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基于REST架构的湖泊环境监测物联网平台

更新时间:2019-12-21 17:18:10 大小:2M 上传用户:xiaohei1810查看TA发布的资源 标签:rest架构物联网 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

针对呼伦湖环境监测系统监测点不足、复杂度高、可扩展性差等问题,提出基于表述性状态传递架构的湖泊环境监测物联网平台。将传感器节点和节点状态数据抽象成资源,其简洁高效、松耦合的特点可满足湖泊环境监测的要求。使用阿里云服务器 ECS 搭建开发环境,借助 Laravel框架和轻量级 jQuery 前端框架,实现用户管理、地理信息系统、数据实时显示、历史数据查询功能。该平台可满足渔牧业、科研单位、政府部门的要求,实现呼伦湖环境监测数据共享。

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42 1 1 期  
Vol. 42ꢀ No. 1 1  
201 1 月  
ꢀ ꢀ  
Computer Engineering  
November 206  
· 物 联 网 专 题 ·  
文 章 编 号 : 10003428201611002705ꢀ ꢀ ꢀ 文 献 标 志 码 : Aꢀ ꢀ ꢀ 中 图 分 类 号 : TP391  
基 于 REST 架 构 的 湖 泊 环 境 监 测 物 联 网 平 台  
琦 , 龙  
( 内 蒙 古 科 技 大 学 信 息 工 程 学 院 , 内 蒙 古 包 头 )  
要 : 针 对 呼 伦 湖 环 境 监 测 系 统 监 测 点 不 足 、 复 杂 度 高 、 可 扩 展 性 差 等 问 题 , 提 出 基 于 表 述 性 状 态 传 递 架 构 的 湖  
泊 环 境 监 测 物 联 网 平 台 。 将 传 感 器 节 点 和 节 点 状 态 数 据 抽 象 成 资 源 , 其 简 洁 高 效 、 松 耦 合 的 特 点 可 满 足 湖 泊 环 境  
监 测 的 要 求 。 使 用 阿 里 云 服 务 器 ECS 搭 建 开 发 环 境 , 借 助 Laravel 框 架 和 轻 量 级 jQuery 前 端 框 架 , 实 现 用 户 管 理 、  
地 理 信 息 系 统 、 数 据 实 时 显 示 、 历 史 数 据 查 询 功 能 。 该 平 台 可 满 足 渔 牧 业 、 科 研 单 位 、 政 府 部 门 的 要 求 , 实 现 呼 伦 湖  
环 境 监 测 数 据 共 享 。  
关 键 词 : 湖 泊 环 境 监 测 ; 物 联 网 ; 表 述 性 状 态 传 递 ; Laravel 框 架 ; JSON 数 据 格 式 ; 地 理 信 息 系 统  
中 文 引 用 格 式 : 琦 , 基 于 REST 架 构 的 湖 泊 环 境 监 测 物 联 网 平 台 [ 计 算 机 工 程 , 204211) : 273137.  
英 文 引 用 格 式 : Li QiYao Long. Internet of Things Platform for Lake Environmental Monitoring Based on REST  
Architecture. Computer Engineering20421 1 ) : 2737.  
Internet of Things Platform for Lake Environmental Monitoring  
Based on REST Architecture  
LI QiYAO Long  
School of Information EngineeringInner Mongolia University of Science and TechnologyBaotouInner Mongolia China)  
AbstractIn order to solve problems existing in Hulun lakes environmental monitoring systemsuch as insufficient  
monitoring pointshigh complexity and poor scalabilitythis paper puts forward an Internet of ThingsIoTplatform for  
lake environmental monitoring based on Representational State TransferRESTarchitecture. The sensor node and node  
status data are abstracted into resources. Due to the characteristics of concisionhigh efficiency and loose couplingthis  
platform is suitable for lake environmental monitoring. Using ECSAli cloud serverit builds the development  
environmentwith the aid of Laravel framework and frontend framework of lightweight jQuery to realize user  
managementGeographic Information SystemGIS) , realtime display for the data and historical data query. This platform  
can meet the requirement of fisherylivestockscientific research and governmentand eventually realize data sharing of  
the Hulun lakes monitoring system.  
Key wordslake environmental monitoringInternet of ThingsIoT) ; Representational State TransferREST) ; Laravel  
frameworkJavaScript Object NotationJSONdata formatGeographic Information SystemGIS)  
DOI3969 / j. issn. 10003428201 1 005  
大 淡 水 湖 , 具 有 极 高 的 生 态 地 位 , 但 是 出 现 了 湖 面 萎  
0ꢀ 概 述  
缩 、 面 积 减 少 、 水 质 持 续 恶 化 、 渔 业 资 源 和 畜 牧 业 遭  
物 联 网 是 “ 物 物 相 连 ” 的 互 联 网 , 是 继 互 联 网 之  
后 的 又 一 次 信 息 革 命 , 已 被 列 为 国 家 重 点 发 展 的 战  
略 性 新 兴 产 业 。 物 联 网 技 术 已 应 用 于 工 业 、 农 业 、 军  
事 国 防 、 教 育 、 医 疗 、 金 融 、 能 源 和 环 保 等 各 种 领 域 ,  
20年 “ 感 知 太 湖 ” 项 目 运 用 物 联 网 技 术 对 太 湖 水  
到 影 响 、 草 原 退 化 等 环 境 问 题 , 因 此 , 对 呼 伦 湖 流 域  
生 态 数 据 的 监 测 越 来 越 重 要 。  
现 有 的 呼 伦 湖 环 境 监 测 系 统 监 测 点 不 足 , 信 息  
化 建 设 水 平 较 低 , 终 端 设 备 多 样 性 带 来 无 缝 接 入 互  
联 网 的 困 难 , 监 测 数 据 不 能 通 过 网 络 实 现 传 输 和 共  
享 。 为 解 决 呼 伦 湖 监 测 系 统 面 临 的 各 种 难 题 , 本 文  
提 出 基 于 表 述 性 状 态 转 移 ( Representational State  
环 境 进 行 实 时 监 控 , 率 先 实 现 湖 泊 环 境 监 测 监 控 的  
]  
现 代 化 和 智 能 化  
。 呼 伦 湖 是 亚 洲 中 部 草 原 区 的 最  
基 金 项 目 : 内 蒙 古 自 治 区 科 技 计 划 项 目 “ 呼 伦 湖 流 域 生 态 环 境 综 合 信 息 采 集 与 共 享 云 计 算 研 究 与 示 范 ” 20502013) 。  
作 者 简 介 : 琦 ( 1973— ) , 男 , 副 教 授 , 主 研 方 向 为 复 杂 工 业 过 程 优 化 控 制 、 嵌 入 式 系 统 、 物 联 网 应 用 ; 龙 , 硕 士 研 究 生 。  
收 稿 日 期 : 200407ꢀ ꢀ 修 回 日 期 : 2005ꢀ ꢀ Emailyaolong55 1 @ 163. com  
万方数据  
           
