氣象物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)關鍵技術研究

錢雨　張傳武　范旭杰

摘 要：在氣象物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)中，為了解決企業(yè)自行編碼標準不統(tǒng)一造成的系統(tǒng)不兼容、適用范圍有限等問題，將物聯(lián)網(wǎng)編碼技術與氣象應用系統(tǒng)相結合，并將ucode編碼應用于氣象物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)對制造商的氣象物聯(lián)網(wǎng)終端進行標識編碼，從而制造商能以更加標準、規(guī)范的方法管理其終端產(chǎn)品。根據(jù)對氣象物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的分析和研究，運用Qt C++界面開發(fā)框架和數(shù)據(jù)庫設計、開發(fā)了氣象物聯(lián)網(wǎng)ucode編碼管理系統(tǒng)，支持編碼規(guī)則制定、編碼變更，編碼值生成、編碼使用與屬性信息存儲，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)商提供簡便的ucode標識編碼應用。

關鍵詞：氣象;物聯(lián)網(wǎng);標識;ucode編碼;管理系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP242.6文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）03-00-02

0 引 言

在西方發(fā)達國家，物聯(lián)網(wǎng)技術已經(jīng)在氣象領域中使用，尤其是氣象監(jiān)測和氣象預報中，甚至有的國家將其使用在軍事氣象領域中，實現(xiàn)了軍事氣象的智能管理。在我國，物聯(lián)網(wǎng)技術主要在氣象信息監(jiān)測、氣象發(fā)布和氣象服務等方面應用[1]。氣象事業(yè)是基礎性、科技性公益事業(yè)，隨著科學技術的發(fā)展，氣象事業(yè)取得長足進行，在防災減災、經(jīng)濟建設、社會發(fā)展和國防建設中發(fā)揮了重要作用，氣象條件的優(yōu)劣是影響國家安定與人民生活穩(wěn)定的關鍵因素之一[2]。

物品都具有其獨特屬性，物體標識編碼能識別其屬性，由于每個物品的唯一性，因此標識編碼也應具有唯一性。標識編碼的標準統(tǒng)一，這樣才能使編碼具有唯一性，也能更準確方便的識別物品信息[3]。氣象物聯(lián)網(wǎng)中的終端需要進行統(tǒng)一標識、管理。統(tǒng)一標識技術是實現(xiàn)海量物品區(qū)分與查找的關鍵技術，要求能夠對某個物體、某類物體及其復合物體進行標識。數(shù)據(jù)交換標準的一個核心問題就是物體命名和尋址唯一性問題，隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展和應用普及，這個問題變得越發(fā)重要[4]。

標識與尋址技術在氣象物聯(lián)網(wǎng)中起著重要的支撐作

用[5]，氣象終端標識體系的建設是實現(xiàn)氣象物聯(lián)網(wǎng)智能化管理的基礎;因此以標識編碼為核心的“氣象物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)關鍵技術研究”具有新穎性和重要的學術和現(xiàn)實意義。

1 ucode編碼

完善的標識解析服務是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎，目前許多國家和組織都在研究物聯(lián)網(wǎng)標識解析與尋址技術。日本uID Center（ubiquitous ID Center，泛在識別中心）提出專有的尋址解析協(xié)議ucodeRP，該解析服務支持單一編碼標準的物品標識，即ucode標識[3]。

ucode是分配給各個對象的標識號。此外，可以針對現(xiàn)實世界中不存在的內(nèi)容和信息、更抽象的概念以及現(xiàn)實世界中的有形對象和位置發(fā)布ucodes。ucode是128位固定長度標識符系統(tǒng)。此外，已經(jīng)準備了以128位為單位擴展ucode長度的機制以滿足未來的需求，因此也可以定義長于128位的代碼。

ucode編碼一共有5個部分，分別為版本號、頂級域代碼（Top Level Domain Code，TLDc）、類代碼（Class Code，cc）、二級域代碼（Second Level Domain Code，SLDc）和識別碼（Identification Code，ic）。指定二級域代碼和識別碼邊界的代碼稱為類代碼。目前定義了6種類型的類代碼，其識別碼寬度為16位，32位，48位，64位，80位或96位。

uID Center root管理整個128位代碼空間，版本號一般占頭4位，現(xiàn)為0值;將頂級域代碼分配給頂級域管理組織。以這種方式，由頂級域管理組織管理的ucode版本和頂級域代碼字段（高20位）是固定的。頂級域管理組織可以自由地管理以下108位;頂級域管理組織將類代碼和二級域代碼分配給二級域管理組織;二級域管理組織可以自由地管理以下識別碼字段。頂級域管理組織基本上就是國家等級，二級域管理組織就可以是某一組織，如研究所、學校、公司等。

