第7章 物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計(二)_電力水利_工程科技_專業(yè)資料

1、TaiYuan University of Technology物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計1TaiYuan University of Technology第七章第七章 物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計最少學時：最少學時：6學時；學時；知識點知識點 ： 物聯(lián)網(wǎng)軟件的特點和分類；物聯(lián)網(wǎng)軟件的特點和分類； 物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)及軟件設(shè)計；物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)及軟件設(shè)計； 物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)及軟件設(shè)計；物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)及軟件設(shè)計； 物聯(lián)網(wǎng)應層核心技術(shù)及軟件設(shè)計；物聯(lián)網(wǎng)應層核心技術(shù)及軟件設(shè)計； 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類及設(shè)計；物聯(lián)網(wǎng)中間件分類及設(shè)計；學習目標：學習目標： 掌握物聯(lián)網(wǎng)軟件的特點和分類；掌握物

2、聯(lián)網(wǎng)軟件的特點和分類； 掌握物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)及軟件設(shè)計；掌握物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)及軟件設(shè)計； 熟悉物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)及軟件設(shè)計；熟悉物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)及軟件設(shè)計； 掌握物聯(lián)網(wǎng)應層核心技術(shù)及軟件設(shè)計方法和步驟；掌握物聯(lián)網(wǎng)應層核心技術(shù)及軟件設(shè)計方法和步驟； 熟悉并能撰寫合格的軟件設(shè)計報告；熟悉并能撰寫合格的軟件設(shè)計報告；2TaiYuan University of Technology第七章第七章 物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計3物聯(lián)網(wǎng)軟件技術(shù)的發(fā)展離不開系統(tǒng)架構(gòu)和硬件的支持。完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包含感知層、傳輸層和應用層（包括處理子層和應用領(lǐng)域子層），涉及的技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)包括：標準化、感知材

3、料和標識技術(shù)、安全和隱私、功率和能量存儲技術(shù)、發(fā)現(xiàn)和搜索技術(shù)、組網(wǎng)激素、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)流及數(shù)據(jù)處理技術(shù)、軟件和算法等。物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計也分散在這些層次中，協(xié)助硬件一起完成特定層次功能。本章簡要介紹物聯(lián)網(wǎng)各層涉及的軟件的設(shè)計方法、特點和注意事項。TaiYuan University of Technology主要內(nèi)容主要內(nèi)容4物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計概述物聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計概述物聯(lián)網(wǎng)應用層軟件設(shè)計方法物聯(lián)網(wǎng)應用層軟件設(shè)計方法物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)以以APP為中心的物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)為中心的物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)部署物聯(lián)網(wǎng)部署物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計與部署案例教

4、學物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計與部署案例教學物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)與軟件設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)感知層核心技術(shù)與軟件設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)與軟件設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)接入層核心技術(shù)與軟件設(shè)計TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)傳統(tǒng)的中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，是伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展而興起的，為網(wǎng)絡(luò)分布式計算環(huán)境提供通信服務(wù)、交換服務(wù)、語義互操作服務(wù)等系統(tǒng)之間的協(xié)同集成服務(wù)，解決系統(tǒng)之間的互連互通和資源共享問題。在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，是為實現(xiàn)多個系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的資源共享，最終組成一個資源豐富、功能強大的服務(wù)系統(tǒng)。從本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)中

5、間件是物聯(lián)網(wǎng)應用的共性需求（全面感知、互聯(lián)互通和智能處理），與已存在的各種中間件及信息處理技術(shù)，包括信息感知技術(shù)、下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能與自動化技術(shù)的聚合與技術(shù)提升。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)目前階段，一方面，受限于底層不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和硬件平臺，物聯(lián)網(wǎng)中間件研究主要還集中在底層的感知和互聯(lián)互通方面底層的感知和互聯(lián)互通方面，現(xiàn)實目標包括屏蔽底層硬件及網(wǎng)絡(luò)平臺差異，支持物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)、運行時共享和開放互聯(lián)互通，保障物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)的可靠部署與可靠管理等內(nèi)容；另一方面，當前物聯(lián)網(wǎng)應用復雜度和規(guī)模還處于初級階段，物聯(lián)

6、網(wǎng)中間件支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用還存在環(huán)境復雜多變、異構(gòu)物理設(shè)備、遠距離多樣式無線通信、大規(guī)模部署、海量數(shù)據(jù)融合、復雜事件處理、綜合運維管理等諸多仍未克服的障礙諸多仍未克服的障礙。7.5.1 中間件概述7.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類7.5.3 基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計案例TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)77.5.1 中間件概述IDC曾經(jīng)給中間件的定義：一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，位于客戶機服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信主機一主機一 中間件中間件分布

7、式應用分布式應用中間件中間件APIAPI操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)APIAPI操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)處理處理 存儲存儲 通信通信主機二主機二 中間件中間件分布式應用分布式應用中間件中間件APIAPI操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)APIAPI操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)處理處理存儲存儲通信通信圖圖7-6 7-6 中間件在應用系統(tǒng)中的位置中間件在應用系統(tǒng)中的位置TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)87.5.1 中間件概述許多物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，經(jīng)常把中間件單獨劃分一層，位于感知層與網(wǎng)絡(luò)層或網(wǎng)絡(luò)層與應用層之間。 物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的

8、資源共享，最終組成資源豐富、功能強大的服務(wù)系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的作用。 物聯(lián)網(wǎng)中間件的主要作用主要作用在于將實體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能。同時，中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，以便將正確的對象信息傳到后端的應用系統(tǒng)。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)97.5.1 中間件概述物聯(lián)網(wǎng)中間件的特點（1）獨立于架構(gòu)。中間件獨立于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與后端應用程序之間，并能與多個后端應用程序連接，降低維護的復雜性；（2）數(shù)據(jù)流。物聯(lián)網(wǎng)的目的是將實體對象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬

