引言

物聯(Internet of Things, IoT)是指將各種信息傳感設備、 傳感器網絡、RFID電子標簽、儀表、條碼、二維碼和GPS 接收儀等同人們感興趣的物體以無線或有線的方式連接起來, 使這些物體可以提供本身及其所在環(huán)境的實時信息，這些信 息通過網關及傳輸網絡(互聯網、3G/4G移動網絡)被發(fā)送到 數據服務中心進行數據存儲和智能化處理。物聯網應用涉及智 能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消 防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康等多個領域。物聯網 具有高度的創(chuàng)造性、滲透性和帶動性，對國家安全、經濟和 社會發(fā)展產生深遠影響，歐、美、日、韓等主要發(fā)達國家和地 區(qū)將物聯網納入國家戰(zhàn)略性計劃，我國也將物聯網放到了戰(zhàn)略 發(fā)展的地位。

1物聯網應用系統

圖1所示是物聯網應用實時信息系統的組成圖。該物聯 網應用系統包含六個部分：節(jié)點(node)、網關(gateway)、傳 輸網絡、數據服務中心、物聯網服務接入網絡及物聯網服務客 戶端。

圖2所示是可同物聯網網關進行數據交換的各類節(jié)點。 具體來說，物聯網節(jié)點就是儀表、傳感器、RFID標簽、攝像 頭、GPS設備、執(zhí)行器和繼電器等。一維碼、二維碼、RFID 標簽等節(jié)點主要作用是識別物體；傳感網、傳感器及儀表等節(jié) 點主要用來獲取物體的狀態(tài)及環(huán)境信息；執(zhí)行器和繼電器主要用來控制被監(jiān)控的設備；GPS等節(jié)點主要用來跟蹤被監(jiān)控物 體的位置信息；攝像頭等節(jié)點主要用來監(jiān)控物體的當前的行為 狀態(tài)。物聯網節(jié)點通過USB、RS 232、RS 485、藍牙、紅外、 ZigBee、Wi-Fi等短距離有線或無線傳輸技術進行協同工作或 者傳遞數據到物聯網網關。網關進一步將來自不同節(jié)點的數據 通過傳輸網絡發(fā)送到物聯網數據服務中心。

圖1物聯網應用實時信息系統組成

圖2可同物聯網網關進行數據交換的各類節(jié)點

IoT網關是一個具有多種接口的嵌入式計算機設備，其 可以收集并處理來自其所管理的各類節(jié)點的數據，并將處理 后的數據通過其具有的廣域接口(3G/4G、Wi-Fi、以太網等) 傳輸到IoT數據服務中心。物聯網傳輸網絡負責網關與數據服 務中心之間的數據傳送，常見的傳輸網絡包括3G移動網絡、

Wi-Fi無線網絡及以太網等。物聯網數據服務中心負責存儲來 自一個或多個IOT網關的實時數據，對數據進行智能化處理, 提供各種物聯網實時信息服務，比如實時監(jiān)測、定位跟蹤、報 警聯動、自動化處理、反向控制、遠程維護、統計決策和信息 安全等。物聯網服務接入網絡使用戶可以接受或使用物聯網數 據服務中心提供的服務。物聯網服務接入網絡和物聯網傳輸網 絡可以是同一個網絡，也可以是不同的網絡。物聯網服務客戶 端是用戶通過物聯網服務接入網絡接受或使用物聯網數據服 務中心提供的服務的設備，包括智能手機、平板電腦、筆記本 電腦和臺式電腦等。

對于較大規(guī)模的物聯網應用，物聯網數據服務中心往往 要接收來自成百上千的物聯網網關的實時數據，并且每一個網 關所管理的物聯網節(jié)點的數目和種類較多。每一網關如果希望 往數據服務器中心發(fā)送數據，該網關所管理的物聯網節(jié)點必須 在數據服務中心進行注冊。另外，對于注冊后的物聯網節(jié)點的 數據，也必須按照特定的格式由網關發(fā)送到數據服務中心。近 年來，物聯網應用在我國得以迅速發(fā)展的同時，也出現了一些 亟待解決的問題。各種物聯網應用的開發(fā)都是相關對獨立和 封閉的，導致了物聯網節(jié)點在數據服務中心的注冊的方式及網 關往數據服務中心所發(fā)送的格式都各有差異。有時，即使對 于同一個物聯網應用，由于物聯網節(jié)點被添加的時間不同，其 被注冊的方式及數據傳輸的格式，也有可能不同，這導致每 一個新的物聯網節(jié)點的添加，都會涉及到對數據服務中心和網 關軟件源代碼的修改。同時，由于節(jié)點注冊格式和節(jié)點數據傳 輸格式的不同，不同的物聯網應系統之間數據交換或數據融 合也變得極為困難。目前，所存在的物聯網節(jié)點注冊難以管理、 數據傳輸存儲格式難以統一、難以實施數據融合及智能決策 等問題，造成了時間和經濟資源的嚴重浪費，它們也成為當前 物聯網應用開發(fā)領域迫切需要解決的問題。

