物联网技术基础(第六章)课件.ppt

1、第 2 页0102物联网应用系统开发概述物联网应用系统开发案例第 3 页0102了解物联网应用系统的基本结构和设计过程了解物联网系统开发的相关技术和系统集成第 4 页030201清楚物联网应用系统开发的基本模式具备基本的物联网应用系统集成框架的设计能力具备制作和阐述物联网应用系统设计方案的能力第 5 页衣橱环境监测预警系统第 6 页1PART ONE第 7 页物联网系统开发相关技术物联网系统框架结构设计物联网应用系统设计开发物联网应用系统集成简介物联网应用系统开发概述1234第一节 物联网应用系统开发概述第 8 页物联网系统开发相关技术1对于物联网应用系统开发，涉及感知与识别技术、通信与组网技

2、术、信息处理与控制服务技术等，具体来说，主要包括以下几个方面。第一节 物联网应用系统开发概述物联网主体支撑技术物联网安全技术物联网基础技术物联网应用技术第 9 页物联网系统开发相关技术1第一节 物联网应用系统开发概述物联网基础技术嵌入式智能技术射频读写器传感器纳米技术无线传感器网络通过它们可以感知温度、压力、位移、加速、振动、声音、光线、位置及污染等。第 10 页物联网系统开发相关技术1第一节 物联网应用系统开发概述物联网基础技术感知技术包括RFID技术传感器技术机器人智能感知技术遥测遥感技术现场总线技术IC卡与条形码技术信息融合与协同信息处理技术多媒体技术和中间件技术GPS定位技术纳米嵌入技

3、术第 11 页物联网系统开发相关技术1第一节 物联网应用系统开发概述物联网主体支撑技术 物联网主体支撑技术主要包括物联网系统中间件技术和信息服务技术等，如云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GPS技术、公共中间件技术等，对感知到的信息进行主要的理解、推理和决策。网络信息传输技术是能够汇聚感知数据，并实现物联网数据传输的技术，包括各种专网技术、异构网融合技术、M2M无线接入、远程控制技术、互联网技术、地面无线输出技术以及卫星通信技术。第 12 页物联网系统开发相关技术1第一节 物联网应用系统开发概述物联网安全技术物联网应用技术物联网中涉及的安全问题包括感知识别技术安全性、相关

4、信息传输的安全性、信息保密及隐私性、物联网业务安全性等。物联网应用技术是指用于直接支持物联网应用系统运行的技术，它包括物联网信息共享交换平台技术、物联网数据存储技术，以及各种行业的物联网应用技术与应用系统等。第 13 页物联网系统开发相关技术物联网系统框架结构设计物联网应用系统设计开发物联网应用系统集成简介物联网应用系统开发概述1234第一节 物联网应用系统开发概述第 14 页物联网系统的框架结构可以分为4个部分：感知层、网络层、应用层和公共技术，如图所示。第一节 物联网应用系统开发概述物联网系统框架结构设计2物联网系统框架结构第 15 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网系统框架结构设计2

5、01感知层感知层用于识别物体和信息采集，包括二维码、RFID读写器、摄像头、GPS、传感器等，主要用于采集现实世界中发生的事件和数据。二维码摄像头RFID读写器第 16 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网系统框架结构设计202网络层网络层用于信息传递和处理，它需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合，实现广泛的互连功能，把感知到的信息安全高效地传递到应用层。第 17 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网系统框架结构设计203应用层应用层与行业需求结合，实现广泛智能化。它主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中，应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、

6、互通的功能；应用服务子层包括工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能交通、智能家居等行业应用。第 18 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网系统框架结构设计204公共技术公共技术用于优化服务，它不属于物联网技术的某个特定层面，但是与物联网技术架构的三层都有关系，它包括标识解析、安全技术、网络管理和服务质量（QoS）管理等。标识解析安全技术服务质量（QoS）管理第 19 页物联网系统开发相关技术物联网系统框架结构设计物联网应用系统设计开发物联网应用系统集成简介物联网应用系统开发概述1234第一节 物联网应用系统开发概述第 20 页一般来说，物联网应用系统设计开发包括感知层设计、数据传输层设

