“Things-Cloud-People”：一个“Web of Things”实现方案

论文摘要

物联网将现实世界数字化,给物体赋予“智能”,实现人与物、物与物间的沟通和对话,其应用范围十分广泛。随着越来越多的设备连入互联网,使用万维网及其相关技术作为智能设备的一个平台将成为互联网发展的下一阶段。“Webof Things"这一构想源于物连网,它使用广泛部署和高度认可的Web协议及标准如HTTP来连接快速扩展的智能物件生态系统,并建设为符合“表述性状态转移”（REST）风格的架构。"Web of Things"这一概念比较新,国内目前尚没有相关研究。国外研究也处于探索阶段,并且没有一个完整实现。当前主流研究提出的实现方案因协议栈层次多而对物件要求高,实现在物件上的Web服务器可扩展性差、功能简单,并且很难实现事件机制。本论文认为人与物之间和物与物之间的交流是有本质区别：人与物通信时,是希望使用丰富而强大的表现方式；而物与物之间的通信细节,应更注重实效,而不必过多考虑表现性的功能。本文基于前人的研究,结合云计算的概念提出了一个"Web of Things"实现方案——" Things-Cloud-People ",它把两种通信方式分离,使用一个独立的Cloud来存储Things的数据,并为Things实现了RESTful API,提供了丰富的Web功能,还实现了事件机制,允许用户创建脚本,Cloud在接收到Things发来的信号后执行脚本。提出了一个Things间通信协议使得Things具有统一的通信接口。本文还进一步把人也抽象为一种特殊的Things使得People、Things和Cloud融为一体。因此,本文提出的"Things-Cloud-People"旨在构建出一个无差别的Things的世界,People透过Cloud,将看到整个世界。本文设计并使用Java语言实现了该方案。Things间通信协议基于JSON。使用Hibernate和MySQL完成数据持久化。Struts和Tomcat实现Web功能。Spring解决依赖关系和数据库事务开启与关闭。编写了一个多线程的SignalDispatcher（及线程类SignalHandler）完成信号接收与脚本执行。最后,本文设想了一个让温度计在其采集的温度满足一定条件后向新浪微博网站发微博的场景,并编写了两个应用（一个模拟温度计、一个用于发新浪微博）,在三台机器上部署了实验环境。实验结果表明,Cloud的功能丰富易用且对事件的处理正确有效。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 “Internet Of Things”与“Web Of Things"
• 1.2 国内外“Web of Things”研究与实践现状
• 1.3 论文思想与主要工作
• 1.4 论文章节安排
• 第2章 主要技术背景
• 2.1 JSON
• 2.2 REST
• 2.3 Struts、Hibernate、Spring
• 2.3.1 Struts
• 2.3.2 Hibernate
• 2.3.3 Spring
• 2.3.4 SSH三个框架的组合
• 第3章 “Things-Cloud-People”
• 3.1 一个统一的Things的世界
• 3.2 Things：最广泛的智能物件
• 3.3 Cloud：丰富的表现与复杂的事务处理
• 3.3.1 用户账户管理
• 3.3.2 Things账户自动配置
• 3.3.3 为Things实现RESTful API
• 3.3.4 访问控制
• 3.3.5 数据可视化与图形化的用户界面
• 3.3.6 脚本的创建与执行
• 3.4 People：从浏览器开始到以特殊的Things存在
• 第4章 Things间通信协议
• 4.1 传输层协议的选择
• 4.2 报文格式及其语义
• 4.3 扩展
• 第5章 Cloud实现
• 5.1 功能丰富的Web前端
• 5.2 数据模型设计
• 5.3 程序实现
• 5.3.1 Hibernate与MySQL实现数据持久化
• 5.3.2 Struts与Tomcat实现Web
• 5.3.3 Spring的IoC解决依赖关系、AOP织入事务代码
• 5.3.4 RESTful API的实现
• 5.3.5 事件处理器的实现
• 第6章 实验
• 6.1 实验场景简述
• 6.2 实验环境搭建
• 6.3 会发微博的温度计
• 第7章 总结与展望
• 7.1 对本文工作的总结
• 7.2 进一步工作和展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