導語：如何才能寫好一篇物聯網的嵌入式技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]物聯網嵌入式技術：區域地質調查：運用

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0305-01

物聯網（Internet of things，IOT）代表了一種互聯網擴展到真實世界的設想，物聯網使日常用品進入網絡，真實的物體不再與虛擬世界相分離，現實世界中的物體都可以作為物理接入點進入互聯網。 它是指將各種信息傳感設備及系統，如傳感器網絡、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設備、全球定位系統和其它基于物-物通信模式（M2M）的短距無線自組織網絡，通過各種接入網與互聯網結合起來而形成的一個巨大智能網絡。如果說互聯網實現了人與人之間的交流，那么物聯網可以實現人與物體的溝通和對話，也可以實現物體與物體互相間的連接和交互。物聯網是物流與信息流的結合，在制造業、物流、智能建筑、超市零售業等領域得到了廣泛的應用，并對這些行業的發展起到了巨大的推動作用。

由于地質調查工作的特殊性，以及野外地質調查設備的限制，物聯網技術在地質調查領域的應用研究工作卻鮮有人涉足。地質調查是物流（地質樣品等原始地質資料）、信息流（對地質現象的數字化描述）的結合，將物聯網引入地質調查，利用物聯網的嵌入式技術、傳感器技術、網絡技術，可以充分實現地質調查的數字化、信息化，勢必會促進地質調查工作全程數字化、信息化，提高地質調查工作的質量和效率。傳統的地質勘測技術，在數據的收集以及數據的記錄方面的工作效率不高，各個工作環節之間的連接不夠機密，使得區域地質勘工作的工作量變大，效率降低。然而，網絡技術的引進實現了設備之間的互通與聯系。將所有設備連成一個龐大的網絡系統，從而大大的提高了區域地質勘測的工作效益，保障了數據的準確性，是非常值得推廣和應用的計算機技術。

一、物聯網嵌入式技術

物聯網（Internet of Things）是指將各種信息傳感設備，物聯網產業鏈可以細分為標識、感知、處理和信息傳送四個環節，每個環節的關鍵技術分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網絡。發展物聯網的關鍵在于射頻標簽、傳感器、嵌入式系統及傳輸數據計算等領域。其中，嵌人式系統是以應用為中心.以計算機技術為基礎.軟硬件可裁剪.適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。因此.嵌入式系統一般指非PC系統.它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括微處理器、存儲器及外設器件和I/O端口等。軟件部分包括操作系統軟件（OS）和應用程序.應用過程控制著系統的運作和行為，而操作系統控制著應用程序與硬件的交互作用。

二、區域地質勘查工作流程

1、室內準備階段：主要對罔區內已有大（中1比例尺遙感、重力、航磁、化探和地質、礦產資料進行全面系統收集和綜合研究

2、野外工作階段：主要進行地質填圖和礦產調查的野外工作，并同步開展遙感影像解譯結果的檢查與驗證，以及物探、化探異常的評價與查證，進一步深化解釋推斷成果，對重要基礎地質問題和礦產問題開展專題性研究。

3、綜合整理階段：這個階段主要是對地學信息多源化問題的研究。根據綜合推斷結果編制最終成果圖件，編寫研究成果報告。解決地質調查工作的全程數字化、信息化.現階段的主要難點是解決野外地質數據采集的數字化，以及這些設備與計算機、網絡的互聯、互通。

三、嵌入式系統在野外測試設備中的應用

1、嵌入式系統及其特點

嵌入式系統是一種文時操作系統.它是硬件與軟件系統的結合，它的優勢是利用很少的軟、硬件資源實現自動控制功能。經過幾十年的發展已由早期以C8051芯片組為代表的軟、硬件資源少、功能單一的系統，發展到當前以ARM 系列芯片為代表的軟、硬件資源豐富、功能強大的嵌入式系統。

2、在野外測試設備中的應用

隨著計算機技術的不斷發展.嵌入式技術作為一種與其相伴相生的新型科學技術，在很多領域巾都得到了廣泛的推廣。尤其是一些智能設備以及導航設備終端上應用，使其在我們的生活和生產中的發揮了十分重要的作用，也方便了人們的生活。區域地質勘測工作，由于工作的環節較多，流程復雜，若在其具體操作中，運用智能勘測設備，會大大提高勘測效率和準確率。嵌人式系統在各種野外測試設備中的集成，使這些設備具了獨立的計算能力，在提高測試速度的同時測試過程也逐漸智能化，通過串口、USB 口等有線方式或WIFI、藍牙等兒線方式，測試數據能即時傳輸到計算機中。

四、物聯網技術在區域地質調查中的應用

1、物聯網

物聯網是互聯網的擴展 是近年來一個發展迅速、應用廣泛的技術。它并不是全新的技術，它是已有的射頻識別（RFID）、無線傳感器網絡（WSNS）、嵌入式技術與互聯網技術的集成，互聯網將分布在各地的計算機連接起來，實現了計算機問的資源共享與利用，物聯網通過集成在各種設備、物體、甚至人體中的嵌入式設備，通過網絡將這些設備、物體連接起來，形成M2M、M2P網絡，實現這些物體的信息互聯與資源共享。

2、物聯網與野外測試設備

地質調查工作存在一定的特殊性.并且還會受到多種因素的制約。物聯網技術在地質勘查領域中的應用，實現了地質物流和信息流的有效統一。并且利用物聯網嵌入式技術，能夠實現其工作過程的數字化，信息化。從而提高了勘測工作的準確性，以及時效性。

3、在區域地質調杏中的應用

以智能手機為核心的野外客戶端.用于野外地質路線上地質觀測點的地質現象數字化采集，以及與各種集成了嵌人式系統的便攜式野外測試設備在觀察點定量化測試數據的實時交互。集成于智能手機的GPS用于采集地質觀測點的坐標、時間信息，并通過麥克風、攝像頭、觸摸屏以音頻、視頻、照片、手繪草圖的多媒體方式記錄觀察點的地質現象.同時集成于智能手機的RFID讀寫器利用EPC電子標簽地質樣品進行編碼，便攜式設備在觀察點的定量化測試數據也實時傳送給智能手機，這樣采集的各種地質信息都被賦予時空信息，便于后期的資料整理及專題地圖的生成。服務器端包括：IIS、SQL Server、GIS、基礎及專業地質數據庫、RFID系統等5類服務器。

計算機網絡技術，在各個領域中的具體應用，使得很多工作實現信息化的工作模式，這是時展的要求，也是歷史的必然趨勢，區域地域勘測工作中，物聯網嵌入式技術的應用，使得野外勘測設備實現了智能化，信息化的工作模式，各個設備之間的聯系高度緊密。使得數據的采集與分析 更加的快速、準確。我國計算機技術工作人員，在面對已有成績的同時，還要不斷的研發新的技術，使嵌入式網路技術在地質勘測領域能夠發揮更大的作用。為國家的經濟作出更多的貢獻。

參考文獻：

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【關鍵詞】嵌入式系統 物聯網 研究

物聯網（The Internetof things，IOT）通過智能感知、識別技術與普適計算，將所有物體融入互聯網，實現各設備之間的信息交換。很多行業都應用到物聯網，如智能農業、工業4.0、智慧交通、智能家居等等，在這些行業中，物聯網發揮了重要的作用，極大促進了各行業的智能化和信息化，提高工作效率。目前，很多設備已經通過物聯網連接到網絡中，如PC、手機等多種設備。而這些設備不能直接接入到互聯網，需要通過物聯網網關連接。物聯網網關具有很多功能，如協議轉換、重新封裝數據、防火墻、信息過濾等。嵌入式系統（Embedded system）屬于一種專用的計算機系統，能夠特定地執行相應的任務。也就是說，該系統主要是依照預先定義的任務進行完全執行。現主要結合個人經驗，闡釋在嵌入式系統視角下如何應用物聯網。

1 嵌入式系統簡述

1.1 嵌入式系統的結構

嵌入式系統屬于一種完全嵌入受控器件內部的系統，其可分為硬件、軟件系統兩個部分。嵌入式系統設備由計算機系統、系統執行設備兩部分構成。其中計算機系統中包含了系統軟件層、應用軟件層、硬件層和硬件抽象層四個組成部分。硬件層系統和計算機系統相似，其具有良好的兼容性。但在功能上，硬件層系統儲存量小、指令處理速度低。硬件抽象層也叫中間層，其能夠將底層硬件和上層軟件分開，形成有不同功能的獨立的部分。因此，在進行開發時不受到硬件影響，使開發效率極大提高。硬件抽象層還具有初始化底層硬件設備、配置硬件設備的部分基本參數等等。軟件層包括文件和操作兩大主要系統，形成一個開發環境。應用軟件層主要是提供應用接口，使用戶可以直接進行編程應用軟件，并控制和應用整個系統。

