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　　1 概述

　　物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IOT)[1]是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用無線射頻識別(Radio Frequency IDentification, RFID)、無線數(shù)據(jù)通信技術，構造一個覆蓋萬事萬物的網(wǎng)絡。在該網(wǎng)絡中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人為干預。其實質(zhì)是利用射頻自動識別技術，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構想中，RFID標簽中存儲規(guī)范、且具有互用性的信息，通過無線通信網(wǎng)絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品的識別，從而通過開放性的計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。從網(wǎng)絡結構看，物聯(lián)網(wǎng)是通過Internet連接眾多RFID應用系統(tǒng)并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對物品身份進行識別的分布式系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)包括各種RFID應用系統(tǒng)和覆蓋全球的Internet網(wǎng)絡。Internet上的計算機終端是RFID應用系統(tǒng)中的計算機，通過Internet和RFID應用系統(tǒng)的后臺信息系統(tǒng)使其更加豐富和容易理解。無線射頻識別技術的出現(xiàn)及應用發(fā)展，使得物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)與現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡系統(tǒng)進行信息整合，同時可以優(yōu)化內(nèi)部物流供應和優(yōu)化企業(yè)流程，提高工業(yè)企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高整個企業(yè)的核心競爭力。設計和開發(fā)基于RFID技術的現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術，以便企業(yè)可以及時、準確地獲取寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析處理、減少生產(chǎn)浪費、縮短產(chǎn)品周期，在進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的同時，提高企業(yè)的綜合競爭力。

　　當前物聯(lián)網(wǎng)應用更多的是針對底層技術進行研究，如物聯(lián)網(wǎng)編碼技術、識別和防碰撞技術等。如何對海量物品信息進行后期地高效利用，對各類服務進行整合，并且提供給企業(yè)或個人更為人性化的服務，是物聯(lián)網(wǎng)最終取得成功應用的關鍵。面向服務架構(Service-Oriented Architecture, SOA)[2]是一種將信息化模塊化為服務的架構風格，面向服務架構的核心是實現(xiàn)服務和技術的完全分離，從而達到服務的可重用性。擁有服務后，用戶可以通過編配這些服務給企業(yè)或個人的業(yè)務流程帶來更持久的生命力。SOA的主要組成部分涉及3個方面，這是由SOA中的3個主要角色決定的，分別是服務提供者、服務注冊(或服務注冊中心、服務注冊機構等)和服務請求者(或稱客戶端)，并且它們對應于體系結構中的相應模塊。物聯(lián)網(wǎng)中帶有RFID的各類嵌入式設備既是SOA應用中天然的服務提供者也是SOA體系中天然的服務請求者。將SOA整合到物聯(lián)網(wǎng)的服務應用中，可以對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用，實現(xiàn)了服務提供和和服務具體使用方式的分離，從而實現(xiàn)對各種粗粒度松耦合服務的集成，為處理企業(yè)應用中的復雜性問題提供有效的解決方案。

　　2 面向服務的應用體系結構

　　SOA是一種架構模型，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用。服務是SOA的基礎，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。

　　文獻[3]將SOA定義為：本質(zhì)上是服務的集合。服務間彼此通信，這種通信可能是簡單的數(shù)據(jù)傳送，也可能是2個或更多的服務協(xié)調(diào)進行某些活動。服務間需要某些方法進行連接。所謂服務就是精確定義、封裝完善、獨立于其他服務所處環(huán)境和狀態(tài)的函數(shù)。另外，文獻[4-5]給出了SOA的不同定義。雖然不同組織對SOA有不同的理解，但是仍然可以從上述定義中看到SOA的幾個關鍵特性：它是一種粗粒度、松散耦合服務架構，服務之間通過簡單、精確定義接口進行通信，不涉及底層編程接口和通信模型。SOA不是一種現(xiàn)成的技術，而是一種架構和組織IT基礎結構及業(yè)務功能的方法。SOA是一種在計算環(huán)境中設計、開發(fā)、部署和管理離散邏輯單元(服務)的模型。在物聯(lián)網(wǎng)的條件下，各種原本封閉的資源也將以服務的形式開放出來，Internet上的原有資源和新出現(xiàn)的資源已經(jīng)或者正在以服務的形式存在，因此，研究基于SOA的融合物聯(lián)網(wǎng)應用技術是很有價值的[6]。

　　傳統(tǒng)企業(yè)控制過程系統(tǒng)，如生產(chǎn)、物流等，企業(yè)內(nèi)部通常匯集了多種不同的商業(yè)軟件系統(tǒng)，它們利用不同的數(shù)據(jù)標準和通信平臺，這無疑增加了企業(yè)運營和管理成本。為了獲得業(yè)務靈活性，許多企業(yè)都在向面向服務架構遷移。該架構能提可重復使用、共享且高可用的關鍵業(yè)務流程服務。圖1顯示了SOA的基礎邏輯部件，為更深刻地理解SOA基礎結構，可以將SOA基礎結構劃分為3個子部分。

　　在SOA中的具體意義如下：
　　(1)消費者(Consumer)：利用生產(chǎn)者提供服務的實體，如移動終端、Web客戶等。
　　(2)應用(Application)：提供應用接口或不同程度的松散耦合服務，如移動應用、Web應用、富客戶端等。
　　(3)服務(Service)：執(zhí)行涉及特定任務的實體，如數(shù)據(jù)中心、企業(yè)信息中心等。
　　(4)服務支持(Service Support)：為SOA提供特定的應用背景支持功能，如安全、管理、語義解析等。
　　(5)生產(chǎn)者(Producer)：提供特定服務或者功能的實體。

