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[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)：區(qū)域地質(zhì)調(diào)查：運(yùn)用

中圖分類號：TN919.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0305-01

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things，IOT）代表了一種互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展到真實(shí)世界的設(shè)想，物聯(lián)網(wǎng)使日常用品進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，真實(shí)的物體不再與虛擬世界相分離，現(xiàn)實(shí)世界中的物體都可以作為物理接入點(diǎn)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。 它是指將各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻標(biāo)簽閱讀裝置、條碼與二維碼設(shè)備、全球定位系統(tǒng)和其它基于物-物通信模式（M2M）的短距無線自組織網(wǎng)絡(luò)，通過各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大智能網(wǎng)絡(luò)。如果說互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人之間的交流，那么物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對話，也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相間的連接和交互。物聯(lián)網(wǎng)是物流與信息流的結(jié)合，在制造業(yè)、物流、智能建筑、超市零售業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并對這些行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

由于地質(zhì)調(diào)查工作的特殊性，以及野外地質(zhì)調(diào)查設(shè)備的限制，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作卻鮮有人涉足。地質(zhì)調(diào)查是物流（地質(zhì)樣品等原始地質(zhì)資料）、信息流（對地質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)字化描述）的結(jié)合，將物聯(lián)網(wǎng)引入地質(zhì)調(diào)查，利用物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以充分實(shí)現(xiàn)地質(zhì)調(diào)查的數(shù)字化、信息化，勢必會促進(jìn)地質(zhì)調(diào)查工作全程數(shù)字化、信息化，提高地質(zhì)調(diào)查工作的質(zhì)量和效率。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘測技術(shù)，在數(shù)據(jù)的收集以及數(shù)據(jù)的記錄方面的工作效率不高，各個(gè)工作環(huán)節(jié)之間的連接不夠機(jī)密，使得區(qū)域地質(zhì)勘工作的工作量變大，效率降低。然而，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引進(jìn)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的互通與聯(lián)系。將所有設(shè)備連成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而大大的提高了區(qū)域地質(zhì)勘測的工作效益，保障了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，是非常值得推廣和應(yīng)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

一、物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是指將各種信息傳感設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈可以細(xì)分為標(biāo)識、感知、處理和信息傳送四個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運(yùn)營商的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于射頻標(biāo)簽、傳感器、嵌入式系統(tǒng)及傳輸數(shù)據(jù)計(jì)算等領(lǐng)域。其中，嵌人式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心.以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ).軟硬件可裁剪.適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此.嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng).它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括微處理器、存儲器及外設(shè)器件和I/O端口等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS）和應(yīng)用程序.應(yīng)用過程控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為，而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序與硬件的交互作用。

二、區(qū)域地質(zhì)勘查工作流程

1、室內(nèi)準(zhǔn)備階段：主要對罔區(qū)內(nèi)已有大（中1比例尺遙感、重力、航磁、化探和地質(zhì)、礦產(chǎn)資料進(jìn)行全面系統(tǒng)收集和綜合研究

2、野外工作階段：主要進(jìn)行地質(zhì)填圖和礦產(chǎn)調(diào)查的野外工作，并同步開展遙感影像解譯結(jié)果的檢查與驗(yàn)證，以及物探、化探異常的評價(jià)與查證，進(jìn)一步深化解釋推斷成果，對重要基礎(chǔ)地質(zhì)問題和礦產(chǎn)問題開展專題性研究。

3、綜合整理階段：這個(gè)階段主要是對地學(xué)信息多源化問題的研究。根據(jù)綜合推斷結(jié)果編制最終成果圖件，編寫研究成果報(bào)告。解決地質(zhì)調(diào)查工作的全程數(shù)字化、信息化.現(xiàn)階段的主要難點(diǎn)是解決野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集的數(shù)字化，以及這些設(shè)備與計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、互通。

三、嵌入式系統(tǒng)在野外測試設(shè)備中的應(yīng)用

1、嵌入式系統(tǒng)及其特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)是一種文時(shí)操作系統(tǒng).它是硬件與軟件系統(tǒng)的結(jié)合，它的優(yōu)勢是利用很少的軟、硬件資源實(shí)現(xiàn)自動控制功能。經(jīng)過幾十年的發(fā)展已由早期以C8051芯片組為代表的軟、硬件資源少、功能單一的系統(tǒng)，發(fā)展到當(dāng)前以ARM 系列芯片為代表的軟、硬件資源豐富、功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)。

2、在野外測試設(shè)備中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展.嵌入式技術(shù)作為一種與其相伴相生的新型科學(xué)技術(shù)，在很多領(lǐng)域巾都得到了廣泛的推廣。尤其是一些智能設(shè)備以及導(dǎo)航設(shè)備終端上應(yīng)用，使其在我們的生活和生產(chǎn)中的發(fā)揮了十分重要的作用，也方便了人們的生活。區(qū)域地質(zhì)勘測工作，由于工作的環(huán)節(jié)較多，流程復(fù)雜，若在其具體操作中，運(yùn)用智能勘測設(shè)備，會大大提高勘測效率和準(zhǔn)確率。嵌人式系統(tǒng)在各種野外測試設(shè)備中的集成，使這些設(shè)備具了獨(dú)立的計(jì)算能力，在提高測試速度的同時(shí)測試過程也逐漸智能化，通過串口、USB 口等有線方式或WIFI、藍(lán)牙等兒線方式，測試數(shù)據(jù)能即時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

1、物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展 是近年來一個(gè)發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。它并不是全新的技術(shù)，它是已有的射頻識別（RFID）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNS）、嵌入式技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的集成，互聯(lián)網(wǎng)將分布在各地的計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)問的資源共享與利用，物聯(lián)網(wǎng)通過集成在各種設(shè)備、物體、甚至人體中的嵌入式設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)將這些設(shè)備、物體連接起來，形成M2M、M2P網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)這些物體的信息互聯(lián)與資源共享。

2、物聯(lián)網(wǎng)與野外測試設(shè)備

地質(zhì)調(diào)查工作存在一定的特殊性.并且還會受到多種因素的制約。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在地質(zhì)勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)物流和信息流的有效統(tǒng)一。并且利用物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)其工作過程的數(shù)字化，信息化。從而提高了勘測工作的準(zhǔn)確性，以及時(shí)效性。

3、在區(qū)域地質(zhì)調(diào)杏中的應(yīng)用

以智能手機(jī)為核心的野外客戶端.用于野外地質(zhì)路線上地質(zhì)觀測點(diǎn)的地質(zhì)現(xiàn)象數(shù)字化采集，以及與各種集成了嵌人式系統(tǒng)的便攜式野外測試設(shè)備在觀察點(diǎn)定量化測試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交互。集成于智能手機(jī)的GPS用于采集地質(zhì)觀測點(diǎn)的坐標(biāo)、時(shí)間信息，并通過麥克風(fēng)、攝像頭、觸摸屏以音頻、視頻、照片、手繪草圖的多媒體方式記錄觀察點(diǎn)的地質(zhì)現(xiàn)象.同時(shí)集成于智能手機(jī)的RFID讀寫器利用EPC電子標(biāo)簽地質(zhì)樣品進(jìn)行編碼，便攜式設(shè)備在觀察點(diǎn)的定量化測試數(shù)據(jù)也實(shí)時(shí)傳送給智能手機(jī)，這樣采集的各種地質(zhì)信息都被賦予時(shí)空信息，便于后期的資料整理及專題地圖的生成。服務(wù)器端包括：IIS、SQL Server、GIS、基礎(chǔ)及專業(yè)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、RFID系統(tǒng)等5類服務(wù)器。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，使得很多工作實(shí)現(xiàn)信息化的工作模式，這是時(shí)展的要求，也是歷史的必然趨勢，區(qū)域地域勘測工作中，物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，使得野外勘測設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化，信息化的工作模式，各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)系高度緊密。使得數(shù)據(jù)的采集與分析 更加的快速、準(zhǔn)確。我國計(jì)算機(jī)技術(shù)工作人員，在面對已有成績的同時(shí)，還要不斷的研發(fā)新的技術(shù)，使嵌入式網(wǎng)路技術(shù)在地質(zhì)勘測領(lǐng)域能夠發(fā)揮更大的作用。為國家的經(jīng)濟(jì)作出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】嵌入式系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng) 研究

物聯(lián)網(wǎng)（The Internetof things，IOT）通過智能感知、識別技術(shù)與普適計(jì)算，將所有物體融入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的信息交換。很多行業(yè)都應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)，如智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)4.0、智慧交通、智能家居等等，在這些行業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮了重要的作用，極大促進(jìn)了各行業(yè)的智能化和信息化，提高工作效率。目前，很多設(shè)備已經(jīng)通過物聯(lián)網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)中，如PC、手機(jī)等多種設(shè)備。而這些設(shè)備不能直接接入到互聯(lián)網(wǎng)，需要通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)連接。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)具有很多功能，如協(xié)議轉(zhuǎn)換、重新封裝數(shù)據(jù)、防火墻、信息過濾等。嵌入式系統(tǒng)（Embedded system）屬于一種專用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠特定地執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。也就是說，該系統(tǒng)主要是依照預(yù)先定義的任務(wù)進(jìn)行完全執(zhí)行。現(xiàn)主要結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，闡釋在嵌入式系統(tǒng)視角下如何應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)。

1 嵌入式系統(tǒng)簡述

1.1 嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

嵌入式系統(tǒng)屬于一種完全嵌入受控器件內(nèi)部的系統(tǒng)，其可分為硬件、軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分。嵌入式系統(tǒng)設(shè)備由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備兩部分構(gòu)成。其中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中包含了系統(tǒng)軟件層、應(yīng)用軟件層、硬件層和硬件抽象層四個(gè)組成部分。硬件層系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相似，其具有良好的兼容性。但在功能上，硬件層系統(tǒng)儲存量小、指令處理速度低。硬件抽象層也叫中間層，其能夠?qū)⒌讓佑布蜕蠈榆浖珠_，形成有不同功能的獨(dú)立的部分。因此，在進(jìn)行開發(fā)時(shí)不受到硬件影響，使開發(fā)效率極大提高。硬件抽象層還具有初始化底層硬件設(shè)備、配置硬件設(shè)備的部分基本參數(shù)等等。軟件層包括文件和操作兩大主要系統(tǒng)，形成一個(gè)開發(fā)環(huán)境。應(yīng)用軟件層主要是提供應(yīng)用接口，使用戶可以直接進(jìn)行編程應(yīng)用軟件，并控制和應(yīng)用整個(gè)系統(tǒng)。

