淺談物聯網應用工程及檢測

摘 要：物聯網應用涵蓋了交通、電力、水利、環保、物流、農業、金融、智能家居等多個領域，目前仍處在發展階段，未形成成熟的技術標準，本標文從物聯網的三個分層為切入點，講述物聯網應用工程及檢測要點。

關鍵詞：物聯網；應用工程；檢測

物聯網：通過部署具有一定感知、計算、執行和通信等能力的各種設備，獲得物理世界的信息或對物理世界的物體進行控制，通過網絡實現信息的傳輸、協同和處理，從而實現人與物通信、物與物通信的網絡。

物聯網系統如下圖應劃分為三層：感知延伸層、網絡/業務層和應用層。

1 感知延伸層

主要實現物理世界信息的采集、自動識別和智能控制。

1.1 感知延伸層組成

感知延伸層部件：物聯網終端、物聯網端節點、感知延伸網、物聯網接入網關等。

⑴物聯網終端指信息獲取功能模塊與通信網絡終端相連，直接與通信網絡發生交互的設備。物聯網終端/接入網關應直接和網絡/業務層相關功能實體進行注冊、認證、鑒權、信息交互等。移動終端、RFID讀寫器是典型的代表。⑵物聯網端節點是構成感知延伸層網絡的傳感器或者具有各種感知能力的設備，通過物聯網接入網關與通信網絡相連。無線傳感器節點是典型的物聯網端節點。⑶感知延伸網位于物聯網端節點與物聯網接入網關之間，通過有線或近距離無線通信技術實現感知延伸功能的網絡，主要是在現有網絡基礎上實現通信的進一步延伸，使通信的覆蓋區域和服務領域的得到擴展，車載子網、家庭子網、區域自組織網是典型的感知延伸網。⑷物聯網接入網關中繼物聯網端節點到物聯網網絡/業務層之間的連接，感知延伸網可能通過多個物聯網接入網關接入到物聯網網絡/業務層，作為物聯網端節點的代理，應支持感知延伸網和核心網絡之間的協議適配和轉換、地址映射、數據轉發等功能。物聯網接入網關有多種類型，如車載網關、企業網關、家庭網關等。

1.2 感知延伸層檢測包括以下方面

⑴功能：適合性、準確性、互操作性、功能依成性等。⑵性能：存儲能力、能耗、通信距離、抗干擾性（大氣環境（溫度、濕度、濕熱、大氣壓、鹽霧、太陽輻射、霉菌、淋雨、沙塵等），機械環境（振動、沖擊、碰撞、跌落），電磁環境（輻射、傳導、靜電、浪涌、脈沖群、工頻磁場、電壓暫降、短時中斷和電壓變化、諧波等）。⑶效率：時間特性，資源利用，效率依成性等。⑷安全可靠性：保密安全性、容錯性、易恢復性、可靠依成性等。⑸易用性：易理解性、易操作性、易學性等。⑹兼容性：軟件兼容性、硬件兼容性等。

2 網絡/業務層

網絡/業務層支撐感知層信息的傳遞、路由和控制，為物聯網人與物、物與物通信提供支撐.

2.1 網絡/業務層組成

網絡層部件：核心網絡（通信網/互聯網/行業專網）、物聯網應用支撐管理平臺

⑴物聯網核心網絡至少要提供網絡連接能力，用于支撐物聯網信息的雙向傳遞和控制。核心網絡可提供短消息、數據通道、語音通道等多種通路傳送物聯網信息。應支撐物聯網信息的雙向傳遞和控制，提供必要的網絡控制、互聯互通、移動性管理等功能。物聯網核心網絡可以具有多種網絡形態，可以是現有公眾網絡，如移動網、固定網、互聯網，也可以是各種政府和企業等專用網絡。如2G/3G/4G移動接入、xDSL/FTTX有線接入、寬帶無線接入等。⑵物聯網應用支撐管理平臺向物聯網應用提供一些共性的能力和支撐，并提供開放的接口，使應用可以接入和使用網絡資源和能力。應對物聯網應用提供物聯網終端/接入網關、網絡及業務的能力和資源，提供對物聯網信息的統一采集、處理、存儲等能力，并支持對大信息量的存儲和處理。