1.2 嵌入式系統與物聯網中的關系

在物聯網中，嵌入式系統是連接物聯網和互聯網的物聯關鍵部分。由于在互聯網的設計中，并沒有將其自然延伸到物聯網，兩者之間并無直接的關系，為了讓互聯網和物聯網無縫連接，就需要使用嵌入式系統來實現。因此，在物聯網中，嵌入式系統的存在具有物控、物感、人-物交互、物-物交互等特性。總的來說，物聯網是當前新技術發展下而形成的信息技術而且是其信息技術中重要的構成部分，而嵌入式系統則是物聯網中的技術組成部分。嵌入式系統的存在推進了物聯網的發展，真正實現了人、機、物之間的無障礙交融。

2 基于嵌入式系統視角下的物聯網研究

2.1 嵌入式系統設計方法和操作系統分析

常見的嵌入式系統設計方法有軟硬件協同設計、軟硬件獨立設計兩種。通常采用軟硬件順序獨立設計的方法，也就是先設計硬件再進行設計軟件。其中硬件設計語言常用的有Verilog HDL、VHDL等。軟件設計常用的軟件語言有C++、C、Java等。常見的嵌入式操作系統有WinCE、Linux、PalmOS等。嵌入式操作系統具有實時性、特定性、時間準確性、可裁剪性、支持網絡功能、接口標準化等特點。在開發環境中，嵌入式操作系統發揮了極大的作用，體現其強大的開發功能，并得到人們的青睞和廣泛應用。

2.2 物聯網網關的特點和設計需求分析

物聯網由感知層、網絡層和應用層構成其基本的架構，感知層主要作用是對信息的識別和采集；網絡層的作用主要是轉發、處理網絡信息、實現網絡管理控制等；應用層的作用是根據需求來實現各種功能，使行業能夠根據其特點和需求實現信息化、智能化。由于物聯網網關要實現物聯網與互聯網的無縫連接，進而使各種設備能夠無縫接入互聯網，真正實現人、機、物之間的無障礙溝通。因此，物聯網網關在設計方面有較高的要求，具體有以下幾點：

（1）具備廣泛感知網絡以及無縫接入的能力。由于物聯網網關要將互聯網和物聯網進行無縫連接，這就需要其具備廣泛感知網絡能力，才能夠將兩者連接起來。但傳感器設備具有一定的局限性，這就需要在設計中考慮到各種傳感器的特點。而傳感器則屬于通信技術中的一種，常見的有藍牙、Zigbee、Wi-Fi等等。這些通信技術實際上都屬于近程通信，而且協議體系都有所不同，并沒有設置統一的標準。這就需要物聯網感知層能夠對這些不同的網絡具有廣泛的感知和接入的能力。

（3）具備較強的各類型數據轉換能力。目前我國互聯網采用的協議有TCP/IP、IPv6等。不同的無線接入設備、傳感器也采用不同的網絡傳輸協議。可見，我國互聯網中的網絡傳輸協議具有多樣性的特點。因此，物聯網網關必須要具備較強的各類型數據轉換能力，才能夠在不同的網絡傳輸協議中實現協議的轉換，使將數據轉換成為同一種格式，并將數據傳輸到網絡中。

（3）具備良好的管理與控制能力。目前我國互聯網中的各大網絡運營商都設置了專屬的管理平臺，也就是說其網絡傳輸協議都有所不同。物聯網最終要與這些網絡平臺連接，這就需要物聯網自身能夠具備良好的管理與控制能力。例如實現對自身登錄、故障、狀態等方面的管理與控制，對傳感器網絡的管理與控制的等等。

2.3 物聯網網關的設計

在傳輸網絡方面，TCP/IP模型結構主要包括應用層、傳輸層、互聯網層、網絡接口層。其中應用層的作用是執行用戶的應用程序，在這一過程中，主要通過不同的網絡傳輸協議來實現信息的交換。傳輸層的作用主要是正確地把數據傳遞給進程，使端與端之間實現信息交換。傳輸層中所使用的協議為TCP和UDP。網絡接口層的功能主要是面向物理接口使各種設備能夠互聯，另外其還能夠面向模型上層接收數據。互聯網層的作用主要是區分不同的網絡，分組和轉發數據。

在傳感層網絡方面，采用的通信方式主要有無線和有限兩種，無線有Wi-Fi、Zigbee、紅外線等等；常見的有線通信方式是USB、RS232等等。傳感層網絡的構成主要有物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。以無線Wi-Fi為例，物理層的功能主要是開啟、關閉無線收發，檢測接收端的能量，測量信號強度和質量、自主選擇信道頻率等等。網絡層的功能主要是分析信息、路由管理、網絡安全管理等等。應用層的功能是安全管理、反應管理、功能定義、定義設備的網絡連接等等。

3 基于嵌入式系統視角下物聯網應用設計

嵌入式_發板常用的有A20和樹莓派開發板，以A20開發板為例進行設計。在物聯網網關設計中，軟件部分的設計使用C、PHP、MySQL等語言。硬件設計應用A20開發板、網線、串口、51單片機等。開發環境采用Linux操作系統，并按照Linux的開發環境進行設計。設計具體流程如表1。

按照上述步驟完成工作后，測定數據庫是否正常，便完成了物聯網基本架構的設計。在此基礎上，我們對整個架構再進行具體分析和細化，并進行針對性的設計，就可以完成嵌入式物聯網設計。

4 結束語

嵌入式系統作為物聯網中的重要技術組成部分，其對于物聯網來說是不可缺少的。在當前傳輸協議類型眾多的復雜的互聯網環境中，要實現物聯網與互聯網的無縫連接，實現人、機、物的無障礙信息交互，就需要采用嵌入式系統對物聯網網關進行設計，使各種接口都夠和物聯網連接。在設計中，設計人員需要根據不同軟件的需求來進行設計，以滿足各行各業對于物聯網網關的需求。

參考文獻

[1]李津，孫毅，劉瓊俐.基于嵌入式系統的物聯網智能移動終端的設計[J].中國新通信，2015（24）：120-121.

[2]王緒海，姚曉峰.基于嵌入式系統的物聯網網關的設計[J].信息通信，2016（01）：64-66.

[3]鄧二偉，黃冰.基于嵌入式系統的物聯網研究[J].電腦迷，2016（01）：79-80.

作者簡介

張舉（1987-），男，山西省人，大學本科學歷。研究方向為嵌入式與物聯網。

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關鍵詞：物聯網時代 嵌入式系統 安全性問題 安全對策

中圖分類號：TN915.08 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0217-01

隨著我國互聯網的發展，物質需求的增加，物聯網的概念也漸漸地融入到人類的生活中，而隨著物聯網時代的逐漸開放，一系列的安全問題也闖入了這個世界，如今的物聯網時代，幾乎所有本質可靠的嵌入式系統都能夠與互聯網接通，體系結構從封閉到開放，因此也給了不安全因素進入到嵌入式系統的機會，所以嵌入式系統安全性問題是物聯網時代重要的組成部分。

1 什么是物聯網

物聯網與傳統的互聯網相比有極大意義上的不同，提到物聯網，我想這個概念對如今的人們來說都不再陌生，但是在以前，物聯網是人們無法想象的。物聯網是一個以互聯網為基礎的世界，只有有了互聯網，物聯網才得以生存，兩者都是息息相關的，但正是因為互聯網的開放式，使原本具備可靠能力的嵌入式系統產生一系列的安全性問題，物聯網其實是一個物質的世界，就是把物體組建到網站上的虛幻世界，然后形成一個買家和賣家在網上進行彼此交流最后達到成交的過程，物聯網是新一代信息技術發展的重要組成部分，也是互聯網發展必須經過的階段。物聯網每時每刻都在采集信息和處理信息，幾乎社會的各種領域都要用到物聯網，物聯網在國際上又稱為傳感網，這是在計算機、互聯網以及移動通信網之后掀起的又一次浪潮。

物聯網有三大特點，第一是全面感知力強，物聯網連接的是物，需要和物品的結合，賦予物智能化，從而實現對物的感知；第二就是可靠傳輸性，物聯網首先通過前面的感知力接收信息，然后通過可靠的傳輸網站把信息重新傳遞出去；第三是智能處理性，通過物聯網中的各種傳感設備可以實現信息遠程獲取，對物流信息進行監控，時時刻刻都可以實現各環節信息共享。總之物聯網的業務種類極其廣泛，從流量特征差異來看，物聯網可以分為大流量業務和小流量業務，而大流量業務主要是指數據量較大，精確度較高，比如以軍事事業相關的視頻監控業務；比如一些比較高端的廣告等等；小流量業務又可以詳細劃分為三類，第一是需要長期保持暢通并頻繁發出一些業務量小的工作，實時性較精確，比如電話業務；第二類是需要長期在線而且不經常發出的小范圍的流量業務，比如我們經常接觸到的水電煤氣費用等等業務；第三類是不用長時間保持在線的小流量業務，只有在需要的時候才發起連接，數據量較小，實時性較高，比如自助存取款機等業務[1]。