1.2 嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)系

在物聯(lián)網(wǎng)中，嵌入式系統(tǒng)是連接物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)關(guān)鍵部分。由于在互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，并沒有將其自然延伸到物聯(lián)網(wǎng)，兩者之間并無直接的關(guān)系，為了讓互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)無縫連接，就需要使用嵌入式系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。因此，在物聯(lián)網(wǎng)中，嵌入式系統(tǒng)的存在具有物控、物感、人-物交互、物-物交互等特性?？偟膩碚f，物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前新技術(shù)發(fā)展下而形成的信息技術(shù)而且是其信息技術(shù)中重要的構(gòu)成部分，而嵌入式系統(tǒng)則是物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)組成部分。嵌入式系統(tǒng)的存在推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)、物之間的無障礙交融。

2 基于嵌入式系統(tǒng)視角下的物聯(lián)網(wǎng)研究

2.1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和操作系統(tǒng)分析

常見的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法有軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、軟硬件獨(dú)立設(shè)計(jì)兩種。通常采用軟硬件順序獨(dú)立設(shè)計(jì)的方法，也就是先設(shè)計(jì)硬件再進(jìn)行設(shè)計(jì)軟件。其中硬件設(shè)計(jì)語言常用的有Verilog HDL、VHDL等。軟件設(shè)計(jì)常用的軟件語言有C++、C、Java等。常見的嵌入式操作系統(tǒng)有WinCE、Linux、PalmOS等。嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、特定性、時(shí)間準(zhǔn)確性、可裁剪性、支持網(wǎng)絡(luò)功能、接口標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)。在開發(fā)環(huán)境中，嵌入式操作系統(tǒng)發(fā)揮了極大的作用，體現(xiàn)其強(qiáng)大的開發(fā)功能，并得到人們的青睞和廣泛應(yīng)用。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)需求分析

物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成其基本的架構(gòu)，感知層主要作用是對信息的識別和采集；網(wǎng)絡(luò)層的作用主要是轉(zhuǎn)發(fā)、處理網(wǎng)絡(luò)信息、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理控制等；應(yīng)用層的作用是根據(jù)需求來實(shí)現(xiàn)各種功能，使行業(yè)能夠根據(jù)其特點(diǎn)和需求實(shí)現(xiàn)信息化、智能化。由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接，進(jìn)而使各種設(shè)備能夠無縫接入互聯(lián)網(wǎng)，真正實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物之間的無障礙溝通。因此，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在設(shè)計(jì)方面有較高的要求，具體有以下幾點(diǎn)：

（1）具備廣泛感知網(wǎng)絡(luò)以及無縫接入的能力。由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)要將互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無縫連接，這就需要其具備廣泛感知網(wǎng)絡(luò)能力，才能夠?qū)烧哌B接起來。但傳感器設(shè)備具有一定的局限性，這就需要在設(shè)計(jì)中考慮到各種傳感器的特點(diǎn)。而傳感器則屬于通信技術(shù)中的一種，常見的有藍(lán)牙、Zigbee、Wi-Fi等等。這些通信技術(shù)實(shí)際上都屬于近程通信，而且協(xié)議體系都有所不同，并沒有設(shè)置統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這就需要物聯(lián)網(wǎng)感知層能夠?qū)@些不同的網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的感知和接入的能力。

（3）具備較強(qiáng)的各類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。目前我國互聯(lián)網(wǎng)采用的協(xié)議有TCP/IP、IPv6等。不同的無線接入設(shè)備、傳感器也采用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。可見，我國互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議具有多樣性的特點(diǎn)。因此，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須要具備較強(qiáng)的各類型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力，才能夠在不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議中實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為同一種格式，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。

（3）具備良好的管理與控制能力。目前我國互聯(lián)網(wǎng)中的各大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都設(shè)置了專屬的管理平臺，也就是說其網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議都有所不同。物聯(lián)網(wǎng)最終要與這些網(wǎng)絡(luò)平臺連接，這就需要物聯(lián)網(wǎng)自身能夠具備良好的管理與控制能力。例如實(shí)現(xiàn)對自身登錄、故障、狀態(tài)等方面的管理與控制，對傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理與控制的等等。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

在傳輸網(wǎng)絡(luò)方面，TCP/IP模型結(jié)構(gòu)主要包括應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)網(wǎng)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。其中應(yīng)用層的作用是執(zhí)行用戶的應(yīng)用程序，在這一過程中，主要通過不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議來實(shí)現(xiàn)信息的交換。傳輸層的作用主要是正確地把數(shù)據(jù)傳遞給進(jìn)程，使端與端之間實(shí)現(xiàn)信息交換。傳輸層中所使用的協(xié)議為TCP和UDP。網(wǎng)絡(luò)接口層的功能主要是面向物理接口使各種設(shè)備能夠互聯(lián)，另外其還能夠面向模型上層接收數(shù)據(jù)?；ヂ?lián)網(wǎng)層的作用主要是區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)，分組和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

在傳感層網(wǎng)絡(luò)方面，采用的通信方式主要有無線和有限兩種，無線有Wi-Fi、Zigbee、紅外線等等；常見的有線通信方式是USB、RS232等等。傳感層網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。以無線Wi-Fi為例，物理層的功能主要是開啟、關(guān)閉無線收發(fā)，檢測接收端的能量，測量信號強(qiáng)度和質(zhì)量、自主選擇信道頻率等等。網(wǎng)絡(luò)層的功能主要是分析信息、路由管理、網(wǎng)絡(luò)安全管理等等。應(yīng)用層的功能是安全管理、反應(yīng)管理、功能定義、定義設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接等等。

3 基于嵌入式系統(tǒng)視角下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

嵌入式_發(fā)板常用的有A20和樹莓派開發(fā)板，以A20開發(fā)板為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)中，軟件部分的設(shè)計(jì)使用C、PHP、MySQL等語言。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用A20開發(fā)板、網(wǎng)線、串口、51單片機(jī)等。開發(fā)環(huán)境采用Linux操作系統(tǒng)，并按照Linux的開發(fā)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)具體流程如表1。

按照上述步驟完成工作后，測定數(shù)據(jù)庫是否正常，便完成了物聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，我們對整個(gè)架構(gòu)再進(jìn)行具體分析和細(xì)化，并進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，就可以完成嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)中的重要技術(shù)組成部分，其對于物聯(lián)網(wǎng)來說是不可缺少的。在當(dāng)前傳輸協(xié)議類型眾多的復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的無障礙信息交互，就需要采用嵌入式系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使各種接口都夠和物聯(lián)網(wǎng)連接。在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)不同軟件的需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足各行各業(yè)對于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]李津，孫毅，劉瓊俐.基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)智能移動終端的設(shè)計(jì)[J].中國新通信，2015（24）：120-121.

[2]王緒海，姚曉峰.基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)[J].信息通信，2016（01）：64-66.

[3]鄧二偉，黃冰.基于嵌入式系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)研究[J].電腦迷，2016（01）：79-80.

作者簡介

張舉（1987-），男，山西省人，大學(xué)本科學(xué)歷。研究方向?yàn)榍度胧脚c物聯(lián)網(wǎng)。

篇3

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 嵌入式系統(tǒng) 安全性問題 安全對策

中圖分類號：TN915.08 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0217-01

隨著我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物質(zhì)需求的增加，物聯(lián)網(wǎng)的概念也漸漸地融入到人類的生活中，而隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的逐漸開放，一系列的安全問題也闖入了這個(gè)世界，如今的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，幾乎所有本質(zhì)可靠的嵌入式系統(tǒng)都能夠與互聯(lián)網(wǎng)接通，體系結(jié)構(gòu)從封閉到開放，因此也給了不安全因素進(jìn)入到嵌入式系統(tǒng)的機(jī)會，所以嵌入式系統(tǒng)安全性問題是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代重要的組成部分。

1 什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比有極大意義上的不同，提到物聯(lián)網(wǎng)，我想這個(gè)概念對如今的人們來說都不再陌生，但是在以前，物聯(lián)網(wǎng)是人們無法想象的。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的世界，只有有了互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)才得以生存，兩者都是息息相關(guān)的，但正是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的開放式，使原本具備可靠能力的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的安全性問題，物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是一個(gè)物質(zhì)的世界，就是把物體組建到網(wǎng)站上的虛幻世界，然后形成一個(gè)買家和賣家在網(wǎng)上進(jìn)行彼此交流最后達(dá)到成交的過程，物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，也是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必須經(jīng)過的階段。物聯(lián)網(wǎng)每時(shí)每刻都在采集信息和處理信息，幾乎社會的各種領(lǐng)域都要用到物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)在國際上又稱為傳感網(wǎng)，這是在計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及移動通信網(wǎng)之后掀起的又一次浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)有三大特點(diǎn)，第一是全面感知力強(qiáng)，物聯(lián)網(wǎng)連接的是物，需要和物品的結(jié)合，賦予物智能化，從而實(shí)現(xiàn)對物的感知；第二就是可靠傳輸性，物聯(lián)網(wǎng)首先通過前面的感知力接收信息，然后通過可靠的傳輸網(wǎng)站把信息重新傳遞出去；第三是智能處理性，通過物聯(lián)網(wǎng)中的各種傳感設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程獲取，對物流信息進(jìn)行監(jiān)控，時(shí)時(shí)刻刻都可以實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息共享。總之物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)種類極其廣泛，從流量特征差異來看，物聯(lián)網(wǎng)可以分為大流量業(yè)務(wù)和小流量業(yè)務(wù)，而大流量業(yè)務(wù)主要是指數(shù)據(jù)量較大，精確度較高，比如以軍事事業(yè)相關(guān)的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)；比如一些比較高端的廣告等等；小流量業(yè)務(wù)又可以詳細(xì)劃分為三類，第一是需要長期保持暢通并頻繁發(fā)出一些業(yè)務(wù)量小的工作，實(shí)時(shí)性較精確，比如電話業(yè)務(wù)；第二類是需要長期在線而且不經(jīng)常發(fā)出的小范圍的流量業(yè)務(wù)，比如我們經(jīng)常接觸到的水電煤氣費(fèi)用等等業(yè)務(wù)；第三類是不用長時(shí)間保持在線的小流量業(yè)務(wù)，只有在需要的時(shí)候才發(fā)起連接，數(shù)據(jù)量較小，實(shí)時(shí)性較高，比如自助存取款機(jī)等業(yè)務(wù)[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)安全問題的概念

所謂的嵌入式系統(tǒng)，是指物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，以應(yīng)用為中心，說白了就是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常說的裝上硬件之后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但是，嵌入式系統(tǒng)是通常只針對某一項(xiàng)特殊任務(wù)，它的核心是預(yù)先編輯好一個(gè)或幾個(gè)預(yù)先編輯好的程序來執(zhí)行一個(gè)或幾個(gè)任務(wù)的微型處理器或者是單片機(jī)。但是，如今我們發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)給人類帶來方便條件的同時(shí)，又因?yàn)樗拈_放性，所以就給大家?guī)砹藖碜酝獠抗舻娘L(fēng)險(xiǎn)，嵌入式系統(tǒng)的漏洞無處不在，并且沒有任何有效的補(bǔ)丁來進(jìn)行修復(fù)，于是就出現(xiàn)了我們在日常生活中所出現(xiàn)的釣魚網(wǎng)站等等之類的安全危機(jī)。

