1、物聯網設計實例與設計過程作者：劉坤本文以項目實例為主導，來闡述物聯網的設計過程。此工程實例詳細說明如下：城市需要對 多個端點（里面加熱，溫濕度數據）實例證明，所有信息需傳送到一個Web Service 上顯 示，而這就是一個物聯網的設計過程。為了實現這個Project 本系統設計意志就是采用傳感 器和嵌入式系統組成主機，將采集到的數據信息通過TCP/IP 協議由GPRS模塊發送到 GPRS公共網絡。采用socket編程技術建立TCP/IP 服務器，接收嵌入式主機發送的數據 信息，將數據上傳到In ternet。很好地實現了在互聯網基礎上通過無線網的聯立，構建新型物聯網。一、系統概述系統由以基于

2、嵌入式為主機的數據采集發送終端、移動GPRS網絡、公網固定IP （服務 器）、客戶端4部分組成。系統的總體結構如圖1所示。圖1、系統總體結構二、基于嵌入式 為主機的數據采集 發送終端1、數據采集發送終端的硬件設計系統硬件結構框圖如圖2所示。數據采集發送終端的控制器采用LPC2138，該芯片是一個支持實仿真和嵌入式跟蹤的32/16 位ARM7TD-MI-STM CPU的微控制器，并帶有512KB 高速Flash存儲器和具有獨立的電源和時鐘源的實時時鐘，片上集成了豐富的功能部件，如SPI ( Serial Peripheral In terface）串口，UARTO、UART1 全串口，A/D轉換

3、等。很好的滿足了硬件系統的要求。圖2、硬件結構框圖傳感器部分使用DHT90 溫濕度數字傳感器采集溫濕度數據，使用RS485總線連接異步串 行通信UART0 端口，并將控制器配置成RS485 主機。通過RS485 總線與LPC2138 進行 通信，因為使用RS485 總線，可以同時接受多路溫濕度傳感器的數據信息。GPRS無線模塊采用BenQ 公司的M23G,M23G 支持GPRS功能，并且內嵌TC/IP，可用于 實時性較高的、數據傳輸量相對較大、傳輸速率相對較快的數據通信領域。通過軟件控制， 可實現與In ternet固定IP地址雙向數據傳輸。2、數據采集發送終端的軟件設計數據采集發送終端的應用

4、軟件程序設計主要包括以下兩個部分：GPRS接受命令和數據采集 與發送兩個部分。應用程序軟件是基于嵌入式實時操作系統卩c/os- n。軟件流程圖如圖3 所示。應用程序定義了四個主要的時間標志位：GPRS在線標志位、數據采集標志位、采集完畢標 志位和接受命令標志位。這四個標志位協調系統的數據采集、數據發送、接收命令等任務。 當初始化完成后，獲得GPRS在線標志位，連接服務器成功后即可進行命令接受以及命令解 析。系統主要設置了三條命令，分別是采集發送數據命令，設置采樣頻率命令和采集數據量 大小命令。每個命令的獲得都會置位相應的標志位，通過對標志位是否置位的判斷來決定程 序下一步的執行。在系統軟件中可

5、以設置采集發送的時間間隔（默認為15分鐘），即每隔 15分鐘，采集發送終端通過通用TCP服務器軟件將采集的數據包發送給客戶端。同時可以 改變采集數據包的大小（默認為1024字節），即改變數據采集動態緩沖區的大小，數據緩 沖區滿即可發送數據。圖3、系統軟件流程數據采集完畢后置位采集完畢標志位，可進行數據發送。每次寫入GPRS的最大的數據包為1024 字節，超過1024 字節數據做下一包發送，最后發送小于1024 字節的數據包。三、移動GPRS網絡GPRS組網方式采用的是企業公網組網方式。中心站配置固定的IP地址，而遠程終端實行動態的IP地址分配。遠程終端開機后，主動連接服務器，進行數據采集，終端

6、模塊自動獲 得IP地址，主動上報到服務器，并以xml的格式將采集到的數據進行保存，客戶端通過訪 問WebLogic 服務器，查看接受到的數據。四、公網服務軟件的設計服務器軟件的實現是采用Socket （套接口）編程技術，考慮到本系統服務器程序必須能在 任何時間處理多個客戶連接，因此該程序是一個多線程TCP服務器。一個TCP連接的建立 開始于TCP客戶機創建一個套接字，然后調用connect 函數來啟動三次握手操作，與遠程 服務器建立連接。在服務器方面，通用是首先創建一個套接字，然后調用bind函數綁定自 己的公認端口號，接著調用liste n 函數來準備接受客戶端請求，最后調用accept函數

7、來完 成信息傳遞。圖4、 公共服務器設計流程在本系統的設計中，共建立了兩個任務。一個任務用于完成數據的監聽接受并處理。當監控 服務器監聽端口時，發現有采集終端對服務器發出的連接請求時，就接受遠程采集終端的連 接請求，并以XML格式保存接收到的數據。由于每個GPRS模塊都有一個唯一的ID號， 因此根據這個ID號來識別該系統檢測的具體位置，并在XML文件中以進行標記，同時包含 當前時間、溫度、濕度三個屬性值，如果接收到一個新的GPRS的ID號，將啟用一個新的 termi nal標記。另一個任務用于完成對鍵盤的監控，并把用戶輸入的合法相關命令編輯成命令字符串發送數據采集終端。對于不合法的命令拋棄并輸

8、出相關提示信息。結合Socket 編程方法和具體的應用，服務器軟件流程如圖4。五、富客戶端的實現客戶端方面采用基于RIA模型的FLEX技術來開發 Web頁面。客戶端通過 Web瀏覽器以 HTTP協議調用Web頁面。界面能夠顯示系統狀態、下達配置參數、顯示現場采集的數 據。WEB頁面與 Web Service 組件 通信，把用戶的參數傳遞給 Web Service 。使用Flex技術可以構建體驗豐富的客戶端程序，同時Flex還具有Push技術，可以把服務 端的信息適時的顯示到客戶端上，這也是把Flex技術使用到數據采集領域的重要原因，也 是本系統選擇使用Flex技術的主要原因。系統的Web Se

9、rvice 設計采用面向服務的SOA設計，這樣可以提高系統的反應速度，便于 以后對系統的維護。對于軟件設計的總體符合門面模式的軟件架構，上層直接調用下層的接 口，而不是具體的實現，這樣有利于軟件的擴展和維護。上述調用過程的核心代碼如下：/使用Flex的定時器，實現對數據的刷新 import flash.utils.Timer private function time():voidvar timer:Timer = new Timer(IOOO);timer .start();timer .addEventListener(TimerEvent.TIMER, onTimer);/設置時間監視

10、器來監聽事件Bindablepublic var i:int=new int(0);private function onTimer (event:TimerEvent) :voidDeviceService.GetVersion.send(); /使用Flex調用服務<mx:WebService id="DeviceService"wsdl="http:/localhost:1595/DNWeb/DeviceService.asmx?wsdl" service="Service"useProxy="false&quo

11、t;><mx:operation name="GetVersion"><mx:request>< Size >size</ Size ></mx:request></mx:operation></mx:WebService>/服務器端C#平臺調用聲明public static System.Char Buffer;public static System.Ulnt16 Version;Dlllmport("zlg_dnscan32.dll"Public static extern bool DNS_Version (ref System.Char Buffer,ref System.UInt16Version, System.UInt32 Size);/DLL方法的調用Bool st=DNS_Vers