《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課件第4章 物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)與管理

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，使孤立的物品（如冰箱、汽車、設(shè)備、家具、貨品等）接入網(wǎng)絡(luò)世界，讓它們之間能相互交流、讓我們可以通過軟件系統(tǒng)操縱它們、讓它們鮮活起來。因此，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是軟件與硬件相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)，包括了數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、收集、托管、發(fā)現(xiàn)、分析和交易整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)處理和分析，由此實(shí)現(xiàn)的信息智能是我們的最終目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)的核心價(jià)值是數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)處理和分析又是重中之重，那么我們?cè)鯓硬拍馨l(fā)掘出有用的數(shù)據(jù)（即信息和智能），并通過應(yīng)用融入到人們的生活中呢。解決數(shù)據(jù)的管理與運(yùn)用問題主要采用物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)與管理技術(shù)，包括數(shù)據(jù)的流動(dòng)管理（如中間件技術(shù)）、數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)庫與海量存儲(chǔ)技術(shù)）、如何檢索數(shù)據(jù)（搜索引擎）、如何使用數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)等）、如何保護(hù)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)等）等。導(dǎo)讀（1）掌握云計(jì)算的概念、特點(diǎn)、基本服務(wù)類型。（2）掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)的概念、特點(diǎn)、作用等。（3）理解數(shù)據(jù)庫與存儲(chǔ)技術(shù)的基本概念，掌握數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)挖掘的基本知識(shí)。（4）理解物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性和特點(diǎn)。（5）掌握物聯(lián)網(wǎng)安全層次及架構(gòu)。學(xué)習(xí)目標(biāo)4.1物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)

任物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)

4.3物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)4.4數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)4.5數(shù)據(jù)融合技術(shù)4.6物聯(lián)網(wǎng)的其他智能化技術(shù)目錄4.1.1從生活實(shí)例說起云計(jì)算說起云計(jì)算，很多人都認(rèn)為是專業(yè)人員的事情，與我們普通人關(guān)系不大。其實(shí)，云計(jì)算已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫?。在介紹專業(yè)知識(shí)前，我們先看看以下幾個(gè)實(shí)例。4.1物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)我們的大腦并不是萬能的，不可能記住我們所要記住的每一件事。所以我們需要用一些東西來協(xié)助我們。最初，圓珠筆和便簽是很好的備忘選擇。后來，人們可以在電腦、手機(jī)上記下來，但我們需要在不同的設(shè)備上記錄很多次，這樣做顯得有點(diǎn)麻煩。設(shè)計(jì)出一個(gè)電子日歷（即應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)的日歷）就很簡單的解決了這個(gè)問題。電子日歷可以提醒我們要在母親節(jié)買禮物，提醒我們什么時(shí)候去干洗店取衣服，提醒我們飛機(jī)還有多長時(shí)間起飛。這種電子日歷可以通過各種設(shè)備提醒我們，既可以是電子郵件，也可以是手機(jī)短信，甚至可以是電話。1.電子日歷由于各種不同的原因，我們都會(huì)有幾個(gè)不同的郵箱。而常常查看這些郵箱的郵件，就變成一件繁瑣的事情，我們需要打開不同的網(wǎng)站，輸入不同的用戶名及密碼。現(xiàn)在，云計(jì)算又可以發(fā)揮很大作用了。通過托管，郵件服務(wù)提供商可以將多個(gè)不同的郵件整合在一起。例如，谷歌的Gmail電子郵件服務(wù)，可以整合多個(gè)符合POP3標(biāo)準(zhǔn)的電子郵件，用戶可以直接在Gmail的收件箱中直接收取到來自各個(gè)郵箱中的電子郵件。2.電子郵件自從云計(jì)算技術(shù)出現(xiàn)以后，辦公室的概念就模糊了。不管是谷歌的Apps還是微軟推出的SharePoint，都可以在任何一個(gè)有互聯(lián)網(wǎng)的地方同步辦公所需要的辦公文件。