物联网应用项目的顶层设计研究

张哲睿

湖南工商大学  410006

摘要：随着物联网技术在智慧城市和智慧农业等方面的日益普及，对物联网应用项目进行顶层设计显得尤为重要。本文在深入探讨物联网系统架构的顶层设计问题的基础上，将顶层设计的基本思路与工程实践相结合，形成了一套面向物联网系统架构的顶层设计方法。

关键词：物联网；应用项目；顶层设计

一、物联网的发展状况

1.物联网的发展状况

“物联网”是一种全新的概念，颠覆了人类对新技术的认识。因为以往的开发思是将基础设施和信息基础设施分开，一方面是建造机场、高速公路和高层建筑；另一方面是建设大数据中心，建设个人电脑，建设光纤网络。而且，在“物联网”这一新科技的时代，即使是一颗沙砾、一根线缆，也会被智能芯片、宽带所集成形成一个完整的基础架构。物联网能够不断地提高其经济效益，并且能够大大地降低人力资本的成本。本项目的研究成果将为物联网在轨道交通、地质灾害预警、智慧社区、智慧酒店、智能家电、智慧消防、养老服务、个性化健康等方面提供重要的技术支撑。根据物联网领域专家的分析，物联网将在未来几年内，迎来继电子计算机、互联网和移动通信网之后，新一轮创新性的信息科技和新兴产业爆发式增长的新高潮。在此之前，国内有专家预测，在十年之内，物联网将会被推广到更多的地方，而这种新兴的技术，将会在中国快速发展，并将会形成一个价值超过万亿元的高科技市场。物联网已经蔓延到了所有的大规模应用。RFID技术已被广泛应用于各个领域，但其发展至今仍有很大分歧。但我们可以确定的是，物联网必将逐步成为现代工业乃至其他更多行业的基础信息化建设的一个较大的重要技术突破口。国家的工业物联网相关技术正从企业实验室的基础理论逐渐发展到实施研究的阶段，并逐渐走向人们生活中的实际应用，例如，在智能电网、环保质量监测等诸多领域，我国物联网的身影已经开始出现。

2.关于顶层规划的构想

“顶层设计”一词源自于《软件工程学》中关于“从上到下，循序渐进”的思想。它的基本涵义和意义在于，从最高层面上对其问题进行了清晰的界定和设计，从顶层到底层，依次进行精炼和求解，也就是将一个复杂的问题，分解为几个更小的问题，直至所有问题都变得更简单，可以更轻松地解决。“顶层设计”这个术语在各个行业中都被广泛使用，各个行业对这个术语的理解也不尽相同。在建筑产业中，需要从整体上对建设项目的每一个层级和每一个要素进行整体考量，从源头上对建筑产业进行整体把握，从而在最大程度上为建筑寻找解决问题的有效方法和方法，而顶层设计是对建设项目"整体理念"的概括和具体化。关于“建筑学”的理念。这是一个总体规划的具体化，如果仅仅是一个总体规划，而不是具体实施，那么在总体规划的基础上，很可能会再次出现各自为战的情况。这会让我们的资源不能得到最大的利用，也会让我们的信息很难建立联系。经济观念是一个从高到低的整体概念，必须从全国的角度来考虑，不能目光短浅；如果没有大局观，就算管理得再好，也是杯水车薪。所谓的“顶层设计”，并非空穴来风。实际上，顶层设计是一种具有三大特点的理论与方法。顶层设计就是由上而下的设计思想与方法，其核心思想与目标都来自于顶层。所以，顶点决定底点，顶点决定底点。总体上的联系。顶层设计强调的是设计的客体内部元素之间，以中心思想和方向为核心，所形成的相互关联和相互连接。在设计中，应做到语言简洁、方案结果在实际应用中具有可操作性。因此，顶层设计的结果必须具有可操作性和可操作性。

二、物联网系统的体系结构与顶层设计

物联网依托于各类智能感知设备和网络通信，以政策、运营和安全为保障，以云计算、标准和规范体系为基础，以信息共享和服务为支持。基于此，物联网行业的专家们对物联网的四层架构进行了初步的研究，包括感知层、接入层、网络层和应用层。

1.感知层

感知层是物联网的皮肤和五官，用于识别物体，采集信息。包含了高清摄像头，各类气体传感器，温湿度传感器，二维码标签，RFID电子标签，GPS定位等多种信息收集装置。还包括了从感知层连接到网关之间的数据传输总线。其中，RFID电子标签技术、传感器、短距离有线或无线通信是感知层所涉及到的主要技术方向。

2.接入层

利用云计算和虚拟化技术，建立了一套完整的数据服务平台。数据服务平台的主要功能是访问、交互和存储各种可感知的大规模数据资源，支持对不同类型数据的存储和处理。在应用层需要将数据发送到感知设备的时候，首先是用户终端将数据发送到数据服务平台，然后数据服务平台再将接收到的指令转发到网关，网关再经过内部数据总线将接收到的指令传递到感知装置，这样就可以实现感知设备和用户终端之间的信息转发和互动。

3.网络层

如果将物联网比喻为人，那么网络层就是人的大脑，是人的神经，是信息的传输与处理。网络层包括了将互联网通信和移动互联网相结合的整体网络、路由管理中心、信息处理中心以及智能化的数据库处理中心等内容。网络层主要针对的是从感知层和接入层获得的各种数据的传递与分析。网络层由各类通信网络和物联网组成，它所承载的网络主要有现行电信通信网络（如3g网络、4g网络、5g网络）、计算机互联网、企业内部网等，它完成了物联网的接入层和应用管理层之间的数据和信息传输。

4.应用层

应用层的主要功能和内容有：采集、转换、分析用户的数据信息，并自动适应用户层的呈现和事件的自动触发。在此基础上，提出了一种新的、具有重要应用前景的智能传感装置。与此同时，拥有这些原始数据的应用服务器将会按照用户的不同装置，实现对信息的自动适应，并按照用户设定的条件，自动地触发与其信息有关的装置。同时，在用户对终端节点实施控制的时候，应用层负责产生控制命令，并将命令传送给云，再由云将命令传送给网关。此外，在应用层面上，需要对大量的信息进行智能化的处理。

结语

物联网的顶层设计是一项非常复杂的系统工程，如果要形成一套完整的顶层设计的理论体系和方法，必须要跟本地区的物联网应用工程项目相结合，并跟其它发达地区的物联网应用项目相比较，这样才能让物联网的顶层设计既有一定的战备高度，又有一定的可操作性。

参考文献

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