9、對象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能。（3）處理流。物聯(lián)網(wǎng)中間件采用程序邏輯及存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能提供順序信息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計與管理的能力。（4）標準化。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)107.5.1 中間件概述 按照技術(shù)發(fā)展的階段劃分，物聯(lián)網(wǎng)中間件發(fā)展主要分成3個階段應用程序中間件應用程序中間件階段；架構(gòu)中間件架構(gòu)中間件階段；解決方案中間件解決方案中間件階段； 目前，物聯(lián)網(wǎng)中間件最主要的代表是RFID中間件，其他的還有嵌入式中間件、數(shù)字電視中間件、通用中間件等。TaiYuan University of Techno

10、logy7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)117.5.1 中間件概述 RFID中間件RFID中間件是RFID標簽和應用程序之間的中介，從應用程序端使用中間件提供的一組通用的API，能夠讀寫RFID標簽。RFID中間件在系統(tǒng)中的位置和作用參見下圖7-17所示。RFID中間件是為了實現(xiàn)每個小的應用環(huán)境或系統(tǒng)的標準化以及它們之間的通信，在后臺應用軟件和讀寫器之間設(shè)置的一個通用的平臺和接口。TaiYuan University of Technology圖7-18 典型的嵌入式Web服務(wù)器系統(tǒng)模型7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)127.5.1 中間件概述 嵌入式中間件位于

11、嵌入式操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與應用軟件之間的一種軟件，使用嵌入式操作系統(tǒng)所提供的基本功能和服務(wù)，并為上層的應用系統(tǒng)提供運行開發(fā)環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點在于軟件和硬件的可裁剪性，結(jié)構(gòu)靈活性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。嵌入式中間件有兩個重要的平臺：嵌入式Web和Java VM平臺。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)137.5.1 中間件概述 數(shù)字電視中間件指位于數(shù)字電視機頂盒內(nèi)部實時操作系統(tǒng)與應用程序之間的軟件部分；以應用程序接口API的形式存在，整個API集合被存儲在機頂盒的閃存FLASH中，針對機頂盒的應用程序基于API進行開發(fā)，能夠

12、支持豐富的應用。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)147.5.1 中間件概述下面以RFID中間件的發(fā)展為例，簡單介紹其3個發(fā)展階段：應用程序中間件階段應用程序中間件階段多以整合、串接RFID讀寫器為目的，RFID廠商提供簡單的API，以供用戶將后端與RFID讀寫器串接，用戶需要花費較多成本處理前后端之間的連接問題；架構(gòu)中間件階段架構(gòu)中間件階段是RFID中間件發(fā)展的關(guān)鍵階段，不但已經(jīng)具備基本的數(shù)據(jù)搜索、過濾功能，同時也滿足企業(yè)多對多的連接需求，并具備平臺的管理與維護功能；解決方案中間件階段解決方案中間件階段是在RFID

13、標簽、讀寫器與中間件發(fā)展成熟過程中，各廠商針對不同領(lǐng)域提出的創(chuàng)新應用解決方案，如Manhattan Associates提出的RFID in a Box，企業(yè)不需再為前端的RFID硬件和后端應用系統(tǒng)的連接而煩惱，該公司與Alien Technology Corp在RFID硬件端合作，發(fā)展中間件，針對該公司的900多家已有的供應鏈客戶群發(fā)展供應鏈執(zhí)行方案。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)157.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類按物聯(lián)網(wǎng)底層感知及互聯(lián)互通，和面向大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用兩方面介紹當前物聯(lián)網(wǎng)中間件的相關(guān)研究現(xiàn)狀：物聯(lián)網(wǎng)底

14、層感知與互聯(lián)互通方面： EPC中間件相關(guān)規(guī)范、OPC中間件相關(guān)規(guī)范已經(jīng)過多年的發(fā)展，相關(guān)商業(yè)產(chǎn)品在業(yè)界已被廣泛接受和使用；WSN中間件，以及面向開放互聯(lián)的OSGi中間件，正處于研究熱點；大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應用方面：面對海量數(shù)據(jù)實時處理等的需求，傳統(tǒng)面向服務(wù)的中間件技術(shù)將難以發(fā)揮作用，而事件驅(qū)動架構(gòu)、復雜事件處理CEP中間件則是物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應用的核心研究內(nèi)容之一。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)167.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類 （一）EPC(Electronic Product Code) 中間件EPC中間件是電子產(chǎn)品標簽

15、和應用程序之間的中介。應用程序使用EPC中間件所提供的一組通用應用程序接口，讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。EPC中間件的標準接口，可以解決應用程序和RFID標簽之間多對多連接的維護復雜性等問題。EPC電子標簽標準化標準化方面，美國在世界領(lǐng)先成立了EPC Global(電子產(chǎn)品代碼環(huán)球協(xié)會)。EPC Global主要針對RFID編碼及應用開發(fā)規(guī)范方面進行研究，其主要職責主要職責是在全球范圍內(nèi)對各個行業(yè)建立和維護EPC網(wǎng)絡(luò)，保證供應鏈各環(huán)節(jié)信息的自動、實時識別采用全球統(tǒng)一標準。國際上，目前比較知名的EPC中間件廠商有IBM、Oracle、SAP、Microsoft、Sun（Oracle）、Sybase、B

16、EA（Oracle）等的相關(guān)產(chǎn)品。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)177.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（二）OPC(OLE for Process Control, 用于過程控制的OLE)中間件OPC是一個面向開放工控系統(tǒng)的工業(yè)標準，基于微軟的OLE(Active X)、COM (構(gòu)件對象模型)和DCOM (分布式構(gòu)件對象模型)技術(shù)，包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng)，現(xiàn)已成為工業(yè)界系統(tǒng)互聯(lián)的默認方案。OPC是連接數(shù)據(jù)源(OPC服務(wù)器)和數(shù)據(jù)使用者(OPC應用程序)之間的軟件接口標準。