即使同事之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作也可以通過上述基于云計(jì)算技術(shù)的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)，而不用像傳統(tǒng)的那樣必須在同一個(gè)辦公室里才能夠完成合作。在將來，隨著移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展以及云計(jì)算技術(shù)在移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用，辦公室的概念將會(huì)逐漸消失。3.在線辦公軟件在沒有GPS的時(shí)代，每到一個(gè)地方，我們都需要購買當(dāng)?shù)氐牡貓D。以前經(jīng)?？梢娐啡四弥貓D問路的情景。而現(xiàn)在，我們只需要一部手機(jī)，就可以擁有一張全世界的地圖。甚至還能夠得到地圖上得不到的信息，例如交通路況，天氣狀況等等。正是基于云計(jì)算技術(shù)的GPS帶給了我們這一切。地圖、路況這些復(fù)雜的信息，并不需要預(yù)先裝在我們的手機(jī)中，而是儲(chǔ)存在服務(wù)提供商的“云”中，我們只需在手機(jī)上按一個(gè)鍵，就可以很快找到我們所要找的地方。云計(jì)算擁有如此眾多的應(yīng)用，它讓我們的生活變得更加方便，更加富有樂趣。未來云計(jì)算有望走進(jìn)千家萬戶，相信會(huì)有更多的人享受到云計(jì)算的諸多福利。4.地圖導(dǎo)航云計(jì)算是通過使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。好比是從古老的單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式。它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通，就像煤氣、水電一樣，取用方便，費(fèi)用低廉。最大的不同在于，它是通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)?。最簡單的云?jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見，例如搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等，用戶只要輸入簡單指令即能得到大量信息。也就是說，云計(jì)算是一種IT資源的交付和使用模式，即通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易拓展的方式獲得所需的硬件和軟件、平臺(tái)、軟件及服務(wù)等資源。這種服務(wù)模式被比喻為云服務(wù)。4.1.2云計(jì)算的定義通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到與“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。4.1.3云計(jì)算的工作原理（1）超大規(guī)模。（2）虛擬化。（3）高可靠性。（4）通用性。（5）高可擴(kuò)展性。（6）按需服務(wù)。（7）極其廉價(jià)。（8）潛在危險(xiǎn)性。4.1.4云計(jì)算的特點(diǎn)4.1.5云計(jì)算的基本服務(wù)類型SaaS軟件即服務(wù)PaaS平臺(tái)即服務(wù)IaaS基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)提供給用戶的服務(wù)是對(duì)所有計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的利用，包括CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其它基本的計(jì)算資源，用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。用戶不管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，但能控制操作系統(tǒng)的選擇、存儲(chǔ)空間、部署的應(yīng)用，也可以有限制地控制網(wǎng)絡(luò)組件（例如路由器、防火墻、負(fù)載均衡器等）。在IaaS環(huán)境中，用戶相當(dāng)于在使用裸機(jī)和磁盤，既可以讓它運(yùn)行Windows，也可以讓它運(yùn)行Linux，因而幾乎可以做任何想做的事情，但用戶必須考慮如何才能讓多臺(tái)機(jī)器協(xié)同工作起來。1.基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS把用戶需要的開發(fā)語言和工具（例如Java，python，.Net等）、開發(fā)或收購的應(yīng)用程序等，部署到供應(yīng)商的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上，用戶不需要管理或控制底層的云基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)等，但能控制部署的應(yīng)用程序，也可能控制運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)境配置。2.平臺(tái)即服務(wù)PaaS提供給用戶的服務(wù)是運(yùn)營商運(yùn)行在云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，用戶可以在各種設(shè)備上通過客戶端界面（如瀏覽器）訪問。SaaS既不像PaaS一樣提供計(jì)算或存儲(chǔ)資源類型的服務(wù)，也不像IaaS一樣提供運(yùn)行用戶自定義應(yīng)用程序的環(huán)境，它只提供某些專門用途的服務(wù)供應(yīng)用調(diào)用。3.軟件即服務(wù)SaaS云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心。