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基于REST物联网监控系统设计

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资料介绍

现阶段物联网系统的发展呈现出终端设备多样性、人机交互方式多样性、云平台和云计算技术相结合等特点,为此提出一种基于REST架构的物联网监控系统.结合REST风格API,通过URI描述终端设备,以HTTP常用动作实现资源的CURD(增删改查)等功能;各种不同的终端设备借助不同的网络协议栈实现与物联网系统的互联互通;利用云平台和云服务器部署物联网监控系统,降低整体成本,提高系统的并发性和稳定性.以两种不同类型终端设备为例,阐述应用该监控系统的一般方法.

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计算机工程与设计

COMPUTER ENGINEERING ANDDESIGN

2016

JarL

2016年1月

V01．37

No．1

第37卷第1期

基于REST物联网监控系统设计

左文娟，张秋菊

(江南大学机械工程学院，江苏无锡214122)

摘要：现阶段物联网系统的发展呈现出终端设备多样性、人机交互方式多样性、云平台和云计算技术相结合等特点，为

此提出一种基于RE汀架构的物联网监控系统。结合REsr风格API，通过URI描述终端设备，以H1vrP常用动作实现

资源的CURD(增删改查)等功能；各种不同的终端设备借助不同的网络协议栈实现与物联网系统的互联互通；利用云平

台和云服务器部署物联网监控系统，降低整体成本，提高系统的并发性和稳定性。以两种不同类型终端设备为例，阐述应

用该监控系统的一般方法。

关键词：表述性状态转移；物联网；云平台；监控系统；终端设备

中图法分类号：TP393

文献标识号：A

文章编号：1000一7024(2016)01—0021一05

doi：10．16208／j．issnlOOo-7024．2016．01．005

of IoT

Design

based on REST

monitoring system

ZUO

Wen_juan，ZHANG Qiu_ju

214122，China)