17、OPC Client/Server運行關(guān)系示意圖TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)187.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（三）WSN中間件相比RFID和OPC中間件產(chǎn)品的成熟度和業(yè)界廣泛應用程度，WSN中間件還處于初級研究階段，所需解決的問題也更為復雜。WSN中間件主要用于支持基于無線傳感器應用的開發(fā)、維護、部署和執(zhí)行，其中包括復雜高級感知任務(wù)的描述機制，傳感器網(wǎng)絡(luò)通信機制，傳感器節(jié)點之間協(xié)調(diào)以在各傳感器節(jié)點上分配和調(diào)度該任務(wù)，對合并的傳感器感知數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合以得到高級結(jié)果，并將所得結(jié)果向任務(wù)指派者進行匯報等機制。Tai

18、Yuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)197.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（三）WSN中間件針對WSN中間件的上述目標，目前的WSN中間件研究提出了諸如分布式數(shù)據(jù)庫、虛擬共享元組空間、事件驅(qū)動、服務(wù)發(fā)現(xiàn)與調(diào)用、移動代理等許多不同的設(shè)計方法。1、分布式數(shù)據(jù)庫基于分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計的WSN中間件把整個WSN網(wǎng)絡(luò)看成一個分布式數(shù)據(jù)庫，用戶使用類SQL的查詢命令以獲取所需的數(shù)據(jù)。分布式數(shù)據(jù)庫方法把整個網(wǎng)絡(luò)抽象為一個虛擬實體，屏蔽了系統(tǒng)分布式問題，使開發(fā)人員擺脫了對底層問題的關(guān)注和繁瑣的單節(jié)點開發(fā)。然而，建立和維護一個全局節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)抽象需要整

19、個網(wǎng)絡(luò)信息，這也限制了此類系統(tǒng)的擴展。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)207.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（三）WSN中間件2、虛擬共享元組空間指分布式應用利用一個共享存儲模型，通過對元組的讀、寫和移動以實現(xiàn)協(xié)同。在虛擬共享元組空間中，數(shù)據(jù)被表示為稱為元組的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所有的數(shù)據(jù)操作與查詢看上去像是本地查詢和操作一樣。虛擬共享元組空間通信范式在時空上都是去耦的，不需要節(jié)點的位置或標志信息，非常適合具有移動特性的WSN，并具有很好的擴展性。但它的實現(xiàn)對系統(tǒng)資源要求也相對較高，與分布式數(shù)據(jù)庫類似，考慮到資源和移動性等的約

20、束，把傳感器網(wǎng)絡(luò)中所有連接的傳感器節(jié)點映射為一個分布式共享元組空間并非易事。典型實現(xiàn)包括TinyLime，Agilla等。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)217.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（三）WSN中間件3、事件驅(qū)動基于事件驅(qū)動的WSN中間件支持應用程序指定感興趣的某種特定的狀態(tài)變化。當傳感器節(jié)點檢測到相應事件的發(fā)生就立即向相應程序發(fā)送通知。應用程序也可指定一個復合事件，只有發(fā)生的事件匹配了此復合事件模式才通知應用程序。4、服務(wù)發(fā)現(xiàn)基于服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制的WSN中間件，可使得上層應用通過使用服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議，來定位可滿足物聯(lián)

21、網(wǎng)應用數(shù)據(jù)需求的傳感器節(jié)點。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)227.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（三）WSN中間件-5、移動代理移動代理（或移動代碼）可以被動態(tài)注入并運行在傳感器網(wǎng)絡(luò)中。這些可移動代碼可以收集本地的傳感器數(shù)據(jù)，然后自動遷移或?qū)⒆陨砜截愔疗渌麄鞲衅鞴?jié)點上運行，并能夠與其他遠程移動代理（包括自身拷貝）進行通信。除上述提到的WSN中間件類型外，還有許多針對WSN特點而設(shè)計的其他方法。另外，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，WSN中間件和傳感器節(jié)點硬件平臺（如ARM，Atmel等）、適用操作系統(tǒng)（TinyOS，ucLin

22、ux，Contiki OS，Mantis OS，SOS，SenOS，MagnetOS，PEEROS，AmbitentRT，Bertha等）、無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧（包括鏈路、路由、轉(zhuǎn)發(fā)、節(jié)能）、節(jié)點資源管理（時間同步、定位、電源消耗）等功能聯(lián)系緊密。但由于篇幅關(guān)系，本文對上述內(nèi)容不做贅述。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)237.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（四）OSGi(Open Services Gateway initiative)中間件OSGi是一個1999年成立的開放標準聯(lián)盟，旨在建立一個開放的服務(wù)規(guī)范，一方面，為通過

23、網(wǎng)絡(luò)向設(shè)備提供服務(wù)建立開放的標準，另一方面，為各種嵌入式設(shè)備提供通用的軟件運行平臺，以屏蔽設(shè)備操作系統(tǒng)與硬件的區(qū)別。OSGi規(guī)范基于JAVA技術(shù)，可為設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義一個標準的、面向組件的計算環(huán)境，并提供已開發(fā)的象HTTP服務(wù)器、配置、日志、安全、用戶管理、XML等很多公共功能標準組件。OSGi組件可以在無需網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重啟下被設(shè)備動態(tài)加載或移除，以滿足不同應用的不同需求。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)247.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（五）復雜事件處理CEP中間件復雜事件處理（Complex Event Progr

24、essing）技術(shù)是90 年代中期由斯坦福大學的David Luckham 教授所提出是一種新興的基于事件流的技術(shù)，它將系統(tǒng)數(shù)據(jù)看作不同類型的事件，通過分析事件間的關(guān)系如：成員關(guān)系、時間關(guān)系以及因果關(guān)系，包含關(guān)系等，建立不同的事件關(guān)系序列庫，即規(guī)則庫，利用過濾、關(guān)聯(lián)、聚合等技術(shù)，最終由簡單事件產(chǎn)生高級事件或商業(yè)流程。不同的應用系統(tǒng)可以通過它得到不同的高級事件。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)257.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（五）復雜事件處理CEP中間件（續(xù)）復雜事件處理代表一個新的開發(fā)理念和架構(gòu)，具有很多特征，例如

