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云计算网络环境和大数据结合的物联网信息化建设

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资料介绍

云计算、射频技术以及路由算法的普及为物联网信息化建设提供了有力条件,其中,云计算以其廉价、安全、稳定的计算与存储能力脱颖而出,因此,设计大数据下的云计算物联网信息化管理系统,构建基于云计算的物联网网络环境,通过分布式处理手段管理软件计算进程,将大数据属性最大化.系统框架包含应用层、云计算网络层、大数据接入层以及大数据感知层,重点设计并介绍了云计算网络层的三个基础框架,并根据物联网信息化建设要求,设计系统功能实体结构与功能模块逻辑.实验结果表明,所设计的系统技术水平高,物联网资源利用情况较为乐观.

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覃伟荣：云计算网络环境和大数据结合的物联网信息化建设

JOURNAL(V01．39，No．5，2018)

120

《激光杂志}2018年第39卷第5期LASER

云计算网络环境和大数据结合的

物联网信息化建设

覃伟荣卜2

，1．钦州学院，广西钦州535011；

＼2．钦州市物联网先进技术重点实验室，广西钦州

摘

要：云计算、射频技术以及路由算法的普及为物联网信息化建设提供了有力条件，其中，云计算以其廉

价、安全、稳定的计算与存储能力脱颖而出，因此，设计大数据下的云计算物联网信息化管理系统，构建基于云

计算的物联网网络环境，通过分布式处理手段管理软件计算进程，将大数据属性最大化。系统框架包含应用

层、云计算网络层、大数据接入层以及大数据感知层，重点设计并介绍了云计算网络层的三个基础框架，并根据

物联网信息化建设要求，设计系统功能实体结构与功能模块逻辑。实验结果表明，所设计的系统技术水平高，

物联网资源利用情况较为乐观。

关键词：云计算网络环境；大数据；物联网；信息化建设

中图分类号：TN209

文献标识码：A

DOI编码：10．14016／j，cnki．jgzz．2018．05．120

Construction of informationalized Internet of

under

things

cloud

and

data

big

computing

QIN Weiron91'2

53501

1，China；

／1．Qinzhou University，Qinzhou Guangxi

for Advanced

、

to Internet of

53501

＼2．The

Laboratory

Technology

Things，Qinzhou Guangxi

1，China／

Key

and

technology

foundations for the con—

Abstract：Cloud

computing，radio frequency

routing algorithm provide

for low

its

struction of informationalized Internet of

stands out

them，cloud

things．Among

computing

price，safety，sta-

ble

and

constraction of informationalized Internet of

under cloud

things computing

computing

storage．Therefore，the

data

network of Intemet of

based on cloud

computing

data attributes

and

things

established．Big

software．The

big

proposed．The

the

structure

are maximized

distributed

data

processing

system

through

computing processing

management

and

basic structures

consists of

accessing

layers．These

are

application layer，cloud computing layer，big

perception

and introduced．The solid structure and functional module

are

mainby designed

system

designed according

construction

resuhs show that the

has

level and the use of

designed system

high technology

requirements．Experimental

resource

optimistic．

Intemet of

construction

network

data；the

environment；big

words：cloud

things；informatization

Key

computing

明的进步有着巨大的推动价值，但同时也产生了一系

列挑战，从存储、通讯、搜索到分类、提取以及过滤，大

数据管理难度与日俱增。

引言

伴随信息化时代的来临以及网络技术的迈进，数

手机、电脑、读写器、传感器等设施的普及，使得

物联网成为大数据产生的主要源头旧一。物联网具有

完整感知和稳定通讯的特点，伴随着行政单位、科研

所及IT领域对大数据的重点关注，产生了大数据与

物联网的钻研热潮，一些发达国家从2008年就开始

着手实施物联网信息化建设，将全世界的基础设施

(水利、电网、交通、军事、工农商业等)集体整合，目标

是实现全球资源智能信息化管理。目前，在大数据基

础上设计出的物联网信息化管理系统大致分为三类，

分别通过射频技术、路由算法以及云计算提出L3』。其

中，云计算结合分布、并行、网格三种处理技术的优点

发展起来，云计算构建的网络环境具有成本低廉、安

据出现大范围拥堵。2005年，全世界的网络数据统计

量为16万PB，到2015年，网络数据量达到2005年的

101倍，预计在未来十年中，网络数据量将超出400万

zB。学术界将海量的数据称作大数据，代表不能通过

简单计算机处理技术实施管理的数据群体，有着数量

多、种类繁杂、持续生成和密度低的特点¨ j。大数据

带来了无限的商机，令科技不断向前迈进，对人类文

收稿日期：2017一12一19

基金项目：国家自然科学基金(No．31760153)；钦州市物联网先进技术

重点实验室主任课题基金资助(No．IOT2017804)