　　3 基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應用基礎框架

　　實際生產(chǎn)實踐過程中通常包含不同硬件和軟件類型，數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議通常也存在多種標準兼容性的問題，物聯(lián)網(wǎng)為這些基礎設備提供了信息標識，這些帶有RFID的嵌入式設備可以作為生產(chǎn)者同時也可以作為消費者出現(xiàn)。但對于服務的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服務架構。因此，本文提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應用基礎框架如圖3所示。

　　將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結合，將原有SOA 3層架構細分為6層體系。

　　服務提供者，即生產(chǎn)者，可以是利用了RFID技術的各類設備，可以是產(chǎn)品、計劃以及生產(chǎn)設備，具備了RFID功能的設備或者產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息將在企業(yè)規(guī)定的產(chǎn)品生命周期內(nèi)被全程跟蹤。

　　數(shù)據(jù)處理平臺是SOA框架的第1層，這層將負責海量數(shù)據(jù)信息的安全驗證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進行排除和過濾，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性。為了對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術對海量異構數(shù)據(jù)進行一致性和標準化處理，為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一利用提供可能。

　　安全平臺是服務平臺和數(shù)據(jù)平臺之間的安全屏障，對設備和數(shù)據(jù)的安全負責。服務層主要是提供通用接口和代理服務，數(shù)據(jù)通用接口負責解析各層的數(shù)據(jù)調(diào)用指令，屏蔽不同的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)格式，同時有利用于各種數(shù)據(jù)庫的分布式部署。

　　應用通用接口可以與上層消費者聯(lián)系，其主要目的是對不同類型的用戶使用的通信協(xié)議進行解析，實現(xiàn)各種通信協(xié)議的兼容。服務層的關鍵部分是設備管理服務、服務代理和通信代理，構成數(shù)據(jù)處理和上層應用之間的橋梁。服務層還將面對物聯(lián)網(wǎng)應用過程中遇到的網(wǎng)絡連接資源受限以及應用平臺不同等問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的底層設備極其豐富，SOA體系提供網(wǎng)絡服務的過程中需要考慮發(fā)送延遲以及資源調(diào)度的問題，在網(wǎng)絡服務中需要提供多種路由或者使用延遲容忍網(wǎng)絡技術來應對。同時，SOA體系還需要相應的均衡調(diào)度算法均衡網(wǎng)絡資源。不同的應用平臺要求SOA體系有更通用的設計模式，首先會考慮不同RFID設備之間的標準，其次是上層用戶之間不同的訪問平臺。

　　在整個應用基礎框架中包括2個安全平臺，安全管理是企業(yè)應用正常運行的基礎保障，尤其針對數(shù)據(jù)安全、用戶身份和訪問控制的管理。本文框架可以采用單點登錄(Single Sign-On, SSO)方式實現(xiàn)用戶對所有網(wǎng)絡資源、所有應用系統(tǒng)的統(tǒng)一登錄，用戶一次登錄，即可訪問其有權訪問的所有系統(tǒng)資源。身份管理采用LDAP目錄服務器認證管理。它可使新的應用程序利用現(xiàn)有基礎架構進行用戶管理，從而縮短了部署和管理新應用程序的時間。采用訪問策略管理提供嚴密的權限邏輯。采用角色驅(qū)動的訪問控制策略，根據(jù)用戶的不同角色，按訪問者的權限、定制的頁面內(nèi)容以及訪問者使用的終端等個性化的參數(shù)向訪問者推送其定制的內(nèi)容，對不同報表或主題分配相應的內(nèi)容訪問權限和操作權限，加強對敏感數(shù)據(jù)、密級數(shù)據(jù)的嚴密隔離和控制，保證數(shù)據(jù)和訪問的安全。從圖3的SOA應用基礎框架可以看出，整個框架的基礎是由RFID網(wǎng)絡構成的數(shù)據(jù)流，從底層的基礎數(shù)據(jù)到上層的服務請求數(shù)據(jù)都是帶有RFID的，在中間的SOA架構中，這些海量的RFID數(shù)據(jù)構成了整個應用的基礎。

　　在開發(fā)方面，選用如圖4所示的開發(fā)平臺框架，在SOA的實現(xiàn)過程中，主要有2種實現(xiàn)技術：.Net平臺和Java平臺。借助靈活多樣的開發(fā)框架，用戶不僅能進行高效應用集成的部署和運行，還能對軟件生命周期進行管理。

      4 結束語

　　隨著全球一體化、工業(yè)企業(yè)自動化和信息化進程的不斷發(fā)展，企業(yè)或個人都對生產(chǎn)、物流以及銷售等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量的要求越來越高，全流程監(jiān)控以及服務整合將是未來企業(yè)發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為企業(yè)生產(chǎn)的全過程監(jiān)控提供了可能，利用RFID技術可以有效地解決現(xiàn)該問題。面向服務架構可以有效對各類服務進行整合，提高企業(yè)整合的高效性，降低重復工作帶來的損耗。因此，本文提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基礎應用框架，并對其中的核心組件及開發(fā)平臺進行了闡述。物聯(lián)網(wǎng)和SOA的整合研究對于我國物聯(lián)網(wǎng)建設具有重要意義，本文為物聯(lián)網(wǎng)信息服務系統(tǒng)的研究和建設提供了一定借鑒。