2 物聯網的嵌入式系統安全問題的概念

所謂的嵌入式系統，是指物聯網的核心技術，以應用為中心，說白了就是我們日常生活中經常說的裝上硬件之后的計算機系統，但是，嵌入式系統是通常只針對某一項特殊任務，它的核心是預先編輯好一個或幾個預先編輯好的程序來執行一個或幾個任務的微型處理器或者是單片機。但是，如今我們發現物聯網給人類帶來方便條件的同時，又因為它的開放性，所以就給大家帶來了來自外部攻擊的風險，嵌入式系統的漏洞無處不在，并且沒有任何有效的補丁來進行修復，于是就出現了我們在日常生活中所出現的釣魚網站等等之類的安全危機。

在分析這個安全問題之前，我想先舉一個生活中的實例，就比如我們馬上要下班的時候，可以通過辦公室電腦控制家里的空調溫度，但是這種技術有利也有弊，雖然在某種意義上可能是為大家提供了方便，但是這種接通網絡的空調也有可能會遭遇到外部的攻擊，入侵者可以通過電腦控制家里的空調，冬天的時候把溫度盡量調到最低，使水管凍裂等等；夏天的時候把溫度調高，然后使家里的寵物中暑等等，這些都是人們不可預測的。現如今，嵌入式系統已經受到各個領域的青睞，不管是工作還是學習、軍事方面都大量使用，但是如果系統設計存在漏洞，就很容易被他人攻擊。除此之外，現在的嵌入式系統大多都是用電池供電，如果正在工作的時候發現電量已經用完而沒有備用的電池可替換，這時候系統就無法繼續正常工作，與此同時也給了入侵者攻擊的機會。然而，許多嵌入式系統都是小公司做的，他們出于成本的因素，并不安裝太多的安全性硬件，況且使用者追求的也是只要外觀看起來便捷，質量好用就行。總之，一個嵌入式系統，只要連接互聯網就有可能受到木馬病毒的侵擾，從而盜取重要信息。

3 物聯網在物流行業的應用

物流行業是如今社會發展的主要潮流，它不僅是我國十大產業重視規劃的其中之一，也是信息化和互聯網應用的重要領域。在生活中也得到了廣泛的應用，比如現在的我們工作忙，就少了逛街的時候，這時候我們就可以通過強大的互聯網在網上進行挑選和購買自己想要的東西，在我們提交訂單付款之后，賣家就會發貨，然后通過快遞公司攬收并開始運輸，而且在運輸的過程中，我們都可以通過電子信息來查看物流，以便買家知道自己買的東西去向，而且如果有的東西買回來時顧客不滿意，同時物流公司又為此訂單加了運費險的話，買家就可以再通過物流的方式把東西退還給賣家，還有就是如果某公司需要急件的話，我們可以發順豐，這大概一天就可以到達目的地，這樣就省去了人們的時間和精力，物流行業不僅豐富了人們的生活，還通過現實生活與網絡虛幻生活的相連接。除此之外，嵌入式系統還可以幫助大家記錄信息，但是當計算機系統出現問題的時候，由于資源受限，往往不可能對這些重要數據進行備份，這時候就需要用網絡來進行異地備份，避免信息丟失[2]。

4 嵌入式系統安全性問題的對策

研究嵌入式系統安全性問題的對策是目前社會發展的重要階段，無論是民用還是軍用，我們都必須通過大量的實驗，來針對這些安全性問題采取有效的措施，比如我們要對系統和重要數據設置保護程序，以免病毒讀取和盜用，還有就是在我們日常生活中需要購買軟件的時候要盡量選擇正版軟件，因為盜版的軟件會很有可能存在許多漏洞，從而為病毒敞開了大門，對于公司的辦公電腦，我們應該定期的備份和更新一些重要的文件。日常生活中，我們應該對計算機定期的做一個體檢和殺毒，清理上網和軟件的殘余垃圾，防止木馬病毒侵入，對于聯網的計算機必須要遵守網絡規定和自身協議的規定，不能隨意向外部傳輸信息和接收信息，對于不明來歷的信息，我們要仔細閱讀不能隨意進行讀取。除此之外，只要我們將一些重要的信息鎖起來，那么丟失的幾率就很小，這就將意味著只要把我們的信息保存在一個可靠的地方一般就不會被盜用的，對于一些有線的系統，如果發現有異常，我們可以通過切斷電源的方式來組織黑客侵入，這些方法廣泛用于一些比較特殊的工作應用領域，然而這種方法并不適用于那些對安全性要求比較高的信息。如果有較多的安全保護硬件來使數據分散，從而使信息在存儲和發送的時候不容易被阻止。當然，我們也可以給我們重要的信息設置一個密碼，這樣也提高了嵌入式系統的安全性能。

5 結語

物聯網是把所有物體通過傳感設備和互聯網連接起來，實現智能管理和識別，也是未來社會發展的趨勢，以后的生活，人們將更加依賴物聯網，所以，未來的社會應該多培養一些這樣的人才，培養為社會主義現代化事業多做貢獻的人，提高對嵌入式系統安全性的意識，只有考慮過多的安全性因素，才能建立出一個相對比較安全的嵌入式系統，擁有掌握過硬的技術，降低物聯網時代的嵌入式系統的風險，加強保護措施，把物聯網的成本降到最低，效益做到最高，風險降到最低甚至是沒有風險，為人們的生活帶來更大的益處，才能使整個物聯網強大起來，只要我們不斷地研究，物聯網時代的嵌入式系統安全性能一定會越來越高，我國的各個方面素質也會得到很大程度上的提高。

參考文獻

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關鍵詞：串口設備；聯網；嵌入式

隨著互聯網的快速發展，互聯網已深入到各行各業、千家萬戶中了。互聯網給人們的生產生活帶來了極大的便利，互聯網縮短了人們之間的距離，相隔很遠的人可以利用互聯網實現實時的面對面的交流。隨著人類社會的進步，互聯網與工業控制技術結合，實現工業控制系統的聯網化是工業未來的必然發展趨勢。

目前，在工業控制領域中，單片機系統主要是RS-232、RS-485和CAN總線協議通信，它們無法與互聯網直接相連。由于這些系統普遍采用的是8位單片機，只有RS-232異步串行通信接口，要想實現與互聯網的連接，那么就必須對通信接口進行物理改造、數據格式改造和通信協議的轉化。而人們對串行通信接口的聯網化要求越來越高，在這種需求形勢下，Zworld公司推出了一種串口設備的聯網服務器。它將嵌入式技術和互聯網技術完美的運用到串口設備中，滿足了串口設備聯網化的需求。它能夠有效實現對設備的遠程控制和數據的遠程傳輸，促進了工業控制技術的發展。

1 系統的設計思路

如圖1所示為系統的組成結構圖。我們可以看出，該系統由：上位機、嵌入式網絡化裝置和智能儀表所組成。而智能儀表就是串口設備，利用嵌入式網絡化裝置將以太網與串口設備完美連接起來，而上位機則利用網絡對串口設備進行實時的監測。由于該系統中的網絡是以太網，于是就可以直接與Internet互聯，利用遠程主機就可以對系統實現遠程控制和遠程訪問。

2 系統的具體設計

我們可以將該系統的設計分成硬件設計和軟件設計。

2.1 硬件設計

ARM處理器是ACORN計算機有限公司面向低預算市場設計出的第一款RISC微處理器。該處理器是32位設計，同時還配備了16位指令集，它體積小、功耗低、成本低、支持32位和16位的雙指令集，同時還可以兼容2位和16位的器件。實踐證明，ARM處理器是開發硬件的絕佳選擇。

在本系統的硬件設計中，嵌入式網絡化裝置是核心，該裝置采用32位的高速處理器S3C4510B，該處理器的芯片選擇的是ARM7系列。在存儲系統上，采用了一片HY20LV160，它構成了16位的Flash存儲系統，容量為2MB，可以存放用戶的應用程序、嵌入式操作系統和需要保存的數據等。另外，又選用了2片HY20LV160構成了一個32位的SDRAM存儲系統，該系統的存儲空間為16MB，它能存儲嵌入式系統以及用戶的一些數據資料等。

同時，增加了一個232-485的電平轉換電路和TL16C554A芯片將S3C4510B芯片的串行通信接口擴充到了4個。

2.2 軟件設計

軟件設計是與硬件設計相配套的。軟件設計既要完成串口設備與以太網的連接，也要完成數據包的處理、任務的調度、硬件的設備驅動等任務。隨著嵌入式技術的發展，市場上的嵌入式系統越來越多，如：uC/OS、Linux、uCLinux等。uCLinux嵌入式系統是前幾年出現的一種應用于微控制領域的嵌入式系統，在低端網絡、工業控制、數據采集等領域都有廣泛的應用。本文所采用的嵌入式系統就是uCLinux。通過軟件設計，要能夠有效讀取串口接收到的數據包，然后再根據讀取的結果計算出設備的運行狀態，并將設備與互聯網連接起來，最后就是將網絡數據發送到各個控制器的串口上。嵌入式網絡裝置的軟件設計主要是由人機交互界面設計、數據處理設計、數據包轉發設計和網絡通信設計這幾個部分組成。在網絡通信程序的軟件設計上，我們設計了一個串口中斷程序。利用這個中斷程序，將通過串口的電力儀表數據放置在一個串口緩沖區中，將PC機通過網絡傳遞過來的數據資料傳輸給智能儀表。這個串口中斷程序的注冊為：request_irq（0，uartirq_handler，UART_INTER-RUPT，“uartirq”，NULL）。在這個網絡通信程序中，不同的數據傳輸采用不同的通信協議，可靠性要求高的數據傳輸采用TCP/IP通信協議，而可靠性要求不高的數據傳輸采用UDP通信協議。整個通信程序的數據流如圖2所示：

在這個網絡通信數據流中可以看出，TCP/IP應用程序處于整個程序的最高層，它調用Socker API的接口函數，進行網絡的操作。緊接著的UDP、TCP處理模塊就是所謂的通信協議模塊，不同的數據通過不同的通信協議進行傳輸。

[參考文獻]

[1]鄧欽文.基于ARM和Linux的嵌入式Web服務器研究與實現[D].湖南大學：2010年.

