè)備調(diào)節(jié)水質(zhì)參數(shù)。 監(jiān)測效果好：相比手工監(jiān)測，自動(dòng)化監(jiān)測更及時(shí)和準(zhǔn)確。前期投資少、見效快，后期升級(jí)、維護(hù)成本低。 使用方便：靈活的數(shù)據(jù)傳輸與報(bào)警選擇，可以傳送到監(jiān)測中心或 家中；監(jiān)控軟件友好的用戶界面，便于長期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與決策。 軟件平臺(tái) 軟件平臺(tái)：提供業(yè)界優(yōu)秀的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)，采用面向高性能計(jì)算機(jī)的可定制化服務(wù)器，應(yīng)用智能化的計(jì)算機(jī)測控管理平臺(tái)，充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份。 本章小結(jié) 本章是 水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及其功能做一個(gè)具體介紹，首先通過流程圖介紹一下總體設(shè)計(jì)的流程，其次對系統(tǒng)的功能及其特點(diǎn)詳細(xì)說明，最后介紹系統(tǒng)的整體布局。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 17 第四章 WEB 開發(fā)的相關(guān)技術(shù) C/S 模式體系架構(gòu) 隨著 Inter 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)突飛猛進(jìn) ，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序得到了飛速發(fā)展。 傳統(tǒng)的兩層 C/S 模式 傳統(tǒng)的 C/S 模式把系統(tǒng)分為客戶機(jī)和服務(wù)器兩部分，如圖 41所示。負(fù)荷不均勻使得客戶端的管理越來越困難，因?yàn)槿绻到y(tǒng)升級(jí)，必須為所有的客戶端一一升級(jí)。這樣就帶來了兩個(gè)突出的問題：系統(tǒng)的可伸縮性和安裝維護(hù)困難，正是這樣，使得兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序在 Inter/Intra 環(huán)境下的實(shí)際開發(fā)中受到較大限制。 三層 C/S 模式 本課題研究的是怎樣利用 WEB技術(shù)來開發(fā)這一系統(tǒng)的， WEB開發(fā)改善了傳統(tǒng)的采用了三層或多層結(jié)構(gòu)的客戶機(jī)服務(wù)器體系。 江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 18 用 戶 界 面 應(yīng) 用 邏 輯數(shù) 據(jù) 庫 管理 系 統(tǒng)客 戶 機(jī)應(yīng) 用 服 務(wù)器數(shù) 據(jù) 庫 服務(wù) 器 圖 42 三層 C/S模式圖 其中關(guān)鍵是把業(yè)務(wù)邏輯單獨(dú)提取出來，構(gòu)成了中間層，從而形成真正的分布式應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)服務(wù)層不再和每個(gè)活動(dòng)客戶保持一個(gè)連接，而是若干客戶通過相應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯共享數(shù)據(jù)服務(wù)，從而減少了連接次數(shù)，提高了數(shù)據(jù)服務(wù)器的性能和安全性。這種結(jié)構(gòu)中，我們只需隨機(jī)地增加中間層的服務(wù)（應(yīng)用服務(wù)器），即可滿足擴(kuò)充系統(tǒng)的需要。 用 戶界 面H T M L數(shù) 據(jù) 庫 管理 系 統(tǒng)H T T PH T M LW e b服 務(wù) 器C G I等數(shù) 據(jù) 庫服 務(wù) 器 圖 43 B/S模式 B/S 結(jié)構(gòu)把原來在客戶機(jī)一側(cè)的應(yīng)用程序模塊與顯示功能分開，將它放到 Web 服務(wù)器上單獨(dú)組成一層，客戶機(jī)上統(tǒng)一采用易于操作的用戶界面 —瀏覽器，通過把負(fù)荷均衡地分配給了 Web 服務(wù)器，客戶機(jī)變得更 “ 瘦 ” 了，從而使系統(tǒng)更具可控性，給系統(tǒng)維護(hù)帶來極大的方便。在 B/S 模 式中，用戶界面處理、業(yè)務(wù)功能處理、數(shù)據(jù)處理這三個(gè)子模型相互獨(dú)立，分別由不同的資源、代碼來實(shí)現(xiàn)。這樣開發(fā)和維護(hù)工作就會(huì)集中到服務(wù)江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 19 器端，便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。 本章主要介紹了，水產(chǎn)養(yǎng)殖管理系統(tǒng)的軟件方案 C/S和 B/S體系結(jié)構(gòu)的功能和特點(diǎn)，并最終確定本系統(tǒng)選擇 B/S體系結(jié)構(gòu)。 EJB組件使編寫應(yīng)用程序更為簡單。 另外， J2EE還支持異構(gòu)環(huán)境。 J2EE標(biāo)準(zhǔn)還允許客戶訂購與 J2EE兼容的第三方的現(xiàn)成組件，把其部署到異構(gòu)環(huán)境中， 節(jié)省了由自己制訂整個(gè)方案所需的費(fèi)用。例如：圖形設(shè)計(jì)師創(chuàng)建 JSP模板，商業(yè)邏輯由該領(lǐng)域的專家完成， JSP頁面和 EJB由 Java工程師完成，應(yīng)用程序的裝配和部署由團(tuán)隊(duì)中其他的成員完成，其中許多工作可以同時(shí)進(jìn)行，有助于加速應(yīng)用程序的開發(fā)。 ： 由于在 EJB模型中，各個(gè)軟件組件都是嚴(yán)格分離的，因此，可以從現(xiàn)有的軟件組件裝配出服務(wù)器端應(yīng)用程序，這與從現(xiàn)有的 JavaBean可以裝配出客戶端應(yīng)用程序江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 20 一樣，使軟件能夠重用。由于組件可以被獨(dú)立地更新和替代，通過更新應(yīng)用程序中特定的組件，新的功能可以被很容易地增加?；?J2EE平臺(tái)的應(yīng)用程序 可被部署到各種操作系統(tǒng)上，例如，可被部署到高端 UNIX或其他的大型機(jī)系統(tǒng)上。 ： 主要的 IT供應(yīng)用商都采納 EJB體系結(jié)構(gòu)，不同供應(yīng)商的產(chǎn)品只要符合EJB體系結(jié)構(gòu)，就都是可互操作的。對于 MySQL來說 ,速度是他們追求的主要目標(biāo)之一，基于這個(gè)原因，MySQL在以前的文檔中也曾經(jīng)說過并不準(zhǔn)備支持事務(wù)和觸發(fā)器。但是，仍然有理由相信， MySQL將有可能一直保持速度的優(yōu)勢。 MySQL更適宜在 Windows環(huán)境下運(yùn)行。 MySQL使用了線程 ,在不同線程之間的環(huán)境轉(zhuǎn)換和訪問公用的存儲(chǔ)區(qū)域顯然要比在不同的進(jìn)程之間要快得多。在絕大多數(shù)情況下 ，你不需要為 MySQL運(yùn)行任何清除江 蘇 大 學(xué) 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 21 程序。 MySQL允許你定義一整套的不同的數(shù)據(jù)級(jí)、表級(jí)和列級(jí)的權(quán)限。 MySQL還允許你指定基于主機(jī)的權(quán)限。相反，因?yàn)?MySQL保留無事務(wù)的表類型。 MySQL的 MERGE表提供了一個(gè)獨(dú)特管理多個(gè)表的方法。 它擔(dān)當(dāng)客戶請求（ Web瀏覽器或其他 HTTP客戶程序）與服務(wù)器響應(yīng)（ HTTP服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用程序）的中間層