物联网的数据采集系统软件设计

物联网的数据采集系统软件设计

摘要：物联网正在改变人类收集数据的方式，将逻辑和客观的物理世界与新

的信息收集和信息处理方法联系起来。实现了物理世界、计算世界和人类社会的

有效链接，这对统计数据的收集骑着非常关键性的作用。未来，如果统计数据采

集能够与物联网进行有效地结合，可以为行业统计工作提供准确的数据支持，统

计工作的效率和数据质量也会有极大的提升。

关键词：物联网技术；数据采集；系统软件设计

引言

随着物联网技术在各个行业中的广泛运用，物联网数据的采集系统也越来越

受到人们的关注。目前，物联网数据采集系统的研究主要是集中在特定领域的应

用中，而对通用的物联网数据采集系统的分析非常的少。本文主要对物联网的数

据采集系统软件设计进行了详细的探讨。

一、物联网架构系统

物联网按照功能可以分为识别层、传输层以及应用层，其具备的的功能和特

点也都是不同的。

（1）识别层

主要是对物体进行是别，并对信息进行采集，在对识别层进行设计的过程中，需要先对整个系统的功能有清晰的认知，然后通过传感器或单片机嵌入式识别装

置对采集的信号进行相应的处理。为了进行初步的分析和处理，还可以在系统中

融入通信模块，针对不同的环境所使用的通信模块也是不一样的，需要进行不同

的设计。

（2）传输层

在物联网的传输层设备中，包含各种通信系统，如，有线传输、无线传输、

长距离的传输、短距离传输、宽带传输等等。系统的传输层设计也包含了GPRS

网络和互联网的设计。通过各种接入设备与移动通信网络和互联网相连，来实现

数据信息的传输、初步处理、分类和整合。通过利用局域网或互联网等通信技术，将传感器、控制器、机器、人与物以新的方式连接起来，形成人与物、物与物之

间的联系，实现信息化、远程管理、控制和智能化的物联网。

（3）应用层

应用层主要是由不同的嵌入式中间件技术、软件技术、物联网门户系统（如，服务器程序和应用软件）等构成的。运用无线传感器网络对环境进行实时的温度

监测，然后运用互联网监控平台上的设备通过服务器上的人机交互程序进行显示，从而完成长距离的远程控制。

二、运用物联网技术进行数据采集系统设计

在物联网的架构中，感知层、网络层和应用层是其主要结构。感知层主要时

进行信息的收集以及识别。由于数据采集是实现网络层和应用层功能的前提，因

此感知层的正常运行十分重要。网络层通常包括互联网、无线网络和数据中心。

当信息发送到网络层时，网络层能够处理信息并存储数据以供应用程序使用。网

络层是感知层和应用层之间的连接环节。应用层将存储在网络层的数据变为现实。

（1）传感器网络

传感器网络是数据采集的关键和识别层工作的主要工作者，主要包含了数据

的采集单元、数据处理单元、通信单元和供电单元组成。在实践中，通常采用多

基站网络，以减少网络路由跳数，节省资金。

（2）服务器

服务器是用户终端和传感器网络之间的集线器。具有存储、处理和传输数据

的能力。传感器节点将传感数据发送到服务器，然后服务器存储并处理数据。

（3）Web端

Web端是属于系统应用的终端，Web界面经常是用于和服务器的交互。使用Web的用户，需要注册才能登录网站，然后使用可视化的图表进行节点状态查询、更新感知、监控以及查看实际的工作效果。

（4）采集统计数据

采集数据主要是通过子系统和数据中心的采集器进行相应的信息采集工作，

通信协议需要和传输协议的要求相符合。在对物联网系统收集的数据进行整理和

分析时，需要进行人工输入相关的数据。数据采集子系统可以划分成五个模块，

分别为：第一，数据传输模块，可以对传感器终端发送的数据进行接受，对大量

的数据信息进行整理分析，对原始的数据快速存储。第二，检查模块，主要是对

数据格式、信息准确性、数据包地址、采集时间等进行综合的分析，看起是否符

合相应的规定。第三，故障检测模块，如果采集过程中出现故障，数据上传异常，能够及时进行自动预警，分析故障发生的原因，提供相应的解决方案，故障解决后，对数据进行自动补充。第四，数据预处理模块，结合用户需求，可以将不规

则采集时间归一化为标准时间，同时，可以对采集频率和度量单位不一样的进行

统一化管理，做好下一步的分析计算准备工作。

（5）遵循的原则

在设计数据采集系统时，需要遵循以下原则：第一，系统必须可靠。在大多

数情况下，设备不受任何人的保护，因此设备必须高度可靠，能够连续运行且无

差错。可以安全可靠地收集、传输和处理数据。第二，系统必须实用。系统应简单、易于维护和操作，使任何人都可以轻松学习、掌握和熟练使用。第三，系统

必须是适用的。系统必须能够在任何环境下正常运行，并具有一定的适应性。基

于物联网的技术，尤其是Zigbee技术，可以在不断变化的环境中完成各种数据

的采集、提取、传输和监控，还可以智能地分析数据以识别异常情况。

结语

总之，以物联网技术为前提的数据采集系统，能够对数据采集的效率进行极

大的提升，与无人实时数据采集系统实现高水平的数据共享，这提高了统计数据

的质量。

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