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基于“多网融合”技术架构下的物联网远程监控及大数据解析
摘要:物联网作为21世纪中一种全新技术,其能在所有状态独立的普通物理对象之间建立出互联互通的网络体系,在任何时间、任何地点上加强了人、机、物之间的关联性,使人们的生活状态及生产模式出现了巨大改变。以“多网融合”技术架构作为基础,较为详细的探究物联网远程监控建立措施及大数据的应用方向,希望更多人了解物联网与大数据的内涵,不断拓展去应用范畴,进而创造出良好的效益。
关键词:多网融合;物联网远程监控系统;大数据;应用策略
引言
“多网融合”实质上就是在同一个物理媒体上电信网、有线电视网、局域网、物联网等实现统一传输。进入20世纪以来,通讯行业在快速发展中取得了很大进步,实际应用活动中体现出了极大的便捷性、实用性。从最开始的模拟信号转变成了数字信号,从起初的人工转换变成了电路转换,后期慢慢地演变成分组交换。在这样的背景下,通讯科技已从最初简易型的有线通信发展到了当前的一代、二代,并逐渐迭代成了五代,预示着人类社会已经步入到一个全新的信息时代[1]。在“多网融合”架构的支撑下,应不断拓展物联网、大数据、云计算等高端科技的应用范畴,最大限度地体现出新技术价值,为人们生产生活及社会经济发展保驾护航。
1、“多网融合”的意义分析
需要有全新的思想及思路支撑“多网融合”架构的建设与应用过程,这就意味着所有陈旧的观念都要做出转变。“多网融合”明确要求网络线路构建、运行管理等环节均要做到和传输内容接入形式完全分离,进而最大限度地提升管理的专业性与有效性,指派专业公司负责网络线路建设及运行管理工作任务。针对网络线路与传输内容之间的关系,我们可以形象地将其比作是高速公路和汽车的关系,分管模式则是网络技术未来几年中的主要发展趋向,也能较充分的体现出现代化管理的理念[2]。现如今,“多网融合”已经成为了社会关注的一大焦点,其建造出了统一网络进而实现了不同物体之间的互连互通,在业务层面上打造出了相互交叉、相互渗透、无缝隙覆盖的全新格局,提升了既有网络资源的共享与利用效率。
现如今,世界各国纷纷掀起了研究新一代网络的浪潮,众所周知,传统的网络运作模式十分简单,大体上是一张网络为客户群体提供单一服务项目的形式,故而为了实现真正意义上的互联互通,就要充分应用各个网络持有的优势,有针对性的完善自身当前存在的缺点,使网络功能更加强大和完善。近些年,3GPP、IETF、UMA等非营利国际组织在“多网融合”研究方面已经投入了大量的人力物力资源。另外,世界上Nokia、Cisco、Ericsson等很多移动设备制造商已经加大了研发力度,其宗旨是要快速对外退出自己的处理方案与设备产品,在市场上获得更多的发展机遇。和国外相比较,我国“多网融合”技术的发展略微迟缓,但已经获得了各级政府及各大规模移动终端设备制造商的重视,政府持续编制与推出相配套的标准规范,商家加大投资力度,引进更多的人才资源以进行高新技术的研发与攻关。当前Hua Wei(华为)、ZTE(中兴)等已经推出了专属自己的“多网融合”技术解决方案[3]。
2、物联网远程监控的含义以及应用
2.1含义
物联网监控自身一种综合的监控系统,防范能力强是其典型特征之一,功能作用主要集中在为传输网络与监控的运营平台提供完整录像资料方面,用到社会上很多行业内表现出良好效能。关于远程监控当前存在着两种解释内容,从字面表层上可以将其理解成“监”与“控”,其中“监”对应的是远程监视,在宏观层面上也可以将这一方面细分成两个不同体系,分别是对视界环境、计算网络运行状态的监视,而远程监视设计目标的实现主要依托于网络获取技术。“控”实质上就是远程控制,即采用网络技术管理控制计算机的运行状态,其不仅仅囊括控制计算机的开机、关机与重启等基础性操作,也管控着计算机的部分常规基本操作内容。通过加强物联网和各种终端设备之间的配合就能达到远程操控的目标。整体而言,为了实现对计算机系统的远程控制,则建议将监视其运行状态作为工作的着手点,掌握计算机屏幕呈现出的具体内容后再对其进行规范、精准的控制,故而实施远程监控过程中一定要做到“监”与“控”两者之间的有效结合与配合,我们日常生活中经常谈及到的监控就是以上这种远程控制[4]。对于网络管理员而言,远程控制还囊括了对网络设备进行管理控制的相关内容,当前很多网络运行中对Telnet均表现出良好的支持作用,这同样是远程监控的一种常见形式。
