基于物联网技术的数据采集系统

基于物联网技术的数据采集系统

潘修思

（国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司营销部辽宁省111000）

摘要：物联网作为一种新的信息获取方式和信息处理模式，将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界联系起来，改变了人类采集数据的方式，实现了物理世界、计算世界以及人类社会三种世界的连通，它将会对统计数据的采集带来深远影响。未来的统计数据采集如果能和物联网相结合，为工业统计提供可靠的数据来源，将大大提升统计工作效率和数据质量。目前很多工业企业统计数据采集还是停留在采用传统的方式收集，不仅很多数据无法通过人工采集得到，比如光、热、电以及一些微量生产要素的投入量等数据，而且通过人工收集到的数据其时效性，完整性和准确性等方面都存在不足。

关键词：物联网技术；数据采集；系统构建

1系统的物联网架构

按照功能可以将物联网可分为感知层、传输层和应用层，各层的功能和特点如下。

（1）感知层主要是识别物体和采集信息，在对感知层进行设计时首先要明确整个系统的功能，然后采用相应的传感器或者单片机嵌人式之类的感知设备对采集到的信号进行初步处理，同时还可以整合通信模块，具体视系统而定，针对特定环境采用不同的通信模块。

（2）传输层包括所有有线和无线、长距离和短距离、宽带和窄带通讯系统，是物联网的基础设施，该系统中传输层包括GPRS网络和互联网。

（3）应用层主要包括各种集成中间件技术和应用层软件技术以及物联网门户系统，包括服务器程序和各种用户的应用软件。该系统通过无线感知网络实现对环境的实时温度监控功能，服务器的人机交互程序实现对环境采集温度数据的实时显示，并通过互联网及监控平台完成对外部设备的远程控制。

2基于物联网技术数据采集应用的影响因素

2.1企业自身因素的影响

不同类型的企业在管理模式上有一定的差别，在进行物联网应用过程中也会有所差异；信息化是物联网技术用于数据采集的基础，是物联网技术在工业统计中应用的基础性影响因素。单位领导对统计重视程度则体现在是否重视现代科学技术在统计工作中的应用以及统计工作经费投入的多少等，这在很大程度上影响企业实行物联网技术数据采集的可能性。企业统计人员的工作能力、技术水平会影响物联网数据采集技术的应用效果。

2.2物联网技术应用因素的影响

物联网三层架构之间互相开放，协同工作，是物联网运行的基础。另外，物联网覆盖的技术领域非常广泛，需要有一套统一的标准作为规范，我国物联网正处于制定标准和建立平台的初级阶段，目前主要缺乏接口和数据模型的标准化，很大程度上影响了物联网技术的应用发展。同时，传感网的建设要求预先将射频识别标签嵌入相关的物品中，这可能导致企业或者个人的隐私权问题受到侵犯，如何确保标签物的拥有者隐私不受侵犯便成为物联网技术在统计数据采集中应用的关键问题。

2.3外部环境因素的影响

（1）政府相关部门信息化程度

物联网数据采集的一个优势是促进政府各部门间资源共享、业务协同，分散应用的发展模式已经不能适应新形势下物联网技术应用的需求，唯有在高度信息化的公共构架下整体推进整合现有系统资源，才能真正实现物联网技术在统计数据采集中的全面应用。

（2）政策法规保障体系

物联网应用需要整合社会各方力量，共同支持。一项工作多部门同时管理，或者被切分为几段分别管理，是物联网建设推进的困难之一，需要有一套与物联网应用相适应的政策法规保障体系，保障物联网发展。观念守旧、政策法规的不完善及网络信息安全等种种问题，都将影响物联网技术在统计数据采集中的应用。

3基于物联网技术的数据采集系统的构建

由上面的分析可知，物联网架构由感知层、网络层和应用层构成。感知层包括各种信息采集和传感技术。感知层的正常运转至关重要，因为数据采集是网络层和应用层功能实现的前提。网络层一般包括互联网、无线网络和数据中心等。信息传输达网络层时，网络层对其进行处理，同时储存数据以待应用，作为感知层和应用层的中间环节，网络层起着承上启下的作用。而应用层则将网络层所储存的数据运用到实际当中。由以上需求分析，基于物联网技术的信息采集系统主要有三大部分组成：