7、计和应用层设计。第一节 物联网应用系统开发概述物联网应用系统设计开发384%第 21 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网应用系统设计开发3感知层的设计主要依赖于感知与识别技术，其中感知技术主要是传感器技术，而识别技术主要是RFID技术。第 22 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网应用系统设计开发3数据传输层是物联网实现物与物、人与物的相连接的关键。数据传输层的设计主要考虑数据传输的方式、数据量、传输速度、传输距离，选择合适传输和通信网络的协议。第 23 页第一节 物联网应用系统开发概述物联网应用系统设计开发3应用层的支撑层由各种支撑平台和中间件组成，如信息协同处理平台、服务支撑平台、云

8、计算平台和公共中间件等，其主要功能包括对采集数据的汇集、转换、分析，以及用户层呈现的适配和事件的触发控制等。第 24 页硬件系统结构系统软件设计物联网应用系统设计开发3第一节 物联网应用系统开发概述第 25 页硬件系统结构物联网应用系统设计开发3物联网应用系统的硬件主要包括无线传感器网络、智能网关、数据库服务器等的设计。下面以一个智能家居物联网应用系统的硬件系统结构设计为例进行介绍。整个系统主要由无线传感器网络、监控用PC、路由器、数据库服务器、Web站点服务器及各类终端设备组成第一节 物联网应用系统开发概述第 26 页硬件系统结构物联网应用系统设计开发3首先，对处于感知层的无线传感器网络进行

9、设计。例如，网络包括多个ZigBee终端/路由节点和一个ZigBee协调器节点。通过在家居设备节点上搭载ZigBee通信控制节点，将散布在家庭环境中的各个设备节点组成无线传感器网络，从而实现各类家居设备的连接以及智能化。其中，ZigBee协调器负责整个无线传感器网络的组网和路由维护，并实时地将无线传感器网内节点的感知数据上传给监控用PC，同时接收并转发由上述监控用PC发送来的控制数据。第一节 物联网应用系统开发概述第 27 页硬件系统结构物联网应用系统设计开发3然后，将上述监控PC机通过Wi-Fi或以太网，与Internet路由器相连接，组成家庭智能网关。其中，PC机在数据下行侧与无线传感器网

10、络中的协调器通过RS-232串行通信接口相连接；路由器在数据上行侧与数据库服务器通过互联网相连接，通过“PC机+路由器”的模式实现了连接传感器网络与互联网间的网关功能。第一节 物联网应用系统开发概述第 28 页硬件系统结构物联网应用系统设计开发3同时，在互联网中搭建一个数据库服务器，用于与上述路由器进行数据交互，并对这些数据进行智能分析处理和存储；另外搭建一个基于.NET框架的Web站点服务器，通过访问上述数据库服务器获得实时的家居环境数据，并通过Web站点发布给用户；接着将在Web页面上接收到的用户指令交递给数据库服务器。最终，远程用户通过各类搭载了Web浏览器的终端设备访问Web站点，以实

11、现对家居设备的监视和控制。第一节 物联网应用系统开发概述第 29 页系统软件设计物联网应用系统设计开发301数据库管理系统是一个通过数据结构来管理和存储数据的计算机软件系统，具有数据安全性控制、数据完整性控制、并发控制及故障发现和恢复等功能，能够对存储在计算机内的数据集合提供高效、灵活的访问方式。数据库管理系统设计02在网站程序开发过程中，涉及网站对数据管理系统的数据访问。可以根据系统需要，采取相应的数据访问技术，以实现数据管理系统与数据库管理系统的数据交互。数据库访问技术第一节 物联网应用系统开发概述第 30 页物联网系统开发相关技术物联网系统框架结构设计物联网应用系统设计开发物联网应用系统

12、集成简介物联网应用系统开发概述1234第一节 物联网应用系统开发概述第 31 页物联网应用系统集成简介4物联网应用系统的系统集成是指通过结构化、合理化的感知、识别技术和数据信息传输的通信、网络系统及信息处理控制技术，将各个分离的设备（如基站、个人电脑、智能终端）、功能（如识别、数据传输）和信息（如环境检测量）等集成到相互关联的、统一和协调的物联网系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理，使系统性能最优。第一节 物联网应用系统开发概述第 32 页小提示物联网系统集成具有以下5种特点。实时性大范围自动化第一节 物联网应用系统开发概述多样化全天候第 33 页2PART TWO第 34