為了解決所存在的實時數據標準化管理問題，本論文以 開放地理空間聯盟(Open Geospatial Consortium，OGC)制 定的 SOS(Sensor Observation Service)服務標準為基礎［5-10］， 建立了標準化的物聯網節(jié)點注冊格式、標準化的節(jié)點實時數據 傳輸格式和標準化的節(jié)點實時數據存儲格式，并依此開發(fā)了物 聯網實時數據管理系統。同時，為驗證物聯網實時數據管理 系統的性能,研究團隊使用Android智能手機作為物聯網網關, 使用手機上面所配置的各種傳感器及GPS接收儀作為物聯網節(jié) 點，實現并驗證了標準化的節(jié)點注冊、標準化數據傳輸、標準 化數據存儲和數據的智能化處理及顯示，取得了良好的效果。

2實時數據管理系統的開發(fā)及測試環(huán)境

實時數據管理系統所涉及的軟硬件及網絡拓撲圖如圖3 所示。

圖3系統開發(fā)及測試環(huán)境網絡拓撲圖

所開發(fā)的系統中數據庫采用PostGreSQL作為數據庫，以 MyEclipse作為開發(fā)軟件平臺，應用當前流行的JavaEE SSH 開發(fā)框架進行整合開發(fā)。本系統所涉及的硬件包括筆記本數臺、 Android手機數臺，服務器一臺和無線路由器一臺。Android 手機需要安裝Android 2.2或者更高版本的操作系統，手機上配 備有Wi-Fi無線上網功能。然后，下載并安裝PostgreSQL 8.x或者 更高版本的Postgres數據庫服務器。在安裝Postgres數據庫時, 需要選擇要安裝相應的空間數據庫軟件PostGIS 1.5。完成安裝 PostgreSQL后，根據SOS的文件指南，運行必要需要的SQL 語句來建立相應的數據庫表格。Maven軟件被用來管理SOS Web服務器平臺的開發(fā)和升級。下載并解壓縮apache-maven- 3.0.4-bin.zip，安裝好Maven后，需要修改配置文件setting.xml 來并配置Maven運行環(huán)境變量，插入以下代碼。

〈profile〉

<id>52n- start</id>

<repositories>

<repository><id>n52-releases</id>

<name>52n Releases</name>

<url>HYPERLINK "http://52north.org/maven/repo/releases%3c/url"> <releases><enabled>true</enabled></releases> <snapshots><enabled>false</enabled></snapshots> </repository>

<repository><id>geotools</id>

<name>Geotools repository</name> <url>HYPERLINK "http://maven.geotools.fr/repository%3c/url"> </repository>

<repository><id>Refractions</id> <name>Refractions repository</name> <url>HYPERLINK "http://lists.refractions.net/m2%3c/url"> </repository>

<repository><id>Apache</id>

<name>Apache repository</name>

<url>HYPERLINK "http://repo1.maven.org/maven2%3c/url">

</repository> </repositories> </profile> 安裝Java開發(fā)工具時，可以先從官方網站下載最新的 Java SE Development Kit (JDK)版本，安裝完成后，要進行“環(huán) 境變量，，和“系統變量”的配置，并建立JAVA_HOME路徑。 物聯網實時數據管理系統SOS Web服務器安裝有Tomcat應 用服務器軟件?？梢詮木W站HYPERLINK "http://jakarta.apache.org/site/%e4%b8%8b%e8%bd%bd" 最新版的Tomcat進行安裝及配置。安裝完成后，需要配置 Tomcat Web服務器的管理員權限，可在tomcat-users.xml配 置文件中添加如下管理員權限相關的信息。