運(yùn)用云計(jì)算模式，使物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)以兆計(jì)的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理、智能分析變?yōu)榭赡?。物?lián)網(wǎng)通過將射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)等新技術(shù)運(yùn)用在各行各業(yè)中，將各種物體進(jìn)行連接，并通過無線等網(wǎng)絡(luò)將采集到的各種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息送達(dá)計(jì)算處理中心，進(jìn)行匯總、分析和處理。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來了海量大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)感應(yīng)、高度并發(fā)、自主協(xié)同和涌現(xiàn)效應(yīng)等特征，迫切需要云計(jì)算提供數(shù)據(jù)處理并提供應(yīng)用服務(wù)。云計(jì)算能為連接到云上設(shè)備終端提供強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力，以降低終端本身的復(fù)雜性。二者都是為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求而誕生的。4.1.6物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模后，在物理資源層與云計(jì)算結(jié)合可以說是水到渠成的。一部分物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用，如智能電網(wǎng)、地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測等，終端數(shù)量的規(guī)?；瘜?dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)物理資源產(chǎn)生了大規(guī)模需求，一方面是介入終端的數(shù)量可能是海量的，另一方面是采集的數(shù)據(jù)可能是海量的。無論是橫向通用的支撐平臺(tái)，還是縱向特定的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)，都可以在IaaS技術(shù)虛擬化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)物理資源的共享，以及業(yè)務(wù)處理能力的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展。IaaS技術(shù)在對(duì)主機(jī)、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源的集成與抽象的基礎(chǔ)上，具有可擴(kuò)展性和統(tǒng)計(jì)復(fù)用能力，允許用戶按需使用。除網(wǎng)絡(luò)資源外，其他資源均可通過虛擬化提供成熟的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，為解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的海量終端接入和數(shù)據(jù)處理提供了有效途徑。同時(shí)，IaaS對(duì)各類內(nèi)部異構(gòu)的物理資源環(huán)境提供了統(tǒng)一的服務(wù)界面，為資源定制、出讓和高效利用提供統(tǒng)一界面，也有利于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的軟系統(tǒng)與硬系統(tǒng)之間某種程度的松耦合關(guān)系。1.IaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用Gartner（高德納信息咨詢公司）把PaaS分成兩類，APaaS和IPaaS。APaaS主要為應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；IPaaS主要用于集成和構(gòu)建復(fù)合應(yīng)用。人們常說的PaaS平臺(tái)大多是指APaaS，如F和GoogleAppEngine。在物聯(lián)網(wǎng)范疇內(nèi)，由于構(gòu)建者本身價(jià)值取向和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的不同，PaaS模式的具體應(yīng)用存在不同的應(yīng)用模式和應(yīng)用方向。2.PaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用SaaS模式的存在由來已久，通過SaaS模式，可以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供的服務(wù)被多個(gè)客戶共享使用。這為各類行業(yè)應(yīng)用和信息共享提供了有效途徑，也為高效利用基礎(chǔ)設(shè)施資源、實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的海量數(shù)據(jù)處理提供了可能。在物聯(lián)網(wǎng)范疇內(nèi)出現(xiàn)的一些變化是，SaaS應(yīng)用在感知延伸層進(jìn)行了拓展。它們依賴感知延伸層的各種信息采集設(shè)備采集大量的數(shù)據(jù)，并以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和處理，向最終用戶提供業(yè)務(wù)功能和服務(wù)。