13、 页第二节 物联网应用系统开发案例本节将通过两个成功的物联网应用系统“智能社区系统”和“手机一卡通系统”，来介绍如何根据实际应用需求具体开发相应的物联网应用系统。案例一 智能社区系统的集成案例二 手机一卡通系统项目设计21第 35 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成通信服务器智慧社区应用系统社区局域网智能网关智能终端智能网关RFIDWSNGPS摄像头计量表社区门磁家庭摄像头WSN第 36 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成需求分析系统设计系统评价第 37 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成需求分析此方案为某智能社区项

14、目，包括路灯照明、车库照明、公共区域照明、景观照明，想通过开发的智能社区管理系统，统一对上述各项进行集中控制，对各个区域的工作时间、方式进行合理规划，从而达到节能减排的目的。第 38 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成需求分析经济性开放性成熟性易维护性环保性可靠性060305010204添加标题本着体现绿色、节能、以人为本的精神，按照以下原则进行系统设计，包括第 39 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成需求分析经济性01 系统配置满足性能价格比在各种同类系统和条件下达到最优，并充分考虑系统的运行成本，并使之达到最优化。02可靠性 系统必须保持

15、每天24小时连续工作。子系统故障不影响其他系统运行，也不影响集成系统除该子系统之外的其他功能的运行。03易维护性 系统必须具有高度的可维护性和易维护性，尽量做到所需维护人员少，维护工作量小，维护强度低，维护费用低。第 40 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成环保性 系统选型及配置应该选用节能环保产品。系统配置应遵循开放性原则，各系统应提供国际标准的软件、硬件、操作系统和数据库管理系统等诸多方面的接口和工具，使系统具备良好的灵活性、兼容性和可移植性。主要系统技术成熟，产品应用案例表现良好，如智能照明控制系统、远 程网络控制系统等。0405开放性06成熟性需求分析第 41

16、 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成本项目应用智能社区系统，实现智能照明控制，照明控制主要包括室内走廊与公共走廊照明、路灯照明、景观照明、车库照明的集中管理与控制。控制系统主体基于TCP/IP网络，在控制模块、现场手控面板、液晶屏面板之间通过RS-485协议，实现对整个区域照明设备及情景的控制。所有控制模块按功能区域安装，在走廊及照明区域的显著位置安装触屏式控制面板，在路灯及地下车库位置安装灯光控制模块、感应控制器和接收模块，实现对系统内照明设备的集中管理和感应控制。系统设计第 42 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成1电梯厅和公共照明系统设

17、计时间控制根据入场高峰时间、正常工作时间、出场高峰时间、清洁时间设定系统自动控制。情景控制设置深夜场景、休息时间场景、晴天时间场景、阴天时间场景。红外感应控制在人流量比较小的情况下，开启红外感应控制模式，在走廊电梯厅的入口处设置红外探测区域。当有人经过时，走廊灯光开启，到达设定延时时间后，灯光关闭。010203第 43 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成1电梯厅和公共照明系统设计此外，通过控制中心和区域液晶屏控制面板，工作人员可以随时灵活更改。同时，可以设置照度感应，感应环境照度变化，自动调整照明模式，如阴天（照度值偏低）时增加照明亮度、晴天时（照度值偏高）减少照明设

18、备的开启数量，如图所示。光线充足状态 光线不足状态 夜间模式第 44 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成2车库照明系统设计对于地下车库的智能照明控制，通过灯光控制模块、红外感应控制器，实现对车库照明的集中管理。同时，可在中央控制主机系统中设定一个自动控制状态。当有人员车辆经过时，区域内灯光开启；当检测到区域无人的情况下，设定时间（通常为60秒）过后自动把灯关断，如图所示。车库照明图第 45 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成3.路灯、景观照明系统设计路灯、景观照明控制：通过对小区内部路灯照明的分时段控制，实现节能减排目的。天黑至夜间22点，分

19、为一个时段；22点至24点分为一个时段；24点后分为一个时段，如图所示。天黑22点 22点24点 24点凌晨第 46 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成3.路灯、景观照明系统设计天黑22点 通过照度感应控制器，控制小区内路灯及景观照明全部开启。22点24点 24点凌晨实现小区内路灯间隔开启，景观照明关闭。路灯处于关闭状态，通过红外感应控制，当有人经过时，路灯开启。第 47 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成4.系统拓扑结构图系统设计智能社区系统的拓扑结构图，如图所示。第 48 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成5.系