<role rolename="manager-gui"/>

<role rolename="manager-script"/> <role rolename="manager-jmx"/> <role rolename="manager-status"/> <user password="admin" roles="manager-gui" username=" tomcat" />

<user password="admin" roles= "manager-script，manager-jmx，manager-status" username="admin"/>

安裝及配置完成Maven、Postgres、JDK和Tomcat軟件后， 可以在命令行界面執(zhí)行mvn -命令來進行SOS Web服務軟件 的下載、升級和更新。例如，通過命令行mvn-Pwith-deploy, 對SOS服務生成和部署。

3 SOS服務介紹

圖4所示是SOS數據服務體系的結構圖。SOS通過提 供一個標準的數據傳輸接口，收集來自物聯網網關及物聯網 節(jié)點的實時數據。實時數據按照標準的格式傳輸到SOS Web 服務器，并按照標準格式存儲到SOS數據庫。物聯網實時 數據使用客戶端可以通過標準的SOS接口來獲取SOS數據 庫中不同形式的數據，然后進行智能化數據處理及各種物聯 網應用的開發(fā)。例如，通過GetCapabilitiesRequest標準接 口，可以獲取一個Capabilities文檔，該文檔主要描述了 SOS Web服務器可以提供的各種數據服務，包含了 SOS服務所 支持服務的所有操作，以及每個操作所涉及的參數等。使用 DescribeNodeRequest標準接口，可以獲取物聯網節(jié)點數據標 記語言(lOTNodeML) XML文件，該文件描述了物聯網節(jié) 點及其實時數據的特性。另外，使用GetObservationRequest 標準接口，可以獲取SOS數據庫中所存儲的物聯網實時或 者歷史數據，說返回的XML文檔中包含Observations & Measurements (O&M)數據。

圖4 SOS數據服務體系結構圖

SOS數據服務體系采用了 B/S三層架構，分別為數據展 示層、業(yè)務邏輯層和數據訪問層。展示層主要負責與物聯網實 時數據使用客戶端的交互。業(yè)務邏輯層主要包括SOSServelet 以及RequestOperation這兩個核心類。前者用于處理用戶請求 以及返回響應信息，后者接收SOSServelet請求，并將請求信 息進行有效的過濾，將信息傳給監(jiān)聽類，再由監(jiān)聽類決定調 用何種操作。數據訪問層主要包括各種工廠類和Dao類，負 責與數據庫的交互。

4物聯網實時數據的標準化管理

為了解決物聯網實時數據處理難以統一的問題，我們依 據OGC制定的SOS服務標準，建立了物聯網節(jié)點注冊的標 準化格式、節(jié)點實時數據傳輸的標準化格式、節(jié)點實時數據 存儲的標準化格式和查詢使用物聯網實時數據的標準化格式。 對于這些物聯網實時數據的標準化管理，分別敘述如下。 4.1標準化的物聯網節(jié)點注冊

在各種各類物聯網實時信息系統的開發(fā)過程中，一個重 要的方面是將來自無數物聯網節(jié)點的數據在數據服務中心進行 統一的存儲。在存儲數據之前，需要知道這些數據來自何地 的物聯網網關所管轄的物聯網節(jié)點，這就需要將這些物聯網節(jié) 點的名稱、地理位置和數據類型等信息在數據庫中進行注冊。 當前，注冊物聯網節(jié)點的方式多種多樣，有的物聯網節(jié)點注冊 是通過人工方式將物聯網節(jié)點相關文件導入到數據庫；有的 是直接通過數據庫SQL語句的人工操作來注冊物聯網節(jié)點信 息；有的是通過UI界面數據輸入來進行物聯網節(jié)點的注冊。 以上注冊方式，不但速度慢，易出錯，而且浪費大量的人力 和物力。在我們的物聯網實時系統設計和實踐中所采用的物聯 網節(jié)點注冊方式是，物聯網網關自動發(fā)現其所管理的物聯網節(jié) 點的名稱、位置和數據特征等信息，然后建立一個標準化的 物聯網節(jié)點XML注冊文件，并將該文件發(fā)送到SOS Web服 務的數據接收接口。當SOS服務器接收到注冊XML文檔信 息后，將會自動分析該文檔的特征，并將物聯網節(jié)點的相關信 息存入數據庫，自動完成物聯網節(jié)點的注冊。一個簡化版本的 物聯網節(jié)點標準化注冊XML文檔如下：t它主要包括物聯網節(jié) 點ID注冊、物聯網節(jié)點經度、緯度和海拔高度位置信息注冊 和物聯網節(jié)點數據輸岀注冊等）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<RegisterSensor service="SOS" version="1.0.0" > <SensorDescription>

