基于物联网的什么的系统设计

摘要：针对当前基于物联网的物流逐步走向大数据时代，设计了一种基于物联网的物流管理系统。以物联网作为基础硬件支撑，通过RFID标签对物流数据进行采集，并通过无线网络将数据上传到服务器。利用C#语言对系统进行开发，并结合GPS导航系统对物流车辆进行实时跟踪与监控，完成物流运输中的人与货物、货物与车、货物与货物之间的交流，实现物流的智能化管理。
关键词：物联网；RFID标签；物流管理；智能物流；导航系统
随着物联网技术的发展，传统物流行业开始朝智能化、信息化方向发展。通过现代物联网技术，对传统物流中很难知晓的运输条件、运输状态等进行监测，从而更好地满足用户的需求。如生鲜食品运输中，借助物联网技术可对运输物流车中的温度、湿度、位置等数据进行实时采集与传输，让用户在接收食品的时候可第一时间了解生鲜食品运输状态，达到放心食用的目的[1]。通过这种智能化的方式，大大提高了物流行业的服务水平。因此，本文结合物联网技术，设计一种基于物联网的物流管理系统，目的就是通过加强物流管理全程监控，不断提升物流管理企业的服务水平。
1 系统设计目的与原则
本文设计的基于物联网的物流管理系统是以物流企业作为主体，为不同的消费者提供个性化的物流服务。作为一个实时监控与管理系统，在设计中除满足基本的功能需求外，还必须适当考虑系统的实用性、可维护性、可扩展性等[2]，即功能设计满足用户需求、软硬件搭配合宜、可根据客户需求适时拓展功能。因此根据上述原则，基于物联网的物流管理系统功能设计要充分满足用户的基本需求，并可实现对整个物流装卸、配送、仓储等过程的管理，从而为消费者提供更加方便、快捷和安全的物流服务；适应未来功能需求变化，可支持对系统 进行二次开发，并预留相关的功能接口，满足未来系统性能需求。对系统的开发必须要考虑维护的成本，同时方便对数据进行备份、恢复等，提高数据的可维护性。
2 基于物联网的系统整体架构设计
该系统设计的目的是实现物流企业对物流配送的实时管理，同时为消费者提供货物实时查询信息

在应用系统开发中，采用严格的、单一的、真正的的分层架构是可以的，但实际上我们已经采用了多种架构模式设计系统。当多种不同范式的架构混合在一起，你会不会出现“指鹿为马”的现象呢？

在研究分层架构时，常通过概念性的定义或 OSI 七层应用（架构）来说明或解释分层架构：

取自《 POSA , VolI , p22 》

作为一个在项目中引入分层架构的应用者，我们应该从更具体的规范来实现分层架构：

《 POSA , VolI 》 为我们提供了更多的实现规范，然而我要解决的是有关层的 单向依赖 问题。因为有一些人在使用分层架构时，尤其是将分层架构引入到项目的目录结构时，对于某些对象的划分（从属）存在一些混乱问题。

如果你有兴趣了解更多分层架构的实现规范，可参考：《 POSA , VolI 》第二十六页到第二十九页相关知识。

在领域驱动设计（DDD）中采用的是 松散分层架构 ，层间关系不那么严格。每层都可能使用它下面所有层的服务，而不仅仅是下一层的服务。每层都可能是半透明的，这意味着有些服务只对上一层可见，而有些服务对上面的所有层都可见。

注意：松散分层架构依然是单向依赖，表明上层只能调用下层的服务，下层不能调用上层的服务。

同时在领域驱动设计（DDD）中也采用了 继承分层架构 ，高层继承并实现低层接口。我们需要调整一下各层的顺序，并且将 基础设施层 移动到最高层。

注意：继承分层架构依然是单向依赖，这也意味着领域层、应用层、表现层将不能依赖基础设施层，相反基础设施层可以依赖它们。

领域层 UserRepository 接口：

基础设施层 JpaUserRepository 实现类：

我们确实使用包来划分层级，但是包名并不能真正表示分层。

我们通常将资源库的实现放置在基础设施层，这是因为我们采用了 继承分层架构 。如果你现在采用的是 松散分层架构 ，你需要将资源库的实现放置在领域层。这是层的单向依赖原则所致，你不应该破坏这个原则。没有任何理由需要破坏分层架构的单向依赖原则，除非你不采用分层架构。