20、统实际节能效果对比系统设计智能社区系统的实际节能效果对比，见表 区域名称管理方式说明计算公式（天）总功耗（年）路灯照明传统方式传统路灯工作时间按晚18点早6点，12小时，每盏路灯150 W，设定小区内路灯数为1000.15*100*12180*365=65 700度第 49 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成5.系统实际节能效果对比系统设计区域名称管理方式说明计算公式（天）总功耗（年）路灯照明智能社区管理系统集中管理对路灯进行分时段管理：18点22点，路灯为全部开启状态，路灯工作数量为100；22点24点，路灯为间隔开启，路灯工作数量为50；24点6点，路灯为感应开启

21、，即当有人经过时路灯开启，区域无人后关闭0.15*100*4+0.15*50*2+0.15*10*1（最后一项10和1分别为假定数值，10为开启路灯数，1为工作时间）76.5*365=27 922.5度第 50 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成5.系统实际节能效果对比系统设计区域名称管理方式说明计算公式（天）总功耗（年）地下车库照明传统方式传统地下车库照明时间为24小时，每盏灯100 W，地下车库车位2 604个，每4个车位一盏灯，共有651盏灯0.1*651*241 562.4*365=570 276度地下车库照明智能社区管理系统集中管理灯光为感应开启，当有车辆行

22、人经过时，相应区域内灯光开启0.1*100*5（假如业主从停车到走到电梯间需开启100盏灯，每盏开启1分钟，每天有300位业主通过地下车库）50*365=18 250度第 51 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成5.系统实际节能效果对比系统设计节能效果对比图，如图所示第 52 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价0102系统输入设备03软件第 53 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价01系统 系统采用TCP/IP网络通信协议，结合成熟的RS-485通信控制协议，通过稳定的有线传输控制方式，实现对整个照明

23、系统、功能区域及情景模式的控制与管理，设计标准符合ISO/IEC 14543-3，GB/Z 20965和GB 50339-2003智能建筑工程质量验收规范。整个照明系统采用分布式模块控制方式，可以实现控制中心集中控制、区域现场控制；任何控制单元的故障损坏，均不影响其他控制单元的正常使用。中央控制中心的控制功能停止工作也不会影响各分区的功能和设备运行，网络通信控制也不会因此中断。系统有开放的通信接口和协议，方便与总集成联动。第 54 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价1）现场控制面板现场控制面板如图所示。02输入设备第 55 页第二节 物联网应用系统开发案例1案

24、例一 智能社区系统的集成系统评价2）灯光控制模块灯光控制模块如图所示，参数如下。02输入设备工作电压：24 VDC。负载电流：2/4/8路1/3/5/10 A。通信方式：总线式。工作温度：-1055。安装方式：35 mm标准导轨。外形尺寸：1259040 mm（LWD）。第 56 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价3）吸顶红外感应器吸顶红外感应器如图所示，参数如下。02输入设备范围：360度吸顶式。微波与被动红外复合探测。覆盖面积：离地2.4 m时，覆盖圈直径7 m离地4.5 m时，覆盖圈直径9 m。供电电压：1215 VDC。工作温度：-1060。灵敏度：可

25、调。为增加调试维修的方便性，红外感应器本身和输入模块分离。第 57 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价03软件 控制中心管理软件的主界面如图所示。第 58 页第二节 物联网应用系统开发案例1案例一 智能社区系统的集成系统评价03软件0304050102通过简体中文可视化图形界面监视整个照明系统的运行状态，包括控制器状态，操作各照明回路的开、关，显示各回路灯具的位置及运行状态，时间的设定。提供运行时间和事件记录功能。系统操作功能应具有高度的灵活性和方便性，维护与编程人员可在控制系统总线上的任意控制点进行监控、程序修改及编程。软件设有密码，可防止无关人员对程序的修