作者简介：覃伟荣(1981一)，女，讲师，T学硕士，研究方向：人工智能、

数据挖掘、遥感影像处理

http：／／www．1aserjournal．cn

万方数据

覃伟荣：云计算网络环境和大数据结合的物联网信息化建设

JOURNAL(V01．39，No．5，2018)

121

《激光杂志)2018年第39卷第5期LASER

照处理进程可以细化为应用、软件和硬件三个基础框

架邙J，展示出极其完善的大数据业务处理能力以及云

计算的服务宗旨，不失为一种物联网信息化建设智能

解决手段。

全稳定、计算与存储能力强的特点，能够通过软件、硬

件共同提供服务，服务资源范围广，安装、更新与备份

一体化操作，上手速度快，按需解决用户需求，既节约

了用户操作时间，又无需担心大数据丢失、乱码等问

题，是物联网信息化建设的最优质技术。根据以上描

述，进行大数据下的云计算物联网信息化管理系统的

设计，实现大数据资源高效管理。

(4)应用层：由应用软件支持平台和应用软件组

成，应用软件支持平台由软件设计者提供，包含知识

产权管理、使用权限补充、软件管理、硬件升级等。如

果应用软件的设计与营销在一家运营商手中，应用软

件支持平台和应用软件可以合并为一个平台。

云计算网络环境和大数据结合的物

联网信息化建设

2．2云计算网络层框架

2．1

云计算网络层是大数据下的云计算物联网信息化

管理系统的数据中转站，能够把物联网产生的大数据

通过业务、营销和操作平台实施传输与存储，形成知识

产权认定、收费、服务受理于一体的云计算网络环境，

在第一时间管理物联网大数据。云计算网络层的管理

与计算优势同样明显，大数据需要足够的存储空间与

计算空间，通讯模式要满足空间资源的随时更替，计算

资源要满足业务多样化的需求旧J。云计算构建的物联

网网络环境中含有巨大面积的冗余空间，存储空间与

计算空间完全能够满足大数据服务需求。为了顺应未

来十年的大数据增长态势，云计算物联网信息化管理

系统设计如图2所示的云计算网络层框架。

大数据下的云计算物联网信息化管理系统整体

框架

物联网产生大数据的过程与云计算处理原则有

很多共通之处，所以，云计算与物联网之间的技术融

合是比较容易实现的，不会产生过多冲突MJ，可以借

鉴归纳、总结、分析等手段，构建大数据下的云计算物

联网信息化管理系统的整体框架，如图1所示，系统

包含应用层、云计算网络层、大数据接人层以及大数

据感知层。

雪

图1系统整体框架

大数据下的云计算物联网信息化管理系统把云

计算网络层放置在中间层，利用网络服务器的集群能

力构建物联网网络环境，增加系统应用层的总体处理

效率，并通过云计算的分布式处理手段管理软件计算

进程，将大数据属性最大化，促进资源信息化建设。5J。

下面分层介绍系统框架以及所采用的技术亮点：

(1)大数据感知层：从功能上看，大数据感知层由

大数据采集和大数据通信两个平台组成，大数据采集

利用到传感器网络和无线识别通讯技术Mj，包含机器

对话、二维码、射频识别、激光摄像头、距离传感器、温

度传感器、电容传感器等。大数据通信使用近景传感

技术，协同路由通讯、无线通讯、蓝牙通讯等协议构建

末梢神经通讯网，连接大数据接入层传输大数据。

(2)大数据接人层：由核心网关、无线网关和有线

网关组成。无线网关使用蜂窝数据、无线网络和卫星

网络，有线网关使用拨号网和公共交换电话网，核心

网关采用光纤宽带、分组传送网一J、光传送网、次世代

网络和同步数字体系等技术。

||一一一一一一一一～

图2云计算网络层框架

由图2可知：云计算网络层框架分为云应用、云

软件与云硬件，云应用是系统的应用中心，云软件包

含云访问和云服务，云硬件包含云计算设施。系统的

响应能力和稳定性从云硬件中获取，云硬件对网络、

存储、服务器进行虚拟化，对进出云计算网络层的大

数据实施虚拟归纳，通过分布式管理平台并联网络设

备、存储设备和服务器设备，集体过滤大数据，随时管

理系统的配置信息与计算进程，智能更新并整合云计

算硬件设施资源¨ 0j，以服务器设备为业务处理的物

理节点，采用虚拟手段灵活处理物联网大数据，具有

强大的并行处理效率和容错性能。

云软件是系统的大数据聚合中心，包含第三方应

用软件以及物联网大数据¨ 川。云访问管理系统用户

的接入与大数据显示，包含访问控制和嵌入管理。云

服务包含计算服务、存储服务、用户注册和路由监控。

(3)云计算网络层：云计算网络层是系统的管理

中心、业务实现中心以及计算中心，包含分布式管理

平台、网络服务平台和系统需要的所有物理硬件，按

http：／／www．1aserjournal．CN

万方数据

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JOURNAL(V01．39，No．5，2018)