25、分析計算是基于數(shù)據(jù)流而不是簡單數(shù)據(jù)的方式進行的。它不是數(shù)據(jù)庫技術(shù)層面的突破，而是整個方法論的突破。目前，復雜事件處理中間件主要面向金融、監(jiān)控等領(lǐng)域，包括IBM流計算中間件InfoSphere Streams，以及Sybase、Tibico等的相關(guān)產(chǎn)品。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)267.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（六）其他相關(guān)中間件國際電信聯(lián)盟對物聯(lián)網(wǎng)提出的任何時刻、任何地點、任意物體之間互聯(lián)，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無處不在的計算的發(fā)展愿景，在某種程度上，與普適計算的核心思想是一致的。普適計算（Ubiquitous c

26、omputing 或 pervasive computing），是一個強調(diào)和環(huán)境融為一體的計算概念，而計算機本身則從人們的視線里消失。在普適計算的模式下，人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。有關(guān)普適計算中間件及物聯(lián)網(wǎng)應用方面的研究內(nèi)容，可參閱其他相關(guān)文獻。另外，由于行業(yè)應用的不同，即使是RFID應用，也可能因其在商場、物流、健康醫(yī)療、食品回溯等領(lǐng)域的不同，而具有不同的應用架構(gòu)和信息處理模型。針對智能電網(wǎng)，智能交通，智能物流，智能安防，軍事應用等領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)中間件，也是當前物聯(lián)網(wǎng)中間件研究的熱點內(nèi)容。TaiYuan University of Technology7.5

27、 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)277.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（七）物聯(lián)網(wǎng)國際研究項目中間件 ASPIREASPIRE旨在將RFID應用滲透到中小型企業(yè)。為了達到這樣的目的，ASPIRE完全改變了現(xiàn)有的RFID應用開發(fā)模式，它引入并推進一種完全開放的中間件（即設(shè)置一個通用的平臺和接口，以實現(xiàn)每個小的應用環(huán)境或系統(tǒng)的標準化以及它們之間的通信），同時完全有能力支持原有模式中核心部分的開發(fā)。ASPIRE的解決辦法是完全開源和免版權(quán)費用，這大大降低了總的開發(fā)成本。 歐盟歐盟HydraHydra物聯(lián)網(wǎng)中間件項目致力于開發(fā)可廣泛部署的智能網(wǎng)絡(luò)嵌入式中間件平臺，使之可運行于新的或已存在的分布式有

28、線/無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。HydraHydra是定位于操作系統(tǒng)和應用之間的中間件，包含了設(shè)計用于處理各種任務(wù)的眾多軟件組成成分，以完成一個有效利用成本低智能物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)過程。TaiYuan University of Technology7.5 7.5 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)287.5.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件分類（七）物聯(lián)網(wǎng)國際研究項目中間件歐洲IOT-A（Internet of Things Architecture）項目致力于當前物連網(wǎng)向未來物聯(lián)網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，以及物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流程建模、原型實現(xiàn)，并對物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)應用作出貢獻。其具體內(nèi)容包括搭建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)互操作模型，建立有效的服務(wù)層響應機制，提供基于

29、開放協(xié)議的服務(wù)協(xié)議，定義官方物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)以及設(shè)備平臺組件等。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)297.5.3 基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計案例基于中間件的體系結(jié)構(gòu)基于中間件的體系結(jié)構(gòu)指的是通過中間件隱藏硬件和網(wǎng)絡(luò)平臺的復雜性和異質(zhì)性的架構(gòu)。本節(jié)針對醫(yī)療保健應用提供了一個基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，為嵌入式設(shè)備和節(jié)點，如計算機或數(shù)據(jù)服務(wù)器，提供簡單、統(tǒng)一的配置和操作。該模型把整個系統(tǒng)看作一個分布式系統(tǒng)，把任何計算設(shè)備，無論硬件還是操作系統(tǒng)，都看作為一個節(jié)點，該架構(gòu)要求每個節(jié)點有必須包含一個獨立于設(shè)備的中間件，并給出

30、基于該中間件進行應用實例開發(fā)的架構(gòu)和方法。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)307.5.3 基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計案例一個簡單的醫(yī)療保健應用場景：（中間件需求）在醫(yī)療保健這個特殊場景中，通常需要在被治療者身上設(shè)置包含若干傳感器的嵌入式設(shè)備節(jié)點，在某個突發(fā)實例觸發(fā)對數(shù)據(jù)的使用需求之前，每個節(jié)點都需要存儲數(shù)據(jù)。該場景中，節(jié)點的存儲和處理能力是最重要的方面，以供決策支持系統(tǒng)使用。例如，如果患者去醫(yī)院并使用人體感應器來監(jiān)測一天的心跳，節(jié)點必須能存儲它一天收集的數(shù)據(jù)，并且只有當患者返回醫(yī)院時才卸載檢節(jié)點測到的數(shù)據(jù)。考慮

31、上面的場景，我們可從中提取出幾個中間件需求：數(shù)據(jù)采數(shù)據(jù)采集和處理集和處理、系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置作為功能性需求，而異質(zhì)性、互操作性和適應性被視為非功能性需求。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)317.5.3 基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計案例數(shù)據(jù)采集和處理數(shù)據(jù)采集和處理：數(shù)據(jù)必須被獲取和存儲、處理（例如，格式適應、過濾），轉(zhuǎn)移、進一步加工或合并并交付給用戶。異質(zhì)性異質(zhì)性：中間件應當模塊化并基于驅(qū)動程序和接口，這些允許它運行在不同的硬件和軟件平臺?；ゲ僮餍曰ゲ僮餍裕罕仨殲樗械墓?jié)點提供標準的接口來訪問數(shù)據(jù)（不同的節(jié)點必須被抽