26、改，通过密码的设置可实现锁定功能，保证事故照明仅由消防中心的电脑控制。在特殊情况下可进行解锁、开禁的设定。采用标准菜单，操作直观、简单，易学易用，以形象直观的方式实时动态显示设备运行情况。界面上显示的开灯或关灯状态均为各继电器或调光模块上报的真实反馈状态。第 59 页第二节 物联网应用系统开发案例本节将通过两个成功的物联网应用系统“智能社区系统”和“手机一卡通系统”，来介绍如何根据实际应用需求具体开发相应的物联网应用系统。案例一 智能社区系统的集成案例二 手机一卡通系统项目设计21第 60 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2手机一卡通系统是在传统一卡通的基础上，结

27、合电信运营商的短信、移动办公等平台，利用最新的智能卡技术，将卡片与手机相结合。持卡人只需要用手机即可完成身份认证、电子支付等功能。同时利用电信运营商的短信、移动办公等平台，可以实现智能卡与手机的互动，利用手机可以方便地查询一卡通相关的各类信息，实现挂失、注销等手机一卡通操作，以及接收相关通知等功能。系统设计系统评价需求分析第 61 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析手机的广泛应用带来了手机功能的变革，而在校园中，可以说百分之百的学生都是手机用户，而各个高校的各种管理系统一般都是通过校园一卡通来进行管理，将一卡通的应用加载到手机应用层面，将会使校园管理更加信

28、息化、自动化和便捷化，因此，开发一个手机一卡通系统将会为校园管理带来极大的方便。校园一卡通应用手机应用手机一卡通应用需求校园市场第 62 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析手机应用在大学校园中，每个学生都拥有自己的手机，而且，由于NFC技术在国内外的迅速发展，很多品牌的手机都应用到了NFC技术。早期的有诺基亚、三星、索尼等，近年来，随着Android和苹果智能手机的普及，手机的功能越来越丰富，NFC的应用也更加广泛，几乎所有的手机都支持NFC功能。因此，基于NFC的手机功能系统开发，已具备条件。第 63 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系

29、统项目设计2需求分析随着学校管理现代化方向意识的不断增强，基于卡片应用的计算机管理系统已日益普及，学生持有传统的多种卡片和不同证件已司空见惯。然而，随着各种卡证的管理功能不断发展，由于传统卡功能的局限，常常需要给学生签发多张卡证才能满足管理上的需要，如学生证、借书证、医疗病历卡、出入胸卡、就餐消费卡、上机卡等，不仅增加管理成本，也给每个学生管理自己的卡片增加了难度，有时甚至是“卡多为患”。这种传统的校园管理方式具有诸多弊端。校园一卡通应用第 64 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析（1）没有实现真正的现代化校园管理。（2）给学校管理带来负担。（3）增加了学

30、校的管理成本。（4）学生并没有如逾期般方便、轻松地在校园通行。校园一卡通应用第 65 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析信息时代的校园，当然离不开信息化的管理。校园一卡通将智能IC卡的强大功能与计算机网络的数字化理念融入校园，将学校各个系统连为一体，动态掌握每一个持卡人的情况，能极大地提高学校的管理水平，并能为IC卡技术应用于社会创立典范。校园一卡通是以IC卡为信息载体，适用于校园消费和管理的网络系统。IC卡取代了学校管理和生活中所使用的各种个人证件和现金支付手段，在一张小小的IC卡上实现生活消费、学籍管理、身份认证、网上交费等多种功能。校园一卡通应用第

31、66 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析校园IC卡与银行联网，可以在校内外银行网点和指定商户圈存、圈提、消费，真正做到一卡通用。校园IC卡的推广使用将极大方便学生、教工的生活，减轻携带各种证件的烦恼，并与学校其他信息基础设施相配合，促进校园信息化管理水平的提高。校园一卡通应用第 67 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析对于运营商来说，通过手机一卡通业务可以黏住用户，提高用户使用本运营商手机及服务的忠诚度；通过手机一卡通业务可以增加新用户并培养其使用习惯，从而抢占其他运营商的用户；学校具有特殊性，每年都有新学生进来，因此