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關鍵詞：智慧農業；監控系統；物聯網；ZigBee

中圖分類號：S24；TP277 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）04-00-02

0 引 言

中國的農業生產一直以來都依靠傳統的生產模式，浪費了大量的人力物力，而且對環境造成了污染與破壞，不利于農業的可持續發展。因此，如何順應新時期和諧社會對農業生產的要求，利用現有技術和平臺來設計一個滿足要求的新系統，成為迫切需要解決的問題。智慧農業利用物聯網、云儲存、ZigBee等技術實現農業的精準化監控與管理。

1 系統總體方案

監控系統是基于現有技術特點，由嵌入式網關，RFID，ZigBee及各種傳感器模塊組成，在遵循物聯網三層架構的基礎上設計實現的，包含安卓客戶端和Web客戶端的智慧農業監測系統。通過各傳感器來采集相應的數據，然后利用ZigBee無線技術完成數據從傳感器到嵌入式網關的傳輸，再依據TCP協議使數據從嵌入式網關傳輸到Web服務器，將數據進行分析形成信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示，實現將農業大棚里的環境參數在相應客戶端與移動端顯示的功能。同時依據傳感器反饋的信息對大棚里的控制設備進行簡單控制，以保證環境參數的穩定。此外，系統還為Web用戶和移動用戶提供了友好的顯示界面，管理和控制界面，給予用戶良好的體驗。監控系統總體結構如圖1所示。

2 現場監控系統

現場監控系統由Android手機客戶端、嵌入式網關和ZigBee模塊組成。

Android手機客戶端主要用以實現人性化的人機交互界面。進入智慧農業監測系統界面后可以一覽大棚內多種環境參數，如大棚內的厥度信息、是否存在有毒氣體、是否有人闖入大棚，大棚內的光照強度等。

四個ZigBee模塊上的傳感器會對大棚內的環境參數進行采集，其中溫濕度傳感器用以實時采集大棚內的溫度和濕度信息；廣譜氣體傳感器用以感應室內有害氣體（CO、SO2等）是否超標；人體檢測主要對大棚內的作物起保護作用，當有人私自闖入大棚時，會感應到并及時報警；傳感器將采集到的數據發送到各ZigBee模塊，然后通過ZigBee的自組織網絡傳遞給整個網路中的ZigBee協調器，此外，基于CC2530的風扇起到了排氣效果，協調器通過RS 232串口將數據傳送給嵌入式網關進行相應的處理。

嵌入式網關將接收到的由ZigBee協調器傳送過來的數據進行處理并通過局域網傳送給手機客戶端，對于手機客戶端發送過來的數據進行處理并對相應的傳感器、生長燈、風扇進行控制。現場監控子系統需要滿足實時數據存儲分析、數據采集、網絡連接等功能。

2.1 短距離ZigBee網絡設計

ZigBee技術作為一種低速率、低復雜度、低損耗、低成本的無線網絡技術，逐漸成為近距離通信應用的首選。從農業大棚的要求來看，一般大棚所需要傳輸的數據類型對通信速率要求并不高，所以使用ZigBee方式取代傳統的布線方式可行性極大。考慮到一般農業基地均具有控制距離較短，測點多、設備多等特點，采用ZigBee的Mesh組網方式。Mesh網絡由路由器、協調節點、多個終端節點組成，屬于多跳的網絡系統。在網絡中節點之間可以直接通信，每次通信都由一條或多條路由節點進行中繼，最后傳給目的節點。ZigBee終端節點工作流程如圖2所示。

2.2 嵌入式操作平臺設計

采用ARM-Linux控制器模式，硬件的部分選取ARM Cortex-A9系列作為嵌入式控制器的微處理器，該系列處理器具有性能高、處理能力強、低功耗等特點；軟件部分采用Linux操作系統，它具有多任務、多用戶、兼容性高、界面操作簡單、支持多種平臺、安全性好等優點。嵌入式系統結構如圖3所示。

2.3 視頻監控設計

視頻監控采用云臺高清網絡攝像頭，它不僅可以通過手動控制攝像頭旋轉，還可以通過Web或者手機App來控制，擁有標準的H.264算法，同時能夠支持CIF、D1兩種分辨率，適合無線網絡；支持攝像頭360度旋轉；可通過WiFi，藍牙傳輸數據，適用于不便布線的場合。

攝像頭將采集到的視頻數據通過內置編碼器編碼，經無線網絡傳輸到管理中心，同時解碼器會將接收到的數據解碼后播放視頻。

3 遠程監控管理中心

遠程管理中心主要由介入設備和計算機組成，用以完成大棚內環境參數的采集、傳輸和顯示，還能實現對基地環境參數和視頻的遠程控制或者聯動控制。

遠程管理中心采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，用戶通過瀏覽器或者手機App登錄管理控制中心，通過實時獲取的視頻圖像，直觀地觀察各大棚內的植物生長情況，并通過顯示的環境參數對生長狀況進行分析。根據用戶對于系統的要求，設計了如下幾個主要功能：

（1）具有設備監控、設備管理、視頻監控、系統設置、報警記錄功能；

（2）對各基地的空氣溫濕度、有害氣體、土壤溫濕度、光照強度等參數實時顯示，擁有風扇、燈光、水泵等裝置，用戶只需點擊開關裝置便可實現對遠程裝置的開關操作；

（3）對于植物生長相關參數進行正常范圍的設置，實現農業大棚環境參數的聯動控制。

智慧農業監控的系統參數如圖4所示。

4 結 語

該系統通過各傳感器來采集相應的數據，利用ZigBee無線技術將數據從傳感器傳輸到嵌入式網關，再依據TCP協議，完成數據從嵌入式網關到Web服務器的傳輸，之后將數據分析形成的信息在安卓客戶端和Web客戶端顯示。系統可以實現對農業大棚里環境參數的實時顯示（包括相應的移動端顯示），同時可以依據傳感器反饋的信息對大棚里的控制設備進行簡單操作，以保證環境參數的穩定。

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篇6

關鍵詞：物聯網；云計算；內河航道；智能航道

上世紀末在信息技術的催生下，物聯網的概念逐漸形成，并且成為互聯網的一個重要拓展。可以說，物聯網是互聯網的一個延伸，在物聯網中，創新十分重要，而重視用戶使用體驗則是所有創新的基礎。當前物聯網還沒有一個比較準確的定義按照當前的特點和知識水平，比較普遍的一個定義是在互聯網和移動互聯網等基礎之上，對不同應用領域的需求采取各種信息，將所有的相關因素全部聯系在一起，這樣就可以十分有效的保證智能分析和可靠傳輸功能的系統。

一、物聯網的關鍵技術

現如今物聯網技術在內河航道信息化建設中所發揮的作用也日益明顯。其中所使用到的關鍵技術有以下幾點：

1、智能感知技術

1）RFID無線射頻識別技術

這種技術本身是一種非接觸式的自動識別技術，其主要是根據射頻信號對目標對象的相關數據和相關信息進行全面的識別。RFID技術喜能夠實現多個電子標簽的同時識別，同時操作的方法也相對簡單，這一技術主要是用在產業化領域當中，同時其所涉及的范圍也十分廣泛。

2）傳感器與無線傳感器網絡技術

傳感器自身是一種非常重要的檢測裝置，同時它還能非常準確的感知到被測量系統當中的信息，其會根據特定的規律將其轉變成電信號或者是其他形式的信息，完成內容的輸出，這樣才能滿足信息處理過程中的各項要求，它也成為了自動檢測和自動控制過程中非常關鍵的一個環節。傳感器技術在發展的過程主要有兩個趨勢，一個是無線傳感器，一個是智能傳感器，在智能傳感器當中，最為重要的就是傳感器自身的結構設計工作。在結構設計的過程中，我們需要有自行學習、獨立診斷以及獨立補償的功能，同時在通信能力方面也要具有非常強的靈活性，同時其也成為了研究中十分熱點的一個問題。而當前也出現了很多新的技術，比如節點定位、時鐘同步等等。