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ  
程  
201 1 15 日  
28  
]  
TransferREST) 架 构  
的 湖 泊 环 境 监 测 物 联 网 平  
联 网 平 台 , 解 决 了 离 散 制 造 业 传 统 物 联 网 系 统 设 计  
复 杂 、 可 扩 展 性 差 的 问 题 。 文 献 [ ] 将 REST 架 构 风  
格 应 用 于 垂 直 农 业 , RESTful API 进 行 详 细 设 计 ,  
实 现 了 松 耦 合 性 。 文 献 [ ] 将 REST 架 构 应 用 于 家  
居 , 通 过 智 能 插 座 实 现 家 居 环 境 的 智 能 化 分 析 。  
台 。 该 平 台 提 供 了 一 套 友 好 的 API, 将 传 感 器 节 点  
和 节 点 状 态 数 据 抽 象 成 资 源 , 可 解 决 终 端 设 备 异 构  
问 题 , 实 现 物 联 网 应 用 的 松 耦 合 性 。  
1ꢀ 相 关 工 作  
1. 1ꢀ 湖 泊 环 境 监 测  
2ꢀ 平 台 整 体 架 构  
基 于 REST 架 构 的 湖 泊 环 境 监 测 物 联 网 平 台 是  
一 个 分 层 的 体 系 架 构 , 给 出 了 平 台 的 整 体 架 构 。  
由 于 要 实 现 对 湖 泊 的 水 、 土 、 气 象 等 数 据 的 实 时 监  
测 , 感 知 层 的 传 感 器 设 备 存 在 差 异 , 可 以 是 ZigBee  
节 点 , 也 可 以 是 支 持 REST API 的 节 点 , ZigBee 节 点  
需 要 将 采 集 的 数 据 传 输 到 网 关 设 备 进 行 处 理 , 而 支  
湖 泊 是 地 球 上 重 要 的 淡 水 资 源 库 和 物 种 基 因  
库 , 能 够 维 系 流 域 生 态 平 衡 、 提 供 生 活 用 水 、 提 供 丰  
富 水 产 品 等 。 生 态 系 统 退 化 、 水 体 富 营 养 化 、 面 积 萎  
缩 等 成 为 中 国 湖 泊 面 临 的 重 大 问 题 , 倍 受 各 级 政 府  
广 泛 关 注 , 加 强 湖 泊 环 境 监 测 , 开 展 生 态 保 护 是 重 要  
]  
的 湖 泊 保 护 策 略  
。 呼 伦 湖 作 为 内 蒙 古 自 治 区 的 最  
REST API 的 节 点 可 以 直 接 将 采 集 的 数 据 通 过  
大 湖 泊 , 急 需 利 用 现 代 通 信 技 术 、 传 感 技 术 、 网 络 技  
术 对 呼 伦 湖 水 生 态 数 据 、 土 壤 生 态 数 据 、 气 象 数 据 进  
行 实 时 监 测 , 实 现 呼 伦 湖 流 域 生 态 环 境 信 息 综 合 采  
集 及 共 享 。  
REST API 接 口 上 传 到 服 务 平 台 层 ; 接 入 层 主 要 负 责  
接 收 感 知 层 上 传 的 数 据 , 对 数 据 进 行 整 合 处 理 后 , 通  
Internet 转 发 到 服 务 平 台 ; 服 务 平 台 层 提 供 一 套 友  
好 的 REST API 接 口 , 低 层 设 备 能 够 通 过 接 口 实 现 异  
构 节 点 的 无 缝 接 入 , 应 用 层 通 过 浏 览 器 异 步 调 用 接  
口 实 现 各 种 服 务 , 该 层 包 括 路 由 模 块 、 数 据 处 理 模  
块 、 资 源 管 理 模 块 、 日 志 管 理 模 块 、 缓 存 、 数 据 库 等 ;  
1. 2ꢀ REST 架 构  
REST 架 构 将 Web 中 所 有 事 物 抽 象 成 资 源 的 集  
