物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)之應用層

物聯(lián)網(wǎng)應用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供不同類型的特定服務，其主要功能包括對采集數(shù)據(jù)的匯集、轉(zhuǎn)換、分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等。網(wǎng)絡(luò)層傳送過來的數(shù)據(jù)在這一層進入各 類信息系統(tǒng)進行處理，通過各種設(shè)備解決數(shù)據(jù)處理和人機交互問題。對于信息的采集，由于從末梢結(jié)點獲取的是大量的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)對于用戶來說只有經(jīng)過轉(zhuǎn)換、篩選和分析處理后才有實際價值；這些有實際價值內(nèi)容的應用服務器，根據(jù)用戶不同的呈現(xiàn)設(shè)備來完成信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置觸發(fā)相關(guān)的通告信息。同時，當需要完成對末梢結(jié)點的控制時，應用層還可完成控制指令的生成和指令的下發(fā)控制。應用層按功能可劃分為智能處理層和應用接口層兩個子層。

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(1)智能處理層。以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)，其核心功能是對感知數(shù)據(jù)的智能處理，包括對感知數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、理解，以及基于感知數(shù)據(jù)的決策和行為控制。物聯(lián)網(wǎng)的價值主要體現(xiàn)在對海量數(shù)據(jù)的智能處理與智能決策水平上。智能處理利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘、中間件等實現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的語義理解、推理和決策。智能處理層對下層(網(wǎng)絡(luò)層)的網(wǎng)絡(luò)資源進行認知，進而達到自適應傳輸?shù)哪康模粚ι蠈?應用接口層)提供統(tǒng)一的接口與虛擬化支撐。虛擬化包括計算虛擬化和存儲資源虛擬化等。智能決策支持系統(tǒng)是由模型庫、數(shù)據(jù)倉庫、聯(lián)機分析處理(OLAP)、數(shù)據(jù)挖掘及交互接口集成在一起的。

智能處理層主要包括:①數(shù)據(jù)庫。為適應物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量性、多態(tài)性、關(guān)聯(lián)性及語義性等特點的需求，在物聯(lián)網(wǎng)中主要使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫和新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。②海量信息存儲。海量信息早期采用大型服務器存儲，基本上是以服務器為中心的處理模式，使用直連存儲（DAS),存儲設(shè)備(包括磁盤陣列、磁帶庫、光盤庫等)作為服務器的外設(shè)使用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，服務器之間交換數(shù)據(jù)或向磁盤庫等存儲設(shè)備備份時，都需要通過局域網(wǎng)進行，此時主要應用網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NAS)技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲:但這將占用大量的網(wǎng)絡(luò)開銷，嚴重影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。③數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心不僅包括計算機系統(tǒng)和配套設(shè)備(如通信/存儲設(shè)備)，還包括冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備及安全裝置，這樣通過高度的安全性和可靠性提供及時、持續(xù)的數(shù)據(jù)服務，可為物聯(lián)網(wǎng)應用提供良好的支持。④搜索引擎。Web搜索引擎是一個能夠在合理響應時間內(nèi)，根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞，返回一個包含相關(guān)信息的結(jié)果列表服務的綜合體。傳統(tǒng)的Web搜索引擎是基于查詢關(guān)鍵詞的，對于相同的關(guān)鍵詞，會得到相同的查詢結(jié)果；而物聯(lián)網(wǎng)時代的搜索引擎必須從智能物體角度思考搜索引擎與物體之間的關(guān)系，主動識別物體并提取有用信息。⑤數(shù)據(jù)挖掘。物聯(lián)網(wǎng)需要對海量的數(shù)據(jù)進行更透徹的感知，要求對海量數(shù)據(jù)進行多維度整合與分析，更深入的智能化需要普適性的數(shù)據(jù)搜索和服務，需要從大量數(shù)據(jù)中獲取潛在有用的且可被人理解的模式，其基本類型有關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、演化分析等，這些需求都使用了數(shù)據(jù)挖掘算法。

(2)應用接口層。物聯(lián)網(wǎng)應用涉及面廣，涵蓋業(yè)務需求多，其運營模式、應用系統(tǒng)、技術(shù)標準、信息需求、產(chǎn)品形態(tài)均不相同，需要統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計應用 系統(tǒng)的業(yè)務體系結(jié)構(gòu)，才能滿足物聯(lián)網(wǎng)全面實時感知、多業(yè)務目標、異構(gòu)技術(shù)融合的需要。應用接口層的主要任務就是將智能處理層所提供的數(shù)據(jù)信息，按照業(yè)務應用需求，采用軟件工程方法，完成服務發(fā)現(xiàn)和服務呈現(xiàn)，包括對采集數(shù)據(jù)的匯聚、轉(zhuǎn)換、 分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等。

應用接口層是物聯(lián)網(wǎng)與用戶(包括組織機構(gòu)、應用系統(tǒng)、人及物品)的能力調(diào)用接口，包括物聯(lián)網(wǎng)運營管理平臺、行業(yè)應用接口、系統(tǒng)集成、專家系統(tǒng)等， 用于支撐跨行業(yè)跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通。除此之外，應用接口層還可以包括各類用戶設(shè)手機)、客戶端、瀏覽器等，以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。

應用接口層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的體現(xiàn)。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域主要包括綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共交通、公共安全、城市管理、遠程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等。在這些應用領(lǐng)域均已有成功的嘗試，某些行業(yè)已經(jīng)積累了很好的應用案例。物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的特點是多樣化、規(guī)模化和行業(yè)化，為了保證應用接口層有條不紊地交換數(shù)據(jù)，需要制定一系列的信息交互協(xié)議。應用接口層的協(xié)議一般由語法、 語義與時序組成。 其中，語法規(guī)定智能處理過程的數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式;語義規(guī)定需要發(fā)出什么樣的控制信息，以及完成什么動作與響應;時序規(guī)定事件實現(xiàn)的順序。對于不同的物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，應制定不同的應用接口層協(xié)議。例如，智能電網(wǎng)應用接口層的協(xié)議，與智能交通應用接口層的協(xié)議不可能相同。通過應用層接口協(xié)議，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能服務。

物聯(lián)網(wǎng)是一個十分復雜而又龐大的系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)是影響未來發(fā)展應用的關(guān)鍵所在，因此需要分階段、有計劃地開展深入的科學研究。

審核編輯 黃宇