“數(shù)字地球”(Digital Earth)的概念由美國(guó)副總統(tǒng)AI Gore于1998年1月提出，即以地球坐標(biāo)為依據(jù)的、具有多分辨率的、有海量數(shù)據(jù)組成的、能立體表達(dá)的虛擬地球。在“數(shù)字地球”基礎(chǔ)上，IBM首席執(zhí)行官彭明盛于2009年1月提出“智慧地球”(Smart Earth)的構(gòu)想，核心思想是把要各種傳感器應(yīng)用到人們生活中的各種物體中。并且能夠相互連接起來(lái)，形成“物聯(lián)網(wǎng)”，通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算將“物聯(lián)網(wǎng)”整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)字地球與人類社會(huì)和物理系統(tǒng)的整合。從“數(shù)字地球”到“智慧地球”給人們提供了一個(gè)空前無(wú)比的視野和高度，在此基礎(chǔ)上，人們能以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，它的實(shí)現(xiàn)將在教育、可持續(xù)發(fā)展的決策、土地利用規(guī)劃、能源及危機(jī)處理等領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的社會(huì)和商業(yè)效益n’。在“智慧地球”上。人們可以實(shí)現(xiàn)智慧中國(guó)、智慧城市、智慧礦山、智慧企業(yè)、智慧社區(qū)，甚至智慧家庭等�！爸腔鄣厍颉笨梢岳斫獬伞�物聯(lián)網(wǎng)”、互聯(lián)網(wǎng)和GIS的綜合體，其核心“物聯(lián)網(wǎng)”被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IOT)，即物品的信息通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、激光掃描儀等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭_(dá)指定的信息處理中心，最終實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的自動(dòng)化信息交互與處理的智能化網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了(ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，報(bào)告指出，無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過(guò)因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。
1、物聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)
1.1控制、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算理論的共同發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展僅僅70多年，而工程物理系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展近200年，但這兩個(gè)領(lǐng)域卻一直存在較大程度的鴻溝。物聯(lián)網(wǎng)和CPS(Cyber Physical System)的發(fā)展將有助于它們之間的融合，美國(guó)NSF的一位負(fù)責(zé)人Klshan Baheti博士，稱當(dāng)前這種趨勢(shì)為“Convergence of Control，Networks and Computations at Nano，Micro and Macro Scale”。
1.2 GIS與GPS為物聯(lián)網(wǎng)提供基礎(chǔ)地理信息平臺(tái)
物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)期間，可以利用地理信息平臺(tái)的空間分析能力進(jìn)行傳感器布設(shè)的選址，從而達(dá)到終端布設(shè)的科學(xué)性、合理性；物聯(lián)網(wǎng)建成后，可以通過(guò)地理信息平臺(tái)把所有的物聯(lián)對(duì)象都落到統(tǒng)一的空間平臺(tái)上，從而可以直觀、生動(dòng)、快速地對(duì)物聯(lián)對(duì)象進(jìn)行定位、追蹤、查找和控制。其中，GPS為物聯(lián)網(wǎng)提供空間定位支持，可以滿足全球級(jí)、區(qū)域級(jí)、國(guó)家級(jí)的位置服務(wù)要求，對(duì)于定位精度更高的要求，可以選擇精度更好、更穩(wěn)定的CORS技術(shù)，這種定位技術(shù)可以為物聯(lián)網(wǎng)提供精度達(dá)厘米級(jí)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位服務(wù)。
最后，三維GIS技術(shù)可以為用戶提供一個(gè)集視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等為一體的三維虛擬環(huán)境，利用物聯(lián)網(wǎng)前端傳感器傳回來(lái)的各種信息可以對(duì)被感知的對(duì)象進(jìn)行虛擬重建、再現(xiàn)，從而可以建立具有真三維景觀描述的、可實(shí)時(shí)交互的、能進(jìn)行空間分析和查詢的應(yīng)用系統(tǒng)，將使物聯(lián)網(wǎng)的感知、顯示能力發(fā)生革命性的變化。
1.3移動(dòng)GIS、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入技術(shù)的融合，形成了“人機(jī)物一體”的互聯(lián)
移動(dòng)GIS是集GIS、GPS、移動(dòng)通信(gsMyGPRS/CDMA)三大技術(shù)于一體的系統(tǒng)。移動(dòng)GIS為物聯(lián)網(wǎng)提供了天然的移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，將物聯(lián)網(wǎng)的前端感知與移動(dòng)GIS結(jié)合，可以幫助用戶準(zhǔn)確地定位、追蹤對(duì)象，并提供一系列的模擬決策，最終完美地完成人機(jī)交互。而與此同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)具有4個(gè)新特性：透明性(Transparent)、移動(dòng)性(Mobile)、小型化(Miniature)和普適性(Ubiquitous)，更有利于其部署和應(yīng)用。特別是，一直作為IT技術(shù)領(lǐng)先的美國(guó)，其NITRD的總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì)在2007年的PCAST報(bào)告中例舉了信息領(lǐng)域八大優(yōu)先發(fā)展，明確指出四項(xiàng)高優(yōu)先級(jí)發(fā)展技術(shù)，第一項(xiàng)即NIT systems connected with the physical world(cyber physical systems)”。
