物联网及相关技术在集团型企业主数据流转中的应用

丁继源

[摘要] 物联网涉及众多领域，本文首先解析了物联网的发展过程、基本概念及特征；然后归纳了物联网涉及的关键技术，给出了物联网技术体系模型；最后结合云计算的分布式计算技术在集团型企业主数据中的应用作出了阐述。

[关键词] 物联网； RFID； 传感器网络； 云计算； 私有云； 集团型企业； 主数据

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 24. 050

[中图分类号]TP393[文献标识码]A[文章编号]1673 - 0194（2012）24- 0083- 03

0引言

随着物联网产业的发展，其在科技和经济领域的重要战略性地位越来越被各国家和地区所重视，而其一些关键技术已经在相关领域得到应用。由于物联网涉及到的行业领域很多，其构成的不同技术也存在不同的发展阶段。本文从物联网的技术构架及应用等方面对其进行了阐述，重点综述物联网的关键技术云计算在集团性企业主数据存储方面的相关成果及应用。

1国内外物联网的起源与发展

物联网起源于20世纪90年代末，于1999年由美国麻省理工学院（MIT）提出，旨在通过使用网络无线射频识别（RFID）系统将所有的物品通过射频识别等信息传感设备和互联网连接起来，实现智能化识别和管理。早期的物联网是在RFID技术的基础上发展而来的，其主要目的是在物流系统中代替条码识别，实现信息采集的高效化、自动化。

其实早在2004年，日本就推出了基于物联网的国家信息化战略——“U-Japan”。希望通过催生新的科技信息革命，开拓以人为本，实现人、物之间的相互连接。“物联网”概念的正式确立是在2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，并且发布了《ITU Internet reports 2005——the Internet of things》。ITU在报告中指出，物联网是为了将信息和通信技术从连接人与人，扩展到连接任何物品。2009年6月18日，欧盟物联网研究项目集合体CERP-IoT发表《物联网策略研究路线图》报告描述了物联网的发展前景，对物联网进行了定义，并且首次提出了对物联网的发展管理设想。同年10月13日，韩国通信委员会发布了《物联网基础设施构建基本规划》，将发展物联网产业作为其新的经济增长点，并提出了构建包括4大领域和12项详细课题在内的物联网发展方案。

我国的物联网产业也在这样的大环境下发展起来。2009年8月7日，温家宝总理视察无锡时提出“感知中国”理念。2010年3月5日，温家宝总理又在《政府工作报告》提出要将“加快物联网的研发应用”纳入重点产业振兴。

2物联网的定义及主要特征

2.1物联网的基本定义

由于物联网所涉及到的领域很多，不同行业的学者对其定义的起点各不相同，对物联网的描述还没有达成共识。下面给出了几个较有代表性的物联网定义。

定义1：物联网是未来网络的一个重要组成部分，它是以标准、互通的通信协议为基础，具有自我配置能力的全球性动态网络设施。在这个网络中，所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性，通过智能界面无缝链接，实现信息共享。

定义2：由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。

定义3：物联网指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

由以上的几个定义我们可以看出，目前，物联网的概念较之其最初的概念有了较大的扩展。从最初的通过使用感知网络连接物品与物品，实现智能化识别和管理；变成了将物品、人、环境等一系列物理实体与信息空间融合，实现一切事物的数字化、网络化高效信息交互和融合。

2.2物联网的主要特征

物联网的主要特征包括3点：

（1） 全面感知。全面感知特征体现在信息采集方面，物联网通过射频读写设备、二维码识别设备、传感器终端等不同的信息采集设备对所需的信息进行采集和获取。

（2） 可靠传送。随着物联网技术的发展，信息采集设备开始向分布式构建发展，要将分布的物体接入到信息网络当中，实现实时的信息采集，必须依靠可靠的通信网络。

（3） 智能处理。由于物联网存在海量信息，且由于采集设备型号、分布不同，采集到的信息也可能存在异构性和不可靠性，这就需要对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制。

3物联网的技术体系及相关技术

3.1物联网的技术体系

根据ITU在2007年于《Requirements for support of USN applications and services in NGN environment》中提出的建议，可以将物联网分为以下5个层次。

感知层：该层是通过各种不同的信息读取设备和传感器对物体的属性、状态等进行实时的采集辨识。

接入层：接入层主要是为信息进入互联网提供接口技术，这种技术手段是多样的，可以是通过移动通信技术、无线传输、有线传输技术等。

网络层：网络层的主要功能是利用现有的互联网为采集到的信息提供高效、可靠、可信、安全的传输服务。

服务管理层：该层的主要功能是通过具有海量数据处理功能和计算功能的计算集群，对采集的数据进行实时的监控和管理，为上层应用提供可靠的接口。

应用层：应用层根据不同行业以及应用环境的实际需求，差异化的定制符合其需要的应用服务。

随着物联网的不断发展和软硬件技術的不断进步，信息感知网络技术和云计算技术已经成为物联网技术发展的主要瓶颈。

3.2物联网的关键技术

3.2.1感知网络

感知网络主要包括传感网络和识别网络。

（1） 传感器网络，是指由大规模的分布式传感器终端、基站以及信息监控中心构成的系统。根据不同的应用需求，动态、协同的感知和采集网络覆盖区域的各类对象信息，用以支撑上层监控和决策。他由传感模块和短距离传输模块组成。其中传感器模块包括温度、适度、压力等多种传感器，而短距离传输模块包含无线传输和有线传输模块。目前，国内外传感器硬件技术已经发展的较为成熟，所以研究的重点集中在低功耗、高可靠性的短距离信息传输技术，其中ZigBee和WiFi是其中的主要传输技术。