在分析這個(gè)安全問題之前，我想先舉一個(gè)生活中的實(shí)例，就比如我們馬上要下班的時(shí)候，可以通過辦公室電腦控制家里的空調(diào)溫度，但是這種技術(shù)有利也有弊，雖然在某種意義上可能是為大家提供了方便，但是這種接通網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)也有可能會遭遇到外部的攻擊，入侵者可以通過電腦控制家里的空調(diào)，冬天的時(shí)候把溫度盡量調(diào)到最低，使水管凍裂等等；夏天的時(shí)候把溫度調(diào)高，然后使家里的寵物中暑等等，這些都是人們不可預(yù)測的?，F(xiàn)如今，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)受到各個(gè)領(lǐng)域的青睞，不管是工作還是學(xué)習(xí)、軍事方面都大量使用，但是如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在漏洞，就很容易被他人攻擊。除此之外，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)大多都是用電池供電，如果正在工作的時(shí)候發(fā)現(xiàn)電量已經(jīng)用完而沒有備用的電池可替換，這時(shí)候系統(tǒng)就無法繼續(xù)正常工作，與此同時(shí)也給了入侵者攻擊的機(jī)會。然而，許多嵌入式系統(tǒng)都是小公司做的，他們出于成本的因素，并不安裝太多的安全性硬件，況且使用者追求的也是只要外觀看起來便捷，質(zhì)量好用就行?？傊?，一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，只要連接互聯(lián)網(wǎng)就有可能受到木馬病毒的侵?jǐn)_，從而盜取重要信息。

3 物聯(lián)網(wǎng)在物流行業(yè)的應(yīng)用

物流行業(yè)是如今社會發(fā)展的主要潮流，它不僅是我國十大產(chǎn)業(yè)重視規(guī)劃的其中之一，也是信息化和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域。在生活中也得到了廣泛的應(yīng)用，比如現(xiàn)在的我們工作忙，就少了逛街的時(shí)候，這時(shí)候我們就可以通過強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)上進(jìn)行挑選和購買自己想要的東西，在我們提交訂單付款之后，賣家就會發(fā)貨，然后通過快遞公司攬收并開始運(yùn)輸，而且在運(yùn)輸?shù)倪^程中，我們都可以通過電子信息來查看物流，以便買家知道自己買的東西去向，而且如果有的東西買回來時(shí)顧客不滿意，同時(shí)物流公司又為此訂單加了運(yùn)費(fèi)險(xiǎn)的話，買家就可以再通過物流的方式把東西退還給賣家，還有就是如果某公司需要急件的話，我們可以發(fā)順豐，這大概一天就可以到達(dá)目的地，這樣就省去了人們的時(shí)間和精力，物流行業(yè)不僅豐富了人們的生活，還通過現(xiàn)實(shí)生活與網(wǎng)絡(luò)虛幻生活的相連接。除此之外，嵌入式系統(tǒng)還可以幫助大家記錄信息，但是當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)問題的時(shí)候，由于資源受限，往往不可能對這些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，這時(shí)候就需要用網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行異地備份，避免信息丟失[2]。

4 嵌入式系統(tǒng)安全性問題的對策

研究嵌入式系統(tǒng)安全性問題的對策是目前社會發(fā)展的重要階段，無論是民用還是軍用，我們都必須通過大量的實(shí)驗(yàn)，來針對這些安全性問題采取有效的措施，比如我們要對系統(tǒng)和重要數(shù)據(jù)設(shè)置保護(hù)程序，以免病毒讀取和盜用，還有就是在我們?nèi)粘Ｉ钪行枰徺I軟件的時(shí)候要盡量選擇正版軟件，因?yàn)楸I版的軟件會很有可能存在許多漏洞，從而為病毒敞開了大門，對于公司的辦公電腦，我們應(yīng)該定期的備份和更新一些重要的文件。日常生活中，我們應(yīng)該對計(jì)算機(jī)定期的做一個(gè)體檢和殺毒，清理上網(wǎng)和軟件的殘余垃圾，防止木馬病毒侵入，對于聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)必須要遵守網(wǎng)絡(luò)規(guī)定和自身協(xié)議的規(guī)定，不能隨意向外部傳輸信息和接收信息，對于不明來歷的信息，我們要仔細(xì)閱讀不能隨意進(jìn)行讀取。除此之外，只要我們將一些重要的信息鎖起來，那么丟失的幾率就很小，這就將意味著只要把我們的信息保存在一個(gè)可靠的地方一般就不會被盜用的，對于一些有線的系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)有異常，我們可以通過切斷電源的方式來組織黑客侵入，這些方法廣泛用于一些比較特殊的工作應(yīng)用領(lǐng)域，然而這種方法并不適用于那些對安全性要求比較高的信息。如果有較多的安全保護(hù)硬件來使數(shù)據(jù)分散，從而使信息在存儲和發(fā)送的時(shí)候不容易被阻止。當(dāng)然，我們也可以給我們重要的信息設(shè)置一個(gè)密碼，這樣也提高了嵌入式系統(tǒng)的安全性能。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)是把所有物體通過傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能管理和識別，也是未來社會發(fā)展的趨勢，以后的生活，人們將更加依賴物聯(lián)網(wǎng)，所以，未來的社會應(yīng)該多培養(yǎng)一些這樣的人才，培養(yǎng)為社會主義現(xiàn)代化事業(yè)多做貢獻(xiàn)的人，提高對嵌入式系統(tǒng)安全性的意識，只有考慮過多的安全性因素，才能建立出一個(gè)相對比較安全的嵌入式系統(tǒng)，擁有掌握過硬的技術(shù)，降低物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的嵌入式系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)保護(hù)措施，把物聯(lián)網(wǎng)的成本降到最低，效益做到最高，風(fēng)險(xiǎn)降到最低甚至是沒有風(fēng)險(xiǎn)，為人們的生活帶來更大的益處，才能使整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大起來，只要我們不斷地研究，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的嵌入式系統(tǒng)安全性能一定會越來越高，我國的各個(gè)方面素質(zhì)也會得到很大程度上的提高。

參考文獻(xiàn)

篇4

關(guān)鍵詞：串口設(shè)備；聯(lián)網(wǎng)；嵌入式

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已深入到各行各業(yè)、千家萬戶中了?；ヂ?lián)網(wǎng)給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，互聯(lián)網(wǎng)縮短了人們之間的距離，相隔很遠(yuǎn)的人可以利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的面對面的交流。隨著人類社會的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)控制技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)化是工業(yè)未來的必然發(fā)展趨勢。

目前，在工業(yè)控制領(lǐng)域中，單片機(jī)系統(tǒng)主要是RS-232、RS-485和CAN總線協(xié)議通信，它們無法與互聯(lián)網(wǎng)直接相連。由于這些系統(tǒng)普遍采用的是8位單片機(jī)，只有RS-232異步串行通信接口，要想實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，那么就必須對通信接口進(jìn)行物理改造、數(shù)據(jù)格式改造和通信協(xié)議的轉(zhuǎn)化。而人們對串行通信接口的聯(lián)網(wǎng)化要求越來越高，在這種需求形勢下，Zworld公司推出了一種串口設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。它將嵌入式技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完美的運(yùn)用到串口設(shè)備中，滿足了串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)化的需求。它能夠有效實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，促進(jìn)了工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

如圖1所示為系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。我們可以看出，該系統(tǒng)由：上位機(jī)、嵌入式網(wǎng)絡(luò)化裝置和智能儀表所組成。而智能儀表就是串口設(shè)備，利用嵌入式網(wǎng)絡(luò)化裝置將以太網(wǎng)與串口設(shè)備完美連接起來，而上位機(jī)則利用網(wǎng)絡(luò)對串口設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。由于該系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，于是就可以直接與Internet互聯(lián)，利用遠(yuǎn)程主機(jī)就可以對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程訪問。

2 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)

我們可以將該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

ARM處理器是ACORN計(jì)算機(jī)有限公司面向低預(yù)算市場設(shè)計(jì)出的第一款RISC微處理器。該處理器是32位設(shè)計(jì)，同時(shí)還配備了16位指令集，它體積小、功耗低、成本低、支持32位和16位的雙指令集，同時(shí)還可以兼容2位和16位的器件。實(shí)踐證明，ARM處理器是開發(fā)硬件的絕佳選擇。

在本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，嵌入式網(wǎng)絡(luò)化裝置是核心，該裝置采用32位的高速處理器S3C4510B，該處理器的芯片選擇的是ARM7系列。在存儲系統(tǒng)上，采用了一片HY20LV160，它構(gòu)成了16位的Flash存儲系統(tǒng)，容量為2MB，可以存放用戶的應(yīng)用程序、嵌入式操作系統(tǒng)和需要保存的數(shù)據(jù)等。另外，又選用了2片HY20LV160構(gòu)成了一個(gè)32位的SDRAM存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)的存儲空間為16MB，它能存儲嵌入式系統(tǒng)以及用戶的一些數(shù)據(jù)資料等。

同時(shí)，增加了一個(gè)232-485的電平轉(zhuǎn)換電路和TL16C554A芯片將S3C4510B芯片的串行通信接口擴(kuò)充到了4個(gè)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是與硬件設(shè)計(jì)相配套的。軟件設(shè)計(jì)既要完成串口設(shè)備與以太網(wǎng)的連接，也要完成數(shù)據(jù)包的處理、任務(wù)的調(diào)度、硬件的設(shè)備驅(qū)動等任務(wù)。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，市場上的嵌入式系統(tǒng)越來越多，如：uC/OS、Linux、uCLinux等。uCLinux嵌入式系統(tǒng)是前幾年出現(xiàn)的一種應(yīng)用于微控制領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，在低端網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。本文所采用的嵌入式系統(tǒng)就是uCLinux。通過軟件設(shè)計(jì)，要能夠有效讀取串口接收到的數(shù)據(jù)包，然后再根據(jù)讀取的結(jié)果計(jì)算出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并將設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，最后就是將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送到各個(gè)控制器的串口上。嵌入式網(wǎng)絡(luò)裝置的軟件設(shè)計(jì)主要是由人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)這幾個(gè)部分組成。在網(wǎng)絡(luò)通信程序的軟件設(shè)計(jì)上，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)串口中斷程序。利用這個(gè)中斷程序，將通過串口的電力儀表數(shù)據(jù)放置在一個(gè)串口緩沖區(qū)中，將PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)傳遞過來的數(shù)據(jù)資料傳輸給智能儀表。這個(gè)串口中斷程序的注冊為：request_irq（0，uartirq_handler，UART_INTER-RUPT，“uartirq”，NULL）。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信程序中，不同的數(shù)據(jù)傳輸采用不同的通信協(xié)議，可靠性要求高的數(shù)據(jù)傳輸采用TCP/IP通信協(xié)議，而可靠性要求不高的數(shù)據(jù)傳輸采用UDP通信協(xié)議。整個(gè)通信程序的數(shù)據(jù)流如圖2所示：

在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)流中可以看出，TCP/IP應(yīng)用程序處于整個(gè)程序的最高層，它調(diào)用Socker API的接口函數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的操作。緊接著的UDP、TCP處理模塊就是所謂的通信協(xié)議模塊，不同的數(shù)據(jù)通過不同的通信協(xié)議進(jìn)行傳輸。

[參考文獻(xiàn)]

[1]鄧欽文.基于ARM和Linux的嵌入式Web服務(wù)器研究與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué)：2010年.