2、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)
該研究從信息流的4個(gè)階段來(lái)分析物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所面臨關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，并思考其對(duì)各領(lǐng)域發(fā)展。特別是航空、農(nóng)業(yè)等未來(lái)發(fā)展的作用。典型的信息流過(guò)程包括獲取、傳輸、處理和應(yīng)用階段，在“物聯(lián)網(wǎng)”中，這個(gè)信息流的獲取能力被放大，自然對(duì)后面的技術(shù)提出其新的挑戰(zhàn)(圖2)。
2.1 信息獲取通過(guò)RFID標(biāo)識(shí)以及新傳感器、高精度儀器技術(shù)等能夠?qū)τ?jì)算環(huán)境等實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的“信息獲取能力”，同時(shí)，通過(guò)接人設(shè)備的反饋控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息獲取“從被動(dòng)獲取向到主動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變”。在信息獲取數(shù)據(jù)量方面，Pan STARRS天體望遠(yuǎn)鏡陣列每年可獲取2.5 PB的數(shù)據(jù)，歐洲原子核研究委員會(huì)(CERN)的大型強(qiáng)子碰撞型加速裝置所做有關(guān)實(shí)驗(yàn)每秒能產(chǎn)生40 TB的數(shù)據(jù)流，這是一個(gè)無(wú)法被存儲(chǔ)或分析的數(shù)量級(jí)。在信息主動(dòng)控制方面，一些諸如遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程手術(shù)的應(yīng)用逐步發(fā)展，提供了更為有效的遠(yuǎn)程協(xié)助和一體化處理能力。
2.2信息傳輸在互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)環(huán)境下，大量系統(tǒng)之間的信息共享與交互，使“復(fù)雜系統(tǒng)互聯(lián)”的光纖、路由等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，使得“信息傳輸能力更快”。例如，2010年3月Cisco發(fā)布CRS-3路由器可達(dá)322Tbps。在不斷提升信息傳輸能力的同時(shí)，如果通過(guò)大規(guī)模系統(tǒng)服務(wù)的調(diào)度和數(shù)據(jù)擺放也是能夠有效降低信息傳輸壓力的技術(shù)需求。
2.3信息處理物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用，將對(duì)信息處理這一計(jì)算機(jī)關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出新要求，將對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)能力要求更高。一方面是單純“量”層面的要求，例如。在2009年，Top 500計(jì)算能力總合2.26×10s億次，企業(yè)磁盤(pán)消耗達(dá)20 EB；另一方面則是“正確度”層面的要求，需要在正確時(shí)間、正確地點(diǎn)快速為用戶提供正確的信息，從而對(duì)“數(shù)據(jù)高效處理與智能挖掘”提出更高要求。特別是，隨著各類物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展，海量數(shù)據(jù)引入應(yīng)用系統(tǒng)。傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)無(wú)法再進(jìn)行高效管理，因此對(duì)數(shù)據(jù)處理相關(guān)的存儲(chǔ)和并行計(jì)算等提出新的挑戰(zhàn)。
2.4信息應(yīng)用主要體現(xiàn)為針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)任何設(shè)備多樣化的信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)豐富、靈活的數(shù)據(jù)展現(xiàn)。同時(shí)，需要為移動(dòng)終端等提供可適配的控制界面和低延遲網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。特別是，移動(dòng)終端設(shè)備的普及給這一應(yīng)用提供了良機(jī)。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展背景下，新型網(wǎng)絡(luò)軟件涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括感知與標(biāo)識(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、計(jì)算與服務(wù)技術(shù)及管理與支撐技術(shù)4個(gè)方面。針對(duì)信息流的技術(shù)挑戰(zhàn)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的主要研究挑戰(zhàn)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)感知與快速傳輸、多源數(shù)據(jù)的有機(jī)融合、復(fù)雜信息的智能挖掘、快捷的用戶交互方式和可靠及時(shí)的反饋控制等。
目前，“智慧城市”、“綠野千傳”、“車聯(lián)網(wǎng)”等等很多與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用，特別是，在高可靠性要求極為嚴(yán)格的航空領(lǐng)域，已經(jīng)在傳感、控制領(lǐng)域積累了很多豐富的技術(shù)和數(shù)據(jù)資源。當(dāng)前在飛機(jī)的傳感器技術(shù)其實(shí)已經(jīng)非常先進(jìn)，飛機(jī)上已經(jīng)部署了大量的傳感器，甚至包括民用航空設(shè)備已安裝大量的傳感器實(shí)時(shí)獲取狀態(tài)，例如氣路性能診斷、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、機(jī)翼等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度探測(cè)等。因此，通過(guò)空地網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婧娇辗⻊?wù)數(shù)據(jù)中心，并進(jìn)行數(shù)據(jù)有效處理分析，將能發(fā)揮兩方面的優(yōu)勢(shì)。