<sml:SensorML version=''1.0.1">

<sml:member><sml:System >

<!--sml:identification元素必須包含物聯網節(jié)點的ID--> <sml:identification><sml:IdentifierList><sml:identifier> <sml:Term definition="OGC:uniqueID">

<sml:value> IfGI- SDP</sml:value>

</sml:Term></sml:identifier></sml:IdentifierList>

</sml:identification>

<!一物聯網節(jié)點最后一次測定位置信息-->

<sml:position name=" sensorPosition">

<swe:Position referenceFrame=" EPSG:4326"> <swe:location>

<swe:Vector gml:id="STATION_LOCATION"> <swe:coordinate name="easting">

<swe:Quantity axisID="x">

<swe:uom code="degree"/>

<swe:value>7.52</swe:value>

</swe:Quantity>

</swe:coordinate>

<swe:coordinate name="northing">

<swe:Quantity axisID="y">

<swe:uom code="degree"/>

<swe:value>52.90</swe:value> </swe:Quantity></swe:coordinate>

<swe:coordinate name="altitude">

<swe:Quantity axisID="z">

<swe:uom code="m"/>

<swe:value>52.0</swe:value> </swe:Quantity></swe:coordinate> </swe:Vector></swe:location> </swe:Position></sml:position>

<!—物聯網節(jié)點數據輸出列表-->

<sml:outputs><sml:OutputList>

<sml:output name=''imagesequence">

<swe:Quantity definition=" imagesequence"> <gml:metaDataProperty>

<id>IMAGE_SEQUENCE</id> <name>SDP</name></offering> </gml:metaDataProperty>

<swe:uom code=""/> </swe:Quantity></sml:output></sml:OutputList>

</sml:outputs></sml:System></sml:member>

</sml:SensorML></SensorDescription>

</RegisterSensor>

4.2標準化的數據傳輸格式

在各種各類物聯網實時信息系統的開發(fā)過程中，另外一 個重要的方面是如何將來自無數物聯網節(jié)點的數據傳輸到數據 服務中心，并進行統一的存儲。對于當前的物聯網實時信息系 統，很多網關往同一個物聯網數據服務中心發(fā)送數據。對于每 一個網關而言，它管理著很多物聯網節(jié)點，每一個節(jié)點的數據 輸出格式也不相同。在很多情況下，網關按照不同的格式將不 同的節(jié)點數據發(fā)送到數據服務中心。數據服務中心需要能夠處 理所接收到的不同格式的實時數據。這種情況導致每次增加 一些物聯網節(jié)點，就需要修改網關軟件和數據服務中心軟件的 源代碼，這為物聯網的大面積和大規(guī)模應用帶來了很多不便。

在我們的物聯網實時系統設計和實踐中，物聯網網關采 用標準的XML文檔數據傳輸格式，并將該文件發(fā)送到SOS Web服務的數據接收接口。當SOS接收到該XML文檔信息后， 將會自動分析該文檔的數據特征，自動解析物聯網節(jié)點實時 數據并存人數據庫。對于同一個或不同的物聯網實時信息系統， 網關所采用的XML文檔傳輸格式都是相同的。也就是說不同 的網關所使用的XML文檔具有相同的標簽，只是不同標簽下 所包含的內容對于不同的物聯網節(jié)點有所不同。一個簡化版本 的物聯網網關數據傳輸XML文檔如下所示，它主要包括物聯 網節(jié)點ID、數據采集時間、采樣點值、地理位置信息和實時 數據的值。

<InsertObservation service="SOS" version="1.0.0"> <AssignedSensorId> IfGI-SDP</AssignedSensorId> <om:Measurement><om:samplingTime><gml:TimeInsta nt>