2、嵌入式技術

嵌入式系統是一個相對比較專業的計算機技術，其是裝置和設備當中非常關鍵的一個部分，一般來說，嵌入式系統是一個完整的控制程序，其存儲在了ROM當中的恰如是處理器控制板上。所有帶有數字的接口設備都采用了嵌入式系統，但是很多嵌入式系統都采用了單個程序來對整個系統進行全面的控制。嵌入式技術在研究的過程中主要研究的是專用芯片的設計和制造以及嵌入式應用軟件的編程技術。當前，信息化技術的發展十分的迅速，嵌入式技術也在不斷的發展，這些新型的技術會為社會的發展提供更多的便利條件。

3、海量數據處理與融合技術分析

面對物聯網數據海量、多態、動態與關聯的特征，物聯網數據處理需要重點解決以下幾個關鍵技術，分別是數據格式與標準化、信息融合技術、中間件與應用軟件編程技術、海量數據存儲與搜索技術、數據挖掘與知識發現算法。物聯網的海量數據除了來自傳感器節點、RFID節點以及其他各種智能終端設備全天候產生的數據外，各種物理對象在參與物聯網事務處理的過程中也會產生大量數據，在進行海量數據存儲時需要數據庫、數據倉庫、網絡存儲、數據中心和云存儲技術的支撐。數據融合中心對來自多個傳感器的信息進行融合，也可以將來自多個傳感器的信息和人機界面的觀測事實進行信息融合（通常是決策級融合）。提取征兆信息，在推理機作用下，將征兆與知識庫中的知識匹配，做出故障診斷決策，提供給用戶。在基于信息融合的故障診斷系統中可以加入自學習模塊，故障決策經自學習模塊反饋給知識庫，并對相應的置信度因子進行修改，更新知識庫。同時，自學習模塊能根據知識庫中的知識和用戶對系統提問的動態應答進行推理，以獲得新知識。總結新經驗，不斷擴充知識庫，實現專家系統的自學習功能。

二、物聯網關鍵技術在內河航道信息化建中的應用

1、應用RFID技術可以進行通航船舶流量的統計

內河航道尤其是長江中下游，船舶運量非常繁忙，如何有效地分析統計某時段通過的船舶數量、船型、噸位和實際載貨量，成為一個重要課題。運用智能感知技術，在通航船舶上安裝RFID電子標簽，在航道上安裝讀卡器，RFID電子標簽內記載船舶的基本信息數據，以此建立一個基于RFID射頻技術的船舶狀態信息采集平臺，就可以很好地解決船舶流量統計問題。若將其與電子航道圖系統集成，應用效果會更好。

2、應用ZigBee無線傳感器網絡技術可以開展航道數據的采集，構建“感知航道”

利用航道沿線的固定監控點作為基干，建立一個有線光纖基干網絡，供視頻數據傳輸。以基干網絡的各監控點為中心，在每個監控點的航道沿岸周邊，建立起由ZigBee技術構成的近地、自組織、低功耗的無線自組織網絡（即無線傳感網）。將各種傳感設備（水位、值守傳感器等）通過無線傳感網絡以無線方式進行連接，實現航段的o線覆蓋和傳感器熱插拔。無線傳感數據通過無線傳感網絡由最近的監控點傳入有線基干光纖網絡匯聚至設在指揮中心的傳感前端服務器。這樣，通過感知數據的自動采集和傳輸，就可以在航段構建一個航道感知網絡，實現自動航道感知。

3、應用位置服務技術可以實現航道維護船舶的動態監控

將GIS地圖顯示技術和GPS定位技術結合，利用位置服務技術對船舶當前所在的位置數據進行采集，通過GPRS/CDMA無線通信技術采集的數據發送到航道管理中心服務器，管理中心的航道船舶監控系統實時調用位置數據對航道船舶進行遠程監控，在地圖上實時了解轄區維護船舶的工作動態，可以達到很好的監管效果。

4、應用云計算技術可以實現航道數據的分析和處理

隨著物聯網廣泛應用于航道方方面面，各種傳感器、船舶終端之間不可避免會產生大量動態數據。位于終端的數據處理單元配置相對較低，處理大量數據必然會力不從心，可能會達不到要求的時效性。通過應用云計算技術，讓云端處理數據并將結果回傳或直接傳至航道數據中心，就可以快速準確地解決航道終端數據分析和處理的問題。

三、結束語

總之，在當前的社會發展下，信息化和網絡化已經成為主流發展趨勢，物聯網就是在這種趨勢和潮流中產生并得到發展的。物聯網的出現為人們更好的了解外界提供了很好的平臺，也為物聯網產業的發展提供了重要技術支持。在實際的發展中，物聯網擁有十分深厚的理論基礎，并且主要的技術也已經逐漸成熟，社會對其的需求較為強烈。在內河航道信息化建設中使用物聯網技術可以加強各航道之間的聯系，為統籌規劃和管理內河航道提供了更加先進的管理工具，提高了管理效率。

參考文獻：

[1]閔玉峰.Zigbee技術在物聯網中的應用[J].科技傳播.2012（14）

篇7

關鍵詞：ARM & Linux；嵌入式；實時控制；研究與分析

中圖分類號：TP273

網絡信息技術、自動控制技術、嵌入式技術是促進嵌入式實時控制系統發展的源動力，所以與傳統技術相比，嵌入式控制系統的兼容性非常好，具有許多優質的應用性能。計算機集中控制系統、總線控制系統、分散控制系統催生出了網絡控制系統，計算機與網絡信息的結合標志著嵌入式實時控制系統將成為網絡控制系統發展的重點項目。

1 嵌入式實時控制系統的發展現狀分析

目前，世界上最常用的嵌入式控制系統是總線控制系統，其智能設備的信息自動化輸送能力非常強，從雙向信息傳輸角度分析，數字式、字符式、數據化的通信網絡節點可以幫助網絡信息控制系統底層設備。與互聯網相同，信息也需要在生產的同時實現交流任務。因此，根據這一系統特性，總線控制系統的網絡協議改變了程序結構，去除了ISO/OSI7層，并將數據鏈路層、應用層以及物理層融合到了一起，這種設計模式提高了分散數據的集成化控制能力，讓系統設備的控制功能進一步擴大[1]。

1.1 嵌入式實時控制系統使用特征分析

（1）不支持TCP/IP協議。目前物聯網通訊多半依仗ISO模型，這種模型的運行結構復雜，且在日常系統管理中，模型對數據信息的搜集能力并不明顯，如果在信息傳遞過程中，網絡協議出現了權限控制，則控制系統將無法獲得既定的傳輸信息[2]。

（2）總線共存。世界上共有40多種現場總線，如英國EAR、法國FIP、德國SPB等，這些現場總線形式大大弱化了網絡控制標準對體系建立的規范性。同時在多種總線設置競爭的情況下，總線技術很難達到良好的保密效果，使其難以跨越發展固有形態。

（3）網絡信息傳輸形式。一般來講，總線信息傳輸速度不會超過500kb/s，所以新型嵌入式實時控制系統中，網絡信息傳輸速率無法滿足現實的傳輸環境，會給傳輸介質帶來巨大的環境壓力[3]。

1.2 嵌入式實時控制系統的作用

基于ARM & Linux的嵌入式實時控制系統中，硬件平臺通常會采用高性能的ARM處理器，這種處理器的操作能力很強，所以即使Boa服務器嵌入互聯網中，其系統仍能處在穩定的運行狀態下，正常工作。同時，采用ARM & Linux開發平臺，控制系統的創建成本會大大降低，其主流TCP/IP協議流通效率也大幅度提高了。

2 嵌入式實時控制系統的硬件平臺設計與實現

硬件平臺對控制系統的性能要求非常高，所以應以S3C2400為微處理器，采用RISC技術，讓系統的工作頻率大幅度上升，在提高系統程序運行速率的同時，擴展程序的運行空間。同時，硬件系統還應組織創建多功能數據庫，用RS-232接口將網絡數據與信息管理系統相連接，讓系統設備具有良好的信息控制功能。以太網RJ-45為接口的嵌入式設備可以幫助實時控制系統完成數據傳輸工作，體現系統數據庫移動儲存的功能[4]。

3 構建嵌入式實時控制系統的操作體系

3.1 服務器移植

在加載程序的引導下，系統后臺運行的第一段代碼可以直觀顯示網絡服務器的引導任務，所以從嵌入式實時控制操作系統的功能性入手，系統必須利用移植服務器提高加載程序的運行時間，讓AMR硬件回復到初始狀態，同時還應設置啟動參數，讓系統內核代碼與第一段引導代碼相互吻合。由于嵌入式實時控制系統常用的硬件核心為S3C2440，所以在進行服務器移植時，核心文件應按照系統基準代碼來修改，并且其修改后的文件應具備一定的翻譯功能。

3.2 內核移植

嵌入式系統內核文件的控制任務相對復雜，所以在系統開發的過程中，工程人員應該按照內核配置，將內核數據按照固定編碼順序進行翻譯，并下載相應的Linux代碼，升級內核控制版本，保存內核數據庫中的源碼。同時，嵌入式實時控制系統還可以利用交叉編譯器的功能性作用進行程序系統開發。不僅要修改內核代碼，還應在系統服務器支持的基礎上提高內外部代碼的共融性，首先在系統根目錄中找到Makefile文件，修改文件中的ARM體系結構，讓有關代碼可以滿足處理器修改需求[5]。

