物联网(IoT)是一个庞大的互联网生态系统,它将物联网技术与云计算技术相结合,通过通信网络实现各种互联互通。物联网技术嵌入到物体之中,通过与计算机及其他设备互联互通,实现万物互联。随着物联网技术的不断成熟与发展,其已经成为推动信息产业发展和全球经济发展的重要技术之一。在物联网技术的快速发展过程中,为了保证网络的安全性、可靠性及设备间可通信性,物联网应用软件必须具备高可靠、高性能、可扩展等特性。
1.物联网的三个发展阶段
当前,物联网已从概念到应用,已经经历了三个阶段。第一个阶段是基于网络互联阶段,通过物联网设备进行数据交换,让物品之间可以互相连接,并且在传输过程中实现信息交互。第二个阶段是基于云技术的应用阶段,利用云计算架构中存储设备、网络和软件平台解决信息资源分配问题。第三个阶段是基于互联互通能力的智慧应用阶段,利用云技术将大量物联网设备连接起来,形成一个统一共享资源池。从上述物联网三个阶段可以看出,在物联网发展过程中始终存在着三个发展阶段:即基础设施建设阶段、应用场景建设阶段以及大数据应用建设阶段。
1.1物联网的基础设施建设阶段
在物联网技术不断发展的过程中,各个行业都需要更好地掌握自己的行业和设备,比如制造业需要更好的传感器,而能源行业则需要更好的太阳能电池,而在移动通信行业需要能更好进行数据传输和控制等。对于物联网来说首先要有合适的数据传输介质,所以这些传统的通信渠道需要更好地进行传输和控制;其次要有好口碑度高的物联网传感器和网络连接设备;第三要有优质的通信网络实现数据连接和数据共享;最后在传输过程中需要考虑安全问题。这些物联网基础设施建设阶段其实就是物联网基础设施在各个行业应用过程中发挥作用的过程。
1.2应用场景建设阶段
当物联网设备数量逐渐增多时,随着物联网技术的不断发展,很多物联网设备开始进入到应用场景中,从简单的感知设备逐步走向分析、识别、决策等智慧型应用。这一阶段最典型的应用就是智慧工厂和智慧社区方面,物联网行业中拥有丰富应用场景的公司和机构已经开始通过物联网技术对其产品进行感知、分析、决策及优化等等操作,为消费者提供更加智能化、便捷化、个性化、人性化的服务。
2.物联网应用软件定义以及物联网平台架构
物联网平台架构是指基于物联网的硬件平台与软件平台之间的相互关联。物联网平台主要包括物联网应用软件、物联网终端与设备、物联网系统平台。物联网应用软件主要包括物联网设备通信软件和物联网终端应用软件。物联网平台是物联网系统应用软件系统的核心组成部分。物联网应用软件系统是物联网系统应用软件功能集的核心部分和数据存储关键层;物联网终端应用软件与物联网平台融合发展而来的智能终端系统。
2.1物联网设备通信软件
物联网设备通信软件包括设备通信接口软件、设备硬件通信接口软件。用户可以通过访问物联网应用软件接口,来控制、管理、修改物联网应用软件功能实现过程、网络通信接口软件在物联网应用软件平台进行连接操作,使系统能够在多个不同硬件平台之间进行通信。物联网设备通信软件还可以支持各种协议栈等通用协议栈。物联网平台根据需要选择不同软硬件平台进行开发集成和运行保障。可通过物联网平台调用开发集成协议栈及各嵌入式系统之间相互调用实现相关功能。
2.2物联网终端应用软件
物联网终端应用软件是基于物联网平台的硬件终端应用软件,主要包括智能传感器、智能设备、嵌入式 SoC等;物联网平台提供物联网终端应用软件业务,并提供相应配套服务。物联网终端应用软件主要包括移动通信终端、存储设备、服务器和其他嵌入式计算机及其相关服务等。物联网终端应用软件主要包括智能传感器、智能设备、嵌入式 SoC、嵌入式应用程序开发工具和物联网相关服务和设备管理软件。
2.3物联网系统平台