32、象并使用通用API以相同的方式訪問）。靈活性靈活性：中間件必須具有靈活性和適應性。每個應用上下文（例如血壓、血糖水平的測量）將要求一個稍微不同的操作、采樣率和響應時間的組合。系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置和適應性適應性：部署系統(tǒng)應該是必要的，配置系統(tǒng)，系統(tǒng)應該就啟動和運行。在其他情況下，可能有必要使用共同的方言和調(diào)用標準API函數(shù)，編程應用程序的一部分。針對上述醫(yī)療保健應用場景及中間件需求的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)TaiYuan University of Technology7.6 7.6 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)中間件技術(shù)327.5.3 基于中間件的物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設(shè)計案例架構(gòu)中定義了節(jié)點構(gòu)件（NCeH），該節(jié)點構(gòu)件

33、必須被包括在所有節(jié)點裝置，包括計算機和數(shù)據(jù)服務(wù)器中。該節(jié)點構(gòu)件NCeH主要目的是提供一些機制來處理節(jié)點的引用、異質(zhì)性和平臺和通信協(xié)議的獨立性。該例中血糖儀裝備有節(jié)點組件NCeH二進制文件，運行Android的智能手機裝備有面向Android的NCeH，而服務(wù)器運行NCeH的Linux版本。用戶發(fā)送配置命令（每秒讀葡萄糖；發(fā)送到智能手機，存儲1天；發(fā)送到服務(wù)器）。每個關(guān)鍵詞 - 葡萄糖、智能手機、服務(wù)器 - 使用一種簡單的機制來定義。其中物聯(lián)網(wǎng)中間件NCeH的一種體系結(jié)構(gòu)可以參考下圖所示。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件

34、及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù) 構(gòu)件構(gòu)件是系統(tǒng)中實際存在的可更換部分，代表系統(tǒng)中的一部分物理實施，其發(fā)展在某種程度上極大依賴于中間件技術(shù)，同時，構(gòu)件技術(shù)是支持復用的核心技術(shù)。 服務(wù)服務(wù)相當于構(gòu)件化編程模型中的構(gòu)件。面向服務(wù)的架構(gòu)是一種松耦合的軟件構(gòu)件技術(shù)，將應用程序的不同功能模塊化，并通過標準化的接口和調(diào)用方式聯(lián)系起來，實現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開發(fā)和部署。面向服務(wù)的架構(gòu)模型使得構(gòu)建在不同系統(tǒng)中的同類服務(wù)可以通過統(tǒng)一和通用的方式進行交互。 本節(jié)討論構(gòu)件化架構(gòu)構(gòu)件化架構(gòu)或面向服務(wù)架構(gòu)面向服務(wù)架構(gòu)方式設(shè)計開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時的相關(guān)設(shè)計技術(shù)。337.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計7.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計T

35、aiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)347.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計構(gòu)件具有以下幾個特點：（1）自描述自描述：構(gòu)件必須能夠識別其屬性、存取方法和事件，這些信息可以使開發(fā)環(huán)境將第三方軟件構(gòu)件無縫地結(jié)合起來；（2）可定制可定制：允許提供一個典型的圖形方式環(huán)境，軟件構(gòu)件的屬性只能通過控制面板來設(shè)置；（3）可集成可集成：構(gòu)件必須可以被編程語言直接控制。構(gòu)件也可以和腳本語言或者與從代碼級訪問構(gòu)件的環(huán)境連接，這個特點使得軟件構(gòu)件可以在非可視化開發(fā)項目中使用；（4）連接機制連接機制：構(gòu)件必須能產(chǎn)生事件或者具有讓

36、程序員從語義上實現(xiàn)相互連接的其他機制。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)357.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計構(gòu)件技術(shù)是由基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)而發(fā)展起來的，與面向?qū)ο蟮脑O(shè)計中的對象相類似，但它們之間存在很大差異，構(gòu)件不是對象，只是與對象類似。物聯(lián)網(wǎng)應用范圍、規(guī)模及種類的多樣性使得物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境具有開放、動態(tài)和難控等特性，也造成構(gòu)成系統(tǒng)的軟件實體也具有異構(gòu)、智能和自主等特點。我們把適應環(huán)境變化，且能夠自主進行決策的構(gòu)件稱為自主構(gòu)件自主構(gòu)件一方面，從構(gòu)件角度來看，自主構(gòu)件與普通構(gòu)件相同，它具有相對獨立的功能

37、，能夠被復用和組裝，成為系統(tǒng)的有機構(gòu)成成分。另一方面，從自主性的角度來看，自主構(gòu)件行為受到自身策略的驅(qū)動向外提供服務(wù)，并且可以在運行時刻收集系統(tǒng)的信息，感知變化從而做出決策。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)367.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計針對物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境的特點，構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)應用的構(gòu)件不能只被看作被動的受管對象，而應將其建模為具有主動能力的軟件實體，即自主構(gòu)件自主構(gòu)件。自主構(gòu)件同時具備了構(gòu)件以及 Agent的關(guān)鍵性質(zhì)，從能力要求來看，除了對外提供服務(wù)，自主構(gòu)件區(qū)別于傳統(tǒng)構(gòu)件的能力主要：(1)功