3.3 制作根文件系統

根文件對嵌入式實時控制系統操作指令的內容影響很大，如果系統內還未解壓的原始代碼包沒有形成穩定的控制結構，不具備運行Busybox配置的能力，根文件可以在更改系統配置的同時，改變編譯標準，讓程序按照制定的規范形式運行，同時還能清晰的分別出各種啟動控制指令內容，讓啟動界面呈現一種多元化的控制模塊形式。

3.4 程序設計

（1）軟件模塊。軟件模式是嵌入式系統的重要功能模塊，其不僅可以在數據采集、傳輸、處理、程序設計等四方面提高嵌入式實時控制系統的控制能力，同時還具有很強的集成信息處理能力，幫助嵌入式系統利用這些模擬數據改變互聯網配置的相關內容，保證其能展現出良好的運行狀態[6]。

（2）信息處理流程。嵌入式系統通過遠程代碼將信息傳送給網絡服務器，網絡服務在用戶網頁中會顯示出有效信息，這些有效信息在訪問權限上是嚴格控制的，所以如果CGI程序并沒有接收到用戶的正確指令，則控制系統數據庫并不會向用戶開放編碼信息。如果CGI程序接收到了正確的訪問指令，則控制系統會進一步利用編碼程序完成數據傳輸。采用溫度傳感器控制系統數據運營、采集環境，讓各嵌入式結構處在聯動狀態，同時幫助系統微處理器將信息傳送給網絡服務器，提高用戶獲取信息速度。

4 結束語

通過上文對基于ARM & Linux的嵌入式網絡控制系統的運行狀態、設計原理、運行模式進行系統分析可知，采用模擬多機訪問嵌入式服務器的方式，經過檢測系統完成了前端數據采集和提供遠程服務器訪問等功能的系統設計方法，可以更好的體現嵌入式網絡控制系統的實用價值和功能價值。依靠現場智能設備、網絡信息技術、服務器控制功能的嵌入式系統，其系統兼容性會進一步擴大，其系統的制約因素也會隨之而增多。

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篇8

關鍵詞：鉆石模型； 嵌入式軟件； 產業競爭力

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）06-0098-03

0引言

“十一五”期間，國家在《電子信息產業調整和振興規劃》中提出，軟件產業是電子信息產業的核心領域之一，強調軟件產業應強力支持工業軟件等重要應用軟件和嵌入式軟件的技術研發，同時加強國產軟件和行業解決方案的推廣及應用，由此嵌入式軟件產業即已成為中國IT產業中的一個重要新興產業和發展增長點。

隨著物聯網、云計算等新一代信息技術的高速發展，嵌入式軟件以其軟硬結合的特點，必將在新一代技術的發展中起到重要作用。近幾年來，國內嵌入式軟件市場需求旺盛，使得嵌入式軟件產業收入增長自2008年以來始終保持在15%以上，2011年更是實現近31%的增長速度，具體如圖1所示。

目前，江蘇省國家級軟件產業發展載體的數量在全國是列居榜首，然而這些重要的經濟發展載體在蘇北區域的揚州市卻僅只是寥寥可數。揚州市的傳統工業基礎雄厚，理應在利用嵌入式技術提升信息化、帶動工業化、并改造傳統產業的過程中加快其發展和推進的步伐。本文以鉆石模型為理論基礎，分析揚州市嵌入式軟件產業發展的各種因素，并對其發展中面對的問題進行研究，為決策者提供借鑒與參考。

1鉆石模型理論

美國哈佛商學院的邁克爾·波特（Michael Poter）于1990年出版了《國家競爭優勢》一書，書中提出“國家競爭優勢”理論，也就是“波特鉆石理論”[1]，作者從企業競爭優勢的角度對產業集群現象進行了研究，同時對產業集群競爭力展開了分析，以了解一個國家某種產業為什么會在國際上有較強的競爭力。

波特認為，一國是否具有競爭優勢，就是看該國企業、行業是否具有競爭優勢。從宏觀經濟角度來看，決定一國某產業是否具有競爭優勢多取決于四個關鍵因素和兩個輔助因素。這四個關鍵因素：生產要素；需求條件；相關產業和支持產業的表現；企業的戰略、結構、競爭對手的表現，共同決定了產業競爭力的發展基礎，并且進一步決定了產業是否能夠立足和獲得成功。兩個輔助因素：機會和政府，是外在因素，對產業的競爭力也會產生重要影響。

幾個關鍵要素共同作用，形成了如同鉆石一般的圖形，因而被命名為波特“鉆石模型”。模型[2]構造如圖2所示。

2嵌入式軟件產業的競爭力因素分析

2.1生產要素

所謂生產要素，是指生產經營活動時所需要的各種社會資源，同時也是維系國民經濟運行及市場主體生產經營過程中必須具備的各類基本要素。波特提出，生產要素可分為基本要素和高級要素。初級生產要素包括資金、非技術工人、地理位置、自然環境等，而高級生產要素則包括現代化通訊設施、技術設施、高等人才、熟練技術等。顯然，人力資源和技術資源將是衡量嵌入式軟件產業競爭力的重要因素[3]。

揚州目前擁有一批高校資源和科研院所，可輸送高質量的人力資源。另一方面，由于生活成本相對較低，人力成本也因此相對較低，這就成為該地人力資源的主要優勢。但是與一線大都市相比，真正能夠適應高端技術的嵌入式軟件拔尖人才，在揚州卻仍然是屈指可數，且由于在生活環境、醫療、教育、工資水平上，揚州比起周邊的上海、南京、無錫等地尚有不小差距，企業吸引高級人才方面往往存在一定困難。

技術資源上的投入和產出決定著某一產業的科研能力及其核心競爭能力，亦將推動企業不斷提高自身競爭力，擴大市場份額，同時帶動整個產業的進化和發展。對比省內各城市，揚州市信息化建設勢頭迅猛，同時引進了神州數碼、東大高信等多家國內知名軟件企業落戶揚州，揚州信息服務產業基地也已建成，技術經費支出和專利申請數量一直以來均呈現增長態勢，但是必須指出，其總體科技投入仍略顯薄弱，嵌入式軟件的完善產業鏈迄今仍未形成。

2.2需求條件

鉆石理論特別強調國內需求在刺激和提高競爭優勢中的重大作用。客戶的需求能夠促使企業不斷創新、不斷加大研發費用的投入，并帶來科技的連續進步，而創新則是一個企業發展的不竭動力。

近年來，全國嵌入式軟件產業收入的平均增長率也在影響著嵌入式軟件產業的市場需求。最近三年，嵌入式軟件產業的收入增長率為23.33%。強力發展嵌入式軟件產業，將大大提升IT行業的投資和產出效益，并增加軟件業產值在整個國民經濟生產總值中的相應比重，由此而實現降低單位GDP能耗的設定目標。

揚州市本土各家企業對行業應用軟件需求的不斷增長，加之移動互聯網、移動終端、物聯網等技術發展對于嵌入式軟件產業的高度促進，這些條件都在直接影響和催生著市場對嵌入式系統及其嵌入式軟件產業的旺盛需求。

2.3相關與支持性產業

一個行業能夠取得競爭優勢的第三個條件是關聯及輔行業。改革以來，揚州市制造業的發展極為迅速，特別是光電通信、汽車、精密機械、新型能源、船舶工業、化學工業、智能玩具等行業的發展更是眾所矚目。嵌入式軟件技術產品作為制造產業調整升級的技術支撐，對其的需求實現已是迫在眉睫。上下游產業的快速發展能夠促進嵌入式軟件產業市場幵拓能力的提升，進而提高嵌入式軟件產業的整體競爭實力。

同時，科研機構對于嵌入式軟件產業鏈上的人才、科技支撐以及服務機構的支撐亦將輔助配合嵌入式軟件產業的發展。依托各高校，揚州市已集中組建了一批嵌入式科研機構、重點實驗室等。作者所在學校與萬方電子技術有限責任公司即已合作建設了關于嵌入式技術的公共服務平臺。這些科研力量的配備對本市的產業發展提供了必要的基礎平臺和技術支撐。

2.4企業戰略、結構與同業競爭

企業戰略、結構和同業競爭指的是企業為尋求發展所選擇的狀態，以及與在某一地區生產相似產品的競爭力情況。

揚州市已有若干家嵌入式軟件企業登記在冊，逐步形成了一定的產業規模， 但與周邊城市相比，其規模仍相對較小，抗風險能力也相對較弱，而產業龍頭企業更是寥若晨星。每個嵌入式軟件企業僅僅通過各自的信息和產品在市場上參與競爭，但卻缺乏與其他企業間的合作和交流，尚未在揚州市內形成信息交流與共享的有效平臺，由此使得企業在嵌入式軟件產業鏈上的關聯度很小，企業之間競爭遠大于合作，從而影響了揚州市嵌入式軟件產業整體競爭能力的提升和飛躍。