32、每年的招生名额都是潜在的且确定的用户。校园市场第 68 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析对于学校来说，系统的运行与加工处理可以提取大量的信息资源，累积和整合学校管理决策所需要的管理与控制信息，可以帮助学校将管理过程逐步升华完善为“数据信息决策控制考核”的过程，使管理更加科学化、规范化，提高管理效率，使学校的管理水平跃升到更高的平台。同时可以有效地对学生进行管理，提高管理的质量和效率；可以有效控制人员的出入，提高学校的人身和财产安全，保证日常的管理秩序。校园市场第 69 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析目前的大学校区

33、内一般都有多套与卡、证、票、现金使用密切相关的系统，例如超市消费系统、图书管理系统、宿舍门禁系统、电脑机房管理系统、校巴公交系统、热水供应系统等，由于各系统有相应独立的管理体制，给学校的统一管理、财务统管、学生使用带来了一定的不便。手机一卡通应用需求第 70 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析广州联通提出通过建设以2.4 GHz RF-USIM卡技术为基础的手机一卡通平台，将学校内凡是同卡、证、票、现金使用密切相关的系统整合在一起，达到用一部手机来代替原有的卡、证、票、现金，从而方便学校广大师生的教学、科研、学习、生活和管理。手机一卡通应用需求第 71 页

34、第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2需求分析在方便广大师生的同时，手机一卡通也可以提高学校的管理水平、服务水平，降低学校和师生在卡、证、票等方面的投入。另外，在取代原有的卡、证、票、现金过程中也可以达到财务统管的目的。手机一卡通应用需求第 72 页第二节 物联网应用系统开发案例2需求分析手机一卡通应用需求电子驾驶证公交+票务储值券门禁卡会员卡储蓄卡在线购物优惠券员工卡里程卡电子钱包图所示为手机一卡通功能构想图案例二 手机一卡通系统项目设计第 73 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计1一卡通系统整体架构案例二 手机一卡通系统项目设计校园一卡通包含多个子管理系统，

35、如考勤管理、消费管理、图书馆借书管理等，每个系统又包含多个功能模块，整体的系统架构如图所示。第 74 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计2手机一卡通组网方式案例二 手机一卡通系统项目设计一卡通系统的功能比较复杂。首先，校园有多个部门，每个部门都有自己内部的局域网，要想把手机一卡通应用到每个部门，就需要连接每个部门的局域网；其次，手机一卡通应用于整个校园中，因此在校园局域网中，手机一卡通也需要通过网络防火墙连接到校园局域网；最后，手机一卡通的消费系统需要连接银行系统接口来实现金钱的交易。第 75 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计2手机一卡通组网方式案例二 手机一卡通系统项目设计

36、综上所述，可以把手机一卡通的组网方式用图的组网结构图来表示。第 76 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构案例二 手机一卡通系统项目设计01040203用户层逻辑层表现层存储层第 77 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-用户层案例二 手机一卡通系统项目设计用户层主要是用户界面的设计。用户可以通过软件来进行个性化管理，可以通过手机查询个人信息，以及管理自己在各个系统的信息，如银行系统、教务系统、图书系统、消费系统等。银行系统教务系统图书系统消费系统第 78 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-表现层案例二 手机一卡通系统项目设计表现层是为用户

37、层服务的，用户层通过表现层来进行各个系统的操作。表现层的设计主要是各种服务类接口，如消费POS机接口、移动PDA接口、读写卡接口、Web服务接口，以及各个子系统接口。子系统接口的设计放置在综合前置中，便于维护。另外，还需提供业务逻辑入口，来连接业务逻辑控制即逻辑层。第 79 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-逻辑层案例二 手机一卡通系统项目设计逻辑层是软件架构设计的一个重要部分。逻辑层大体上分为公用组件和专用组件两大部分。公用组件是给每个子系统提供的服务，包括身份认证、权限管理、清算管理、卡务管理、财务结算管理、人员信息管理、单位信息管理、综合查询系统分析等。专用组件是为每

38、个部门设计的，服务于不同的部门。专用组件大致有以下方面：POS消费、机务管理、多媒体教室管理、电子阅览室管理、浴室管理、医疗收费管理等。逻辑层是整个系统架构中的核心部分，也是整个系统中的主要部分。第 80 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-存储层案例二 手机一卡通系统项目设计一卡通金融相关信息一卡通认证相关信息一卡通公共信息库第 81 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-存储层案例二 手机一卡通系统项目设计一卡通金融相关信息该系统主要是存储一卡通系统中所要进行的有关金融交易的所有信息。对于每一个用户，其金融方面的信息都保存在该系统中，以供管理者进行维护和查