大数据聚合需要借助数据库，云软件中含有三个数据

库，基础数据、临时数据、数据特征分别存人不同数据

库-l 。云软件负责处理云计算分布式进程数据需

求、数据封装模式选择以及应用软件对外服务模式三

大问题，大数据业务之问采用精简的数据端口快速完

成通讯，形成了云软件的低度耦合计算模式。

块是功能实现核心，支持物联网业务的大数据聚合、存储

和代理[16

3。系统功能模块对用户来说操作简单，对运营

商来说开放性强，能够配置网络环境参数、管理大数据通

讯状态、存储并共享大数据业务、远程启动大数据聚合、

与现实世界的用户业务对接、计算消费。

3．2功能模块逻辑设计

云应用进行大数据业务的实施，可以将其纳入物

联网信息化营销进程或者应用软件开发配置中，物联

网信息化建设下的应用中心主要包括智能电网、工业

监控、智慧交通、智能公交、物流快递以及环境监察等

应用软件，在云计算的分布式管理手段下进行资源共

享与加密信息屏蔽，维持大数据通讯安全。

3系统功能实现

糸统』：『J能模块逻辑

3．1

物联网信息化建设要求

图4是大数据下的云计算物联网信息化管理系

统功能模块逻辑图，在基于云计算的物联网网络环境

中，系统含有6个重要的功能接口，逻辑关系为：

(1)接口1是大数据访问接口，与系统应用层执

行标准化协议通讯，用来实施应用软件功能调用；

(2)接口2是大数据与物联网的对接接口ⅢJ，通

过无线与有线两种网络接人手段实现大数据对接；

(3)接口3是大数据业务接口，可实现系统向用

户发送短信息，进行语音呼叫；

物联网信息化建设可以概括成三个部分，分别是

物联网网络环境、物联网信息化营销和物联网业务支

持。13。，还对物联网网络环境的质量、接人情况、通讯

状态、网络共享作出了要求：不得二次重建网络共享

中心，核心网关不集成，物联网的归属位置寄存器、短

消息服务中心以及网关支持节点均为专用且不共享

的。物联网信息化建设的这三点要求可方便资源规

划以及节点新功能配置；不同用户可享受不同的计费

服务，有利于网络拨号和服务质量的提高；应用软件

的营销策略更加多样化。通过分析物联网信息化建

设要求，大数据下的云计算物联网信息化管理系统应

具备以下功能：

(4)接口4是管理接口，通过接口4可搜索大数

据业务受理与完成情况，还能够在线登录物联网账

户，查询、修改用户信息；

(5)接口5是消费计算接口，通过云计算实施物

联网计费，发送给用户电子消费账单和付款链接；

(6)接口6是代理接口，可对大数据进行监控、管

理与分析。

(1)与物联网信息化营销的技术理念相匹配，实

现系统与用户关系、运营商以及网络连接的功能对

接‘1

4I，拓宽物联网大数据业务服务理念；

(2)实现应用软件功能聚合，不同设计者、不同行

应用软件如果仍然使用普通的网络码，大数据业

务服务迟早将面对计算资源、空间资源短缺的局面，

到时就不能通过更新系统来延缓破窘，因此，云计算

在系统上设置了唯一的网络码，争取出最大额度的营

销利润，有针对性地管理信息化策略¨ 8|，提高服务质

量，全面、协调、可靠地提供物联网服务。

业应用体系、不同用户之间的软件大数据能够快速结

合，并同时管理用户与业务；

(3)具有灵活组网能力，开放应用软件操作系统

与开发代码；

(4)具备多元网络接人手段，能够通过云计算正

常接入到不同的网络环境中；

4实验分析

(5)实现对系统硬件的监督与远程维护；

(6)实现业务网关集成接入‘15。，能够从应用软

件、系统硬件、系统软件和用户接口接人大数据，一体

化管理大数据

4．1实验室

图5是我国北京某高校的物联网实验室，本次实

验在这里进行。通过VS开发工具包构建物联网信息

化管理系统的相关应用程序，应用程序产生的大数据

保存在SQL数据库中，使用移动互联网把大数据接入

系统采集模块(本文设计的大数据下云计算物联网信

息化管理系统的采集模块即大数据感知层)。通过云

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Communications Standards Associa—

计算、CCSA(China

图3系统功能实体图

tion，中国通信标准化协会)以及路由算法统计、分析

大数据业务。本次实验内容包括技术水平对比分析

以及物联网资源利用情况分析。

为实现上述几点功能，大数据下的云计算物联网信

息化管理系统设计了4个功能模块，如图3所示，支持模

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