3.SaaS模式在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用1.汽車科技2.云計(jì)算為電信運(yùn)營商開辟藍(lán)海3.保證云計(jì)算安全的方法4.1.7知識(shí)拓展4.2.1中間件技術(shù)1.什么是中間件中間件（Middleware）是一類連接軟件組件和應(yīng)用的計(jì)算機(jī)軟件，它包括一組服務(wù)，以便于運(yùn)行在一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器上的多個(gè)軟件通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。中間件是基礎(chǔ)軟件的一大類，屬于可復(fù)用軟件的范疇。顧名思義，中間件處于操作系統(tǒng)軟件與用戶應(yīng)用軟件的中間。4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)應(yīng)用應(yīng)用……中間件（分布系統(tǒng)服務(wù)）硬件操作系統(tǒng)硬件操作系統(tǒng)……（1）滿足大量應(yīng)用的需要。（2）運(yùn)行于多種硬件和OS平臺(tái)。（3）支持分布計(jì)算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺(tái)的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互。（4）支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議。（5）支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。2.中間件的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)訪問中間件（2）遠(yuǎn)程過程調(diào)用中間件（3）面向消息中間件（4）基于對(duì)象請(qǐng)求代理中間件（5）事務(wù)處理中間件（6）工作流中間件3.中間件的分類中間件技術(shù)的發(fā)展方向，將聚焦于消除信息孤島，推動(dòng)無邊界信息流，支撐開放、動(dòng)態(tài)、多變的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布于互聯(lián)網(wǎng)上的各種信息資源（計(jì)算資源、數(shù)據(jù)資源、服務(wù)資源、軟件資源）的標(biāo)準(zhǔn)、快速、靈活、可信、高效能及低成本的集成、協(xié)同和綜合利用，提高組織的IT基礎(chǔ)設(shè)施的業(yè)務(wù)敏捷性，降低總體運(yùn)維成本，促進(jìn)IT與業(yè)務(wù)之間的匹配。中間件技術(shù)正在呈現(xiàn)出業(yè)務(wù)化、服務(wù)化、一體化、虛擬化等諸多新的重要發(fā)展趨勢(shì)。4.中間件技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)由于網(wǎng)絡(luò)世界是開放的、可成長的和多變的，分布性、自治性、異構(gòu)性已經(jīng)成為信息系統(tǒng)的固有特征。實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的綜合集成，已經(jīng)成為國家信息化建設(shè)的普遍需求，并直接反映了整個(gè)國家信息化建設(shè)的水平。中間件通過網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用整合、流程銜接、用戶互動(dòng)等形式，已經(jīng)成為大型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、集成、部署、運(yùn)行與管理的關(guān)鍵支撐軟件。5.中間件的應(yīng)用需求1.物聯(lián)網(wǎng)中間件的作用在物聯(lián)網(wǎng)中采用中間件技術(shù)，目的是實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)和多種技術(shù)之間的資源共享，最終組成多個(gè)資源豐富、功能強(qiáng)大的服務(wù)系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的中間件是中間件技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，可以涉及到物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)層面，一般處于物聯(lián)網(wǎng)集成服務(wù)器、感知層和傳輸層的嵌入式設(shè)備中。4.2.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中間件（數(shù)據(jù)采集、事件采集、設(shè)備管理、信息上傳）感知設(shè)備、傳感網(wǎng)絡(luò)（1）屏蔽異構(gòu)性物聯(lián)網(wǎng)的各種傳感器、RFID標(biāo)簽、二維碼、攝像頭等不同的信息采集設(shè)備及網(wǎng)關(guān)擁有不同的硬件結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)等。另外，這些設(shè)備采集的數(shù)據(jù)格式也不相同，需要對(duì)這些不同的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化統(tǒng)一，以方便應(yīng)用系統(tǒng)的處理。（2）實(shí)現(xiàn)互操作在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，一個(gè)采集設(shè)備采集的信息往往供多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)使用。另外，不同的系統(tǒng)之間也需要數(shù)據(jù)互通與共享。