2.5機會和政府

提高競爭力除以上所述各因素之外，還有兩個輔助因素是機會和政府。產業集群的發展態勢是產業內各企業依據市場規律發展的綜合形態，并不會因為政府的行政命令而改變，但政府可以通過積極的產業扶持政策加以推動和引導。

政府要素中，起主導作用的是政府對嵌入式軟件產業的關注度以及對嵌入式軟件產業的撥款程度。揚州地區嵌入式產業處于發展初期，目前投資融資渠道匱乏，且資金短缺。政府政策扶持力度和產業發展專項資金規模都還較小。

機會要素中，主要是嵌入式軟件產業的可持續發展能力。對揚州來說，發展嵌入式軟件產業既是信息時代賦予的機會，也是信息時代提供的戰略選擇。在國家戰略性新興產業中，包括物聯網、云計算在內的新一代信息技術產業。物聯網需要嵌入式系統來傳輸和處理信息，因此嵌入式系統的好壞將直接影響物聯網的運作發展。本市嵌入式軟件企業需實時關注嵌入式軟件市場對產品和技術的需求走向，注重收集產業相關信息以提高企業的可持續發展能力[4]。

3提高嵌入式軟件產業競爭力的建議

3.1加大整合力度（基本要素）

（1）生產要素，首要措施，優化并協調生產要素配置。嵌入式軟件產業的發展既需要批量人才的智力支撐，同時也是揚州地區嵌入式軟件發展的實施基礎。主要途徑，調動本地高等院校積極性，在新課程設置和科研項目立項過程中，充分考慮嵌入式軟件產業的發展趨勢，通過和企業建立合作，培養符合企業需求的嵌入式軟件高層次人才。同時，依托社會培訓機構或通過校企聯動方式，協助企業采用短訓或訂單式培養，形成所需的基層嵌入式軟件人才。再次，招納人才進駐，依據“以人為本”的思想以及揚州“聯合國人居獎”的城市優勢，通過股權激勵、住房、安家費、解決子女入學等方式，吸引和留住高層次嵌入式軟件人才。最后，加大研發投資，搭建科技成果數據庫，建立成果轉化服務體系，將技術轉化為產品的轉化率提高。嵌入式軟件企業可以根據成果轉化服務體系中相關技術信息或下游企業的需求信息，提供相應的產品或進行相應的技術合作，促進軟件技術的研發實現，并增加軟件產品市場份額。

（2）需求條件利用。從需求角度上，本地市場對于嵌入式系統及其軟件需求的逐漸擴大，必將敦促嵌入式系統及其軟件轉換其發展思路，由市場角度出發，以需求作為驅動，即根據市場需求來制定相應的嵌入式軟件發展戰略，由此提高嵌入式軟件持續穩定的競爭力，避免了與市場需求的脫節，進而增加了嵌入式軟件產品的市場份額。

（3）重視相關及支持性產業。國家戰略目標與產業發展提到，嵌入式系統及其軟件是傳統制造業轉型升級的關鍵技術，通過嵌入式軟件可以提升國家的制造業整體能力，并大幅增強國內的軟件自主創新能力。揚州市的機械加工產業發展基礎良好，匯聚了一批具有一定規模、保有一定實力的機械加工企業，要高度重視機械制造產業的基礎，充分發揮嵌入式軟件產業在傳統產業轉型升級中表現的軟硬兼顧的優勢作用，大力推動嵌入式軟件產業的發展。另一方面，強化企業參與產學研合作的意識，和其它產業不同，嵌入式軟件產業的突破發展，僅憑軟件企業和市場機制來完成，實現起來較為困難。因此探索產學研合作模式，將科技資源、專家資源以及企業資源結合起來，實行利益共享、風險共擔，促進嵌入式軟件企業創新體系的搭建和創立。

（4）改善企業競爭，促進產業集群形成。產業集群的形成，集群內部、產業鏈之間就形成了互助關系，有利于破解競爭，克服產業內在的慣性。揚州地區已匯聚了如曙光光電、萬方、寶軍、寶科、海菱、怡豐等一批在嵌入式軟件領域頗具實力的高新技術企業。本市嵌入式軟件產業集群的形成，除了繼續完善嵌入式軟件產業鏈上的合作，高等院校、科研院所與企業的合作，同時還需要金融服務機構及中介機構的服務與相應配合作用。

3.2實質性改善（輔助要素）

鉆石模型還將政府列作提高企業競爭力時必須關注的重要一環。可以知道，發揮政府在嵌入式軟件產業中的服務作用必定效果顯著，且行之有效。政府應通過具體地制定與實施一系列的優惠和約束政策，建立激勵導向機制，引導和調控嵌入式軟件產業的戰略發展方向和戰略發展重點。比如產業內建設的公共技術平臺，政府要給予財政稅收方面的專項支持；針對嵌入式軟件的幵發項目，有關部門可通過科技幵發項目立項等方式給予必要的資金支持；鼓勵國內外嵌入式軟件企業以及研發機構落戶揚州，或與本地軟件企業聯合協作，嫁接并購，打造具有核心競爭力的本地龍頭企業。與此同時，政府更要發揮積極的監督管理作用，為嵌入式軟件產業構造良好的發展環境。

4結束語

綜上，依托鉆石模型， 從生產要素、需求、相關及支持性企業、企業經營戰略、結構和競爭方式以及機遇與政府對揚州市嵌入式軟件如何提高競爭力做出了新的闡述。在后金融危機時代，以此作為揚州地區嵌入式軟件產業發展的新探索，為揚州市嵌入式軟件產業發展進入良性軌道并獲取戰略發展提供參考。

參考文獻：

[1]劉德學，周煜.基于“鉆石模型”的中印軟件外包業競爭優勢比較研究[J].生產力研究， 2009（10）：127-129.

[2]楊銀廠.基于鉆石模型的國際軟件產業模式比較及其啟示[J].軟科學，2010（4）：15-18.

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關鍵詞：嵌入式系統 無線通信 遠程控制 智能家居 物聯網

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0037-02

在物聯網和智能家居中，嵌入式系統、ZigBee和紅外無線通信技術、遠程控制技術是不可或缺的重要組成部分。

本系統通過ZigBee無線傳感網絡采集室內環境信息，嵌入式系統對其進行處理，以太網和紅外通信技術遠程、智能控制室內家居，達到調節室內空氣質量，改善空氣質量的目的。

1 嵌入式系統

一個嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成，嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心，由硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層組成。執行裝置也稱為被控對象，它可以接受嵌入式計算機系統發出的控制命令，執行所規定的操作或任務[2]。

系統使用Mini2440作為嵌入式硬件平臺，以裁剪后的Linux作為嵌入式軟件系統。Mini2440采用Samsung S3C2440為微處理器，主頻400MHz，在板64M SDRAM，在板256M Nand Flash，1個100M以太網RJ-45接口（采用DM9000網絡芯片），3個串行口，3.5寸LCD[3]。Linux 2.6.32內核可根據系統需求進行裁剪。Mini2440及Linux操作系統可以滿足系統的功能需求。

2 ZigBee和紅外無線通信技術

ZigBee技術是一種基于802.15.4的近距離、低功耗、低成本的雙向無線通訊技術。本系統選用的ZigBee模塊是TI的CC2530，其使用的8051 CPU內核是一個單周期的8051兼容內核，具有18個中斷源，8KB SRAM，256KB 閃存塊，提供一個IEEE 802.15.4兼容無線收發器，用Z-Stack可進行應用程序的開發[5]。

學習型紅外遙控模塊利用單片機STC89C52對多個紅外遙控編碼的脈沖寬度進行測量，并原封不動地把發射信號中高、低電平的時間寬度記憶至擴展存儲區的指定地址。當要發射紅外信號時，從擴展存儲區中還原出相應的紅外遙控編碼，并調制到38KHz的載波信號上，最后，通過三極管放大電路驅動紅外發光二極管發射紅外信號，達到學習和發射的目的，從而實現一個遙控器控制多種紅外遙控設備。

3 遠程控制技術

BOA服務器是一個小巧高效的web服務器，是一個運行于unix或linux下的，支持CGI的、適合于嵌入式系統的單任務的http服務器，源代碼開放、性能高。制作網頁并接入Internet，使用BOA作為web服務器，完成遠程數據傳輸和遠程控制[6]。

4 系統架構及工作原理

ZigBee網絡中的終端節點通過UART0接收DHT11、MQ2等傳感器采集的室內空氣質量參數，終端節點將數據無線發送到ZigBee協調器，協調器通過串口將數據傳輸至Mini2440，同時Mini2440接收以太網傳輸的遠程控制數據和命令，將接收到的所有數據和命令進行處理，根據處理結果得到相應的控制命令，利用ZigBee網絡將命令發送到學習型紅外遙控模塊，紅外遙控模塊對空調或排風機進行控制，達到調節室內空氣質量的目的。