38、能性功能性：能對外提供服務(wù)，可以通過調(diào)用外部構(gòu)件的服務(wù)來實現(xiàn)自身的功能性需求；并具有質(zhì)量屬性評估的功能。(2)自決策性自決策性：對功能性和非功能性目標的實現(xiàn)和改進具有決策能力。(3)自適應性自適應性：自主構(gòu)件對于不同應用環(huán)境具有適應能力，在不同場景下，對外所展現(xiàn)的行為會有所不同。 能夠決定如何選擇和使用外部資源(依賴服務(wù))，并規(guī)范依賴服務(wù)的行為。(4) )交互性交互性和協(xié)同性協(xié)同性：能參與交互和合作，多個自主構(gòu)件可以協(xié)作完成復雜的任務(wù)。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)377.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)

39、應用設(shè)計自主構(gòu)件的功能模塊自主構(gòu)件的功能模塊構(gòu)成一個執(zhí)行循環(huán)：“監(jiān)控分析決策執(zhí)行”來動態(tài)的監(jiān)控環(huán)境變化并做出實時響應。以上4部分使用的數(shù)據(jù)作為共享的知識存儲在知識庫中，共享的知識包括網(wǎng)絡(luò)拓撲信息、系統(tǒng)日志、策略庫等。在開放物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，構(gòu)件所依賴的服務(wù)質(zhì)量和數(shù)量、鏈接的狀態(tài)等都是動態(tài)變化的。理想狀態(tài)下，具有自適應能力的構(gòu)件能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不斷變化的情況下，無需外界進行顯式控制，就能調(diào)整其自身內(nèi)部行為或結(jié)構(gòu)保證正常對外提供服務(wù)。自主構(gòu)件將數(shù)據(jù)、操作、質(zhì)量屬性封裝在一起。自主構(gòu)件是部署在網(wǎng)絡(luò)上、能被第三方復用的軟件實體。TaiYuan University of Technology7.6 7.6

40、面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)387.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計自主構(gòu)件自主構(gòu)件主要由以下 8 個部分組成：(1)接口接口：即自主構(gòu)件對外部提供的服務(wù)接口。主要由感知器和效應器 2 個接口組成，用于感知環(huán)境和作用于環(huán)境。(2)質(zhì)量屬性質(zhì)量屬性：影響質(zhì)量的各種因素的評估函數(shù)；(3)內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)：由數(shù)據(jù)名、類型,以及允許的取值范圍定義。往往用于記錄自主構(gòu)件內(nèi)部和外部環(huán)境的動態(tài)變化。(4)外部依賴服務(wù)外部依賴服務(wù)：定義了自主構(gòu)件對外部計算資源的依賴，以及對計算資源的計算能力和服務(wù)質(zhì)量的期待。(5)交互對象交互對象：定義了自主構(gòu)件在合作過程中，對交互對象的期望列表。(6)交

41、互協(xié)議交互協(xié)議：定義自主構(gòu)件能夠支持的交互方式。(7)動作動作：定義了自主構(gòu)件的具體行為。(8)決策決策：決定是否采取行動，以及如何采取行動，以便更好地實現(xiàn)自身的目標。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)397.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計自主構(gòu)件自主構(gòu)件的基本構(gòu)成及其運行機理TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)407.6.1 面向構(gòu)件的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計自主構(gòu)件自主構(gòu)件的生命周期經(jīng)過設(shè)計、實施、測試、驗證，經(jīng)過

42、安裝和配置，自主構(gòu)件需要向系統(tǒng)注冊安裝和配置信息，以便在進行后續(xù)自決策時使用。安裝配置完成后，自主構(gòu)件進入自己的生命周期。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)417.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(Service Oriented Architecture, SOA)是一種構(gòu)件模型，可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應用構(gòu)件進行分布式部署、組合和使用。服務(wù)層是SOA的基礎(chǔ)，可以直接被應用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。SOA是軟件工程中提出來旨在提高軟件構(gòu)件重

43、用功能的體系架構(gòu)，但其特征無疑同樣適合于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計與開發(fā)。SOA的5大基本特征為構(gòu)件的功能重用提供了解決的辦法。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)427.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計服務(wù)之間通過簡單、精確定義的接口進行通信服務(wù)之間通過簡單、精確定義的接口進行通信，不涉及底層編程接口和通信模型。粗粒度性粗粒度性：粗粒度服務(wù)提供一項特定的業(yè)務(wù)功能，采用粗粒度服務(wù)接口的優(yōu)點在于使用者和服務(wù)層之間不必再進行多次的往復，一次往復就足夠了。松耦合性松耦合性：松耦合性要求SOA架構(gòu)中的不同服務(wù)之間

44、應該保持一種松耦合的關(guān)系。位置透明性位置透明性：位置透明性要求SOA系統(tǒng)中的所有服務(wù)對于其調(diào)用者來說都是位置透明的。協(xié)議無關(guān)性協(xié)議無關(guān)性：協(xié)議無關(guān)性要求每一個服務(wù)都可以通過不同的協(xié)議來調(diào)用。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)437.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計本節(jié)以一個基于服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)EPCIS設(shè)計來介紹面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計。 本節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)流程即按照EPCglobal框架設(shè)計 RFID讀寫器讀取商品標簽中的EPC碼并傳送到RFID過濾收集中間件，中間件負責收集從識讀器上傳的數(shù)據(jù)。在EPCIS捕

45、獲應用程序和EPCIS存儲系統(tǒng)之間定義EPCIS信息捕獲接口，捕獲中間件的事件報告，并存儲到EPCIS存儲系統(tǒng)，在EPCIS存儲系統(tǒng)和EPCIS訪問系統(tǒng)之間定義EPCIS查詢接口，負責查詢EPCIS事件報告。 上述流程可知，EPC信息系統(tǒng)處于系統(tǒng)最高抽象層次，負責和RFID過濾收集中間件進行交互TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)447.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計分析：EPCIS訪問系統(tǒng)相當于電子商務(wù)中的供應商，EPCIS存儲系統(tǒng)相當于電子商務(wù)中經(jīng)營規(guī)模較大的經(jīng)銷商，經(jīng)銷商從供應商購買商品后出售，