39、询。该系统设计需要一个大型数据库，用来保存所有用户的信息。考虑到和金融有关，因此，在设计数据库时，数据库的安全性要有保障。设计数据库时，采用MD5加密算法，防注入式攻击，并且建立系统维护团队，负责后期维护。第 82 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-存储层案例二 手机一卡通系统项目设计该系统主要是存储本系统的用户信息。一卡通认证系统需要保存新用户在使用本系统进行认证时所注册的个人信息，包括用户的姓名、学号、班级、银行卡号、手机号等所有个人的私有信息。考虑到用户的信息安全问题，该系统设计时对于安全需求应和上述系统一样，放在最高层面。同样建立相应的维护团队进行专门维护。一卡通认

40、证相关信息第 83 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-存储层案例二 手机一卡通系统项目设计一卡通公共信息库是一卡通存储系统的中心部分。该系统不仅要存储各个部门与一卡通系统的接口，而且还要保存每个系统中的公用部分，即每个用户都可以访问到的部分。另外，逻辑部分的公用组件信息，都要保存到一卡通公共信息库中。公共信息库提供了整个系统的公共部分，每个用户通过访问公共信息库，可以进行所有公共权限的操作。因此，在设计系统的时候，访问权限是一个需要慎重考虑的的因素。一卡通公共信息库第 84 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计3软件架构-存储层案例二 手机一卡通系统项目设计在整个手机

41、一卡通软件架构的设计中，安全管理需要涉及到每一个层面。因此在这4层架构的基础上，还需要设计安全管理系统，用来维护整个软件的安全性问题。第 85 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计4系统接口设计案例二 手机一卡通系统项目设计系统的接口是把各个子系统连接起来，让整体系统正常运转的关键。在系统接口设计上，可以考虑三大主要部分。123与校园现有应用系统的对接与银行系统的接口与新系统的接口第 86 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计4系统接口设计案例二 手机一卡通系统项目设计1与校园现有应用系统的对接校园网是一个庞大的复杂的系统，但是在现代化的校园中，校园数字化的发展已有一段相当长的时间

42、。因此，在接口设计上，技术难题应该不是太大。与校园原有系统接口的设计，可以考虑原有系统的可扩展性。在原来的系统上创建一个新的接口与手机一卡通系统进行数据访问，并且要求双方采用共同的传输协议。而对一卡通系统的要求则需要与多个系统建立接口，同时要考虑到系统的稳定性和可扩展性。该问题应在系统设计时给予解决。该系统接口的设计需要包括图书馆系统、上机管理系统、财务系统、缴费系统等子系统的对接。第 87 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计4系统接口设计案例二 手机一卡通系统项目设计银行系统的接口涉及到金融安全性问题。因此需要对接口网络的安全严格把关。而对于该接口的设计，学校方面和银行方面分别需要考

43、虑一些功能的实现。2与银行系统的接口第 88 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计4系统接口设计案例二 手机一卡通系统项目设计学校方面需要考虑的功能如下：（1）一卡通消费短信提醒功能，以及账户余额变动提醒功能。（2）一卡通账户锁定及解锁功能，可通过手机短信和电脑终端进行锁定和解锁，并在操作过程中需要输入密码。（3）账户余额短信查询功能。（4）消费记录短信查询功能。可按不同的条件进行查询，查询条件以短信方式返回。银行方面需要考虑的功能：设置转账前置机、预留转账接口，具体实现由银行负责具体建设方案。2与银行系统的接口第 89 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计4系统接口设计案例二 手

44、机一卡通系统项目设计与新系统的接口首要考虑的是系统给的可扩展性。在新系统中，迎新系统是一个很重要的系统。因为校园每年都要面对新生入学注册问题，会有大批的新的数据的输入。因此，与迎新系统对接时，需要对数据输入做出严格的调控。对接方式为：将手机一卡通的读卡终端与迎新系统对接，在迎新工作开始前，将新生号码与手机号码信息预先写入。当新生入学时，直接使用RF-SIM卡“手机一卡通”进行新生信息的读取和写入。与新系统的接口3第 90 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计5校园手机一卡通数据中心案例二 手机一卡通系统项目设计校园手机一卡通数据中心是整个系统的数据管理和存储中心，用以保证数据的安全性、可