(School of MechaIlical

Engineering，Jiangnan University，Wu)ci

IoT nloni—

support，an

at the characteristics of IoT

Abs妇ract：AiIIling

device

and Internet cloud

diversity

including

diversity，HCl

IoT

RESTful Web

was combined谢th

based on RESTful Web ser、rices was

Hlonitoring system

toring system

services．The

proposed．The

H1VI、P action in this

status of the device was described

using URI，and

of network

stacks，infomation

protocol

CURD resources were realized

through

was between Various deVices and IoT．

eXchanged

Under

monitoring syste札

The

variety

of Imemet

900d

IoT蒯toring Syst锄waS小叫oyed丽th suppCIn

of devkwere

doud，brin西ng perforHmce

to demDllstrate the

low∞st，h遍h卿1currency肌d

as aIl

nlethod Of

general

mDnitoring sySt吼

sta眦ity．瓜叼differem types

p州ded

exarIlple

devices

KeyⅥ憎凼：REST；IoT；Intemet cloud；rnonitoriIlg syst眦；teminal

云平台推送传感器信息，也可以被浏览器使用把历史数据

展现给最终用户。

0引

言

物联网[1]系统涵盖的领域很广，终端设备多样性带来

了无缝接入互联网的困难。为实现物与人的交互，物联网

终端信息应友好地通过网络展现在用户面前，而人机交互

方式需要兼顾传统个人电脑和移动设备[2]。现有的物联网

监控系统，复杂而庞大，缺乏顶层设计，资源共享不足，

凸现出系统伸缩性差、耦合性高、扩展性差、成本高、资

源利用率低、无序重复建设现象严重的态势[3]。

基于麟的监控系统架构

本文设计的基于REST物联网监控系统架构如图1所

示，物联网系统建立在商业或开放云平台服务器中，在云

端服务器中部署REsT风格的API，通过数据库存储设备

的当前状态和历史状态。各种终端设备可通过唯一URI和

物联网系统交换数据，这些交换的内容包括传感器数值或

执行器状态等。PC浏览器或移动设备浏览器可通过异步方

式从系统中获得终端的历史状态。通过该系统的应用，实

现端到云，云到人的互联互通L5J。

为解决目前物联网监控系统面临的复杂问题，介绍一

种基于REST的物联网监控系统。REST(repmse彻[190ml

state

tranSfer)是由Roy Fielding博士提出的分布式软件架

REST风格的Web service是遵循REST设计原则的面

向资源的轻量级Web服务。其API具有3个特点，①通过

统一资源标识符(URI)定位和识别资源；②通过H1vrP

构风格[4]。基于REST的物联网监控系统需要一套友好的

API函数，该系列API可以建立设备与平台、平台与人的

“桥梁”。该系列API既可以被终端平台使用，通过API向

收稿日期：2015一01—24；修订日期：2015一03—25

作者简介：左文娟(1989一)，女，山东泰安人，硕士研究生，研究方向为机电控制与检测；张秋菊(1963一)，女，江苏无锡人，教授，

博士生导师，研究方向为机械动态分析与优化设计、机械cAD／cAE／cAM／cNc、数控与机器人技术。E-mail：zuowenjuanlove@126．com

万方数据

2016年

计算机工程与设计

通过POST方法创建一个新LED，新增加的LED具体

信息可使用JSON格式描述，例如：{¨ description”：”add

new

ledI'，”status”：”offfI}。通过PUT方法更新LED信息，

而具体内容用JSON格式描述，例如：{‘‘status”：”on”)。

1．3状态无关性

至接

与基于明确状态转移的有状态交互相比，REsT并不

关心客户端的通信状态。在REST框架下客户端所需要的

资源被表示为超链接，客户端可以通过request获得相应的

资源，每个H1vrP request都是无状态的，这样就避免了大

手机

0|。物联网领域涵盖

量的客户端交互信息占用服务器内存[1

广，其数据量极其庞大，形成了海量信息，若是每次访问

服务器都是基于明确状态转移，必然造成服务器资源释放

困难，可伸缩性差。

没备

设备

图1 基于REST的物联网监控系统架构

协议中定义的方法(PUT，GET， PoST，DELETE)对资

源进行操作；③状态无关性。

2不同设备接入物联网监控系统的实现

物联网系统涵盖的领域很广，在不同的领域存在各种

各样不同的终端设备，其中一部分终端系统功能单一且成

本较低，系统内部的RAM或ROM受到了限制，这样类型

的系统一般采用诸如uCOS、FreeRTOS或RT-Thread等嵌

入式操作系统；而另一部分终端设备功能较为复杂，系统

内部的RAM和I的M较为富足，这样类型的系统一般可运

行诸如Linux或Andmid等操作系统。

1．1通过U砒描述资源

resource identifier)

REST架构中通过URI(universal

描述资源。在REsr架构下Web的接口可以看成由一组资

源集合而成，每一个资源都有唯一的标示符。URI确保了

资源D的唯一性和全局性[6’7]。这种资源观点和统一接口

原则与web和H1vrP协议的更加切合，从而降低对客户端

的要求和服务的耦合性，简化了web开发和消费。与已有

的物联网监控系统相比，基于REsT架构的监控系统能够

更好的解决由设备多样性带来的接人web系统的问题。

REST架构中URI的唯一性，例如／actutor／<deviceD>可

表示一个执行器资源；而／sensor／<deviceD>可代表一个

传感器资源，正体现了这一点。

2．1

内存受限制的终端设备

部分物联网终端设备受到了容量和成本限制，终端设

备为嵌入式操作系统，为实现网络功能可借助L、册协议

栈。LwIP是一种轻量级TCP／IP协议栈，它具有3种不同

API、LwP API和socket API，前者

形式的AP卜一raw

不需要嵌入式操作系统支持，而后两者需要操作系统支

1．2

IⅡ皿动作

持[11。，如图2所示。从实现的角度出发，3种API方法都

在REST架构下的物联网监控系统通过HTTP协议中

的动作(PUT更新，G盯获取，POST创建，DELETE删

除)对资源进行CRlm操作[8]。例如在物联网监控系统的

数据库中已经保存了L印设备信息，这些设备信息包括

LED编号，LED设备描述和当前状态(打开或关闭)等见

表1。通过GET方法获得某个L叨设备的信息或者全部

LED的信息。这些信息可通过JSON格式描述[ ，例如：

[

API

可帮助低成本终端设备实现网络应用，而利用socket

更为简洁有效并可借助其它平台的框架和使用经验。

一一一一一一一一一一一一一一一一一一-I

物联网智能设备

r一一一一一一一一一一一一‘

物联网智能设备

应用程序

性

藤舸_-1剖

{¨ id¨ ：1，”desc”：”I冲i 101”，”status”：”off”)，

{”id¨ ：2，”desc”：”I心i 102”，”status”：”on”}

]

图2 LwIP的API形式

API

表1 LED网络控制的RE盯ful

利用LwIP和socket API实现与物联网平台数据交换

方法

含义

需要以下步骤：

GET／leds

返回所有的设备信息

增加一个设备

步骤1获得物联网监控系统平台主机IP，通过get

hostmme把平台的域名转化为IP地址。

POST／Ieds

GET／leds／<id>

PUT／leds／<id>

返回编号为id的设备信息

更新编号为id的设备信息

步骤2连接物联网主机，打开数据交换通道。

步骤3获得传感器数据，组装HrrP头和H1vrP负

万方数据

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