物联网新脉搏:实时交互

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  如果用一个词来概括互联网和物联网的典型特征。我想互联网可以用“内容服务”来形容,它通过提供不同的内容使信息交流变得空前便利,从而创造出巨大价值。物联网在此基础上有了进一步的演进,并且使得内容服务产生了质的变化,那就是“实时交互”,即网络中的所有对象(包括人和物)都能随时获取准确的第一手信息,并通过相互交互使这些信息变得更有价值。
  
  “纯净的鲜果汁”
  
  “通过物联网所获取的信息是一杯干净的、新鲜的‘果汁’,而不是外卖的瓶装饮料。”
  在物联网的世界里,每一个对象甚至每一个属性都有惟一的身份,这样可以确保我们获得最真实的信息。所以,信息的匹配非常准确,不会给你许多杂乱的垃圾信息,这是互联网无法比拟的。打个比方,您所获得的每条信息都像一杯纯净的果汁,没有杂质。
  物联网总是在你需要的时候,为你提供最及时的信息。因为在物联网中的物体及其信息都被实时地监控、收集及统计。例如:在有足够权限的条件下,工厂可以对自己生产的各种产品的状况进行实时统计;汽车工程师可以知道当前这一刻自己设计的某台汽车的状态;我们可以获得当前自己所处位置的实时环境信息、天气信息等。所有这些信息都是在我们需要的时候,通过无数的物之间的计算而实时获取的。如果把互联网的信息比喻为瓶装果汁,那么物联网的信息收集就是从果园摘下水果、洗干净并榨成果汁的制作过程。
  物联网中的对象(人和物)可以随时相互交互,产生出你所需要的信息。在物联网环境下,人们获得实时、准确的信息后,将根据自己的需求和实际情况对这些信息进行编辑、反馈和重新筛选。用户的操作将通过物联网实时反作用到每一个节点,经过物联网相关节点的的重新计算获得更符合个人需求的信息,同时也对物的环境进行新的整理和排序。
  
  中间件做支撑
  
  在各项物联网标准中,就系统级而言,EPC(产品电子代码)无疑是最完善的。EPC是以美国为代表的物联网标准,它针对物流行业的应用特征决定了其系统架构的庞大和科学。在构建实时、准确、可交互的物联网系统方面,EPC给我们一个很好的榜样。EPC系统包括电子标签、编码、ONS(对象命名服务)、EPCIS(EPC信息服务)等。电子标签可以附着在物体上非接触式识别,在标签内存储的EPC编码是物品的惟一身份,ONS可以定位某个具体EPC标签所对应的物的信息服务器——EPCIS的IP,继而通过企业应用程序找到某个物的所有EPCIS并从中提取需要的信息。
  从上述表达中可以看出,EPC可以准确查找信息,但是如何保证这些信息是最新的,如何保证除查询以外的进一步交互,提取更有价值的信息。答案就在中间件,以及围绕中间件所做的一系列的标准化工作。
  EPC中间件是物联网的神经系统,是一种企业通用的管理EPC数据的架构。它可以安装在商店、本地配送中心、区域甚至全国数据中心,以实现对数据的捕获、监控和传送。这种分布式结构可以简化物联网的管理,提高运行效率。EPC通过中间件控制分布于全世界各地的硬件资源,从而可以根据需要在任何时间读写任何地点的任一物品的信息,真正做到实时交互。
  现在,如果我们要构建一个物联网的系统,要满足实时、交互、准确的特征,并不能完全照搬EPC系统。因为EPC太庞大,其本身还有很多细节不完善,支持的软硬件也不完善。所以,构建者必须要有自己的策略。
  