2 氣象物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)及其表示編碼

2.1 氣象物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

氣象物聯(lián)網(wǎng)共分為感知層、網(wǎng)絡層和應用層三個部分。氣象物聯(lián)網(wǎng)中感知層由每個地區(qū)的氣象站組成，通過通信鏈路將自身的信息和采集的數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡層的物聯(lián)網(wǎng)信息中心，物聯(lián)網(wǎng)信息中心會有許多分布式數(shù)據(jù)庫將氣象站信息和數(shù)據(jù)存儲，氣象物聯(lián)網(wǎng)管理對每個氣象進行編碼管理等操作，系統(tǒng)如圖1所示。

2.2 ucode管理系統(tǒng)原理

為了能夠統(tǒng)一管理氣象終端，編碼管理系統(tǒng)依托于物聯(lián)網(wǎng)結構，科學地分配ucode編碼，對氣象終端進行統(tǒng)一標識。ucode編碼一共5個部分，版本號占前4位，現(xiàn)為0值，以適應未來ucode編碼變化;頂級域代碼占16位，由中國ucode頂級域組織申請，由uID中心分配以代表中國組織;類代碼和二級域代碼都由二次域組織向頂級域組織申請，系統(tǒng)默認使用類代碼為9，占4為，則二級域代碼為8位，現(xiàn)前32位固定不可變，為二級域組織的ucode碼值;ucode編碼的特點是層級結構，識別碼共有96位，也再分為公司碼和氣象終端編碼2個部分。公司碼為全國公司編碼，氣象終端的公司中也會有氣象終端信息且有產(chǎn)品碼，可以將根據(jù)情況兼容產(chǎn)品碼并設置公司、氣象終端編碼位數(shù)，以更有利地進行氣象終端標識。

系統(tǒng)有兩個身份進行編碼管理：管理員和用戶。管理員就是二級域管理組織，而用戶就是氣象物聯(lián)網(wǎng)公司。公司碼和氣象站編碼各占位數(shù)由系統(tǒng)管理員分配，公司碼由用戶進行注冊時申請，管理員進行分配賦予用戶權限，氣象終端編碼部分由用戶自主與實際終端信息結合分配，這樣就能夠科學地統(tǒng)一標識氣象終端。

系統(tǒng)共有登錄功能、注冊功能、管理員功能和用戶功能。系統(tǒng)流程如圖2所示。

2.3 登錄、注冊功能

用戶和管理員可以通過切換登錄身份進行登錄，管理員不能注冊，系統(tǒng)已默認管理員root。用戶即各家公司可以通過注冊功能進行信息輸入注冊，這樣可以通過對接其屬下的商品信息數(shù)據(jù)庫，為之后對終端進行分配編碼和以后的解析服務提供了方便。

2.4 管理員功能

管理員功能一共有設定公司碼位數(shù)和分配公司碼。管理員最主要的是管理公司碼。管理員可以設定公司碼位數(shù)，這樣公司注冊時系統(tǒng)就能自動分配公司碼，也可手動分配。公司注冊完成后，管理員能夠查看并管理注冊的公司，系統(tǒng)給注冊公司分配公司碼，賦予其自由地管理余下編碼的權限，這樣將識別碼繼續(xù)分層。

2.5 用戶功能

用戶功能一共有設定規(guī)則功能和使用編碼功能。用戶就是氣象物聯(lián)網(wǎng)公司，系統(tǒng)給予用戶能夠自由分配剩下的識別碼。用戶能夠設置自己的編碼規(guī)則，將剩余的識別碼再度劃分，兼容公司氣象終端的商品編碼，通過其本身的數(shù)據(jù)庫更方便地與氣象終端詳細信息相聯(lián)系。設定編碼規(guī)則完成后，按照規(guī)則輸入編碼。

3 結 語

氣象物聯(lián)網(wǎng)的基礎就是統(tǒng)一標識。系統(tǒng)利用ucode編碼具有的層級結構賦予制造商將其氣象物聯(lián)網(wǎng)終端的更多屬性信息映射到ucode編碼中，氣象終端的信息存儲在分布式的數(shù)據(jù)庫中，從而制造商能以更加標準、規(guī)范的方法管理其終端產(chǎn)品，氣象監(jiān)測時預警也能夠更加準確、快速地將氣象終端采集的數(shù)據(jù)進行傳遞分析。ucode編碼已有128位代碼空間，還有128位為單位擴展以滿足未來龐大的物聯(lián)網(wǎng)需求。ucode現(xiàn)有巨大的代碼空間還能夠兼容大部分的其他編碼，以求未來標識統(tǒng)一。可見ucode編碼標識唯一性、層級結構和富余的代碼空間都可以令氣象物聯(lián)網(wǎng)結構更加科學，更加利于管理，在未來的發(fā)展中擁有巨大潛力。

參 考 文 獻

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