物聯(lián)網(wǎng)本身涉及技術(shù)種類繁多，為解決各種異構(gòu)性，使不同應(yīng)用系統(tǒng)的處理結(jié)果不依賴于各自的計(jì)算環(huán)境，使不同系統(tǒng)能夠根據(jù)應(yīng)用需要有效地相互集成，需要使用中間件作為一種通用的交互平臺(tái)。（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理物聯(lián)網(wǎng)感知層往往要采集海量的信息，這些原始信息本身也有一定錯(cuò)誤率，如果直接將這些信息傳輸給應(yīng)用系統(tǒng)，不僅僅會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)處理困難而瀕臨崩潰邊緣，還有可能得到錯(cuò)誤結(jié)果，因此需要中間件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行各種過濾、融合、糾錯(cuò)等處理，然后再傳送給應(yīng)用系統(tǒng)。2.使用物聯(lián)網(wǎng)中間件的必要性1.RFID中間件的作用RFID中間件位于RFID硬件設(shè)備與RFID應(yīng)用系統(tǒng)之間，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能的一種中間程序軟件。4.2.3RFID中間件技術(shù)RFID應(yīng)用系統(tǒng)RFID中間件（數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等）RFID硬件設(shè)備（1）獨(dú)立于架構(gòu)。RFID中間件位于RFID讀寫器與后端應(yīng)用程序之間，能夠與多個(gè)RFID讀寫器以及多個(gè)后端應(yīng)用程序連接，不依賴于具體的RFID系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)，可以減輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。（2）數(shù)據(jù)流。RFID中間件可以將實(shí)體的對(duì)象格式轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此可以完成數(shù)據(jù)的采集、過濾、整合與傳遞等任務(wù)，使正確的對(duì)象信息傳到用戶使用的應(yīng)用系統(tǒng)。（3）處理流。RFID中間件采用程序邏輯及存儲(chǔ)再轉(zhuǎn)送功能來提供順序的消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)與管理的能力，可以在數(shù)據(jù)傳輸中對(duì)數(shù)據(jù)的安全性進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。（4）標(biāo)準(zhǔn)。RFID主要應(yīng)用于自動(dòng)數(shù)據(jù)采樣技術(shù)與辨識(shí)實(shí)體對(duì)象方面。EPCglobal目前正在研究為各種產(chǎn)品的全球惟一識(shí)別號(hào)碼提出通用標(biāo)準(zhǔn)，即EPC（產(chǎn)品電子編碼）。2.RFID中間件的特征（1）基礎(chǔ)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)的RIFD系統(tǒng)，基本由三部分組成：RFID電子標(biāo)簽、讀卡終端以及應(yīng)用支撐軟件。（2）產(chǎn)品需求背景對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部開發(fā)團(tuán)隊(duì)及ERP、MES、SCM等企業(yè)管理軟件開發(fā)公司而言，組織開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸模塊可能是一件很容易的事情。但最終結(jié)果，由于受軟件開發(fā)工程師自身開發(fā)能力、軟件運(yùn)行邏輯設(shè)計(jì)及對(duì)硬件性能參數(shù)的了解等而存在很大差異。因此大部分RFID項(xiàng)目在軟件開發(fā)期間或開發(fā)完成后還需要指派軟件工程師常駐客戶現(xiàn)場，花費(fèi)1個(gè)月甚至更長的時(shí)間優(yōu)化運(yùn)行速度。為解決這個(gè)問題，某公司設(shè)計(jì)開發(fā)某RFID中間件軟件產(chǎn)品，它是銜接硬件設(shè)備（如RFID電子標(biāo)簽、讀卡器）和企業(yè)應(yīng)用軟件間進(jìn)行數(shù)據(jù)、指令交互的軟件，可以幫助企業(yè)用戶將采集的RFID數(shù)據(jù)應(yīng)用到業(yè)務(wù)處理中，讓RFID部署變得簡單、容易和經(jīng)濟(jì)。（3）RFID數(shù)據(jù)采集中間件工作原理3.RFID中間件應(yīng)用實(shí)例——RFID數(shù)據(jù)采集中間件SOA架構(gòu)的中間件SOA（ServiceOrientedArchitecture，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA架構(gòu)的中間件產(chǎn)品的含義，是指采用中間件產(chǎn)品開發(fā)出來的應(yīng)用，能很容易被整合進(jìn)SOA架構(gòu)，就是其應(yīng)用很容易實(shí)現(xiàn)SOA。4.2.4知識(shí)拓展智能信息處理最早起源于20世紀(jì)30年代，但是由于智能信息處理系統(tǒng)運(yùn)作過程需要大量的計(jì)算，而當(dāng)時(shí)又沒有快速的計(jì)算工具，因此極大地約束了智能信息處理技術(shù)在初期的發(fā)展。