第1頁：概述

　　1 概述

　　物聯網（Internet of Things， IOT）[1]是在計算機互聯網的基礎上，利用無線射頻識別（Radio Frequency IDentification， RFID）、無線數據通信技術，構造一個覆蓋萬事萬物的網絡。在該網絡中，物品能夠彼此進行“交流”，而無需人為幹預。其實質是利用射頻自動識別技術，通過計算機互聯網實現物品（商品）的自動識別和信息的互聯與共享。在“物聯網”的構想中，RFID標簽中存儲規範、且具有互用性的信息，通過無線通信網絡把它們自動采集到中央信息系統，實現物品的識別，從而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。從網絡結構看，物聯網是通過Internet連接眾多RFID應用系統並在廣域網範圍內對物品身份進行識別的分布式系統。物聯網的網絡硬件系統包括各種RFID應用系統和覆蓋全球的Internet網絡。Internet上的計算機終端是RFID應用系統中的計算機，通過Internet和RFID應用系統的後臺信息系統使其更加豐富和容易理解。無線射頻識別技術的出現及應用發展，使得物聯網可以實現與現代工業企業內部現有網絡系統進行信息整合，同時可以優化內部物流供應和優化企業流程，提高工業企業內部的生產效率和產品質量，從而提高整個企業的核心競爭力。設計和開發基於RFID技術的現代工業企業物聯網系統技術，以便企業可以及時、準確地獲取寶貴的生產數據，並對數據進行分析處理、減少生產浪費、縮短產品周期，在進一步提高產品質量和效率的同時，提高企業的綜合競爭力。

　　當前物聯網應用更多的是針對底層技術進行研究，如物聯網編碼技術、識別和防碰撞技術等。如何對海量物品信息進行後期地高效利用，對各類服務進行整合，並且提供給企業或個人更為人性化的服務，是物聯網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。擁有服務後，用戶可以通過編配這些服務給企業或個人的業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、服務註冊（或服務註冊中心、服務註冊機構等）和服務請求者（或稱客戶端），並且它們對應於體系結構中的相應模塊。物聯網中帶有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整合到物聯網的服務應用中，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，實現了服務提供和和服務具體使用方式的分離，從而實現對各種粗粒度松耦合服務的集成，為處理企業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，它可以根據需求通過網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，可以直接被應用調用，從而有效控制系統中與軟件代理交互的人為依賴性。

　　文獻[3]將SOA定義為：本質上是服務的集合。服務間彼此通信，這種通信可能是簡單的數據傳送，也可能是2個或更多的服務協調進行某些活動。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、獨立於其他服務所處環境和狀態的函數。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不是一種現成的技術，而是一種架構和組織IT基礎結構及業務功能的方法。SOA是一種在計算環境中設計、開發、部署和管理離散邏輯單元（服務）的模型。在物聯網的條件下，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的資源已經或者正在以服務的形式存在，因此，研究基於SOA的融合物聯網應用技術是很有價值的[6]。

　　傳統企業控制過程系統，如生產、物流等，企業內部通常匯集了多種不同的商業軟件系統，它們利用不同的數據標準和通信平臺，這無疑增加了企業運營和管理成本。為了獲得業務靈活性，許多企業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。

　　（1）消費者（Consumer）：利用生產者提供服務的實體，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）：執行涉及特定任務的實體，如數據中心、企業信息中心等。

　　（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）生產者（Producer）：提供特定服務或者功能的實體。

　　第2頁：基於SOA的物聯網應用基礎框架

　　3 基於SOA的物聯網應用基礎框架

　　實際生產實踐過程中通常包含不同硬件和軟件類型，數據格式和通信協議通常也存在多種標準兼容性的問題，物聯網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者同時也可以作為消費者出現。但對於服務的整合、兼容各類數據和協議還需要借助面向服務架構。

　　服務提供者，即生產者，可以是利用了RFID技術的各類設備，可以是產品、計劃以及生產設備，具備了RFID功能的設備或者產品的數據信息將在企業規定的產品生命周期內被全程跟蹤。

　　數據處理平臺是SOA框架的第1層，這層將負責海量數據信息的安全驗證，對受“汙染”的數據進行排除和過濾，保證數據的完整性和安全性。為了對數據進行統一調用，需要利用XML和元數據技術對海量異構數據進行一致性和標準化處理，為數據的統一利用提供可能。

　　安全平臺是服務平臺和數據平臺之間的安全屏障，對設備和數據的安全負責。服務層主要是提供通用接口和代理服務，數據通用接口負責解析各層的數據調用指令，屏蔽不同的數據庫和數據格式，同時有利用於各種數據庫的分布式部署。

　　應用通用接口可以與上層消費者聯系，其主要目的是對不同類型的用戶使用的通信協議進行解析，實現各種通信協議的兼容。服務層的關鍵部分是設備管理服務、服務代理和通信代理，構成數據處理和上層應用之間的橋梁。服務層還將面對物聯網應用過程中遇到的網絡連接資源受限以及應用平臺不同等問題。由於物聯網的底層設備極其豐富，SOA體系提供網絡服務的過程中需要考慮發送延遲以及資源調度的問題，在網絡服務中需要提供多種路由或者使用延遲容忍網絡技術來應對。同時，SOA體系還需要相應的均衡調度算法均衡網絡資源。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，安全管理是企業應用正常運行的基礎保障，尤其針對數據安全、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）方式實現用戶對所有網絡資源、所有應用系統的統一登錄，用戶一次登錄，即可訪問其有權訪問的所有系統資源。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。采用角色驅動的訪問控制策略，根據用戶的不同角色，按訪問者的權限、定制的頁面內容以及訪問者使用的終端等個性化的參數向訪問者推送其定制的內容，對不同報表或主題分配相應的內容訪問權限和操作權限，加強對敏感數據、密級數據的嚴密隔離和控制，保證數據和訪問的安全。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網絡構成的數據流，從底層的基礎數據到上層的服務請求數據都是帶有RFID的，在中間的SOA架構中，這些海量的RFID數據構成了整個應用的基礎。

　　在開發方面，選用如圖4所示的開發平臺框架，在SOA的實現過程中，主要有2種實現技術：。Net平臺和Java平臺。借助靈活多樣的開發框架，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、工業企業自動化和信息化進程的不斷發展，企業或個人都對生產、物流以及銷售等各個環節的質量的要求越來越高，全流程監控以及服務整合將是未來企業發展方向。物聯網的出現為企業生產的全過程監控提供了可能，利用RFID技術可以有效地解決現該問題。面向服務架構可以有效對各類服務進行整合，提高企業整合的高效性，降低重復工作帶來的損耗。因此，本文提出基於SOA的物聯網基礎應用框架，並對其中的核心組件及開發平臺進行了闡述。物聯網和SOA的整合研究對於我國物聯網建設具有重要意義，本文為物聯網信息服務系統的研究和建設提供了一定借鑒。

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