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。但現(xiàn)有的高校物聯(lián)網(wǎng)平臺在局部于一個點(diǎn)缺乏從全局考慮的整體應(yīng)用規(guī)劃。本文通過對平臺的架構(gòu)、平臺的設(shè)計以及平臺的運(yùn)行來介紹物聯(lián)網(wǎng)平臺的整體架構(gòu)。

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

物聯(lián)網(wǎng)平臺是指把各類物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備，如過射頻識別（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，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸，到達(dá)一個可以提供數(shù)據(jù)交流和信息處理的平臺上，而用戶通過這樣一個平臺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，如“一卡通”、智能電表、校園安防系統(tǒng)等，但是這些應(yīng)用都是一個個孤獨(dú)的、分散的信息孤島，沒有形成一個有效的整體，而相互之間的數(shù)據(jù)也沒有完整的結(jié)合在一起，沒有構(gòu)建一個完整的物聯(lián)網(wǎng)整體系統(tǒng)[2]。

針對物聯(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)平臺的搭建是非常有必要的，本文通過對校園物聯(lián)網(wǎng)的研究，設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的信息平臺架構(gòu)，希望可以為校園物聯(lián)網(wǎng)平臺運(yùn)行和管理提供更好的模式和體系架構(gòu)的探索性研究，同時可以帶動物聯(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 平臺搭建環(huán)境

整個環(huán)境力求高效簡潔開源，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，PHP（部分站點(diǎn)也使用Perl或Python）作為服務(wù)器端腳本解釋器。由于這四個軟件都是開放源代碼軟件，因此使用這種方式不用花一分錢就可以創(chuàng)建起一個穩(wěn)定、免費(fèi)的站點(diǎn)系統(tǒng)。MySQL加PHP的配對在互聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用相比LAMP來說更為常見。

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放、有一支開放的開發(fā)隊(duì)伍、支持跨平臺的應(yīng)用（可以運(yùn)行在幾乎所有的Unix、Windows、Linux系統(tǒng)平臺上）以及它的可移植性等方面。數(shù)據(jù)選擇MySql開源數(shù)據(jù)庫。MySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個大倉庫內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性。MySQL的SQL語言是用于訪問數(shù)據(jù)庫的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言。PHP是一個應(yīng)用范圍很廣的語言，特別是在網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)方面。一般來說PHP大多在服務(wù)器端運(yùn)行，通過運(yùn)行PHP的代碼來產(chǎn)生網(wǎng)頁提供瀏覽器讀取，此外也可以用來開發(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)、平臺上運(yùn)行，也可以和許多數(shù)據(jù)庫系統(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 平臺模塊構(gòu)成

整個平臺分為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)信息是整個平臺的基礎(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，用來確定用戶身份及權(quán)限。并且通過專用接口和校園網(wǎng)對現(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)安全主要是針對平臺安全認(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)備是整個平臺正常工作的基石，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，用來對某一個物聯(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的實(shí)際操作部分也是平臺的核心部分。在這部分中，通關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。我們可以具體對某一個物聯(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，我們可以在平臺終端根據(jù)不同的季節(jié)來調(diào)整它自動開燈和關(guān)燈的時間。

3 用戶界面及數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本層是直接展示給最終用戶的進(jìn)行操作的接口，設(shè)計原則是簡單易用，不會造成使用上的困惑，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)庫是服務(wù)器端的核心，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的合理與否對系統(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，與Apache服務(wù)器和PHP語言形成黃金組合，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，尤其是開放源碼這一特點(diǎn)。

將采集到的信息存放在數(shù)據(jù)庫中，對數(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)庫的詳細(xì)設(shè)計如圖2所示。

4 自動處理系統(tǒng)與信息采集網(wǎng)關(guān)

自動處理系統(tǒng)設(shè)計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，自動處理事件。例如收到火警信息：一旦系統(tǒng)偵測到某火警點(diǎn)報警，立即告警并發(fā)送所處大樓疏散信號，啟動疏散引導(dǎo)系統(tǒng)，提示關(guān)閉防火隔離門。