<gml:timePosition>2014-07-20T17:44:15+00

</gml:timePosition></gml:TimeInstant>

</om:samplingTime>

<om:procedure xlink:href=" IfGI-SDP"/>

<om: observedProperty xlink:href="OGC:imagesequence"/>

<om:featureOfInterest>

<sa: SamplingPoint gml:id="SDP SamplingPoint 1">

<gml:name>SDP SamplingPoint 1</gml:name>

<sa: sampledFeature xlink:href=""/>

<sa:position>

<gml:Point>

<gml:pos srsName="EPSG:4326">40.6392 -73.7789

</gml:pos>

</gml:Point></sa:position></sa:SamplingPoint>

</om:featureOfInterest>

<om:result uom="">100</om:result>

</om: Measurement>

</InsertObservation>

4.3標準化的數據存儲格式

在數據服務中心，利用SOS數據庫對物聯網實時數據進 行標準化存儲。SOS數據庫設計所涉及的主要表格為Feature- of_interest （觀測點數據特征）表（即表1）、Observation （觀 測數據）表（即表2）‘Phenomenon （節(jié)點數據現象）表（表3）、 Offering （節(jié)點數據服務）表（表4）和Procedure （節(jié),點數據 處理過程）表（表5）,分別敘述如下：

Feature_of_interest表格存儲有關物聯網節(jié)點觀測點的特 征及地理特征的參數。其中geom字段是PostGIS的類型，詳 細記錄了觀測點的地理位置。

Observation表格結合了物聯網節(jié)點以及其它如時間、處 理過程、觀測點特征等分開存儲的數據。其中Procedure_id, Feature_of_interest_id 和 Offering_id 是外鍵。Observation 存 儲具體觀測到的每一條物聯網節(jié)點數據，同時，觀測者可以 過濾物聯網節(jié)點實時數據信息。

表 2 Observation

Phenomenon表存儲了物聯網節(jié)點所描述的數據觀察現 象，在SOS規(guī)范下的數據現象又稱為觀測屬性。該表格屬性 包括現象ID、現象描述、數據單位、值類型、復合現象和 Schema鏈接等。

Offering表存儲了可以提供SOS服務的物聯網節(jié)點信息。 當注冊物聯網節(jié)點時，節(jié)點相關的信息將被存儲到Offering表格。

表3 Phenomenon （節(jié)點數據現象）

表4 Offering （節(jié)點數據服務）

Procedure表存儲了數據處理過程，是物聯網節(jié)點具體信 息在數據庫中的體現，該表的屬性包括過程ID、url描述、描 述類型、Sml文件、實際地理位置、節(jié)點是否移動和節(jié)點是否 激活。

表5 Procedure （節(jié)點數據處理過程）

隨著物聯網應用范圍和領域的擴大，各級各類物聯網實 時信息系統不斷涌現出來。當前，各級各類物聯網實時信息 系統之間的數據交換是一個難點。一個原因是很多物聯網實 時信息系統沒有提供數據交換的API接口。另一個原因是對 一些提供對外數據交換API接口的物聯網實時信息系統，由 于它們提供的接口各不相同，當一個物聯網實時信息系統希望 使用其它幾個實時信息系統的數據時，該系統就需要大量修 改原有的源代碼，來從不同的API接口獲取其它系統的數據。 不同物聯網實時信息系統之間的數據交換問題，已經制約了 物聯網應用在各個領域大規(guī)模深入發(fā)展，我們研究小組試圖 解決這個難題。

在我們的物聯網實時系統設計和實踐中，物聯網網關采 用標準的XML文檔進行不同應用和不同實時數據系統之間的 數據交換。當一個基于SOS的物聯網實時信息系統希望從另 外一個基于SOS的物聯網實時數據管理系統獲取數據時，該 系統可以將一個標準的XML文檔發(fā)送到SOS Web服務的數 據接收接口。當SOS Web服務器接收到該XML文檔信息后, 將會自動分析該文檔的特征，并從SOS數據庫中提取相關數 據，并將這些數據以標準O&M XML文檔返回到調用數據的 物聯網實時數據系統。對于同一個或不同的物聯網實時信息系 統，調用同一類數據時所采用的XML文檔傳輸格式都是相同 的。一個簡化版本的標準化的數據獲取GetObservation XML 文檔如下所示，它主要描述了所調用數據的名稱、數據特性、 返回數據格式和返回查詢結果模型。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<GetObservation service="SOS" version="1.0.0" srsName="EPSG:4326">