（2） 识别网络。识别技术是以二维码和RFID标签的读写为基础的，是实现全面感知的基础。目前，国内外的条码识别技术已经较为成熟，在各个行业得到广泛的应用，可以实现精度较高的信息采集，但是由于条码自身的诸多特性限制，包括不可修改，需接触式读取，容易被破坏等，不能很好地满足信息识别的要求，而RFID正好克服了条码中存在的问题。

无线射频识别（radio frequency identification ，RFID）技术是一种能够实现自动识别和数据获取的技术。它的工作过程是阅读器向RFID 标签发送能量，然后标签向阅读器返回数据，阅读器解码并向主机返回数据。

RFID技术具有如下特性：数据的读写功能；标签容易小型化和多样化；耐环境性；可重复使用；穿透性强；数据的记忆容量大，与传统的条形码相比，条形码识别物品的种类，而RFID技术确定每一个单独的物体对象。

但是由于RFID产业发展较晚，在硬件以及技术上都不够成熟，其标签以及读写设备成本较高，还不能在各个行业内普遍地推广。所以在物联网的感知网络中，异构设备的协同合作现象还将长期存在。

3.2.2云计算

云计算是一种将动态、可扩展的虚拟化计算资源进行整合，并通过互联网提供出来的服务，包含5个特点：

（1） 虚拟化：云计算的虚拟化特点是由于其呈现给用户的是一个与物理资源相同功能和接口的虚拟资源，这个资源可能建立在一个或多个物理实体上，从而为用户屏蔽了底层的物理细节。

（2） 弹性的规模扩展：由于云计算采取一种按需分配的理念，可以根据使用者不同的需求，调整应用资源的分配，从而提高了资源的利用率。

（3） 分布式存储：云存储的目标是利用平台上的多台服务器存储单元，替代单一服务器进行信息存储的功能，从而实现对存储资源的抽象和统一管理，通过这种方式，能最大限度地利用存储资源。

（4） 分布式计算：与分布式存储类似，云计算将大型的运算任务分成多个细粒度的子任务，并且在多个计算节点上进行调度和计算，从而实现海量数据的分析和处理功能。

（5） 多租户：云平台区别于普通局域网和信息中心的最主要特征是其通过互联网使大量用户能够共享同一堆栈的软硬件资源，并且根据每个用户的需要分配资源，而不影响其他用户的使用。

3.2.3管理和支撑技术

随着物联网的发展，为了为其提供可靠的良好的发展和运行环境，要求对网络的可知性、网络管理和安全保障的相关技术进行研究。

（1） 测量分析。随着物联网的复杂性不断提高，其可测性成了网络研究的基本问题，需要一种高效的检测机制。

（2） 网络管理。由于物联网的感知网络具有异构性，且其传输网络具有开放性和自治性，使得物联网存在着与其他网络所不同的特性，需要研究出新的管理模式来保证其高效稳定的运行。

（3） 安全保障。由于物联网的开放性、包容性和匿名性，所以其信息的安全性也同样非常重要，需要一种有效的安全构架，来实现其信息的机密性、真实性、完整性和抗抵赖性。

3.3物联网技术在企业主数据流转中的应用

集团型企业业务繁多，数据量巨大，形成了一个庞大的企业内部云环境，利用云计算分布式计算相关技术对集团型企业中主数据流转的相关过程进行优化能大大提高企业运营的效率，更好地为社会服务。

云有公用云与私有云之分。公用云是指那些以即用即付的方式提供给公众的云。私有云是指不对公众开放的企业或组织内部数据中心的资源。私有云平台是整合企业内部的资源为企业自己服务的云计算平台，这里我们主要介绍的应用是私有云的技术。

相对于公有云而言，私有云部署在企业内部，其数据安全性，系统可用性都自主控制，私用云的相关应用，已成为大型企业其部署IT系统的主流模式。

企业主数据流转的关键环节是各个子系统之间消息的交换以及进程之间的通信，通信技术的优劣直接影响主数据流转的速度及效率，继而影响企业的运转。

在私有云系统中，组件之间存在很大差异，所使用的平台和语言也有明显差异，因此将系统各个计算组件进行整合是企业主数据流转的核心问题。

以往基于事件处理的消息系统不能完成系统组件解耦合，开发者往往需要学习大量的通信知识，使得系统维护和开发工作异常困难。分布式计算相关技术能很好地解决这个问题。在此我们提出一种基于消息的通信技术，消息中间件技术（MOM）。它是一种使用消息传输机制实现进程间通信的方法，一种存储转发通信技术。

消息中间件技术能够使得应用程序分布在不同的异构系统中，可以减少程序和网络协议的复杂度。在这种云环境下，消息将被发送至系统消息服务器中，服务器将消息存放至若干队列中，并等待接收者的请求提取消息或者直接推送给发送方。基于消息中间件通信中的所有对象都是异步的，其控制的通信对象和实体没有直接联系，其生命周期容易控制，并降低了程序的复杂度，大大提高企业主数据流转的效率。

基于消息的中间件技术可以方便地实现组件之间的同步和异步通信模式，完善通信的需求，使各个系统组件仅仅通过消息队列或者消息内容进行联系，从而将各个系统组件独立出来，完成了复杂系统之间解耦合的需要，使不同的计算组件之间的通信协议和规定可以完全由相对应的开发者设计和实现，明显增强系统的扩展性。

主要参考文献

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