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

實(shí)時信息采集系統(tǒng)在后臺定時自動請求各個設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無響應(yīng)，或者返回錯誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動上報，反映至管理平臺，有助于快速排錯，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺手動直接采集設(shè)備實(shí)時信息，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

下面通過監(jiān)測控制校園路燈為例，介紹平臺對終端的控制流程。

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

而在平臺中，平臺判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來，這時操作員根據(jù)給出的結(jié)論來對路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺之后，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面。第一列是路燈編號；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問題之后找到問題路燈，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)；第四列可以對正常的路燈進(jìn)行開關(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 開關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開關(guān)的時候，點(diǎn)擊控制欄的開或關(guān)按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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

針對異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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始探測設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺只是單純的平臺來訪問學(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，除了傳統(tǒng)意義上的平臺訪問更具有了智能管理模式，人們使用平臺通過網(wǎng)絡(luò)對終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過網(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，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時代的網(wǎng)站架構(gòu)[J].《重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）》，2008年05期.

實(shí)時信息采集系統(tǒng)在后臺定時自動請求各個設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無響應(yīng)，或者返回錯誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動上報，反映至管理平臺，有助于快速排錯，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺手動直接采集設(shè)備實(shí)時信息，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

下面通過監(jiān)測控制校園路燈為例，介紹平臺對終端的控制流程。

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

而在平臺中，平臺判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來，這時操作員根據(jù)給出的結(jié)論來對路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺之后，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面。第一列是路燈編號；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問題之后找到問題路燈，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)；第四列可以對正常的路燈進(jìn)行開關(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 開關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開關(guān)的時候，點(diǎn)擊控制欄的開或關(guān)按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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

針對異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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始探測設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺只是單純的平臺來訪問學(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，除了傳統(tǒng)意義上的平臺訪問更具有了智能管理模式，人們使用平臺通過網(wǎng)絡(luò)對終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過網(wǎng)絡(luò)管理的功能。

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

實(shí)時信息采集系統(tǒng)在后臺定時自動請求各個設(shè)備狀態(tài)，如果設(shè)備無響應(yīng)，或者返回錯誤狀態(tài)，系統(tǒng)主動上報，反映至管理平臺，有助于快速排錯，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。也可以在管理平臺手動直接采集設(shè)備實(shí)時信息，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

下面通過監(jiān)測控制校園路燈為例，介紹平臺對終端的控制流程。

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

而在平臺中，平臺判斷異常變化的情況給出結(jié)論顯現(xiàn)出來，這時操作員根據(jù)給出的結(jié)論來對路燈進(jìn)行處理。

登陸平臺之后，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面。第一列是路燈編號；第二列是路燈的地址，便于發(fā)現(xiàn)問題之后找到問題路燈，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)；第四列可以對正常的路燈進(jìn)行開關(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 開關(guān)控制

當(dāng)需要控制路燈開關(guān)的時候，點(diǎn)擊控制欄的開或關(guān)按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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

針對異常備我們提供了診斷功能，點(diǎn)擊控制欄診斷按鈕，平臺找到所需控制設(shè)備的ID號，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始探測設(shè)備狀態(tài)，完成之后返回設(shè)備狀態(tài)信息。平臺獲得信息之后刷新界面，顯示設(shè)備診斷信息。

6 結(jié)束語

傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)平臺只是單純的平臺來訪問學(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，除了傳統(tǒng)意義上的平臺訪問更具有了智能管理模式，人們使用平臺通過網(wǎng)絡(luò)對終端設(shè)備進(jìn)行控制。終端設(shè)備也可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)終端數(shù)據(jù)發(fā)送給平臺。這樣就達(dá)到了物與物、物與人、人與人通過網(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，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時代的網(wǎng)站架構(gòu)[J].《重慶工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）》，2008年05期.