46、售出商品后，經(jīng)銷商的系統(tǒng)接收RFID過濾收集中間件從讀寫器讀來的數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫，為經(jīng)銷商查詢商品銷售情況提供依據(jù)，供應商可以從經(jīng)銷商處及時、準確了解到自己所訂閱商品的銷售情況，從而及時調(diào)整生產(chǎn)，避免產(chǎn)量過剩或者不足。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)457.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計設(shè)計：用兩個系統(tǒng)分別代表供應商和經(jīng)銷商。在EPCIS的實現(xiàn)中引入面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計后，經(jīng)銷商經(jīng)銷商登錄供應商的系統(tǒng)選購完商品并提交訂單后，訂單中的商品信息自動存儲在以本次訂單號為文件名的XML文件中，系統(tǒng)將根據(jù)訂單號

47、獲取訂單中商品信息的操作發(fā)布為服務(wù)，經(jīng)銷商根據(jù)訂單號去調(diào)用這個服務(wù)就可以獲取本次購物袋商品信息。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)467.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計設(shè)計（續(xù)）：供應商供應商登錄經(jīng)銷商的系統(tǒng)，填寫訂閱請求表單，需要填寫的訂閱信息為商品編號、商品名稱、開始時間、結(jié)束時間，提交訂閱表單后得到一個訂閱號。經(jīng)銷商端的系統(tǒng)跟過濾收集中間件相連，售出商品時，識讀器掃描售出商品的標簽中的商品信息，經(jīng)過ALE中間件的處理后傳遞到經(jīng)銷商，經(jīng)銷商系統(tǒng)根據(jù)供應商的訂閱信息，將訂閱商品的信息存儲在以訂閱單

48、號為文件名的XML文件中，并根據(jù)訂閱單號獲取訂閱商品信息，發(fā)布為服務(wù)，供應商根據(jù)訂閱單號直接調(diào)用該服務(wù)就可以得到該訂閱商品信息。供應商和經(jīng)銷商這兩個系統(tǒng)之間交互是以相互調(diào)用服務(wù)的形式進行交互，真正實現(xiàn)了SOA中的松耦合。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)477.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計實現(xiàn)：經(jīng)銷商系統(tǒng)中需要錄入商品的屬性為商品編碼、商品名稱、商品種類、商品價格、商品數(shù)量，則供應商在暴露的獲取商品清單的服務(wù)中的商品應包括這些內(nèi)容，由于這個服務(wù)中商品的屬性來自商品清單XML文件，則商品清單XML文

49、件里也應包括這些屬性，并以元素名代表這些屬性，元素的內(nèi)容為商品的屬性。供應商系統(tǒng)中需要訂閱的商品屬性為商品編碼、商品名稱、商品種類、商品價格、商品數(shù)量、交易地點、交易時間。則經(jīng)銷商在獲取訂閱商品信息的服務(wù)中也應該包括這些內(nèi)容，由于該服務(wù)中商品的屬性來自訂閱商品XML文件，則訂閱商品XML文件也應包括這些屬性，以元素名代表這些屬性，元素的內(nèi)容為商品的屬性。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)487.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計實現(xiàn)（續(xù)）：Web Services作為SOA的實現(xiàn)技術(shù)，充分利用Web分布

50、式編程模型的松散耦合性，允許各種平臺和各種編程語言的應用程序彼此交換數(shù)據(jù)，從而將其無縫地整合在一起。Web Services涉及到的技術(shù)有SOAP，WSDL和UDDI。SOAP基于兩種已經(jīng)廣泛使用的技術(shù)：HTTP和XML，其中HTTP用于SOAP消息傳輸，而XML文檔則是SOAP的編碼模式，SOAP可以非常方便地解決異構(gòu)系統(tǒng)中互相通信的問題。一條SOAP消息就是一份特定的XML文檔，包含如下三個元素：必需的根元素，可選的元素，包含SOAP消息的頭消息，必需的元素，包括所有的調(diào)用和響應消息。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)

51、件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)497.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計實現(xiàn)（續(xù)）：WSDL文檔是一份與平臺無關(guān)的XML文檔，詳細定義了Web Services的位置、所提供的操作以及調(diào)用這些操作的方式，Web Services調(diào)用者根據(jù)該WSD文檔調(diào)用Web Services的服務(wù)。WSDL模型充分運用了規(guī)范和實現(xiàn)分離的原則，將Web Services的服務(wù)和實現(xiàn)分成兩個部分定義。第一部分定義了服務(wù)接口，由元素和元素組成，而元素則包含任意數(shù)量的子元素，每個子元素代表一個允許遠程調(diào)用的操作。第二部分定義了服務(wù)實現(xiàn)，由和兩個元素組成，其中元素定義了使用特定的通信協(xié)議，而元素則包含了一系列的元素，把綁定機制

52、、服務(wù)訪問協(xié)議和端點地址結(jié)合在一起。TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)507.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計實現(xiàn)（續(xù)）：基于服務(wù)的EPCIS實現(xiàn)可以采用Apache的CXF開源框架來簡化用戶開發(fā)Web Services操作，并可與JavaEE項目實現(xiàn)無縫整合，因此選用Java中的Struts2+Spring3+Hiberate3框架實現(xiàn)供應商和經(jīng)銷商這兩個系統(tǒng)，并通過CXF框架為這兩個系統(tǒng)增加Web服務(wù)功能來實現(xiàn)上述設(shè)計。其中，Web服務(wù)的發(fā)布需要首先聲明一個接口，再通過具體類來實現(xiàn)該接口。接口和實

53、現(xiàn)類的代碼如下所示：/獲取商品清單服務(wù)的接口WebServicepublic interface OrderWs public List getCommodities(String id, String username, String password); TaiYuan University of Technology7.6 7.6 面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計面向構(gòu)件及服務(wù)的設(shè)計技術(shù)技術(shù)517.6.2 面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計實現(xiàn)（續(xù)）：/獲取商品清單服務(wù)的實現(xiàn)WebService(endpointInterface = “com.service.ws.order.OrderWs”, servi

