信息与电脑2019年第4期China Computer & Communication软件开发与应用基于物联网的环境监控系统设计与实现吴 塾（高新兴科技集团股份有限公司，广东 广州 510530）摘 要：物联网作为互联网之后的信息技术革命，可全面应用于环境监测工作。笔者提出了一种三级物联网精细化环境监控系统整体架构。该架构体系实现了当前各种物联网应用系统现场设备感知数据的充分利用，可利用中间件获取有效信息，在分布式数据库中进行存储，并对外提供统一的服务接口。笔者着重介绍了为验证体系结构可行性而制作的原型系统，主要分析了串行网络转换为IP网络和基于WCF数据操作服务的两项关键技术。关键词：物联网；环境监控系统；串行网络中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）04-129-02The Design and Implementation of Environmental Monitoring System Based on Internet of ThingsWu Shumonitoring in an all-round way. In this paper, a three-level fine environmental monitoring system architecture of the Internet of things Abstract: The Internet of things, as the information technology revolution after the Internet, can be applied to environmental (Gosuncn Technology Group Co., Ltd., Guangzhou Guangdong 510530, China)is proposed. This architecture makes full use of the field device-aware data of various Internet of things application systems. It can use middleware to obtain effective information, store it in distributed database and provide a unified service interface to the outside world. key technologies of converting serial network into IP network and data operation service based on WCF.The author mainly introduces the prototype system which is made to verify the feasibility of the architecture, and mainly analyses two Key words: Internet of things; environmental monitoring system; serial network１ 环境监控系统架构体系要针对各种数据查询处理终端而设置。第三级的后台数据系三级物联网精细化环境监控系统主要由现场应用系统统层主要由数据库、数据库操作服务、查询服务和数据库组层、网关中间件层和后台数据系统层三部分组成。第一级是成。该系统主要用于存储数据，包括基于安全保密服务所而现场应用系统层，其组成部分为各类物联网应用子系统，如设置的其他操作和查询服务功能等[1]。IP传输网络应用系统、ZigBee无线传输网络应用以及GPRS通过该整体架构，如果用户想去白云公园散步，在地图传输网络应用等。ZigBee无线传输网络主要在家畜水产养殖、上只需搜索并选中，就会呈现这个区域的相应环境信息。这花草农产品种植等方面应用居多。IP传输网络主要在音视频些环境信息来源于哪？主要是公园和周围地区均建立了相应监控等方面运用较多。GPRS传输网络主要聚集于移动运输的物联网应用子系统，并带有各种各样的传感器，比如涉及监测、桥梁检测和山体滑坡监测等方面。实现多网融合是第到图像、温湿度以及噪声的各类传感器。通过传感器感知可二级网关中间件层的关键，主要包括公共服务接口、相关数以获取正确的环境参数信息，数据处理中间件接收到由子系据处理中间件和查询中间件等。公共服务接口是经国家权威统传来的参数信息后，存储与核心数据库。如果用户需要查机构发布的可信数据的统一公共服务接口。数据处理中间件询该地区的环境信息时，通过查询中间件，系统将会自动调主要负责过滤、筛选、处理以及统一整合现场层中各种不同取附近相应的参数信息，包括图片、温湿度和噪声等信息，的数据，并通过操作服务接口将这些有效数据存入分布式核帮助客户排忧解难。