  链接
  物联网下的各种商业机会
  在生产领域,物联网使我们可以追踪产品的整个生命周期。生命周期的各种信息会反馈回来,促进商品的进一步成熟,使其更符合市场需求。使产品的维修和其他安全等都有足够的保障,使生产本身做到及时、准确和交互;同时,不同企业的生产会变成更大范围的社会分工和协作。所以,几乎每个生产制造领域肯定有其相互交流和沟通的云平台,在平台的背后是物联网直接控制着生产中的每个环节。EPC的物流领域只不过是一个典型的、可行性更大的例子,随着科技发展,其他领域的物联网也会逐渐可行。
  在生活领域,人们日常生活中的衣食住行用,各个环节都将和物联网相关。人们会很轻易地直接和生产商或中间公共平台打交道,来满足自己的日常生活需求。医疗、教育、交通、能源等公共行业也将更加智能。B2C、C2C可能直接变成M2C,即物到客户,生活资料的浪费将被降到最低点,生产领域和生活领域将变得密不可分。另外,人们生活中的信息获取大部分时候是不需要依赖搜索引擎的,而是在需要的时候自动由物联网帮我们找到最准确的及时信息。
  在物联网的世界里,我们不再依赖互联网上的即时通信或者社区的模式。通过语音、视频、3D、各种传感装置,人们会更加及时地近乎面对面地沟通,各种交易和交换变得更加丰富多彩。(文/欧书云)
  
  实例剖析
  物联网系统 开环?闭环?
  ■ 上海互惠信息技术有限公司 欧书云
  
  附图是作者在实践中构建的一个物联网的系统,主要用途是使整个网络物理层设施被实时监控,能够实时获取物理层准确信息,并实时交互。系统中有几个关键的策略设计,保证了系统的实时、准确和交互性。
  1.利用开环和闭环相结合的策略,保证闭环下的绝对实时、准确和完全可交互的同时,通过统一的开环接口,保证系统基本满足开环的准确、实时和交互需求。
  所谓开环,就像EPC和UID那样,整个系统是开放的,从编码、架构、信息交互到读写规则等都有自己的规范,任意遵循规范的系统之间都可以实时交互。闭环则是自己可以定义一切规则,只要本系统内部及兄弟系统之间可以实时交互就可以。
  本文介绍的系统有自己的特征,需要建立一个对线缆配对做管理的物联网子系统,而UID和EPC只是对单个物体做标识。所以,无论从编码规则,还是从硬件接口规范上,EPC和UID都不适合需求。我们只能按照自己的规则构建闭环系统。这样,系统设计的自由度就很大,整个系统的复杂性也会降低很多。
  选择闭环带的另一个原因就是系统的硬件种类繁多、接口和功能复杂。许多硬件只要提供自己定义的最基本的读写指令和控制指令。因为对硬件的一些不可预知性,所以无法遵从某个标准,只能根据实际情况去做统一接口,开环下是无法这样做的。
  闭环的缺点是无法和其他系统实时交互。就像局域网如何和Internet对接一样,解决办法就是设立专门的开环接口。开环接口中既可以设定一个本地的EPC IS 或者UID信息服务对EPC和UID标准开放,也可以设定自己的交互方法和准则,和需要的人交互。企业管理系统可以实时更新开放的信息,并和交互接口实时对接。当然这并不等于开环,只是闭环基础上兼容了开环应用。
  2.即使是闭环系统,要保证庞大的系统中各项软硬件设备之间能够按照用户需求实时、高效、互动工作也是很难的事情。
  对于复杂的系统而言,中间件是必不可少的。这套系统相当复杂,系统中读写器种类繁多、地域分散,还有大量的无线传感设备,所以肯定要用中间件。那么,中间件构建成什么级别呢?是分布式、多层次的?还是单一的?另外,中间件在形式上既可以是独立的软件包或嵌入的软件包,也可以是独立的硬件加各种嵌入的软件包。如何选择和设计中间件要考虑很多因素。
  本文介绍的系统选择了硬件中间层。硬件中间层有其自身的优点,除了具有软件中间件的组网和计算功能外,还具有丰富的硬件接口,可以连接各种各样的读写器、传感器,甚至其他和物联网无关的设备,硬件中间层的发布和组网也比软件中间件方便。但硬件中间层制作成本高,实现复杂。另外,系统还构建了专门的系统网关,它其实也是一种软件中间件,将硬件中间层根据业务和功能划分成不同的段,段与段之间只需要很少的通信,甚至不通信,从而大大降低了系统的复杂性,并提高了效率。
  3.要做到实时、准确、交互,应用软件必须能够不断地适应新的业务需求,不断扩展。SOA和云计算是很好的解决思路。
  SOA的概念和思想很好,但实践中运用需要变通,满足需求就行。借鉴SOA的思想,可以构建开放的软件架构。物联网系统的特点是:物、时间和地点。以场景为基础,架构场景和物的关系,在此基础上表达出物与时间的关系。场景可以根据实际需求切换,物及各种传感器信息可以根据场景、时间及其他条件加载。再将物和业务分类成不同粒度的服务组件,配合面向对象和切面的编程思想,整个系统可以无限地扩展各种功能(只要硬件许可,理论上是可以的),在需要的时候被加载展现给用户。也可以做最小粒度的变更和调整,使最有价值的内容在第一时间展现给用户。
  云计算也是软件实现时要考虑的一个问题。软件服务化已经成为趋势,所以在软件一开始架构的时候,就考虑到了将来可以平滑升级到云平台的多层分布式结构。当然,SOA也是云计算的主导思想之一。所以,基于SOA的架构本身很容易发布到云平台,不管将来物联网的商业模式如何,从技术角度而言,云计算和丰富的服务提供必然是一个重要的基础手段。
  4.实时、准确、交互的前提——安全问题。
  理论上说,没有绝对的安全,关键点是攻击者突破这些安全障碍的代价是多大。其实大部分攻击方法恰恰是在对局部的原理理解得非常透彻的基础上做出的,所以,无论什么系统,只要掌握原理和资源就能攻击。物联网的普遍发展会对攻击者有更大的诱惑,因为一旦攻击成功,攻击者将获得更多的资源和信息。和安全相关的另外一个问题就是隐私问题,通过电子标签可能自动地完成一个本来不希望的操作,如通过EPC系统将会使个人身份和电子标签发生关联,也可能泄露个人偏好、交易信息,以及所在位置等个人隐私。
  本文介绍的系统核心业务采用闭环结构,闭环系统的安全有了更多的保障。主要的安全问题是对外的开环接口的安全,可以视安全等级的需要开放不同级别的安全接口。
  