自20世紀(jì)40年代后期計(jì)算機(jī)問世后，給智能信息處理技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件，一些具備智能信息處理功能的高科技產(chǎn)品相繼被推出，并產(chǎn)生了巨大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。4.3物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)1.智能信息處理技術(shù)智能信息處理技術(shù)就是自動(dòng)地對(duì)信息進(jìn)行處理。從信息采集、傳輸、處理到最后提交都自動(dòng)完成。它涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)等，具有智能、準(zhǔn)確、高效實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于物流、工業(yè)控制等多個(gè)領(lǐng)域。2.物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的智能化控制，因此物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能化是其核心和本質(zhì)的要求。物聯(lián)網(wǎng)的智能信息處理指物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過程中信息的儲(chǔ)存、檢索、智能化分析利用，例如，利用人工智能、專家系統(tǒng)對(duì)感知的信息做出決策和處理等。3.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)的智能信息處理主要針對(duì)感知的數(shù)據(jù)，而物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)具有獨(dú)特的特點(diǎn)：（1）異構(gòu)性（2）海量性（3）不確定性4.3.1物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)的基本概念在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中數(shù)據(jù)庫起著記憶（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）和分析（數(shù)據(jù)挖掘）的作用，因此沒有數(shù)據(jù)庫的物聯(lián)網(wǎng)是不完整的。目前，常用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)一般有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。4.3.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)所謂關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是指采用了關(guān)系模型來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。簡單來說，關(guān)系模型指的就是二維表格模型，而一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫就是由二維表及其之間的聯(lián)系組成的一個(gè)數(shù)據(jù)組織。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有以下特點(diǎn)：1）容易理解。二維表結(jié)構(gòu)是非常貼近邏輯世界的一個(gè)概念，關(guān)系模型相對(duì)網(wǎng)狀、層次等其他模型來說更容易理解。2）使用方便。通用的SQL語言使得操作關(guān)系型數(shù)據(jù)庫非常方便，程序員和數(shù)據(jù)管理員可以方便地在邏輯層面操作數(shù)據(jù)庫，而完全不必理解其底層實(shí)現(xiàn)。3）易于維護(hù)。豐富的完整性（實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性）大大降低了數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致的概率。1.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的作用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是開發(fā)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、CIMS系統(tǒng)等的支撐軟件。在流程行業(yè)中，大量使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)監(jiān)控，系統(tǒng)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制，并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠(yuǎn)程在線瀏覽提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和多種數(shù)據(jù)管理功能。（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的重要特性1）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性2）事務(wù)實(shí)時(shí)性2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫比較項(xiàng)目實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫關(guān)系型數(shù)據(jù)庫說明應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用于電力、石油、化工等流程工業(yè)和生產(chǎn)領(lǐng)域，適用于處理不斷更新、變化迅速的數(shù)據(jù)及具有時(shí)間限制的事務(wù)處理應(yīng)用于電子商務(wù)、事務(wù)性管理、金融管理等領(lǐng)域