篇5

關(guān)鍵詞：智慧農(nóng)業(yè)；監(jiān)控系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；ZigBee

中圖分類號：S24；TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

中國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一直以來都依靠傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，浪費(fèi)了大量的人力物力，而且對環(huán)境造成了污染與破壞，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，如何順應(yīng)新時(shí)期和諧社會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求，利用現(xiàn)有技術(shù)和平臺來設(shè)計(jì)一個(gè)滿足要求的新系統(tǒng)，成為迫切需要解決的問題。智慧農(nóng)業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)、云儲存、ZigBee等技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)化監(jiān)控與管理。

1 系統(tǒng)總體方案

監(jiān)控系統(tǒng)是基于現(xiàn)有技術(shù)特點(diǎn)，由嵌入式網(wǎng)關(guān)，RFID，ZigBee及各種傳感器模塊組成，在遵循物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，包含安卓客戶端和Web客戶端的智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)。通過各傳感器來采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后利用ZigBee無線技術(shù)完成數(shù)據(jù)從傳感器到嵌入式網(wǎng)關(guān)的傳輸，再依據(jù)TCP協(xié)議使數(shù)據(jù)從嵌入式網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)絎eb服務(wù)器，將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析形成信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示，實(shí)現(xiàn)將農(nóng)業(yè)大棚里的環(huán)境參數(shù)在相應(yīng)客戶端與移動端顯示的功能。同時(shí)依據(jù)傳感器反饋的信息對大棚里的控制設(shè)備進(jìn)行簡單控制，以保證環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定。此外，系統(tǒng)還為Web用戶和移動用戶提供了友好的顯示界面，管理和控制界面，給予用戶良好的體驗(yàn)。監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)由Android手機(jī)客戶端、嵌入式網(wǎng)關(guān)和ZigBee模塊組成。

Android手機(jī)客戶端主要用以實(shí)現(xiàn)人性化的人機(jī)交互界面。進(jìn)入智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)界面后可以一覽大棚內(nèi)多種環(huán)境參數(shù)，如大棚內(nèi)的厥度信息、是否存在有毒氣體、是否有人闖入大棚，大棚內(nèi)的光照強(qiáng)度等。

四個(gè)ZigBee模塊上的傳感器會對大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集，其中溫濕度傳感器用以實(shí)時(shí)采集大棚內(nèi)的溫度和濕度信息；廣譜氣體傳感器用以感應(yīng)室內(nèi)有害氣體（CO、SO2等）是否超標(biāo)；人體檢測主要對大棚內(nèi)的作物起保護(hù)作用，當(dāng)有人私自闖入大棚時(shí)，會感應(yīng)到并及時(shí)報(bào)警；傳感器將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到各ZigBee模塊，然后通過ZigBee的自組織網(wǎng)絡(luò)傳遞給整個(gè)網(wǎng)路中的ZigBee協(xié)調(diào)器，此外，基于CC2530的風(fēng)扇起到了排氣效果，協(xié)調(diào)器通過RS 232串口將數(shù)據(jù)傳送給嵌入式網(wǎng)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

嵌入式網(wǎng)關(guān)將接收到的由ZigBee協(xié)調(diào)器傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過局域網(wǎng)傳送給手機(jī)客戶端，對于手機(jī)客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對相應(yīng)的傳感器、生長燈、風(fēng)扇進(jìn)行控制?，F(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)需要滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲分析、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)連接等功能。

2.1 短距離ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

ZigBee技術(shù)作為一種低速率、低復(fù)雜度、低損耗、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，逐漸成為近距離通信應(yīng)用的首選。從農(nóng)業(yè)大棚的要求來看，一般大棚所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型對通信速率要求并不高，所以使用ZigBee方式取代傳統(tǒng)的布線方式可行性極大?？紤]到一般農(nóng)業(yè)基地均具有控制距離較短，測點(diǎn)多、設(shè)備多等特點(diǎn)，采用ZigBee的Mesh組網(wǎng)方式。Mesh網(wǎng)絡(luò)由路由器、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)組成，屬于多跳的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信，每次通信都由一條或多條路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼，最后傳給目的節(jié)點(diǎn)。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)工作流程如圖2所示。

2.2 嵌入式操作平臺設(shè)計(jì)

采用ARM-Linux控制器模式，硬件的部分選取ARM Cortex-A9系列作為嵌入式控制器的微處理器，該系列處理器具有性能高、處理能力強(qiáng)、低功耗等特點(diǎn)；軟件部分采用Linux操作系統(tǒng)，它具有多任務(wù)、多用戶、兼容性高、界面操作簡單、支持多種平臺、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控采用云臺高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，它不僅可以通過手動控制攝像頭旋轉(zhuǎn)，還可以通過Web或者手機(jī)App來控制，擁有標(biāo)準(zhǔn)的H.264算法，同時(shí)能夠支持CIF、D1兩種分辨率，適合無線網(wǎng)絡(luò)；支持?jǐn)z像頭360度旋轉(zhuǎn)；可通過WiFi，藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)，適用于不便布線的場合。

攝像頭將采集到的視頻數(shù)據(jù)通過內(nèi)置編碼器編碼，經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾碇行?，同時(shí)解碼器會將接收到的數(shù)據(jù)解碼后播放視頻。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理中心

遠(yuǎn)程管理中心主要由介入設(shè)備和計(jì)算機(jī)組成，用以完成大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集、傳輸和顯示，還能實(shí)現(xiàn)對基地環(huán)境參數(shù)和視頻的遠(yuǎn)程控制或者聯(lián)動控制。

遠(yuǎn)程管理中心采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，用戶通過瀏覽器或者手機(jī)App登錄管理控制中心，通過實(shí)時(shí)獲取的視頻圖像，直觀地觀察各大棚內(nèi)的植物生長情況，并通過顯示的環(huán)境參數(shù)對生長狀況進(jìn)行分析。根據(jù)用戶對于系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)主要功能：

（1）具有設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備管理、視頻監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置、報(bào)警記錄功能；

（2）對各基地的空氣溫濕度、有害氣體、土壤溫濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，擁有風(fēng)扇、燈光、水泵等裝置，用戶只需點(diǎn)擊開關(guān)裝置便可實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程裝置的開關(guān)操作；

（3）對于植物生長相關(guān)參數(shù)進(jìn)行正常范圍的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境參數(shù)的聯(lián)動控制。

智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)控的系統(tǒng)參數(shù)如圖4所示。

4 結(jié) 語

該系統(tǒng)通過各傳感器來采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，利用ZigBee無線技術(shù)將數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)角度胧骄W(wǎng)關(guān)，再依據(jù)TCP協(xié)議，完成數(shù)據(jù)從嵌入式網(wǎng)關(guān)到Web服務(wù)器的傳輸，之后將數(shù)據(jù)分析形成的信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大棚里環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示（包括相應(yīng)的移動端顯示），同時(shí)可以依據(jù)傳感器反饋的信息對大棚里的控制設(shè)備進(jìn)行簡單操作，以保證環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；內(nèi)河航道；智能航道

上世紀(jì)末在信息技術(shù)的催生下，物聯(lián)網(wǎng)的概念逐漸形成，并且成為互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要拓展?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)延伸，在物聯(lián)網(wǎng)中，創(chuàng)新十分重要，而重視用戶使用體驗(yàn)則是所有創(chuàng)新的基礎(chǔ)。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個(gè)比較準(zhǔn)確的定義按照當(dāng)前的特點(diǎn)和知識水平，比較普遍的一個(gè)定義是在互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)之上，對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求采取各種信息，將所有的相關(guān)因素全部聯(lián)系在一起，這樣就可以十分有效的保證智能分析和可靠傳輸功能的系統(tǒng)。

一、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)河航道信息化建設(shè)中所發(fā)揮的作用也日益明顯。其中所使用到的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)：

1、智能感知技術(shù)

1）RFID無線射頻識別技術(shù)

這種技術(shù)本身是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其主要是根據(jù)射頻信號對目標(biāo)對象的相關(guān)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進(jìn)行全面的識別。RFID技術(shù)喜能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電子標(biāo)簽的同時(shí)識別，同時(shí)操作的方法也相對簡單，這一技術(shù)主要是用在產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域當(dāng)中，同時(shí)其所涉及的范圍也十分廣泛。

2）傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳感器自身是一種非常重要的檢測裝置，同時(shí)它還能非常準(zhǔn)確的感知到被測量系統(tǒng)當(dāng)中的信息，其會根據(jù)特定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)變成電信號或者是其他形式的信息，完成內(nèi)容的輸出，這樣才能滿足信息處理過程中的各項(xiàng)要求，它也成為了自動檢測和自動控制過程中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳感器技術(shù)在發(fā)展的過程主要有兩個(gè)趨勢，一個(gè)是無線傳感器，一個(gè)是智能傳感器，在智能傳感器當(dāng)中，最為重要的就是傳感器自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我們需要有自行學(xué)習(xí)、獨(dú)立診斷以及獨(dú)立補(bǔ)償?shù)墓δ埽瑫r(shí)在通信能力方面也要具有非常強(qiáng)的靈活性，同時(shí)其也成為了研究中十分熱點(diǎn)的一個(gè)問題。而當(dāng)前也出現(xiàn)了很多新的技術(shù)，比如節(jié)點(diǎn)定位、時(shí)鐘同步等等。

2、嵌入式技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)相對比較專業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其是裝置和設(shè)備當(dāng)中非常關(guān)鍵的一個(gè)部分，一般來說，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)完整的控制程序，其存儲在了ROM當(dāng)中的恰如是處理器控制板上。所有帶有數(shù)字的接口設(shè)備都采用了嵌入式系統(tǒng)，但是很多嵌入式系統(tǒng)都采用了單個(gè)程序來對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的控制。嵌入式技術(shù)在研究的過程中主要研究的是專用芯片的設(shè)計(jì)和制造以及嵌入式應(yīng)用軟件的編程技術(shù)。當(dāng)前，信息化技術(shù)的發(fā)展十分的迅速，嵌入式技術(shù)也在不斷的發(fā)展，這些新型的技術(shù)會為社會的發(fā)展提供更多的便利條件。