5 結語

本文以室內空氣質量問題對居民身體健康的影響為出發點，設計基于嵌入式、ZigBee無線網絡、氣體傳感器檢測和無線紅外通信技術的室內空氣質量的監測與控制系統，來改善室內空氣質量。研究成果可以應用到物流公司倉庫的環境監測和智能控制、醫藥公司的藥物存儲室等。

隨著無線傳感網絡技術、嵌入式技術、射頻技術和紅外無線通信技術的不斷發展，以及物聯網技術的不斷成熟，現有室內空氣質量的監測與控制系統可以進一步完善。具體可以從以下幾個方面繼續研究。

（1）監測系統提供了添加新的功能傳感器模塊接口。目前設計的室內空氣質量的監測與控制系統能夠檢測空氣內的二氧化碳、甲醛、煙霧、溫度和濕度值。隨著新型傳感器技術的發展以及根據特定的氣體檢測要求，可以設計添加新的功能傳感器模塊。

（2）將射頻技術應用到ARM9上。隨著物聯網概念的提出和與之配套的產品技術的不斷發展，路由器終端必將成為家庭設備與外界通信的核心媒介，所以可以將本設計中的ARM9終端與路由器功能相結合，使ARM9的功能更加強大，成為家庭物聯設備控制樞紐。

（3）設計多接口的無線網關設備。目前監測系統內使用的無線網關是將接收到的ZigBee無線信號通過串口直接傳輸到ARM9。可以在無線網關設備上添加以太網等接口電路，將接收到的ZigBee信號直接轉換為工業以太網數據格式后，傳送到企業管理網絡中，實現多個網關同時在一個企業網絡中工作。用戶通過調用管理網絡服務器內收集的空氣質量數據，來實現大規模監測或遠程監測控制。

參考文獻

[1] 鄒歡.住宅通風與節能[J].城市住宅，2003（10）：4.

[2] 唐振名.田榮華.楊強.ARM體系結構與編程[M].電子工業出版社，2012.

[3] FriendlyARM.Mini2440用戶手冊[R].2013.

[4] 王小強.歐陽駿.黃寧淋.ZigBee無線傳感器網絡設計與實現[M].化學工業出版社，2012.

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【關鍵詞】嵌入式 視頻監控 系統

近年來，視頻監控系統已經遍布人們生活的各個角落，廣泛應用于交通、電力、銀行、商場等場所，在維護社會秩序方面起到了一定作用。然而，隨著科學技術的發展，一種基于嵌入式技術的視頻監控系統逐漸取代傳統的視頻監控系統。嵌入式系統開發的目的是強化其應用性，適用范圍更廣，通過對視頻流進行編碼、壓縮，可經過互聯網在獲得授權的數字終端上觀看視頻。

1 嵌入式視頻監控系統的框架

為達到實時監控的目的，設計人員將用于錄像的攝像頭放置于被監控點附近，通過視頻線纜將圖象傳送至監控室。因此，嵌入式視頻監控系統包括服務器端與客戶端兩大部分，服務器端的組成有硬件開發平臺、嵌入式計算機操作系統（以Linux為主）、應用層軟件、視頻采集卡、無線傳輸模塊，客戶端則由計算機、操作系統、應用軟件組成，嵌入式系統的框架如圖1所示。

服務器端是嵌入式視頻監控系統的核心，其硬件核心是嵌入式微處理器，結合多種外設（攝像頭、無線網卡等），為客戶端提供圖像資源。客戶端則是將服務器端編碼、壓縮處理后的視頻進行解碼，并通過顯示器播放視頻圖像。基于無線傳輸與互聯網技術的嵌入式視頻監控系統實現了視頻的遠距離傳輸、控制，這解決了嵌入式視頻監控系統在大面積假設過程中的布線問題。

2 嵌入式視頻監控系統應用軟件的設計

根據嵌入式視頻監控系統的組成，在設計相關應用軟件時，需要分別考慮服務端軟件與客戶端軟件的不同，通過軟件設計流程圖對比，不同組成部分的軟件設計思想存在明顯差異。

由此可以看出，服務器端應用軟件與客戶端應用軟件之間是相互關聯的，服務器端所采集到的視頻數據需要在客戶端應用軟件發出請求后進行傳輸。基于視頻處理方式的不同，服務器端應用軟件主要實現的視頻信號的壓縮、編碼，而客戶端應用軟件則是對受到的視頻信號進行解壓、解碼，并在顯示器上進行播放。

2.1 服務器端應用軟件的設計思想

根據視頻監控系統的實際需要，服務器端需具備多線程任務處理能力，其中有3個線程需要占用一定的系統資源，分別為主線程、視頻信號采集線程、視頻信號發送線程。其中，主線程的任務是對系統外設進行初始化，保證參數設置的正確性。視頻信號采集線程則負責將攝像頭錄制的視頻信號采集至視頻信號緩存區，同時經過視頻采集卡完成視頻的壓縮、編碼過程。視頻信號發送線程則將位于緩存區的視頻信號通過制定接口對外發送，這一過程的結束則意味著服務器端的主要任務完成。

2.2 客戶端應用軟件的設計

與服務器端相類似，嵌入式視頻監控系統的客戶端軟件依然需要同時運行多個線程，其中主要包括主線程、視頻信號接收線程和視頻信號解碼顯示線程。在客戶端通電之后，客戶端程序開始運行，完成相關配置的初始化過程，主線程保證客戶端軟件的正常工作，避免大數據流下導致的軟件崩潰，當主線程向服務器端發送視頻信號請求線程后，視頻信號接受線程開始工作，將接收到的視頻信號交由視頻信號解碼顯示線程，最終將視頻信號投放在顯示器上。在此過程中，客戶端應用軟件需要調用recvform（）不斷接受服務器端發送來的UDP數據包，此類數據包被存放于客戶端計算機的緩存區，并按照一定的順序進行排列，以便于下一步的MJPEG解碼過程，解碼后的視頻通過調用SDL進行播放。

3 嵌入式視頻監控系統測試

為保證系統測試的準確性，關于嵌入式視頻監控系統的測試一般選擇有線傳輸和無線傳輸兩種模式，從使用的角度看，基于無線傳輸技術的嵌入式視頻監控系統將成為未來發展的主流，所以，這里以無線傳輸模式下的嵌入式視頻監控系統為例。

首先，在對嵌入式視頻監控系統進行測試之前，需要記錄服務器端與客戶端的IP地址；其次，檢測檢查客戶端應用軟件對攝像頭的控制命令；再次，在視頻監控系統客戶端的控制矩陣上對顯示畫面進行選擇性切換，檢查切換畫面是否正確；最后，將已經保存的錄像進行拷貝，檢查該錄像能否通過解碼在其它客戶端上播放。

檢查視頻錄像保存結果的主要原因在于無線網絡傳輸環境的不穩定性所帶來的數據包丟失問題，視頻傳輸過程中的數據包丟失較為普遍，然而，如果出現連續性的數據包丟失，則會導致視頻播放錯誤。以在無線傳輸環境下的視頻監控系統數據傳輸測試為例，具體如表1所示。

由此可見，無線傳輸環境下的嵌入式視頻監控系統的信號傳輸依然保持了較高的穩定性，丟包率維持在較低水平，四次測試的丟包率分別為0.0932%、0%、0.15%和0.181%，平均丟包率為0.1065%。

在畫質方面，由于無線傳輸模式通過互聯網進行數據的傳輸，相比較有線傳輸模式，無線傳輸模式下的嵌入式視頻監控系統畫質較好。導致這種情況的主要原因是有線傳輸模式存在能量的衰減，在無信號放大器的情況下，隨著服務器端與客戶端的距離增加，圖像質量將不斷下降。

總的來說，嵌入式視頻監控系統的穩定性較以往有所提高，無線傳輸技術的使用，在降低嵌入式視頻監控系統設計成本的同時，也實現了對嵌入式技術的有效利用，推動了嵌入式視頻監控系統在社會各領域的廣泛應用。

4 總結

嵌入式技術的廣泛使用，現了視頻監控系統的小型化、節能化和低成本化，這對于視頻監控系統的推廣應用有著積極意義。通過不斷完善嵌入式視頻系統的硬件設計，開發具有多種功能的應用軟件，使嵌入式視頻監控系統同時具有便攜性與靈活性的特點，結合無線傳輸技術，使視頻監控系統真正擺脫遠距離傳輸信號質量差、成本高等一系列問題。

參考文獻

[1]何蘇勤，楊美薈.嵌入式視頻監控系統實時性研究[J].計算機工程，2009（04）.

[2]郭向勇，呂利昌，何曉青.基于嵌入式視頻多媒體集中控制系統實現的關鍵技術研究[J].現代電子技術，2008（04）.

[3]張莉，周兵，柳松.嵌入式視頻監控組件的設計與實現[J].微計算機信息，2007（35）.

[4]李豫東，金龍旭，任建岳.高分辨率嵌入式視頻監控設備的設計[J].微計算機信息，2009（08）.

作者簡介

張帆（1990-），男，山西省忻州市五臺縣溝南村人。大學本科學歷。研究方向為物聯網與嵌入式。