開發(fā)目的處理實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)。維護(hù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、真實(shí)性，滿足工業(yè)生產(chǎn)管理、實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求處理永久、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性、一致性，很難處理有關(guān)數(shù)據(jù)及其處理的定時(shí)限制，因此不能滿足工業(yè)生產(chǎn)管理實(shí)時(shí)應(yīng)用的需要

表結(jié)構(gòu)以時(shí)間序列方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以資產(chǎn)表的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問以二維表格對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和訪問

讀寫速度（/秒）1,000,0003,000實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的讀寫速度比關(guān)系型數(shù)據(jù)庫快幾百倍歷史數(shù)據(jù)壓縮有無實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)壓縮功能極大地減少了所占用的存儲(chǔ)空間磁盤空間占用率在單服務(wù)器處理30萬點(diǎn)、掃描頻率為1秒的情況下，存儲(chǔ)200小時(shí)的數(shù)據(jù)占用4G磁盤空間同等條件下，存儲(chǔ)5小時(shí)的數(shù)據(jù)占用4G磁盤空間

數(shù)據(jù)恢復(fù)功能無有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)恢復(fù)功能以消耗系統(tǒng)資源和降低系統(tǒng)性能為代價(jià)3.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的選擇隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)廣泛存在，同時(shí)也呈現(xiàn)出了許多云環(huán)境下的新型應(yīng)用，如社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)服務(wù)、協(xié)作編輯等。這些新型應(yīng)用對(duì)海量數(shù)據(jù)管理或稱云數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提出了新的需求，如事務(wù)的支持、系統(tǒng)的彈性等。NoSQL數(shù)據(jù)庫能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的大數(shù)據(jù)需求，將隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展展現(xiàn)新的應(yīng)用和發(fā)展空間。4.NoSQL數(shù)據(jù)庫常用的NoSQL數(shù)據(jù)庫有以下4類：1）鍵值(Key-Value)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫這一類數(shù)據(jù)庫主要會(huì)使用到一個(gè)哈希表，這個(gè)表中有一個(gè)特定的鍵和一個(gè)指針指向特定的數(shù)據(jù)。Key/value模型對(duì)于IT系統(tǒng)來說，其優(yōu)勢(shì)在于簡單、易部署。但是如果DBA只對(duì)部分值進(jìn)行查詢或更新的時(shí)候，Key/value就顯得效率低下。2）列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫。此種數(shù)據(jù)庫通常用來應(yīng)對(duì)分布式存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)。鍵仍然存在，但是它們的特點(diǎn)是指向了多個(gè)列。這些列是由列家族來安排的。3）文檔型數(shù)據(jù)庫文檔型數(shù)據(jù)庫與第一種鍵值存儲(chǔ)相類似。該類型的數(shù)據(jù)模型是版本化的文檔，半結(jié)構(gòu)化的文檔以特定的格式存儲(chǔ)。文檔型數(shù)據(jù)庫可以看作是鍵值數(shù)據(jù)庫的升級(jí)版，允許之間嵌套鍵值。而且文檔型數(shù)據(jù)庫比鍵值數(shù)據(jù)庫的查詢效率更高。4）圖型(Graph)數(shù)據(jù)庫NoSQL并沒有一個(gè)明確的范圍和定義，但是他們普遍存在以下特征：1）不需要預(yù)定義模式。2）無共享架構(gòu)。3）彈性可擴(kuò)展。4）分區(qū)。NoSQL數(shù)據(jù)庫適用于以下情況：1）數(shù)據(jù)模型比較簡單。2）需要靈活性更強(qiáng)的IT系統(tǒng)。3）對(duì)數(shù)據(jù)庫性能要求較高。4）不需要高度的數(shù)據(jù)一致性。5）對(duì)于給定key，比較容易映射復(fù)雜值的環(huán)境。1.數(shù)據(jù)挖掘的基本概念數(shù)據(jù)挖掘（DataMining，簡稱DM）是指從大量數(shù)據(jù)中抽取挖掘出未知的、有價(jià)值的模式或規(guī)律等知識(shí)的過程。