3、海量數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)分析

面對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)海量、多態(tài)、動態(tài)與關(guān)聯(lián)的特征，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理需要重點(diǎn)解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，分別是數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)化、信息融合技術(shù)、中間件與應(yīng)用軟件編程技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲與搜索技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)算法。物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)除了來自傳感器節(jié)點(diǎn)、RFID節(jié)點(diǎn)以及其他各種智能終端設(shè)備全天候產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外，各種物理對象在參與物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)處理的過程中也會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，在進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲時(shí)需要數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、網(wǎng)絡(luò)存儲、數(shù)據(jù)中心和云存儲技術(shù)的支撐。數(shù)據(jù)融合中心對來自多個(gè)傳感器的信息進(jìn)行融合，也可以將來自多個(gè)傳感器的信息和人機(jī)界面的觀測事實(shí)進(jìn)行信息融合（通常是決策級融合）。提取征兆信息，在推理機(jī)作用下，將征兆與知識庫中的知識匹配，做出故障診斷決策，提供給用戶。在基于信息融合的故障診斷系統(tǒng)中可以加入自學(xué)習(xí)模塊，故障決策經(jīng)自學(xué)習(xí)模塊反饋給知識庫，并對相應(yīng)的置信度因子進(jìn)行修改，更新知識庫。同時(shí)，自學(xué)習(xí)模塊能根據(jù)知識庫中的知識和用戶對系統(tǒng)提問的動態(tài)應(yīng)答進(jìn)行推理，以獲得新知識?？偨Y(jié)新經(jīng)驗(yàn)，不斷擴(kuò)充知識庫，實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能。

二、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)河航道信息化建中的應(yīng)用

1、應(yīng)用RFID技術(shù)可以進(jìn)行通航船舶流量的統(tǒng)計(jì)

內(nèi)河航道尤其是長江中下游，船舶運(yùn)量非常繁忙，如何有效地分析統(tǒng)計(jì)某時(shí)段通過的船舶數(shù)量、船型、噸位和實(shí)際載貨量，成為一個(gè)重要課題。運(yùn)用智能感知技術(shù)，在通航船舶上安裝RFID電子標(biāo)簽，在航道上安裝讀卡器，RFID電子標(biāo)簽內(nèi)記載船舶的基本信息數(shù)據(jù)，以此建立一個(gè)基于RFID射頻技術(shù)的船舶狀態(tài)信息采集平臺，就可以很好地解決船舶流量統(tǒng)計(jì)問題。若將其與電子航道圖系統(tǒng)集成，應(yīng)用效果會更好。

2、應(yīng)用ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以開展航道數(shù)據(jù)的采集，構(gòu)建“感知航道”

利用航道沿線的固定監(jiān)控點(diǎn)作為基干，建立一個(gè)有線光纖基干網(wǎng)絡(luò)，供視頻數(shù)據(jù)傳輸。以基干網(wǎng)絡(luò)的各監(jiān)控點(diǎn)為中心，在每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的航道沿岸周邊，建立起由ZigBee技術(shù)構(gòu)成的近地、自組織、低功耗的無線自組織網(wǎng)絡(luò)（即無線傳感網(wǎng)）。將各種傳感設(shè)備（水位、值守傳感器等）通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)以無線方式進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)航段的o線覆蓋和傳感器熱插拔。無線傳感數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)由最近的監(jiān)控點(diǎn)傳入有線基干光纖網(wǎng)絡(luò)匯聚至設(shè)在指揮中心的傳感前端服務(wù)器。這樣，通過感知數(shù)據(jù)的自動采集和傳輸，就可以在航段構(gòu)建一個(gè)航道感知網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)自動航道感知。

3、應(yīng)用位置服務(wù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)航道維護(hù)船舶的動態(tài)監(jiān)控

將GIS地圖顯示技術(shù)和GPS定位技術(shù)結(jié)合，利用位置服務(wù)技術(shù)對船舶當(dāng)前所在的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過GPRS/CDMA無線通信技術(shù)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到航道管理中心服務(wù)器，管理中心的航道船舶監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)用位置數(shù)據(jù)對航道船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，在地圖上實(shí)時(shí)了解轄區(qū)維護(hù)船舶的工作動態(tài)，可以達(dá)到很好的監(jiān)管效果。

4、應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)航道數(shù)據(jù)的分析和處理

隨著物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于航道方方面面，各種傳感器、船舶終端之間不可避免會產(chǎn)生大量動態(tài)數(shù)據(jù)。位于終端的數(shù)據(jù)處理單元配置相對較低，處理大量數(shù)據(jù)必然會力不從心，可能會達(dá)不到要求的時(shí)效性。通過應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，讓云端處理數(shù)據(jù)并將結(jié)果回傳或直接傳至航道數(shù)據(jù)中心，就可以快速準(zhǔn)確地解決航道終端數(shù)據(jù)分析和處理的問題。

三、結(jié)束語

總之，在當(dāng)前的社會發(fā)展下，信息化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為主流發(fā)展趨勢，物聯(lián)網(wǎng)就是在這種趨勢和潮流中產(chǎn)生并得到發(fā)展的。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為人們更好的了解外界提供了很好的平臺，也為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要技術(shù)支持。在實(shí)際的發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)擁有十分深厚的理論基礎(chǔ)，并且主要的技術(shù)也已經(jīng)逐漸成熟，社會對其的需求較為強(qiáng)烈。在內(nèi)河航道信息化建設(shè)中使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以加強(qiáng)各航道之間的聯(lián)系，為統(tǒng)籌規(guī)劃和管理內(nèi)河航道提供了更加先進(jìn)的管理工具，提高了管理效率。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

關(guān)鍵詞：ARM & Linux；嵌入式；實(shí)時(shí)控制；研究與分析

中圖分類號：TP273

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、嵌入式技術(shù)是促進(jìn)嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)展的源動力，所以與傳統(tǒng)技術(shù)相比，嵌入式控制系統(tǒng)的兼容性非常好，具有許多優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用性能。計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)、總線控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng)催生出了網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息的結(jié)合標(biāo)志著嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)將成為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目。

1 嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

目前，世界上最常用的嵌入式控制系統(tǒng)是總線控制系統(tǒng)，其智能設(shè)備的信息自動化輸送能力非常強(qiáng)，從雙向信息傳輸角度分析，數(shù)字式、字符式、數(shù)據(jù)化的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以幫助網(wǎng)絡(luò)信息控制系統(tǒng)底層設(shè)備。與互聯(lián)網(wǎng)相同，信息也需要在生產(chǎn)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)交流任務(wù)。因此，根據(jù)這一系統(tǒng)特性，總線控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議改變了程序結(jié)構(gòu)，去除了ISO/OSI7層，并將數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層以及物理層融合到了一起，這種設(shè)計(jì)模式提高了分散數(shù)據(jù)的集成化控制能力，讓系統(tǒng)設(shè)備的控制功能進(jìn)一步擴(kuò)大[1]。

1.1 嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)使用特征分析

（1）不支持TCP/IP協(xié)議。目前物聯(lián)網(wǎng)通訊多半依仗ISO模型，這種模型的運(yùn)行結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在日常系統(tǒng)管理中，模型對數(shù)據(jù)信息的搜集能力并不明顯，如果在信息傳遞過程中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議出現(xiàn)了權(quán)限控制，則控制系統(tǒng)將無法獲得既定的傳輸信息[2]。

（2）總線共存。世界上共有40多種現(xiàn)場總線，如英國EAR、法國FIP、德國SPB等，這些現(xiàn)場總線形式大大弱化了網(wǎng)絡(luò)控制標(biāo)準(zhǔn)對體系建立的規(guī)范性。同時(shí)在多種總線設(shè)置競爭的情況下，總線技術(shù)很難達(dá)到良好的保密效果，使其難以跨越發(fā)展固有形態(tài)。

（3）網(wǎng)絡(luò)信息傳輸形式。一般來講，總線信息傳輸速度不會超過500kb/s，所以新型嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)信息傳輸速率無法滿足現(xiàn)實(shí)的傳輸環(huán)境，會給傳輸介質(zhì)帶來巨大的環(huán)境壓力[3]。

1.2 嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的作用

基于ARM & Linux的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，硬件平臺通常會采用高性能的ARM處理器，這種處理器的操作能力很強(qiáng)，所以即使Boa服務(wù)器嵌入互聯(lián)網(wǎng)中，其系統(tǒng)仍能處在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)下，正常工作。同時(shí)，采用ARM & Linux開發(fā)平臺，控制系統(tǒng)的創(chuàng)建成本會大大降低，其主流TCP/IP協(xié)議流通效率也大幅度提高了。

2 嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的硬件平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

硬件平臺對控制系統(tǒng)的性能要求非常高，所以應(yīng)以S3C2400為微處理器，采用RISC技術(shù)，讓系統(tǒng)的工作頻率大幅度上升，在提高系統(tǒng)程序運(yùn)行速率的同時(shí)，擴(kuò)展程序的運(yùn)行空間。同時(shí)，硬件系統(tǒng)還應(yīng)組織創(chuàng)建多功能數(shù)據(jù)庫，用RS-232接口將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與信息管理系統(tǒng)相連接，讓系統(tǒng)設(shè)備具有良好的信息控制功能。以太網(wǎng)RJ-45為接口的嵌入式設(shè)備可以幫助實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)傳輸工作，體現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫移動儲存的功能[4]。

3 構(gòu)建嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的操作體系

3.1 服務(wù)器移植

在加載程序的引導(dǎo)下，系統(tǒng)后臺運(yùn)行的第一段代碼可以直觀顯示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的引導(dǎo)任務(wù)，所以從嵌入式實(shí)時(shí)控制操作系統(tǒng)的功能性入手，系統(tǒng)必須利用移植服務(wù)器提高加載程序的運(yùn)行時(shí)間，讓AMR硬件回復(fù)到初始狀態(tài)，同時(shí)還應(yīng)設(shè)置啟動參數(shù)，讓系統(tǒng)內(nèi)核代碼與第一段引導(dǎo)代碼相互吻合。由于嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)常用的硬件核心為S3C2440，所以在進(jìn)行服務(wù)器移植時(shí)，核心文件應(yīng)按照系統(tǒng)基準(zhǔn)代碼來修改，并且其修改后的文件應(yīng)具備一定的翻譯功能。

