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　　1 概述

　　物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IOT)[1]是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用無線射頻識別(Radio Frequency IDentification, RFID)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。在該網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人為干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻自動(dòng)識別技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識別和信息的互聯(lián)與共享。在“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想中，RFID標(biāo)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(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品的識別，從而通過開放性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對物品的“透明”管理。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，物聯(lián)網(wǎng)是通過Internet連接眾多RFID應(yīng)用系統(tǒng)并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對物品身份進(jìn)行識別的分布式系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)包括各種RFID應(yīng)用系統(tǒng)和覆蓋全球的Internet網(wǎng)絡(luò)。Internet上的計(jì)算機(jī)終端是RFID應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，通過Internet和RFID應(yīng)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(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用發(fā)展，使得物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行信息整合，同時(shí)可以優(yōu)化內(nèi)部物流供應(yīng)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(gè)企業(yè)的核心競爭力。設(shè)計(jì)和開發(fā)基于RFID技術(shù)的現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)，以便企業(yè)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取寶貴的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、減少生產(chǎn)浪費(fèi)、縮短產(chǎn)品周期，在進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率的同時(shí)，提高企業(yè)的綜合競爭力。

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

　　2 面向服務(wù)的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)

　　SOA是一種架構(gòu)模型，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式部署、組合和使用。服務(wù)是SOA的基礎(chǔ)，可以直接被應(yīng)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(xiàn)[3]將SOA定義為：本質(zhì)上是服務(wù)的集合。服務(wù)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(gè)或更多的服務(wù)協(xié)調(diào)進(jìn)行某些活動(dòng)。服務(wù)間需要某些方法進(jìn)行連接。所謂服務(wù)就是精確定義、封裝完善、獨(dú)立于其他服務(wù)所處環(huán)境和狀態(tài)的函數(shù)。另外，文獻(xiàn)[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(gè)關(guān)鍵特性：它是一種粗粒度、松散耦合服務(wù)架構(gòu)，服務(wù)之間通過簡單、精確定義接口進(jìn)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(shù)，而是一種架構(gòu)和組織IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)功能的方法。SOA是一種在計(jì)算環(huán)境中設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署和管理離散邏輯單元(服務(wù))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(wù)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(wù)的形式存在，因此，研究基于SOA的融合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)是很有價(jià)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(biāo)準(zhǔn)和通信平臺，這無疑增加了企業(yè)運(yùn)營和管理成本。為了獲得業(yè)務(wù)靈活性，許多企業(yè)都在向面向服務(wù)架構(gòu)遷移。該架構(gòu)能提可重復(fù)使用、共享且高可用的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程服務(wù)。圖1顯示了SOA的基礎(chǔ)邏輯部件，為更深刻地理解SOA基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以將SOA基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)劃分為3個(gè)子部分。

　　在SOA中的具體意義如下：
　　(1)消費(fèi)者(Consumer)：利用生產(chǎn)者提供服務(wù)的實(shí)體，如移動(dòng)終端、Web客戶等。
　　(2)應(yīng)用(Application)：提供應(yīng)用接口或不同程度的松散耦合服務(wù)，如移動(dòng)應(yīng)用、Web應(yīng)用、富客戶端等。
　　(3)服務(wù)(Service)：執(zhí)行涉及特定任務(wù)的實(shí)體，如數(shù)據(jù)中心、企業(yè)信息中心等。
　　(4)服務(wù)支持(Service Support)：為SOA提供特定的應(yīng)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(wù)或者功能的實(shí)體。

　　3 基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架

　　實(shí)際生產(chǎn)實(shí)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(biāo)準(zhǔn)兼容性的問題，物聯(lián)網(wǎng)為這些基礎(chǔ)設(shè)備提供了信息標(biāo)識，這些帶有RFID的嵌入式設(shè)備可以作為生產(chǎn)者同時(shí)也可以作為消費(fèi)者出現(xiàn)。但對于服務(wù)的整合、兼容各類數(shù)據(jù)和協(xié)議還需要借助面向服務(wù)架構(gòu)。因此，本文提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)框架如圖3所示。

　　將SOA與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，將原有SOA 3層架構(gòu)細(xì)分為6層體系。