（1）传感器网络：传感器网络是数据采集的核心，是感知层任务的执行者，主要由数据采集部分、数据处理部分、通信部分和电源供应部分组成。实践中，多使用具有多个基站的网络，以减少网络的路由跳数，节约成本。

（2）服务器：服务器是用户终端与传感器网络之间的枢纽。它具有存储、处理和传递数据的功能。传感器节点将感知数据传输到服务器，由服务器对数据来进行存储和处理。

（3）WEB端：WEB端是用户操作使用的终端，通常使用服务器提供的WEB端接口与服务器交互。WEB端用户注册登录进入网站后，可查看节点状态、更新感知任务和监测任务、以可视化图表查看任务结果等。

（4）在统计数据采集时，子系统中采集器到的数据与数据中心的连接方式、传输过程及通信协议必须遵循传输协议的规定。在处理通过物联网系统采集的数据的同时，还需要处理通过人工方式录入的数据。数据采集的子系统可分为以下几个模块：1）数据传输：接收从感应器终端发送来的数据，可处理大量的并发请求，对数据进行异步处理，对原始数据包进行存储的同时将接收到的数据传输到数据处理子系统中进行处理，甚至还支持数据采集器的断点续传。2）合法性检验：检查数据格式是否正确，信息是否完整，数据包地址是否正确，采集时间是否合法等。3）故障检测：当采集过程发生故障导致数据上传不正常时，可实现自动预警，并提示故障可能的原因，恢复正常后，可实现数据自动补全。4）数据预处理：可以根据用户需求，将不规范的采集时间规范到标准时刻，同时对不同的采集频率、不同的计量单位等进行归一化预处理，为下一步分析计算做准备。5）数据存储：永久性保存数据到数据库。

4Zigbee技术

物联网的主要技术包括传感器技术、Zigbee技术、智能技术、射频识别技术等，其中Zigbee技术是数据采集的关键技术之一。下面以农作物为例具体介绍一下Zigbee技术。Zigbee--词来源于蜜蜂的舞蹈，当蜜蜂发现食物时，会通过跳舞将信息传递给同伴。如食物的位置、食物的数量、食物的方向、食物的距离等，蜜蜂的英文是Bee，蜜蜂跳舞时发出发出嗡嗡（Zig）的声音，而蜜蜂的这种信息传递距离近，低成本，速度不快，这和Zigbee的特点很相似。Zigbee名字由此得来。Zigbee技术是一种无线通信技术，普通的两节干电池可供Zigbee节点工作几个月的时间，因此功耗低；Zigbee工作的频段是免费的，不需要支付费用。用户只要花两美元买芯片即可进行开发，因此成本低；Zigbee的节点一般距离在lOm～100m之间，因此距离近；Zigbee节点连接进入网络要30毫秒，因此延时短。在对农作物生长环境的实时监测时会发现，系统需要传输的数据数量比较少，对传输速率要求不高，终端设备大都采用电池供电，并且要避免有线连接。从以上农作物生长环境监测的特点看，Zigbee技术非常适用。Zigbee协议主要包括物理层、媒体存取控制层、网络层、应用层和安全层。

在设计数据采集系统时遵循如下原则：（1）系统要可靠。在多数情况下，设备都没有人看守，这就要求设备的可靠性要高，能够连续工作，不易出错。能够安全可靠地采集、传输、处理数据。（2）系统要实用。此系统要简单，容易维护，易于操作，让大家容易学习、掌握，并熟练地使用它。（3）系统要有适用性。农作物生长环境比较复杂。而且范围大。因此要求此系统在任何环境下都能正常运行，有一定的适应性。在对农作物生长环境进行数据采集时。采用基于物联网技术，尤其是Zigbee技术能够完成对生长环境各类数据的采集、提取、传输、监控等。并且对数据进行智能分析，判断异常情况。

5结语

综上所述，基于物联网技术的统计数据采集系统，最大的优势在于它是无人即时数据采集系统，这将大大提高数据采集的工作效率，实现数据的高度共享，从而提高统计数据质量。为加快物联网技术在统计数据采集中的运用，政府相关部门应该及早规划和制定统一标准，根据不同层面的要求，按照统计部门统计数据采集平台的架构，引导企业搭建统一的统计数据采集平台，便于政府统计部门的各类业务系统整合建设和利用。

参考文献：

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