3.2 內(nèi)核移植

嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核文件的控制任務(wù)相對復(fù)雜，所以在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，工程人員應(yīng)該按照內(nèi)核配置，將內(nèi)核數(shù)據(jù)按照固定編碼順序進(jìn)行翻譯，并下載相應(yīng)的Linux代碼，升級內(nèi)核控制版本，保存內(nèi)核數(shù)據(jù)庫中的源碼。同時(shí)，嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)還可以利用交叉編譯器的功能性作用進(jìn)行程序系統(tǒng)開發(fā)。不僅要修改內(nèi)核代碼，還應(yīng)在系統(tǒng)服務(wù)器支持的基礎(chǔ)上提高內(nèi)外部代碼的共融性，首先在系統(tǒng)根目錄中找到Makefile文件，修改文件中的ARM體系結(jié)構(gòu)，讓有關(guān)代碼可以滿足處理器修改需求[5]。

3.3 制作根文件系統(tǒng)

根文件對嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)操作指令的內(nèi)容影響很大，如果系統(tǒng)內(nèi)還未解壓的原始代碼包沒有形成穩(wěn)定的控制結(jié)構(gòu)，不具備運(yùn)行Busybox配置的能力，根文件可以在更改系統(tǒng)配置的同時(shí)，改變編譯標(biāo)準(zhǔn)，讓程序按照制定的規(guī)范形式運(yùn)行，同時(shí)還能清晰的分別出各種啟動控制指令內(nèi)容，讓啟動界面呈現(xiàn)一種多元化的控制模塊形式。

3.4 程序設(shè)計(jì)

（1）軟件模塊。軟件模式是嵌入式系統(tǒng)的重要功能模塊，其不僅可以在數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、程序設(shè)計(jì)等四方面提高嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的控制能力，同時(shí)還具有很強(qiáng)的集成信息處理能力，幫助嵌入式系統(tǒng)利用這些模擬數(shù)據(jù)改變互聯(lián)網(wǎng)配置的相關(guān)內(nèi)容，保證其能展現(xiàn)出良好的運(yùn)行狀態(tài)[6]。

（2）信息處理流程。嵌入式系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程代碼將信息傳送給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在用戶網(wǎng)頁中會顯示出有效信息，這些有效信息在訪問權(quán)限上是嚴(yán)格控制的，所以如果CGI程序并沒有接收到用戶的正確指令，則控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫并不會向用戶開放編碼信息。如果CGI程序接收到了正確的訪問指令，則控制系統(tǒng)會進(jìn)一步利用編碼程序完成數(shù)據(jù)傳輸。采用溫度傳感器控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)運(yùn)營、采集環(huán)境，讓各嵌入式結(jié)構(gòu)處在聯(lián)動狀態(tài)，同時(shí)幫助系統(tǒng)微處理器將信息傳送給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，提高用戶獲取信息速度。

4 結(jié)束語

通過上文對基于ARM & Linux的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)計(jì)原理、運(yùn)行模式進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，采用模擬多機(jī)訪問嵌入式服務(wù)器的方式，經(jīng)過檢測系統(tǒng)完成了前端數(shù)據(jù)采集和提供遠(yuǎn)程服務(wù)器訪問等功能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，可以更好的體現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值和功能價(jià)值。依靠現(xiàn)場智能設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、服務(wù)器控制功能的嵌入式系統(tǒng)，其系統(tǒng)兼容性會進(jìn)一步擴(kuò)大，其系統(tǒng)的制約因素也會隨之而增多。

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篇8

關(guān)鍵詞：鉆石模型； 嵌入式軟件； 產(chǎn)業(yè)競爭力

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2163（2013）06-0098-03

0引言

“十一五”期間，國家在《電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中提出，軟件產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心領(lǐng)域之一，強(qiáng)調(diào)軟件產(chǎn)業(yè)應(yīng)強(qiáng)力支持工業(yè)軟件等重要應(yīng)用軟件和嵌入式軟件的技術(shù)研發(fā)，同時(shí)加強(qiáng)國產(chǎn)軟件和行業(yè)解決方案的推廣及應(yīng)用，由此嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)即已成為中國IT產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要新興產(chǎn)業(yè)和發(fā)展增長點(diǎn)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式軟件以其軟硬結(jié)合的特點(diǎn)，必將在新一代技術(shù)的發(fā)展中起到重要作用。近幾年來，國內(nèi)嵌入式軟件市場需求旺盛，使得嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)收入增長自2008年以來始終保持在15%以上，2011年更是實(shí)現(xiàn)近31%的增長速度，具體如圖1所示。

目前，江蘇省國家級軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展載體的數(shù)量在全國是列居榜首，然而這些重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展載體在蘇北區(qū)域的揚(yáng)州市卻僅只是寥寥可數(shù)。揚(yáng)州市的傳統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，理應(yīng)在利用嵌入式技術(shù)提升信息化、帶動工業(yè)化、并改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過程中加快其發(fā)展和推進(jìn)的步伐。本文以鉆石模型為理論基礎(chǔ)，分析揚(yáng)州市嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各種因素，并對其發(fā)展中面對的問題進(jìn)行研究，為決策者提供借鑒與參考。

1鉆石模型理論

美國哈佛商學(xué)院的邁克爾·波特（Michael Poter）于1990年出版了《國家競爭優(yōu)勢》一書，書中提出“國家競爭優(yōu)勢”理論，也就是“波特鉆石理論”[1]，作者從企業(yè)競爭優(yōu)勢的角度對產(chǎn)業(yè)集群現(xiàn)象進(jìn)行了研究，同時(shí)對產(chǎn)業(yè)集群競爭力展開了分析，以了解一個(gè)國家某種產(chǎn)業(yè)為什么會在國際上有較強(qiáng)的競爭力。

波特認(rèn)為，一國是否具有競爭優(yōu)勢，就是看該國企業(yè)、行業(yè)是否具有競爭優(yōu)勢。從宏觀經(jīng)濟(jì)角度來看，決定一國某產(chǎn)業(yè)是否具有競爭優(yōu)勢多取決于四個(gè)關(guān)鍵因素和兩個(gè)輔助因素。這四個(gè)關(guān)鍵因素：生產(chǎn)要素；需求條件；相關(guān)產(chǎn)業(yè)和支持產(chǎn)業(yè)的表現(xiàn)；企業(yè)的戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)、競爭對手的表現(xiàn)，共同決定了產(chǎn)業(yè)競爭力的發(fā)展基礎(chǔ)，并且進(jìn)一步?jīng)Q定了產(chǎn)業(yè)是否能夠立足和獲得成功。兩個(gè)輔助因素：機(jī)會和政府，是外在因素，對產(chǎn)業(yè)的競爭力也會產(chǎn)生重要影響。

幾個(gè)關(guān)鍵要素共同作用，形成了如同鉆石一般的圖形，因而被命名為波特“鉆石模型”。模型[2]構(gòu)造如圖2所示。

2嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的競爭力因素分析

2.1生產(chǎn)要素

所謂生產(chǎn)要素，是指生產(chǎn)經(jīng)營活動時(shí)所需要的各種社會資源，同時(shí)也是維系國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及市場主體生產(chǎn)經(jīng)營過程中必須具備的各類基本要素。波特提出，生產(chǎn)要素可分為基本要素和高級要素。初級生產(chǎn)要素包括資金、非技術(shù)工人、地理位置、自然環(huán)境等，而高級生產(chǎn)要素則包括現(xiàn)代化通訊設(shè)施、技術(shù)設(shè)施、高等人才、熟練技術(shù)等。顯然，人力資源和技術(shù)資源將是衡量嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)競爭力的重要因素[3]。

揚(yáng)州目前擁有一批高校資源和科研院所，可輸送高質(zhì)量的人力資源。另一方面，由于生活成本相對較低，人力成本也因此相對較低，這就成為該地人力資源的主要優(yōu)勢。但是與一線大都市相比，真正能夠適應(yīng)高端技術(shù)的嵌入式軟件拔尖人才，在揚(yáng)州卻仍然是屈指可數(shù)，且由于在生活環(huán)境、醫(yī)療、教育、工資水平上，揚(yáng)州比起周邊的上海、南京、無錫等地尚有不小差距，企業(yè)吸引高級人才方面往往存在一定困難。

技術(shù)資源上的投入和產(chǎn)出決定著某一產(chǎn)業(yè)的科研能力及其核心競爭能力，亦將推動企業(yè)不斷提高自身競爭力，擴(kuò)大市場份額，同時(shí)帶動整個(gè)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)化和發(fā)展。對比省內(nèi)各城市，揚(yáng)州市信息化建設(shè)勢頭迅猛，同時(shí)引進(jìn)了神州數(shù)碼、東大高信等多家國內(nèi)知名軟件企業(yè)落戶揚(yáng)州，揚(yáng)州信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)基地也已建成，技術(shù)經(jīng)費(fèi)支出和專利申請數(shù)量一直以來均呈現(xiàn)增長態(tài)勢，但是必須指出，其總體科技投入仍略顯薄弱，嵌入式軟件的完善產(chǎn)業(yè)鏈迄今仍未形成。

2.2需求條件

鉆石理論特別強(qiáng)調(diào)國內(nèi)需求在刺激和提高競爭優(yōu)勢中的重大作用。客戶的需求能夠促使企業(yè)不斷創(chuàng)新、不斷加大研發(fā)費(fèi)用的投入，并帶來科技的連續(xù)進(jìn)步，而創(chuàng)新則是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的不竭動力。

近年來，全國嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)收入的平均增長率也在影響著嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的市場需求。最近三年，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的收入增長率為23.33%。強(qiáng)力發(fā)展嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)，將大大提升IT行業(yè)的投資和產(chǎn)出效益，并增加軟件業(yè)產(chǎn)值在整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中的相應(yīng)比重，由此而實(shí)現(xiàn)降低單位GDP能耗的設(shè)定目標(biāo)。

揚(yáng)州市本土各家企業(yè)對行業(yè)應(yīng)用軟件需求的不斷增長，加之移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展對于嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的高度促進(jìn)，這些條件都在直接影響和催生著市場對嵌入式系統(tǒng)及其嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的旺盛需求。

2.3相關(guān)與支持性產(chǎn)業(yè)

一個(gè)行業(yè)能夠取得競爭優(yōu)勢的第三個(gè)條件是關(guān)聯(lián)及輔行業(yè)。改革以來，揚(yáng)州市制造業(yè)的發(fā)展極為迅速，特別是光電通信、汽車、精密機(jī)械、新型能源、船舶工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、智能玩具等行業(yè)的發(fā)展更是眾所矚目。嵌入式軟件技術(shù)產(chǎn)品作為制造產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級的技術(shù)支撐，對其的需求實(shí)現(xiàn)已是迫在眉睫。上下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展能夠促進(jìn)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)市場幵拓能力的提升，進(jìn)而提高嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的整體競爭實(shí)力。