物联网系统平台(System System),就是提供物联网设备通信、数据存储和网络管理能力的平台。System System System主要由通信网络硬件(包括硬件和软件)和物联网软件系统两部分组成(图1),其中硬件部分包括物联网平台、物联网终端和设备和各种网络接口设施等,软件部分包括各类物联网应用软件系统(包括嵌入式软件)、物联网系统管理工具、物联网系统运维服务等。物联网系统平台(System System System)是整个物联网平台系统中最重要、最关键的部分,物联网终端和物联网应用软件系统(包括各类物联网应用软件)之间通过物联网平台网络通信实现连接和交换信息。
2.4物联网平台架构
物联网平台的功能层主要包括传感器、通信网络、智能网关、硬件平台以及管理控制系统等,其中传感器作为物联网终端中最为重要的一个子系统,主要应用于智能设备中,主要包括物联网传感器网络以及传感器与智能终端之间的通信网络。传感器网络是指连接在物联网设备上的网络技术标准体系。传感器网络由传感器和感应器两部分组成。传感器网络主要由传感器节点、网关节点、数据传输节点和应用服务节点组成。
3.物联网技术的特点及物联网平台架构构建
物联网具有高度开放和可扩展性的特点,可为用户提供从硬件设备、网络、到应用的全生命周期的服务。物联网平台可为用户提供包括硬件开发、平台建设、设备集成和应用开发等在内的一站式服务。此外还可为用户提供包括芯片、传感器等元器件封装和系统集成等在内的整个物联网系统的集成服务。物联网平台结构主要包括三个部分:设备管理(I/O)、通信管理(I/S)和数据处理(DT)。设备管理主要包括设备收集用户指令、实现设备管理;通信管理包括设备和软件接口的通信和对数据的处理;数据处理主要包括机器代码生成、系统分析、物联网设备管理等环节。
3.1物联网平台架构构建流程
物联网平台架构构建过程分为硬件开发、设备集成和应用开发三个阶段。硬件开发是物联网平台成功与否的关键,其主要由前端设备硬件平台、后端软件平台和网络支撑平台组成,这些是构成物联网平台架构的基础。硬件开发环节包括硬件开发和硬件配置两个方面。硬件开发环节包括从硬件配置及实现等环节;硬件集成环节包括芯片、传感器、软件及硬件解决方案等。
3.2射频识别技术
在大数据时代,一般的 RFID技术被广泛地应用于物联网中,经过它的应用,可以让物联网拥有一种感知的功能,通过 RFID技术和传感器的结合,可以迅速地识别和处理数据。射频识别技术在物联网系统中的应用,包括读写器和电子标签,可以解读特定对象的信息,为每一件物品贴上标签,通过读写器扫描识别码,快速读取数据。RFID技术在不需要为电子标签提供电力的情况下,有很大的优点,可以节省企业的生产成本。在物流方面,货物的运送也将更加迅速,利用 RFID技术对商品进行分类,使运输过程得到合理的控制。
3.3传感技术
在大数据的背景下,所有的物件都可以通过数据来表达,而在物联网的背景下,各种对象之间的关系都是通过数据来表现的。传感器技术以感知为主要作用,人们可以从传感器获取海量的感知信息,并在此基础上建立各种对象之间的连接。以传感技术为基础,国内已研制出智能化传感装置,目前已广泛应用于各行业,并已成为国际上普遍采用的信息传送装置。智能传感器之所以被广泛地应用于各行各业,主要是因为它具有更强的处理能力,通过它可以高效、快速的传递信息,同时也可以使嵌入式软件更加完善。在信息技术的应用上,传感器技术在物联网中的应用显得尤为重要。
结束语:
综上所述,信息化时代背景下,高新技术进入人们的生活,物联网产业与大数据技术发展具有相关性,大数据技术便于处理物联网产生的信息,嵌入式软件在使用后对信息进行分组,通过智能处理选择最佳的信息。嵌入式软件在物联网中应用,有利于改善人们的生活水平,为人们生活提供便利,日后,物联网产业发展前景更为广阔,大数据嵌入式软件也将在物联网领域应用,搭建更为完善的物联网架构。
参考文献:
[1] 吴文庆, 修雅慧. 大数据嵌入式软件在物联网技术中的应用及实现途径[J]. 移动信息, 2022(003):000.
[2] 孙悟颉, 孙雅雯, 赵越,等. 基于大数据嵌入式软件在物联网技术中的应用分析[J]. 2021.