<offering>GAUGE_HEIGHT</offering>

<observedProperty>OGC: waterlevel</observedProperty> <responseFormat>text/xml</responseFormat> <resultModel>Measurement</resultModel> <responseMode>inline</responseMode> </GetObservation>

5物聯網實時數據管理系統設計

基于SOS Web實時數據服務平臺，我們開發(fā)了物聯網實 時數據管理系統。整個系統的設計分為物聯網網關數據傳輸 客戶端功能設計與SOS Web服務器端數據處理及管理功能的 設計。

5.1物聯網網關客戶端設計

客戶端設計比較簡單，它主要包括物聯網網關節(jié)點標準 化注冊設計、數據收集設計和標準化數據傳輸設計。物聯網 網關客戶端通過Post請求將標準化的XML文檔發(fā)送到一個 指定的url地址進行物聯網節(jié)點的標準化注冊和實時數據傳 輸。本論文以Android智能手機作為物聯網網關，它所配置的 各種傳感器作為物聯網節(jié)點，對物聯網網關客戶端節(jié)點標準化 注冊和標準化數據傳輸功能進行了測試。

5.2服務器端SOS數據服務設計

SOS服務采用PostgreSQL數據庫，實現物聯網節(jié)點數 據的自動注冊、采集、過濾和存儲。通過SOS服務，可以有 效觀測物聯網實時的數據。具體流程是：當服務器接收到來 自客戶端的請求，RequestOperation檢查其合法和有效性，如 果是合法的請求，則把它交給Listener。SOS服務中存在多種 Listener，每個listener都有其對應的請求，當Listener監(jiān)聽 到請求信息，就調用相應的數據庫訪問層的DAO,或者反饋 一些有效信息到客戶端。數據庫訪問層包含了各個處理業(yè)務信 息的DAO, SOS通過DAO與數據庫交互。

5.3 Web服務器端數據處理及管理設計

基于SOS服務所提供的各種實時數據，可設計各種各樣 的物聯網應用。本論文只簡單討論具有4個功能模塊的的物聯 網應用的設計，它們是用戶信息管理、物聯網實時數據管理、 GIS數據管理和日志管理。用戶信息管理模塊主要管理所有此 系統用戶的基本信息，管理員可以通過此模塊注冊新的管理 員或者普通用戶，同時管理員可以查看和刪除普通用戶賬號。 普通用戶可以通過此模塊修改自身信息。

通過物聯網實時數據管理，可查看物聯網網關發(fā)送過來 的實時數據。在我們開發(fā)的系統中，主要是通過動態(tài)曲線圖和 表格來查看數據的詳細信息。其中數據表格可以通過時間范 圍分頁查詢詳細的物聯網節(jié)點數據信息。管理員和普通用戶都 具有查看此模塊具體內容的權限。

GIS數據管理模塊通過Google map定位物聯網節(jié)點的具 體位置，可以查看所有物聯網節(jié)點數據的具體表格信息。當雙 擊其中某條數據時，Google map上的彈窗可以顯示據此條數 據時間點附近的五條相同類型數據，通過柱狀圖的比較，可 以看出其中的差異。通過日志管理模塊可查看系統的所有登錄 信息，只有管理員具備此權限，普通用戶無法查看。

6物聯網網關客戶端功能實現

本論文以Android智能手機及它的傳感器作為物聯網網 關及物聯網節(jié)點，來測試網關客戶端的功能實現。Android客 戶端負責光線數據、方向數據、磁場數據和加速度數據的產 生與傳輸，通過Post請求將XML格式數據發(fā)送到一個指定 的url地址。Web服務器端通過運行SOS服務將收集到的數 據自動持久化到PostgreSQL數據庫。數據觀測員或者管理員 可以訪問系統網站，通過詳細的實時數據和曲線圖觀測傳感器 數據的變化。

本次設計涉及到的傳感器數據的收集和發(fā)送主要是通 過Android設備里面自帶的傳感裝置和GPS模塊來進行傳感 器數據和位置信息的收集。通過選擇發(fā)送各個傳感器數據到 SOS服務器端。傳感器數據的發(fā)送需要封裝成標準化的XML 格式，XML具體格式如以下代碼所示。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<InsertObservationservice="SOS" version="1.0.0">