同時(shí)，科研機(jī)構(gòu)對于嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)鏈上的人才、科技支撐以及服務(wù)機(jī)構(gòu)的支撐亦將輔助配合嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。依托各高校，揚(yáng)州市已集中組建了一批嵌入式科研機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。作者所在學(xué)校與萬方電子技術(shù)有限責(zé)任公司即已合作建設(shè)了關(guān)于嵌入式技術(shù)的公共服務(wù)平臺。這些科研力量的配備對本市的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)平臺和技術(shù)支撐。

2.4企業(yè)戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)與同業(yè)競爭

企業(yè)戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)和同業(yè)競爭指的是企業(yè)為尋求發(fā)展所選擇的狀態(tài)，以及與在某一地區(qū)生產(chǎn)相似產(chǎn)品的競爭力情況。

揚(yáng)州市已有若干家嵌入式軟件企業(yè)登記在冊，逐步形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模， 但與周邊城市相比，其規(guī)模仍相對較小，抗風(fēng)險(xiǎn)能力也相對較弱，而產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)更是寥若晨星。每個(gè)嵌入式軟件企業(yè)僅僅通過各自的信息和產(chǎn)品在市場上參與競爭，但卻缺乏與其他企業(yè)間的合作和交流，尚未在揚(yáng)州市內(nèi)形成信息交流與共享的有效平臺，由此使得企業(yè)在嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)聯(lián)度很小，企業(yè)之間競爭遠(yuǎn)大于合作，從而影響了揚(yáng)州市嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)整體競爭能力的提升和飛躍。

2.5機(jī)會和政府

提高競爭力除以上所述各因素之外，還有兩個(gè)輔助因素是機(jī)會和政府。產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展態(tài)勢是產(chǎn)業(yè)內(nèi)各企業(yè)依據(jù)市場規(guī)律發(fā)展的綜合形態(tài)，并不會因?yàn)檎男姓疃淖?，但政府可以通過積極的產(chǎn)業(yè)扶持政策加以推動和引導(dǎo)。

政府要素中，起主導(dǎo)作用的是政府對嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度以及對嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的撥款程度。揚(yáng)州地區(qū)嵌入式產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，目前投資融資渠道匱乏，且資金短缺。政府政策扶持力度和產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金規(guī)模都還較小。

機(jī)會要素中，主要是嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。對揚(yáng)州來說，發(fā)展嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)既是信息時(shí)代賦予的機(jī)會，也是信息時(shí)代提供的戰(zhàn)略選擇。在國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中，包括物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算在內(nèi)的新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)需要嵌入式系統(tǒng)來傳輸和處理信息，因此嵌入式系統(tǒng)的好壞將直接影響物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)作發(fā)展。本市嵌入式軟件企業(yè)需實(shí)時(shí)關(guān)注嵌入式軟件市場對產(chǎn)品和技術(shù)的需求走向，注重收集產(chǎn)業(yè)相關(guān)信息以提高企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力[4]。

3提高嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)競爭力的建議

3.1加大整合力度（基本要素）

（1）生產(chǎn)要素，首要措施，優(yōu)化并協(xié)調(diào)生產(chǎn)要素配置。嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既需要批量人才的智力支撐，同時(shí)也是揚(yáng)州地區(qū)嵌入式軟件發(fā)展的實(shí)施基礎(chǔ)。主要途徑，調(diào)動本地高等院校積極性，在新課程設(shè)置和科研項(xiàng)目立項(xiàng)過程中，充分考慮嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，通過和企業(yè)建立合作，培養(yǎng)符合企業(yè)需求的嵌入式軟件高層次人才。同時(shí)，依托社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或通過校企聯(lián)動方式，協(xié)助企業(yè)采用短訓(xùn)或訂單式培養(yǎng)，形成所需的基層嵌入式軟件人才。再次，招納人才進(jìn)駐，依據(jù)“以人為本”的思想以及揚(yáng)州“聯(lián)合國人居獎”的城市優(yōu)勢，通過股權(quán)激勵、住房、安家費(fèi)、解決子女入學(xué)等方式，吸引和留住高層次嵌入式軟件人才。最后，加大研發(fā)投資，搭建科技成果數(shù)據(jù)庫，建立成果轉(zhuǎn)化服務(wù)體系，將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率提高。嵌入式軟件企業(yè)可以根據(jù)成果轉(zhuǎn)化服務(wù)體系中相關(guān)技術(shù)信息或下游企業(yè)的需求信息，提供相應(yīng)的產(chǎn)品或進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)合作，促進(jìn)軟件技術(shù)的研發(fā)實(shí)現(xiàn)，并增加軟件產(chǎn)品市場份額。

（2）需求條件利用。從需求角度上，本地市場對于嵌入式系統(tǒng)及其軟件需求的逐漸擴(kuò)大，必將敦促嵌入式系統(tǒng)及其軟件轉(zhuǎn)換其發(fā)展思路，由市場角度出發(fā)，以需求作為驅(qū)動，即根據(jù)市場需求來制定相應(yīng)的嵌入式軟件發(fā)展戰(zhàn)略，由此提高嵌入式軟件持續(xù)穩(wěn)定的競爭力，避免了與市場需求的脫節(jié)，進(jìn)而增加了嵌入式軟件產(chǎn)品的市場份額。

（3）重視相關(guān)及支持性產(chǎn)業(yè)。國家戰(zhàn)略目標(biāo)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提到，嵌入式系統(tǒng)及其軟件是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵技術(shù)，通過嵌入式軟件可以提升國家的制造業(yè)整體能力，并大幅增強(qiáng)國內(nèi)的軟件自主創(chuàng)新能力。揚(yáng)州市的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)良好，匯聚了一批具有一定規(guī)模、保有一定實(shí)力的機(jī)械加工企業(yè)，要高度重視機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，充分發(fā)揮嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中表現(xiàn)的軟硬兼顧的優(yōu)勢作用，大力推動嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，強(qiáng)化企業(yè)參與產(chǎn)學(xué)研合作的意識，和其它產(chǎn)業(yè)不同，嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的突破發(fā)展，僅憑軟件企業(yè)和市場機(jī)制來完成，實(shí)現(xiàn)起來較為困難。因此探索產(chǎn)學(xué)研合作模式，將科技資源、專家資源以及企業(yè)資源結(jié)合起來，實(shí)行利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)，促進(jìn)嵌入式軟件企業(yè)創(chuàng)新體系的搭建和創(chuàng)立。

（4）改善企業(yè)競爭，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群形成。產(chǎn)業(yè)集群的形成，集群內(nèi)部、產(chǎn)業(yè)鏈之間就形成了互助關(guān)系，有利于破解競爭，克服產(chǎn)業(yè)內(nèi)在的慣性。揚(yáng)州地區(qū)已匯聚了如曙光光電、萬方、寶軍、寶科、海菱、怡豐等一批在嵌入式軟件領(lǐng)域頗具實(shí)力的高新技術(shù)企業(yè)。本市嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)集群的形成，除了繼續(xù)完善嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)鏈上的合作，高等院校、科研院所與企業(yè)的合作，同時(shí)還需要金融服務(wù)機(jī)構(gòu)及中介機(jī)構(gòu)的服務(wù)與相應(yīng)配合作用。

3.2實(shí)質(zhì)性改善（輔助要素）

鉆石模型還將政府列作提高企業(yè)競爭力時(shí)必須關(guān)注的重要一環(huán)?？梢灾?，發(fā)揮政府在嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)中的服務(wù)作用必定效果顯著，且行之有效。政府應(yīng)通過具體地制定與實(shí)施一系列的優(yōu)惠和約束政策，建立激勵導(dǎo)向機(jī)制，引導(dǎo)和調(diào)控嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展方向和戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)。比如產(chǎn)業(yè)內(nèi)建設(shè)的公共技術(shù)平臺，政府要給予財(cái)政稅收方面的專項(xiàng)支持；針對嵌入式軟件的幵發(fā)項(xiàng)目，有關(guān)部門可通過科技幵發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)等方式給予必要的資金支持；鼓勵國內(nèi)外嵌入式軟件企業(yè)以及研發(fā)機(jī)構(gòu)落戶揚(yáng)州，或與本地軟件企業(yè)聯(lián)合協(xié)作，嫁接并購，打造具有核心競爭力的本地龍頭企業(yè)。與此同時(shí)，政府更要發(fā)揮積極的監(jiān)督管理作用，為嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)構(gòu)造良好的發(fā)展環(huán)境。

4結(jié)束語

綜上，依托鉆石模型， 從生產(chǎn)要素、需求、相關(guān)及支持性企業(yè)、企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略、結(jié)構(gòu)和競爭方式以及機(jī)遇與政府對揚(yáng)州市嵌入式軟件如何提高競爭力做出了新的闡述。在后金融危機(jī)時(shí)代，以此作為揚(yáng)州地區(qū)嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新探索，為揚(yáng)州市嵌入式軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入良性軌道并獲取戰(zhàn)略發(fā)展提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉德學(xué)，周煜.基于“鉆石模型”的中印軟件外包業(yè)競爭優(yōu)勢比較研究[J].生產(chǎn)力研究， 2009（10）：127-129.

[2]楊銀廠.基于鉆石模型的國際軟件產(chǎn)業(yè)模式比較及其啟示[J].軟科學(xué)，2010（4）：15-18.