2.2应用分析
现如今物联网监控被运用到诸多领域中,其在增加生产效率,节约人工成本等方面表现出良好效能。比如对于大型农场而言几千上万亩的土地如果采用人力灌溉施肥、手动加工等进行生产种植,一方面导致实际工作量庞大,另一方面也增加统一管理的难度,但是如果应用了互联网技术,那仅需要轻点鼠标就能快速完成既往庞大、繁杂的传统手动操作过程,工作效率显著提升[5]。物联网监控最开始是被用在汽车监控方面的,主要目的是减少或规避交通安全事故,在科学技术日异月新的背景下,物联网监控的功能也日渐强大和完善,逐渐用在诸多领域内,在信息时代中表现出巨大的作用。
2.3物联网远程监控的设计及控制算法
2.3.1整体设计与功能模块
当今社会中,现代科技越来越先进,持续践行着创新发展的路线,那么物联网技术也要积极追随时代发展的脚步,尽可能满足新环境提出的要求。基于技术更新的行为过程建设出良好的网络结构,规范、有效地搭建出远程控制系统,当前远程控制设计时已全面应用了ZigBee技术,显著提高了模型化平台的操控能力,进而使远程操作的便捷性得到更大保障,通过实现对物件设备的远程化操作,最大限度的提升了平台的应用层次。Zigbee模块最大的特点是模块保留下了LED指示灯,将其作为网络状态、电源状态的指示灯;留存下部分按键作为外部中断,例如重启ZigBee模块或执行其他交互操作;无需保存程序下载以及各处调试口,于ZigBee底板之上执行程序下载及调试过程,这样就可以将前期填写好的ZigBee核心模块直接插进网关ZigBee插槽;基于排针形式精准预留出Uart口以备用,以为后续查阅相关问题或执行拓展设计过程创造便利条件。
远程控制系统为物联网远程控制的核心技术,设计思路主要表现在便捷性与可靠性两大方面上,该系统的本质就是传感器网络数据采集模块,主要由传感器、CAN通信、Zigbee数据、供电、WIFI数据、ARM主控及人机交互显示模块等构成。传感器模块最大的功能作用是监测各处网络设备的运行状态,实时掌握设备的运行工况,作为远程监控的核心部分,其能确保设备远程监控的全方位性,利用模块化平台具备的信息收集、数据感知功能,能够快捷、全面地捕获到设备的原始信息毕竟进行安全传递,输入数据后便能直接提供给ARM 主控系统,从根本环节确保信息处理与执行的快捷性。传感器作为网络设备的一个重要构成,其运用多种敏感元件与换能器完整的采集各类设备信号,可以将远程控制系统比做成中枢神经,近似于人体的大脑,能为网络设备下达远程指令信号,仿真模拟信号预处理过程对外输出信号调制,并且还会基于信道均衡算法达到CAN通信[6]。模拟信号预处理机自身功能强大,只有动态调控增益功能得到保障时,增益调控效率与质量才能得到保障。设计物联网远程控制功能模块时,一定要确保其和设备特性相契合,运用DSP数字信号处理芯片有效控制远程控制系统与PC机A/D采样交互过程。
2.3.2CAN通信信道
CAN通信模块的功能作用主要是执行远程控制的指令,确保通信的快捷性与时效性。可靠连接PLC串口和WiFi设备,这样就能顺利接进物联网平台上,提升通信安全性。采用以上设计方案时,一定要掌握好控制系统的非线性特点,这就对CAN总线传输控制指令的时效性提出更高的要求,只有其执行效率得到保障时,方能更有效地处置好远程控制系统非线性信道失衡问题,提升远程控制过程的平稳性。提升信道均衡设计水平是改善远程控制系统的一个重要条件,远程控制自身具备的离散多径属性绝非是单个信号决定的,这也意味着n个决策变量共同构成了远程控制的接收信号,故而具体设计时要执行好多输入模型构成的功能性排列工作内容,有助于提升物联网远程控制执行过程的安稳性。
2.3.3硬件设计与软件功能实现
对于远程控制的硬件电路设计一定要做到合理科学,要整体、规范化排列电路。实际设计中一定要充分认识到神经网络法、ARM 嵌入式主控法等应用时暴露出的不足,可以尝试用ADUM1201 和 PCA82C250 芯片,PLC逻辑编程,力求在全新物联网技术的协助下确保远程控制能力始终维持在较高水平[7]。加大ADSP-BF53 时钟电路的应用力度,进而使远程控制系统运行的稳定性得到更大保障,规避因电压水平波动较大而带来较大误差的情况。
3、大数据的概念、处理方式及应用
3.1概念
大数据被定义成在某时间段中采用常规软件无法执行获取、管理与处置过程时,通过应用数据库、云计算及等存储系统快捷地捕获一些有实用价值的信息资源的行为。大数据的特点主要集中在如下几个方面:一是数据量庞大;二是数据种类的多样化;三是数据处理过程的快捷性;四是价值密度整体偏低。