我们应该从混乱到有序的这个历史过程去研究（分析）分层架构，尤其是我们现在处在前后端分离的环境下，应用系统使用分层架构又面临着什么样的划分变化。

应用系统使用分层架构在第三阶段基本已经成熟。因为我们要探讨的是有关领域驱动设计（DDD）的分层架构，所以我们依然需要做进一步补充。具体包括两方面的补充：

原来的聚羧酸减水剂生产自动化控制不能充分满足生产工艺要求，存在的主要问题是：
1） 新设备接入非常困难；
2） 同类不同厂家设备不方便更换；
3） 匀速滴加过程中不能达到理想的控制速度，传统PID算法波动较大，常需要人工手动干预；
4） 温度控制需要人工参与控制，无法完成全自动；
工业物联网是工业40的支撑框架。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。它的发展离不开应用，面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分[1]。工业物联网通过将具有感知能力的智能终端、无处不在的移动计算模式、泛在的移动网络通信方式应用到工业生产的各个环节，提高制造效率，把握产品质量，降低成本，减少污染，从而将传统工业提升到智能工业的新阶段[2]。
工业物联网框架中，整个系统具有强大的数据服务器，能够进行大数据的计算。在数据量足够的时候能够利用网络智能来帮助企业进行决策、配方优化和自动的设备维护等。
整个控制系统具有分布式智能能力。整个系统中，可以把数据都送到中控部分来完成；也可以将一些需要及时处理的，如温度控制等，直接由现场控制来完成。电话O1O56O14679 系统通常分为中央控制单元和分布的现场控制单元，中央控制单元由工业控制计算机充当，现场控制单元则由高可靠、抗干扰的工业级微控制器和与当前控制需求相配套的附加电路模块组成。依托微控制器的实时处理能力可以完成对现场生产进行实时调节控制，并且通过总线实现现场控制单元与中央控制单元进行数据交互，使生产过程表现出整体性、协调性，从而优化生产工艺、提高生成效率。
系统通过总线把各个独立的控制模块组织成在一起。控制模块的独立性，使得系统中各个分布的控制模块检修、升级、数量扩充都很方便，也为在生产规模扩大时控制系统扩充预留了接口。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

物联网智能安防监控系统是未来家庭安防和安全护卫的重要组成部分。基于物联网的智能安防监控系统可以建立全方位的安防保卫网络，让用户能够更加便捷地对家庭安全进行监控和管理，从而有效提升家庭安全和安全感。

物联网简介
所谓物联网，是指通过装置在各类物体上的电子标签，传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，从而赋予物体以智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。它以通信技术为基础，让物理设施和IT设施进行“联姻”，从而使得管理、生产制造、社会管理，以及个人生活实现互联互通，被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
“物联网”被美国人认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。而在我国，它也得到了迅猛的发展：2010年两会工作报告中明确提出要“加快物联网的研发应用”，物联网进入了“国字号”发展的轨道，在2010年上海世博会上，海尔集团推出了“物联网冰箱”，在这种冰箱上输入相关信息后，不出家门，就能轻松缴纳水电费……可以预见的是，未来我国将进入一个“物联网时代”。
物联网有多火
物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业的革命性发展，目前被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业。
在美国，以物联网应用为核心的智慧地球计划，得到奥巴马的积极回应和支持，其经济刺激方案将110亿美元用于智能电网以及相关项目。另外，欧盟也在2009年6月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的14点行动计划。
近几年，我国物联网也举得了前所未有的重视，虽然，巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。然而不可否认的是，物联网的发展必然促使物联网相关产业交融，各产业各司所职、各取所需，最终形成一个强大不机械化的产业链，蕴含难以想象的能量。到2015年，我国物联网将攻克一批关键核心技术，初步构建较为完善的标准体系，将在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效，建成一批物联网应用示范重大工程，培育和发展一批具有国际竞争力的物联网骨干，初步形成创新驱动、协同发展、辐射面宽、带动力强的物联网发展格局，努力抢占新一轮世界经济科技制高点。
物联网专业学什么
物联网专业是允许高校增设新专业后，高校申请最多的学校，这也说明了国家对物联网经济的重视和人才培养的迫切性。在2012年最新颁布的普通高等学校本科专业目录中，物联网工程专业属于工学中的计算机大类，标准学制4年，毕业后授予工学学士学位。
物联网工程专业开设基础课程和专业核心课程两大类，学生主要学习研究信息流、物质流和能量流彼此作用、相互转换的方法和技术，有着很强的工程实践特点。
物联网专业是一门交叉学科，涉及计算机、通信技术、电子技术、测控技术等专业基础知识，以及管理学、开发等多方面知识。作为一个处于摸索阶段的新兴专业，各校都专门制定了物联网专业人才培养方案。学生需要学习包括计算机系列课程、信息与通信工程、模拟电子技术、物联网技术及应用、物联网安全技术等几十门课程，同时还要打牢坚实的数学和物理基础。另外，优秀的外语能力也是必备条件，因为目前物联网的研发、应用主要集中在欧美等国家，学生需要阅读外文资料和应对国际交流。
北京科技大学招生就业处处长韩经说，该校的课程包括物联网工程导论、嵌入式系统与单片机、无线传感器网络与RFID技术、物联网技术及应用、云计算与物联网、物联网安全、物联网体系结构及综合实训、信号与系统概论、现代传感器技术、数据结构、计算机组成原理、计算机网络、现代通信技术、 *** 作系统等课程以及多种选修课。
物联网专业就业前景
目前，审批设置的高等学校战略性新兴产业本科专业中有“物联网工程”、“传感网技术”和“智能电网信息工程”三个与物联网技术相关的专业。此三个专业从2011年才开始首次招生，目前为止还没有毕业生，所以，无法从往年的就业率来判断未来的就业情况，但可从行业的整体发展趋势和人才市场的需求等方面了解该专业未来的就业形势。
作为国家倡导的新兴战略性产业，物联网备受各界重视，并成为就业前景广阔的热门领域，使得物联网成为各家高校争相申请的一个新专业，主要就业于与物联网相关的、行业，从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护，也可在高校或科研从事科研和教学工作。
中科院院士、华东师大学院院长何积丰表示，未来的物联网技术要得到发展，需要在信息收集、改进、芯片推广、程序算法设计等方面有所突破，而做到这些的关键是如何培养人才。柏斯维也指出，从整体来看，物联网行业是非常需要人才。

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