合 , 使 用 统 一 资 源 标 识 符 ( Uniform Resource Identifier,  
URI) 对 资 源 进 行 标 识 , 通 过 复 用 超 文 本 传 输 协 议  
Hyper Text Transfer ProtocolHTTP) 的 基 本 操 作 , 如  
GETPOSTPUTPATCH 以 及 DELETE, 作 为 统 一 接  
口 对 资 源 进 行 操 作 , 从 而 具 有 低 耦 合 、 低 复 杂 度 、 可 扩  
展 的 特 性 , Web 应 用 提 供 了 良 好 的 架 构 约 束 。 简 单  
对 象 访 问 协 议 ( Simple Object Access ProtocolSOAP)  
是 在 互 联 网 环 境 下 以 Web 服 务 形 式 实 现 分 布 式 计 算  
机 的 软 件 技 术 , 在 物 联 网 发 展 早 期 被 用 来 实 现 物 联 网  
Web 服 务 机 制 , 主 要 包 括 个 模 块 : SOAPWeb 服 务  
应 用 层 主 要 实 现 对 渔 牧 业 、 科 研 单 位 、 政 府 部 门 提 供  
]  
决 策 支 持 服 务 等  
Web Services Description Language,  
WSDL) , 通 用 描 述 发 现 和 集 成 ( Universal Description  
Discovery and IntegrationUDDI) 。 从 应 用 中 抽 象 出  
业 务 服 务 后 , 使 WSDL 定 义 Web 服 务 的 描 述 ;  
UDDI 对 其 注 册 以 便 用 于 发 布 、 管 理 及 查 找 ; SOAP 则  
定 义 了 如 何 调 用 并 触 发 Web 服 务 。  
ꢀ ꢀ REST 架 构 因 为 复 用 HTTP 协 议 能 够 提 供 统 一  
接 口 , SOAP 则 使 用 自 定 义 接 口 REST 支 持 如  
XMLJSONHTTP 等 多 种 数 据 交 换 格 式 , SOAP 则  
是 一 种 基 于 XML 的 协 议 。 在 物 联 网 中 实 现 SOAP  
1ꢀ 平 台 整 体 架 构  
3ꢀ 平 台 设 计  
包 含 的 个 基 本 模 块 相 对 于 REST 技 术 比 较 复  
基 于 REST 架 构 的 湖 泊 环 境 监 测 物 联 网 平 台 对  
呼 伦 湖 水 生 态 数 据 、 土 壤 生 态 数 据 、 气 象 数 据 进 行 实  
时 监 测 , 实 现 呼 伦 湖 环 境 监 测 数 据 的 共 享 , 为 渔 牧 业  
进 行 科 学 指 导 , 为 科 研 单 位 提 供 数 据 保 障 , 为 政 府 制  
定 对 呼 伦 湖 的 保 护 政 策 提 供 科 学 依 据 。 现 阶 段 在 呼  
伦 湖 筹 建 个 检 测 站 , 负 责 对 呼 伦 湖 水 位 、 水 质 以 及  
气 象 数 据 进 行 采 集 , 给 出 了 个 检 测 站 的 详 细  
]  
。 现 在 越 来 越 多 的 物 联 网 系 统 都 采 用 REST 架  
构 。 文 献 [ ] 对 中 国 湖 泊 现 状 进 行 分 析 , 提 出 了 包 括  
湖 泊 环 境 监 测 在 内 的 湖 泊 保 护 策 略 。 文 献 [ ] 对 物  
联 网 体 系 结 构 与 方 法 进 行 比 较 研 究 , 阐 述 了 物 联 网  
体 系 结 构 , 比 较 了 SOAP REST 风 格 的 利 弊 。  
献 [ ] 提 出 了 基 于 REST 架 构 风 格 的 离 散 制 造 业 物  
万方数据  

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