54、ceName = “OrderWs”)public class OrderWsImp implements OrderWs public List getCommodities (String orderid, String username, String password) /具體實現(xiàn)代碼（略） 其中具體實現(xiàn)代碼就是解析文件“訂單號.xml”中元素的內(nèi)容，得到訂單中的商品信息。在Spring配置文件ApplicationContex.xml中利用CFX框架提供的元素，用下面一行代碼 就能將getCommodities方法暴露成獲取清單的服務(wù)(前提是將該元素的元素包含在配置文件Applica

55、tionContex.xml中)TaiYuan University of Technology7.7 7.7 以以APPAPP為中心的為中心的物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)軟件生態(tài)系統(tǒng)以APP應用程序為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)指的是使用軟件生態(tài)系統(tǒng)作為軟件架構(gòu)。這種架構(gòu)有兩部分主要的構(gòu)成要素，一部分是基礎(chǔ)軟件模塊APP應用程序；另一部分是管理和運行這些應用程序的環(huán)境。其中，APP也表示最主要的實體類型。以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)當前最成功的應用是在移動領(lǐng)域。然而，這些平臺的成功已經(jīng)導致建立應用商店的一個廣泛的領(lǐng)域，并通過一系列的產(chǎn)品，甚至延伸到近期SMART平臺的電子病歷（EMR）領(lǐng)域。527.7.1

56、 以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)7.7.2 APP與構(gòu)件之間的比較7.7.3 APP與服務(wù)之間的比較7.7.4 APP環(huán)境7.7.5 以APP為中心的物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)實例TaiYuan University of Technology7.7.1 以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)的眾多組成中，存在兩個普通的元素：一組一組APP以及用來管理和執(zhí)行這些APP的環(huán)境環(huán)境。這兩個子系統(tǒng)構(gòu)成了以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。一個應用程序APP是一種小型、單一用途的軟件工具。APP在概念上與大型、單一廠商的軟件即服務(wù)（SaaS）所提供的產(chǎn)品的模塊或插件類似。但是，一個AP

57、P比插件或模塊更加獨立于其環(huán)境：APP一般與APP環(huán)境中的基礎(chǔ)的、通用的功能沒有沒有依賴。537.7 7.7 以以APPAPP為中心的為中心的物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)軟件生態(tài)系統(tǒng)TaiYuan University of Technology7.7.1 以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)一般地，如果一個模塊或插件滿足以下要求，就可以被認為是APP：（1）APP具有用戶界面。也就是說，APP的設(shè)計是為與系統(tǒng)的人類用戶交互的。他們還可以通過該APP環(huán)境彼此互動。（2）APP在其生態(tài)系統(tǒng)中服務(wù)于一個或幾個目的（如電子郵件，日歷，待辦事項列表）。（3）APP是可以被APP環(huán)境發(fā)現(xiàn)和加載的。這些因素也有助

58、于從組件和服務(wù)中區(qū)分APP。在軟件模塊的抽象層次，APP可能被認為是在和服務(wù)相似的抽象層次，而組件存在于較低層。547.7 7.7 以以APPAPP為中心的為中心的物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)軟件生態(tài)系統(tǒng)TaiYuan University of Technology7.7.2 APP與構(gòu)件之間的比較APP對構(gòu)件就像構(gòu)件和對象的對比：是上面抽象的統(tǒng)一層次。APP可以由構(gòu)件，以及對象、功能和原始程序代碼來組成。構(gòu)件存儲他們的大部分數(shù)據(jù)，而APP幾乎不存儲自己的數(shù)據(jù)。不是在內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)，APP操作的數(shù)據(jù)是存儲在共享數(shù)據(jù)總線上，由APP環(huán)境提供，以方便與類似用途的APP之間共享。不像構(gòu)件，APP通過在一

59、個APP環(huán)境中托管以組合成更大的軟件系統(tǒng)。構(gòu)件的組合通常需要在各個構(gòu)件之間配置一系列的接口調(diào)用。557.7 7.7 以以APPAPP為中心的為中心的物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)軟件生態(tài)系統(tǒng)TaiYuan University of Technology7.7.3 APP與服務(wù)之間的比較APP和服務(wù)在軟件模塊抽象層次中處于同一層。然而，APP和服務(wù)在鏈接數(shù)據(jù)和可執(zhí)行代碼時采用相反的方法。服務(wù)一般要求數(shù)據(jù)在服務(wù)之間來回傳輸；在Web服務(wù)的情況下，這種傳輸?shù)陌l(fā)生是通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)向遠程服務(wù)的主機。另一方面，使用APP需要傳送可執(zhí)行代碼，即APP，到包含數(shù)據(jù)的執(zhí)行環(huán)境。 APP和服務(wù)這兩者都是由對象、組件、功

60、能和源程序代碼組成。和APP不同，服務(wù)是通過一組數(shù)據(jù)的鏈接的轉(zhuǎn)換而集成和組合成較大的解決方案。567.7 7.7 以以APPAPP為中心的為中心的物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)軟件生態(tài)系統(tǒng)軟件生態(tài)系統(tǒng)TaiYuan University of Technology7.7.4 APP環(huán)境一個以APP為中心的軟件生態(tài)系統(tǒng)的APP環(huán)境提供發(fā)現(xiàn)、管理和執(zhí)行APP的必要資源。APP的發(fā)現(xiàn)往往是通過一個集中的Web服務(wù)-APP商店來管理。App Store中包含的環(huán)境的安裝，配置和刪除APP的能力構(gòu)成了它來管理它所包含的APP的能力。而APP被執(zhí)行時，環(huán)境提供到共享數(shù)據(jù)存儲、外部通信（如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）、以及訪問連接到該應用環(huán)境