　　服務(wù)提供者，即生產(chǎn)者，可以是利用了RFID技術(shù)的各類設(shè)備，可以是產(chǎn)品、計(jì)劃以及生產(chǎn)設(shè)備，具備了RFID功能的設(shè)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(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)信息的安全驗(yàn)證，對受“污染”的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用，需要利用XML和元數(shù)據(jù)技術(shù)對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性和標(biāo)準(zhǔn)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(wù)平臺和數(shù)據(jù)平臺之間的安全屏障，對設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全負(fù)責(zé)。服務(wù)層主要是提供通用接口和代理服務(wù)，數(shù)據(jù)通用接口負(fù)責(zé)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(shí)有利用于各種數(shù)據(jù)庫的分布式部署。

　　應(yīng)用通用接口可以與上層消費(fèi)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(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)各種通信協(xié)議的兼容。服務(wù)層的關(guān)鍵部分是設(shè)備管理服務(wù)、服務(wù)代理和通信代理，構(gòu)成數(shù)據(jù)處理和上層應(yīng)用之間的橋梁。服務(wù)層還將面對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中遇到的網(wǎng)絡(luò)連接資源受限以及應(yīng)用平臺不同等問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的底層設(shè)備極其豐富，SOA體系提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(luò)服務(wù)中需要提供多種路由或者使用延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來應(yīng)對。同時(shí)，SOA體系還需要相應(yīng)的均衡調(diào)度算法均衡網(wǎng)絡(luò)資源。不同的應(yīng)用平臺要求SOA體系有更通用的設(shè)計(jì)模式，首先會考慮不同RFID設(shè)備之間的標(biāo)準(zhǔn)，其次是上層用戶之間不同的訪問平臺。

　　在整個(gè)應(yīng)用基礎(chǔ)框架中包括2個(gè)安全平臺，安全管理是企業(yè)應(yīng)用正常運(yùn)行的基礎(chǔ)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(diǎn)登錄(Single Sign-On, SSO)方式實(shí)現(xiàn)用戶對所有網(wǎng)絡(luò)資源、所有應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一登錄，用戶一次登錄，即可訪問其有權(quán)訪問的所有系統(tǒng)資源。身份管理采用LDAP目錄服務(wù)器認(rèn)證管理。它可使新的應(yīng)用程序利用現(xiàn)有基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行用戶管理，從而縮短了部署和管理新應(yīng)用程序的時(shí)間。采用訪問策略管理提供嚴(yán)密的權(quán)限邏輯。采用角色驅(qū)動(dòng)的訪問控制策略，根據(jù)用戶的不同角色，按訪問者的權(quán)限、定制的頁面內(nèi)容以及訪問者使用的終端等個(gè)性化的參數(shù)向訪問者推送其定制的內(nèi)容，對不同報(bào)表或主題分配相應(yīng)的內(nèi)容訪問權(quán)限和操作權(quán)限，加強(qiáng)對敏感數(shù)據(jù)、密級數(shù)據(jù)的嚴(yán)密隔離和控制，保證數(shù)據(jù)和訪問的安全。從圖3的SOA應(yīng)用基礎(chǔ)框架可以看出，整個(gè)框架的基礎(chǔ)是由RFID網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的數(shù)據(jù)流，從底層的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)到上層的服務(wù)請求數(shù)據(jù)都是帶有RFID的，在中間的SOA架構(gòu)中，這些海量的RFID數(shù)據(jù)構(gòu)成了整個(gè)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

　　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(shí)現(xiàn)過程中，主要有2種實(shí)現(xiàn)技術(shù)：.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(jìn)行高效應(yīng)用集成的部署和運(yùn)行，還能對軟件生命周期進(jìn)行管理。

      4 結(jié)束語

　　隨著全球一體化、工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化和信息化進(jìn)程的不斷發(fā)展，企業(yè)或個(gè)人都對生產(chǎn)、物流以及銷售等各個(gè)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(wù)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(shù)可以有效地解決現(xiàn)該問題。面向服務(wù)架構(gòu)可以有效對各類服務(wù)進(jìn)行整合，提高企業(yè)整合的高效性，降低重復(fù)工作帶來的損耗。因此，本文提出基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)應(yīng)用框架，并對其中的核心組件及開發(fā)平臺進(jìn)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(shè)具有重要意義，本文為物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的研究和建設(shè)提供了一定借鑒。