<AssignedSensorId> androidsensor-accelerometer </AssignedSensorId>

<om:CategoryObservation>

<om:samplingTime><gml:TimeInstant>

<gml:timePosition>2012-04-02T17:44:15+02:00 </gml:timePo sition>

</gml:TimeInstant></om:samplingTime>

<om:procedure xlink:href="androidsensoi-accelerometer"/> <om: observedProperty xlink: href= "accelerometer"/> <om:featureOfInterest>

<sa:SamplingPoint gml:id="foi_sensor_10001"> <gml:name>SANMING</gml:name>

<sa:sampledFeature xlink:href=""/>

<sa:position>

<gml:Point>

<gml:pos srsName="EPSG:4326">5L7167 8.76667 </gml:pos></gml:Point></sa:position>

</sa: SamplingPoint></om: featureOfInterest> <om:result>12, 12, 12</om:result> </om:CategoryObservation>

</InsertObservation>

SOS指定了一個可以發(fā)送和接收數據的網絡地址，http:// IP地址:8080/52nSOSv3/sos,具體的IP地址和端口視具體網絡 環(huán)境改變，手機端軟件每隔一段時間（1 s、5 s或10 s）便會自動 將收到的實時數據以標準化的數據傳輸XML文檔發(fā)送到SOS 服務器。當服務器接收到post請求，便調用SOS的Servlet和監(jiān) 聽器類，對XML代碼詳細解析，當判斷出此XML是觀測到的傳 感器數據信息，將自動持久化到數據庫，并反饋插入成功的標識和 信息到客戶端。當用戶點擊此軟件客戶端，就會進入如圖5所示的 主界面,用戶可以觀測到各種傳感器數據的變換,并通過menu鍵, 選擇發(fā)送數據或停止發(fā)送數據。

圖5 Android客戶端展示

7 Web服務器端的功能實現

如圖6所示，在瀏覽器地址欄中輸入http:// IP地址:8080/ sensorSystem,就可以看到登陸界面，通過輸入用戶名和密碼， 以及角色權限，經驗證合法，將會跳轉到系統首頁。管理員 與普通用戶的權限不盡相同，管理員可以查看各個模塊的信 息，以及管理各個用戶，并且查看日志信息，普通用戶只能查 看傳感器數據信息。圖7所示是光線傳感器的實時動態(tài)數據 顯示界面，其它的傳感數據顯示界面相似。動態(tài)曲線圖顯示的 是實時的十五條最新數據，用戶也通過grid條件查詢，查詢 某個時間范圍內的數據列表如圖8所示。圖9所示是Google map模塊數據管理界面。Google map展示頁與管理頁的風格 是一致的，采用將Google map嵌入panel的形式，不僅可以 實現物聯網網關及節(jié)點的定位，而且與Grid數據的交互更加 方便。圖10所示是Google map界面實時數據柱狀圖展示。 當用戶雙擊界面列表中的某一條記錄，Google map上將會打 開一個信息窗口，此窗口展示了與此記錄相同傳感類型的五條 傳感器數據，通過柱狀圖的比較，可以觀測出他們的區(qū)別，更 為直觀地展示數據。

圖6物聯網實時數據數據管理系統登錄界面

圖7光線傳感器動態(tài)數據曲線顯示

圖8光線傳感器數據列表

圖9 Google map模塊數據管理界面

圖10 Google map界面實時數據柱狀圖展示

8結語

本論文依據SOS Web數據服務標準，建立了標準化的物 聯網實時數據管理體系，它包括物聯網節(jié)點的標準化注冊、物 聯網實時數據標準化傳輸、物聯網實時數據標準化存儲和物 聯網實時數據標準化調用。同時，為了驗證該實時數據標準化 管理體系的有效性，使用了目前非常流行的Web前后臺開發(fā) 框架 Extjs 和 SSH2(Struts2, Spring，Hibernate)開發(fā)了物聯 網實時數據管理系統，該系統使用了 PostgreSQL數據庫，它 運行于小巧靈活的Tomcat Web服務器。開發(fā)及測試表明，我 們所采用的物聯網實時數據處理標準可以幫助快速建立高性 能的物聯網實時數據處理系統，并可以方便地完成不同系統 之間的數據交換。

20211222_61c2f6f48f193__基于SOS技術的物聯網實時數據管理系統開發(fā)