數(shù)據(jù)挖掘是在沒有明確假設(shè)的前提下去挖掘信息、發(fā)現(xiàn)知識(shí)。數(shù)據(jù)挖掘所得到的信息應(yīng)具有先前未知、有效和可實(shí)用三個(gè)特征：1）先前未知的信息是指該信息是預(yù)先未曾預(yù)料到的。2）數(shù)據(jù)挖掘是要發(fā)現(xiàn)那些不能靠直覺發(fā)現(xiàn)的信息或知識(shí)，甚至是違背直覺的信息或知識(shí)。3）挖掘出的信息越是出乎意料，就可能越有價(jià)值。4.4數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)（1）分類（Classification）2）估計(jì)（Estimation）（3）預(yù)測（Prediction）（4）相關(guān)性分組或關(guān)聯(lián)規(guī)則（5）聚類（Clustering）（6）時(shí)序模式（7）偏差分析（8）描述和可視化2.數(shù)據(jù)挖掘的主要分析方法（1）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在金融行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例（2）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在電信業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例3.數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用實(shí)例（1）物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式1）物計(jì)算模式基于嵌入式系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)控制，對(duì)終端設(shè)備的性能要求較高，系統(tǒng)的智能主要表現(xiàn)在終端設(shè)備上。這種智能建立在對(duì)智能信息結(jié)果的利用上，而不是建立在肺癌的終端計(jì)算基礎(chǔ)上，對(duì)集中處理能力和系統(tǒng)帶寬要求較低。2）云計(jì)算模式以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，目的是實(shí)現(xiàn)資源共享和資源整合，其計(jì)算資源是動(dòng)態(tài)、可伸縮、虛擬化的。云計(jì)算模式通過分布式的構(gòu)架采集物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的智能主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)挖掘和處理上，需要較強(qiáng)的集中計(jì)算能力和高帶寬，但終端設(shè)備比較簡單。（2）兩種模式的選擇物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果主要用于決策控制，挖掘出的模式、規(guī)則、特征指標(biāo)用于預(yù)測、決策和控制。在不同的情況下，可以選用不同的計(jì)算模式。4.物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)挖掘隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的快速發(fā)展，作為數(shù)據(jù)處理的新興技術(shù)——數(shù)據(jù)融合技術(shù)，在近10年中得到驚人發(fā)展并已進(jìn)入諸多軍事應(yīng)用領(lǐng)域。4.5數(shù)據(jù)融合技術(shù)數(shù)據(jù)融合技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)按時(shí)序獲得的若干觀測信息，在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合，以完成所需的決策和評(píng)估任務(wù)而進(jìn)行的信息處理技術(shù)。數(shù)據(jù)融合技術(shù)，包括對(duì)各種信息源給出的有用信息的采集、傳輸、綜合、過濾、相關(guān)及合成，以便輔助人們進(jìn)行態(tài)勢(shì)/環(huán)境判定、規(guī)劃、探測、驗(yàn)證、診斷。例如，在軍事戰(zhàn)場上及時(shí)準(zhǔn)確地獲取各種有用的信息，對(duì)戰(zhàn)場情況和威脅及其重要程度進(jìn)行適時(shí)的完整評(píng)價(jià)，實(shí)施戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略輔助決策與對(duì)作戰(zhàn)部隊(duì)的指揮控制，是極其重要的。1.數(shù)據(jù)融合的基本概念（1）在軍事上的應(yīng)用實(shí)例（2）在自動(dòng)化制造中的應(yīng)用實(shí)例2.數(shù)據(jù)融合技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用（1）數(shù)據(jù)級(jí)融合（2）特征級(jí)融合（3）決策級(jí)融合3.數(shù)據(jù)融合的種類傳感器1傳感器2傳感器3特征提取識(shí)別結(jié)果數(shù)據(jù)級(jí)融合預(yù)處理取決策級(jí)融合特征級(jí)融合數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)融合既有聯(lián)系，又有區(qū)別。它們是兩種功能不同的數(shù)據(jù)處理過程，前者發(fā)現(xiàn)模式，后者使用模式。二者的目標(biāo)、原理和所用的技術(shù)各不相同，但功能上相互補(bǔ)充，將二者集成可以達(dá)到更好的多源異構(gòu)信息處理效果。4.數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)