45、靠性、唯一性，它为应用服务中心平台及应用子系统提供高效的数据访问和处理服务。校园手机一卡通数据中心是一卡通的核心部分，所有的数据操作和业务逻辑都是由后台系统的相应处理程序来处理的。所以后台系统的安装质量和日常运行的状态都直接影响整个系统的运行稳定性。第 91 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计5校园手机一卡通数据中心案例二 手机一卡通系统项目设计一卡通数据中心包含操作系统软件和数据库管理软件，一般工程部署两台数据库服务器组成双机热备系统，保证多个实例能够同时访问同一数据库（存储器），为整个系统数据提供容错、负载均衡和性能效益。数据服务器及应用服务器集群、管理中心机房采用独立电源和独立的

46、UPS电源。第 92 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计校园手机一卡通消费系统适用于校内食堂、饮水、洗衣、图书借阅、超市、医院消费，以及其他商业网点消费支付购物中心、商场等需要资金交流、流通的场所。消费者预先对RF-SIM卡进行充值，消费时营业员在收款机上输入消费额，消费者持卡在收款机的感应区轻轻掠过，便完成一次交易。同时系统将记录这笔交易的数据，并上传至管理系统，可按需求生成各种报表，便于用户查询消费额度和消费情况。第 93 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计电子钱包消费管理消

47、费模式福利管理功能扩展手机一卡通消费系统有如是功能第 94 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计电子钱包电子钱包是帮助用户进行金融管理的功能。用户通过电子钱包的功能，可以随时掌握自己的交易情况，交易过程可以实时反馈，当账户余额发生变化（如扣款、充值、领到补助）时，手机会自动发送消息给用户，供用户查看。第 95 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计案例二 手机一卡通系统项目设计消费管理6手机一卡通消费系统消费管理是一项金融安全方面的功能。它是为了应对手机可能丢失的情况而采取的保护手段。系统可以通过密码消费、消费输出、分流控制、限额消费

48、、出勤消费等方式来控制消费权限。这样在用户的消费过于频繁或者消费额过大等异常情况时，可通过密码输入等不同方式限制消费，尽量减小用户在手机卡丢失时造成的金融损失。第 96 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计消费模式消费模式是一种人性化的消费管理功能。系统具有金额模式（定额、计算）、计次模式、计时模式、会员模式（折扣、预订）等多种消费模式，用户可以根据个人爱好选择自己喜欢的方式，并且用户还可以自定义消费模式，但是自定义消费模式需要通过申请，以防用户采用不正当的手段来影响消费功能。第 97 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡

49、通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计福利管理福利管理是为了吸引用户来使用本系统而采取的营销模式。根据用户使用本系统的时间长短，消费额度的多少给予用户一定的福利，使用户对于本系统产生依赖性。系统给予用户的福利可以是资金补贴、餐饮福利等。而福利管理就是系统提供福利补贴、福利餐次、搭伙管理等福利管理方式，以便用户领取自己的福利。第 98 页第二节 物联网应用系统开发案例2系统设计6手机一卡通消费系统案例二 手机一卡通系统项目设计功能扩展消费系统可以根据实际的情况作出新的调整或者功能的增删，因此，功能扩展部分不会显示在消费系统表面，而存在于后台管理中，当需要对消费系统进行调整时，可由后台管理员进行

50、宏观的控制。第 99 页第二节 物联网应用系统开发案例案例二 手机一卡通系统项目设计2系统评价对于手机一卡通的发展前景，可以从系统优势和市场前景两个方面进行分析。1手机一卡通的优势（1）系统支持的RF-UIM卡是CPU卡，支持双向认证，加密机制较普通的IC卡具有极高的安全性。（2）手机随身携带，用户无需另带卡片，且手机卡的应用杜绝了以往代打卡及卡转借他人使用等现象。（3）手机一卡通系统支持门禁、考勤、消费（在线或离线）、会议签到等多项子系统功能，且通过手机还可查询消费账户余额。（4）通过手机无线网络可实现空中发卡、空中充值等，灵活便捷，提高了管理效率。（5）手机一卡通从以往的只能在某一家单位使