3.2处理方式
(1)采集:即应用数个类型的数据库去接收客户端传送而来的数据,影虎有访问数据库的权限时就能快速、完整的获得这些数据资源。例如,电商可以运用MySQL去存储数据,NoSQL等数据库也可以被用在大数据的采集方面。并发数相对较高是大数据采集过程的主要特征之一,这主要因为同一时间点上可能存在着数个用户发出访问行为,例如淘宝购物与购买车票等,部分时段并发总量可能超出百万,故而要建设出更大的数据库去容纳海量数据。
(2)数据的导入与预处理:采集终端设备本体就有很多数据,若要科学分析海量的资源,则要将相关信息整合到一个相对集中化的大数据库内,导入过程中需酌情对这些数据执行清洗、预处理等操作。
(3)分析与统计:统计与分析数据要采用分布式数据库进行,基于该类数据库存储与汇总数据,进而更好的满足客户提出的多样化需求。
(4)挖掘:开展挖掘工作之前就要规划出相应的主题,主要是在计算机系统上执行一些运算过程,进而发挥出一定的预测作用,Kmenas、SVM等均较典型的运算模式,具体实施中需要配合应用Hapdoop、Mahout等工作,以上过程的执行难度较高且过程繁琐,通常以单程线为主[8]。
3.3应用
现如今,大数据被用在诸多方面,本文主要分析其在农业种植领域的应用情况。Hadoop是当前应用范围较广的大数据类型,仅需执行较简单的编程过程就能建立出分布式计算框架,该项技术能拓展服务器的功能,这样各台服务器就能对外提供差异化的数据资源。对于农业物联网来说,将收集到的所有数据传送到Hadoop数据库内,该数据读取某个字段时无需扫描整个数据结构,读取相应的列即可。需要全天24h不间断采集农作物的生长环境相关数据,因为环境状态会实时改变,所以不同时段收集到的数据也有差异,可以用大数据技术采集对农作物生长质量起决定性作用的数据,比如土壤的温湿度、水分、光照等,并联合智能调控技术调控以上环境指标,当农业检测仪检出的实际数值和预期值之间存在较大出入时,智能化调控系统就能及时作出改善,进而使检测值慢慢贴近预定值[9]。当检测到某些作物生长状态异常时,会及时对外发出警报信号,基于智能调控技术在农作物网络系统内设置有关参数,使作物生长环境伴随设计参数的调整做出一定改变,进而为农作物健康生长创造一个适宜的环境。
结束语:
物联网是中国新一代信息科技未来研发的一个主流方向,自身具备极大的发展潜力,本文在阐述“多网融合”应用意义的基础上,归纳了物联网远程监控及大数据分 析各自的概念,总结了以上两种信息科技的应用领域及体现出的优势。整体分析,在“多网融合”架构的支撑下,我国物联网技术领域正朝着务 实方向持续推进,逐渐增强网络设备的远程维护能力,进一步增加工作质量与效率。现如今,人们对物联网技术的内涵有了更加深入的认识和了解,相信在未来,会开发出更多和物联网有关的技术手段,为人们的生产生活创造更多的便利条件,造福人类社会。
参考文献:
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[4]赵荣阳,王斌,姜重然,等.基于物联网的农业大棚生产环境监控系统设计[J].农机化研究,2021,43(11):131-137.
[5]裴焕杰,陶婵,邓昀,等.两级决策模型下的多网融合农业物联网智能节水灌溉系统[J].科技创新与应用,2021,74(01):120-122.
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[8]杨一帆,汪玉琳,吴祖辉.GNF多网融合基站建设方案研究[J].广东通信技术,2019,39(07):17-20.
[9]周玲,甘洁之,王标,陈洽尧.基于物联网和大数据应用的高速公路机电系统数字监测与运维[J].广东公路交通,2022,48(05):50-56.DOI:10.19776/j.gdgljt.2022-05-0050-07.
基金项目:辽宁省教育科学“十四五”规划2021年度立项课题 “精准思政”视域下高职院校“金课”建设研究与实践 (项目编号:JG21EB159)
作者简介:杨樟(1976.06-),男,汉族,辽宁铁岭,大学,副教授,研究方向:大数据、物联网、多媒体技术、教育技术等。
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