篇9

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 無線通信 遠(yuǎn)程控制 智能家居 物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0037-02

在物聯(lián)網(wǎng)和智能家居中，嵌入式系統(tǒng)、ZigBee和紅外無線通信技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)是不可或缺的重要組成部分。

本系統(tǒng)通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集室內(nèi)環(huán)境信息，嵌入式系統(tǒng)對其進(jìn)行處理，以太網(wǎng)和紅外通信技術(shù)遠(yuǎn)程、智能控制室內(nèi)家居，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，改善空氣質(zhì)量的目的。

1 嵌入式系統(tǒng)

一個(gè)嵌入式系統(tǒng)裝置一般都由嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行裝置組成，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的核心，由硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層組成。執(zhí)行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)[2]。

系統(tǒng)使用Mini2440作為嵌入式硬件平臺，以裁剪后的Linux作為嵌入式軟件系統(tǒng)。Mini2440采用Samsung S3C2440為微處理器，主頻400MHz，在板64M SDRAM，在板256M Nand Flash，1個(gè)100M以太網(wǎng)RJ-45接口（采用DM9000網(wǎng)絡(luò)芯片），3個(gè)串行口，3.5寸LCD[3]。Linux 2.6.32內(nèi)核可根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行裁剪。Mini2440及Linux操作系統(tǒng)可以滿足系統(tǒng)的功能需求。

2 ZigBee和紅外無線通信技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種基于802.15.4的近距離、低功耗、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。本系統(tǒng)選用的ZigBee模塊是TI的CC2530，其使用的8051 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核，具有18個(gè)中斷源，8KB SRAM，256KB 閃存塊，提供一個(gè)IEEE 802.15.4兼容無線收發(fā)器，用Z-Stack可進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)[5]。

學(xué)習(xí)型紅外遙控模塊利用單片機(jī)STC89C52對多個(gè)紅外遙控編碼的脈沖寬度進(jìn)行測量，并原封不動地把發(fā)射信號中高、低電平的時(shí)間寬度記憶至擴(kuò)展存儲區(qū)的指定地址。當(dāng)要發(fā)射紅外信號時(shí)，從擴(kuò)展存儲區(qū)中還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼，并調(diào)制到38KHz的載波信號上，最后，通過三極管放大電路驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號，達(dá)到學(xué)習(xí)和發(fā)射的目的，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多種紅外遙控設(shè)備。

3 遠(yuǎn)程控制技術(shù)

BOA服務(wù)器是一個(gè)小巧高效的web服務(wù)器，是一個(gè)運(yùn)行于unix或linux下的，支持CGI的、適合于嵌入式系統(tǒng)的單任務(wù)的http服務(wù)器，源代碼開放、性能高。制作網(wǎng)頁并接入Internet，使用BOA作為web服務(wù)器，完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制[6]。

4 系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)通過UART0接收DHT11、MQ2等傳感器采集的室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)，終端節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)無線發(fā)送到ZigBee協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至Mini2440，同時(shí)Mini2440接收以太網(wǎng)傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)和命令，將接收到的所有數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果得到相應(yīng)的控制命令，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)將命令發(fā)送到學(xué)習(xí)型紅外遙控模塊，紅外遙控模塊對空調(diào)或排風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的。

5 結(jié)語

本文以室內(nèi)空氣質(zhì)量問題對居民身體健康的影響為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于嵌入式、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、氣體傳感器檢測和無線紅外通信技術(shù)的室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測與控制系統(tǒng)，來改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。研究成果可以應(yīng)用到物流公司倉庫的環(huán)境監(jiān)測和智能控制、醫(yī)藥公司的藥物存儲室等。

隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)、射頻技術(shù)和紅外無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，現(xiàn)有室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測與控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步完善。具體可以從以下幾個(gè)方面繼續(xù)研究。

（1）監(jiān)測系統(tǒng)提供了添加新的功能傳感器模塊接口。目前設(shè)計(jì)的室內(nèi)空氣質(zhì)量的監(jiān)測與控制系統(tǒng)能夠檢測空氣內(nèi)的二氧化碳、甲醛、煙霧、溫度和濕度值。隨著新型傳感器技術(shù)的發(fā)展以及根據(jù)特定的氣體檢測要求，可以設(shè)計(jì)添加新的功能傳感器模塊。

（2）將射頻技術(shù)應(yīng)用到ARM9上。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和與之配套的產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，路由器終端必將成為家庭設(shè)備與外界通信的核心媒介，所以可以將本設(shè)計(jì)中的ARM9終端與路由器功能相結(jié)合，使ARM9的功能更加強(qiáng)大，成為家庭物聯(lián)設(shè)備控制樞紐。

（3）設(shè)計(jì)多接口的無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備。目前監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)使用的無線網(wǎng)關(guān)是將接收到的ZigBee無線信號通過串口直接傳輸?shù)紸RM9。可以在無線網(wǎng)關(guān)設(shè)備上添加以太網(wǎng)等接口電路，將接收到的ZigBee信號直接轉(zhuǎn)換為工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式后，傳送到企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)關(guān)同時(shí)在一個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中工作。用戶通過調(diào)用管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)收集的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模監(jiān)測或遠(yuǎn)程監(jiān)測控制。

參考文獻(xiàn)

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篇10

【關(guān)鍵詞】嵌入式 視頻監(jiān)控 系統(tǒng)

近年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)遍布人們生活的各個(gè)角落，廣泛應(yīng)用于交通、電力、銀行、商場等場所，在維護(hù)社會秩序方面起到了一定作用。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種基于嵌入式技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)逐漸取代傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的目的是強(qiáng)化其應(yīng)用性，適用范圍更廣，通過對視頻流進(jìn)行編碼、壓縮，可經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)在獲得授權(quán)的數(shù)字終端上觀看視頻。

1 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的框架

為達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，設(shè)計(jì)人員將用于錄像的攝像頭放置于被監(jiān)控點(diǎn)附近，通過視頻線纜將圖象傳送至監(jiān)控室。因此，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括服務(wù)器端與客戶端兩大部分，服務(wù)器端的組成有硬件開發(fā)平臺、嵌入式計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（以Linux為主）、應(yīng)用層軟件、視頻采集卡、無線傳輸模塊，客戶端則由計(jì)算機(jī)、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件組成，嵌入式系統(tǒng)的框架如圖1所示。

服務(wù)器端是嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，其硬件核心是嵌入式微處理器，結(jié)合多種外設(shè)（攝像頭、無線網(wǎng)卡等），為客戶端提供圖像資源?？蛻舳藙t是將服務(wù)器端編碼、壓縮處理后的視頻進(jìn)行解碼，并通過顯示器播放視頻圖像?；跓o線傳輸與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻的遠(yuǎn)距離傳輸、控制，這解決了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大面積假設(shè)過程中的布線問題。

2 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)

根據(jù)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成，在設(shè)計(jì)相關(guān)應(yīng)用軟件時(shí)，需要分別考慮服務(wù)端軟件與客戶端軟件的不同，通過軟件設(shè)計(jì)流程圖對比，不同組成部分的軟件設(shè)計(jì)思想存在明顯差異。

由此可以看出，服務(wù)器端應(yīng)用軟件與客戶端應(yīng)用軟件之間是相互關(guān)聯(lián)的，服務(wù)器端所采集到的視頻數(shù)據(jù)需要在客戶端應(yīng)用軟件發(fā)出請求后進(jìn)行傳輸。基于視頻處理方式的不同，服務(wù)器端應(yīng)用軟件主要實(shí)現(xiàn)的視頻信號的壓縮、編碼，而客戶端應(yīng)用軟件則是對受到的視頻信號進(jìn)行解壓、解碼，并在顯示器上進(jìn)行播放。

2.1 服務(wù)器端應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)思想

根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際需要，服務(wù)器端需具備多線程任務(wù)處理能力，其中有3個(gè)線程需要占用一定的系統(tǒng)資源，分別為主線程、視頻信號采集線程、視頻信號發(fā)送線程。其中，主線程的任務(wù)是對系統(tǒng)外設(shè)進(jìn)行初始化，保證參數(shù)設(shè)置的正確性。視頻信號采集線程則負(fù)責(zé)將攝像頭錄制的視頻信號采集至視頻信號緩存區(qū)，同時(shí)經(jīng)過視頻采集卡完成視頻的壓縮、編碼過程。視頻信號發(fā)送線程則將位于緩存區(qū)的視頻信號通過制定接口對外發(fā)送，這一過程的結(jié)束則意味著服務(wù)器端的主要任務(wù)完成。

2.2 客戶端應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)

與服務(wù)器端相類似，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端軟件依然需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程，其中主要包括主線程、視頻信號接收線程和視頻信號解碼顯示線程。在客戶端通電之后，客戶端程序開始運(yùn)行，完成相關(guān)配置的初始化過程，主線程保證客戶端軟件的正常工作，避免大數(shù)據(jù)流下導(dǎo)致的軟件崩潰，當(dāng)主線程向服務(wù)器端發(fā)送視頻信號請求線程后，視頻信號接受線程開始工作，將接收到的視頻信號交由視頻信號解碼顯示線程，最終將視頻信號投放在顯示器上。在此過程中，客戶端應(yīng)用軟件需要調(diào)用recvform（）不斷接受服務(wù)器端發(fā)送來的UDP數(shù)據(jù)包，此類數(shù)據(jù)包被存放于客戶端計(jì)算機(jī)的緩存區(qū)，并按照一定的順序進(jìn)行排列，以便于下一步的MJPEG解碼過程，解碼后的視頻通過調(diào)用SDL進(jìn)行播放。

3 嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)測試

為保證系統(tǒng)測試的準(zhǔn)確性，關(guān)于嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的測試一般選擇有線傳輸和無線傳輸兩種模式，從使用的角度看，基于無線傳輸技術(shù)的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為未來發(fā)展的主流，所以，這里以無線傳輸模式下的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例。

首先，在對嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測試之前，需要記錄服務(wù)器端與客戶端的IP地址；其次，檢測檢查客戶端應(yīng)用軟件對攝像頭的控制命令；再次，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)客戶端的控制矩陣上對顯示畫面進(jìn)行選擇性切換，檢查切換畫面是否正確；最后，將已經(jīng)保存的錄像進(jìn)行拷貝，檢查該錄像能否通過解碼在其它客戶端上播放。

檢查視頻錄像保存結(jié)果的主要原因在于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境的不穩(wěn)定性所帶來的數(shù)據(jù)包丟失問題，視頻傳輸過程中的數(shù)據(jù)包丟失較為普遍，然而，如果出現(xiàn)連續(xù)性的數(shù)據(jù)包丟失，則會導(dǎo)致視頻播放錯誤。以在無線傳輸環(huán)境下的視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸測試為例，具體如表1所示。

由此可見，無線傳輸環(huán)境下的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信號傳輸依然保持了較高的穩(wěn)定性，丟包率維持在較低水平，四次測試的丟包率分別為0.0932%、0%、0.15%和0.181%，平均丟包率為0.1065%。

在畫質(zhì)方面，由于無線傳輸模式通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，相比較有線傳輸模式，無線傳輸模式下的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)畫質(zhì)較好。導(dǎo)致這種情況的主要原因是有線傳輸模式存在能量的衰減，在無信號放大器的情況下，隨著服務(wù)器端與客戶端的距離增加，圖像質(zhì)量將不斷下降。

總的來說，嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性較以往有所提高，無線傳輸技術(shù)的使用，在降低嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對嵌入式技術(shù)的有效利用，推動了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

4 總結(jié)

嵌入式技術(shù)的廣泛使用，現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的小型化、節(jié)能化和低成本化，這對于視頻監(jiān)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用有著積極意義。通過不斷完善嵌入式視頻系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，開發(fā)具有多種功能的應(yīng)用軟件，使嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)同時(shí)具有便攜性與靈活性的特點(diǎn)，結(jié)合無線傳輸技術(shù)，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)真正擺脫遠(yuǎn)距離傳輸信號質(zhì)量差、成本高等一系列問題。

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作者簡介

張帆（1990-），男，山西省忻州市五臺縣溝南村人。大學(xué)本科學(xué)歷。研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)與嵌入式。