2.2 網絡/業務層檢測包括以下方面

⑴功能：機房環境、接入網絡、匯聚網絡、核心網絡、數據備份、文件共享、權限控制、網絡服務、數據分析與管理等。⑵性能：吞吐量、時延、丟包率、帶寬、連通性、協議一致性、并發事物量、負載均衡、響應時間等。⑶效率：系統資源占用率，輸入輸出效率，能耗比等。⑷安全可靠性：物理安全、數據安全、應用安全等。⑸兼容性：軟件兼容性、硬件兼容性、平臺兼容性、接口兼容性等。

3 應用層

⑴應用層包含各種具體物聯網應用，既有公眾服務，也有行業服務，行業服務可以是面向公眾的行業公眾服務，也可以是滿足行業內部特定應用需求的行業專用服務。其中公眾服務是面向公眾普遍需求提供的基礎服務，如智能家居、移動支付等。行業專用服務通常是面向行業自身特有的需要，面向行業內部提供的服務，如智能電網、智能交通、智能環境等；其中部分行業服務也可以面向公眾提供，如智能交通，稱為行業公眾服務。⑵應用層檢測包括以下方面。功能：軟件評測、準確、可識別、可執行、可維護性、可擴展性、自動升級能力、文檔需求等。效率：響應時間、資源占利用率等。安全可靠性：成熟性、易恢復性、數據保護、容錯性、安全機制等。易用性：易理解性、報錯提醒、輸入輸出界面和形式清晰、易學習等。兼容性：軟件兼容性、硬件兼容性、數據格式兼容性、易安裝性、對平臺和系統加以驗證和支持。文檔：完備性、準確性、一致性、易理解性、易學性、可操作性。

4 工程初檢測要求

在運行開通前，進行初檢，用以檢驗主要系統和相關設備是否符合運轉要求。初檢應在系統調測后進行。

初驗項目應至少包括下列項目。

⑴設備硬件檢測：前端感知設備的檢測、網絡設備的檢測、服務器設備的檢測、存儲設備的檢測等。⑵終端管理功能測試：終端注冊功能測試、終端注銷功能測試、終端狀態監測功能測試、終端故障管理功能測試、終端參數配置功能測試、終端遠程控制功能測試、終端信息查詢功能測試。⑶務處理功能測試：業務數據轉發功能測試、業務路由尋址功能測試、協議適配功能測試、QoS執行功能測試。

⑷接口管理功能測試。終端接入功能測試、應用接入功能測試、管理支撐接口功能測試、能力調用接口功能測試。⑸性能測試：系統支持終端連接數量性能測試、系統響應時間性能測試、系統路由轉發時間性能測試。⑹安全及冗余測試。測試系統防病毒、防攻擊的功能和性能、對于有冗余的設備功能模塊測試系統能否實現主備自動倒換，并正常提供業務、對于有冗余的系統節點，測試系統能否實現節點間冗余保護機制的自動倒換，并正常提供業務。對于網絡中的主備鏈路，測試系統能否實現主備自動倒換，并正常提供業務。

5 試運轉及竣工檢測

⑴試運轉期間的日常統計數據是竣工驗收測試的主要依據；⑵驗證主要指標和性能是否達到工程設計文件及技術規范書中的規定。

[參考文獻]

[1]ITU-T Y.2063-2012 Framework of web of things.

[2]ITU-T Y.2060-2012 Overview of internet of things.

[3]劉海濤.《物聯網技術應用》.機械工業出版社.

[4]伍新華，陸麗萍.《物聯網工程技術》.清華大學出版社.