3、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下中間件發(fā)展
隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，中間件在物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用中展現(xiàn)出了越來(lái)越重要的作用，中問(wèn)件的發(fā)展歷程經(jīng)歷了4個(gè)階段(圖3)。
3.1第1階段：雛形階段最早期的中間件是指在計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)之上的操作系統(tǒng)，目的是能夠合理、有效的使用硬件資源，大致始于20世紀(jì)70年代，這個(gè)時(shí)期是中間件發(fā)展的初始階段，概念還尚未成熟。通過(guò)在操作系統(tǒng)上層安裝部署應(yīng)用程序的方式使得用戶能夠方便、高效的使用計(jì)算機(jī)。
3.2第2階段：發(fā)展階段進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。操作系統(tǒng)之上的中間件一網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生，目的是能夠支持網(wǎng)絡(luò)化軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行，這個(gè)時(shí)期出現(xiàn)了J2EE、.NET、DCOM、CORBA等技術(shù)和系統(tǒng)，一度成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)，中間件概念逐漸成形。
3.3第3階段：整合階段目前，中間件處于整合階段。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的推陳出新，平臺(tái)整合、應(yīng)用整合、資源整合的重要性逐漸顯現(xiàn)了出來(lái)。隨著大型應(yīng)用和互聯(lián)的需求，開(kāi)始了各個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)化工作，包括技術(shù)模型、體系架構(gòu)、工具平臺(tái)、工程方法等，其中以SOA技術(shù)體系為典型代表，國(guó)際組織就建立了上百個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在這個(gè)時(shí)期，在網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)之上的中間件——SOA中間件就需要推陳出新，對(duì)已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的多種中間件技術(shù)進(jìn)行融合，然而，這種融合應(yīng)當(dāng)是深度的整合，而非簡(jiǎn)單的拼湊，同時(shí)還要解決多個(gè)問(wèn)題域，以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境的開(kāi)放、動(dòng)態(tài)、多變的特性。
3.4第4階段：普適階段未來(lái).隨著“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展以及軟件市場(chǎng)逐步細(xì)分。依據(jù)軟件的“長(zhǎng)尾理論”。中間件的靈活和個(gè)性化特征將會(huì)更為突出，以更加適應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求，面向需求，貼近業(yè)務(wù)，與業(yè)務(wù)同步發(fā)展。而且，中間件發(fā)展進(jìn)入細(xì)分階段以后.將更加直接、簡(jiǎn)便的滿足不同用戶的需要。進(jìn)入這個(gè)時(shí)期，面向“物聯(lián)網(wǎng)”的大規(guī)模的領(lǐng)域應(yīng)用，中問(wèn)件系統(tǒng)按照功能進(jìn)行細(xì)分為基礎(chǔ)中間件和應(yīng)用中間。
基礎(chǔ)中間件面向下層操作系統(tǒng)，按照基礎(chǔ)支撐、靈活組裝的原則向上層應(yīng)用中間件提供支撐。而應(yīng)用中間件面向上層應(yīng)用，按照個(gè)性定制、應(yīng)用開(kāi)發(fā)的原則，向上層應(yīng)用直接提供信息和資源。而在未來(lái)中間件的發(fā)展中，SOA仍將提供重要的支撐作用。
4、結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展把傳統(tǒng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)向廣泛的物理世界進(jìn)行延伸，形成“人機(jī)物”一體化的信息系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)技術(shù)和并行大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算中心的發(fā)展，如何在數(shù)據(jù)獲取、傳輸、處理和應(yīng)用的階段形成格式可旺配、業(yè)務(wù)鏈接的服務(wù)中間件發(fā)展的新領(lǐng)地。再加之開(kāi)放業(yè)務(wù)平臺(tái)、軟件在線服務(wù)運(yùn)行對(duì)高效可適應(yīng)、安全高可靠的需求，使得中間件將不在局限傳統(tǒng)單一領(lǐng)域。應(yīng)用業(yè)務(wù)為主的上層應(yīng)用。而是逐漸向互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行平臺(tái)下方深入。高校作為教育和科研的基地，有效發(fā)揮學(xué)科融合，對(duì)擴(kuò)大中間件系統(tǒng)適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用環(huán)境，發(fā)揮出更高效更可靠的作用具有重要作用。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)——中間件技術(shù)展望
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