如果要查询具体地区的PM2.5，原理相同，心数据库。查询中间件指专用系统数据的查询服务接口，主可直接调用附近区域监测站的标准数据。这些PM2.5检测值作者简介：吴塾(1981—)，男，广东潮州人，本科。研究方向：通信、安防。— １２９ —软件开发与应用信息与电脑China Computer & Communication2019年第4期具有权威性和公认度，可供调用参考。槽相连。当收到串口和网口数据后，会发出相应的内部信号，该系统架构优势较大。一方面，由于现场技术的不同，并连接串口与网口，从而确保数据格式的正确转换。传输的数据类型也不相同，而各种中间件的出现使这些问题2.1.2 消息机制迎刃而解，其能够提供统一类型的数据，并传输到后台核心数据库，从而便于这些数据的后续处理和应用；另一方面，消息指在软件设计对象之间传递信息，这些信息主要为该系统架实现了用户服务窗口统一，用户可以通过一个平台对象的标识或成员信息。而消息机制指是网关内部不同功能获取所需要的信息[2]。程序模块之间传输和处理信息的方法。２ 环境监控原型系统2.2 基于WCF的数据操作服务通过专门制作环境监控原型系统，以实现三级物联网精WCF实际上是一组数据通信应用程序开发接口，由微细化环境监控系统架构体系的正确性测试。该系统现场层主软开发，是面向服务的一种通信接口。WCF基本上提供了跨要包括两种网络，即由IP摄像机组成的IP网络和由由温湿度、进程、跨机器和跨网络的服务调用。WCF服务通常寄宿在一噪声等感知节点组成的ZigBee网络。ZigBee网络的对外接个正在运行的服务管理程序中，具有很强的依附性。宿主一口是串口，通过协调器实现管理，而IP网络的对外接口是网般指承载WCF服务管理的进程。服务寄宿实质上就是服务口。摄像机操作中间件作为网关层的一部分，主要负责完成指定宿主的过程。简言之，原型系统是一个宿主，采用自我摄像机操作函数的封装。对于嵌入式网关，其主要是负责将寄宿的方式创建一个Windows服务管理程序，并以此作为服串行网络转换成为IP网络。此外，对于后台数据层，摄像机务，人机交互终端则相当于另一个Windows应用程序。基于操作中间件主要由数据操作服务中间件和数据库构成。本系WCF的数据操作服务一般包括宿主（Host）、服务应用程序统的主要作用是将串行网络转换为IP网络和基于WCF的数两部分，而调用服务的客户端则是人机交互终端的本质。据操作服务部分。服务应用程序Service提供服务接口源，主要由服务契约、服务实现和app.config文件三部分构成。服务契约中，设计2.1 串行网络转换为IP网络者完成程序功能接口函数的设计，在服务实现类中设置接口将ARM 9作为硬件平台，通过网关将串行网络转换为函数，配置文件保持不变。一般而言，配置和发布服务是宿IP网络，且底层操作系统以Linux为主，使用QT进行应用主的主要职责。设计者完成服务地址配置后，要绑定服务约开发。Linux系统涉及到众多工作，包括对资源、硬件设备定接口和通信模式，采用服务类实例化宿主，打开服务宿主。和文件进行管理、任务调度等。QT也开发出了很多应用，调用服务的客户端指用添加服务引用，可以直接调用源服务包括数据格式协议转换、用户交互以及数据读写等。中提供的接口函数。读写网络数据与串口数据是网关的主要职责，转换数据３ 结 语格式协议亦是如此。针对数据读写方面，主要有两种监听方本文主要设计了一种三级物联网精细化环境监控系统架式，即中断触发方式和轮询方式。两种方式作对比，中断触构体系。该架构充分利用了现有的物联网应用系统资源，结发方式的操作表现更加主动，当捕获状态信号时，该方式会合中间件技术，实现数据的存储和配置，通过建立统一对外启用具有针对性的程序处理接口数据，其优点还体现在很少查询人机交互终端界面，满足人们的精细化需求，同时，完占用系统资源。由于各种原因，比如外部数据的不连续性和成了原型系统的设计。目前，原型系统广泛应用于各大院校，嵌入式设备资源有限，为了监听串口和网络接口数据，使用串行网络转换为IP网络和基于WCF的数据操作服务作为重中断触发方式更佳。另外，关于转换数据协议，可使用消息点技术，实现了重大突破。机制，以实现串口与网络数据的联动。2.1.1 中断触发参考文献作为一种软件机制，可通过串口/网口自动监测是否存[1]马卫.基于物联网技术的环境监测应用研究[J].计算在数据，如果收到数据会发布相应信号，而主程序接口获取机光盘软件与应用,2013(3):33-34.信号通知后，其状态会产生变化。中断触发机制促使系统更[2]焦俊,操俊,潘中,等.基于物联网的农田环境在线具便捷性，任何时间都可以检查接口状态，应用QT信号与监测系统[J].农业工程,2014,4(6):18-23.— １３０ —