  物联网平台
  追溯食品安全
  本报讯 近几年,从毒奶粉、苏丹红到最近的染色馒头,我国食品安全领域警钟频敲,对于现有食品安全监督管理体系的质疑声也不绝于耳。在日前召开的2011中国物联网大会上,物联网技术与重大民生产业的结合,包括在健康管理、食品安全及医疗卫生领域的应用现状和发展趋势,成为与会代表们交流探讨的焦点话题。其中,曾在2008年成功应用奥运食品安全追溯系统的航天信息股份有限公司,针对食品安全监管明确提出“建立统一城市食品安全追溯平台”的解决方案。
  “通过物联网技术建立统一的城市食品安全追溯平台,将是最可靠的食品监管解决方案。”航天信息金卡事业部茆定远博士介绍,城市食品安全追溯平台将与食品生产配送企业、重点区域就餐场所、城市食品安全监控系统、食品相关单位、委办局、移动执法平台等客户端建立联系,从食品生产到消费的整个过程中,实现不间断地对相关信息进行采集、存储和管理,并将动态采集的数据与上述精细化管理信息进行关联,为跟踪追溯提供数据源。一旦发现问题食品,即可通过系统查清食品的来源、流向、分布状况,及时采取控制措施,最大限度地消除危害。这套从业务流程设计到技术应用都有考虑的食品监管解决方案,为解除我国目前面临的食品安全危机,引导广大消费者步入健康生活轨道,提供了创新而可行的方案。
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