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大数据嵌入式软件在物联网技术中应用

时间:2022-06-02 21:40:49 | 作者:小编
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摘要:针对物联网技术发展情况,融入大数据嵌入式软件,解决过往数据管理效果不理想、无法归纳有效信息的情况。首先,阐述大数据技术对物联网发展的影响,掌握大数据技术对人们目前生活的影响及与物联网技术融合的必要性;随后,提出物联网中的大数据嵌入式软件技术,包括(射频识别技术、传感技术、智能化技术);再次,自系统架构、需求分析探索大数据技术在物联网中的应用。最后,给出大数据嵌入式软件在物联网产业的应用前景,为未来的研究提供方向。

关键词:大数据;嵌入式软件;物联网技术

0引言

近几年,我国物联网技术取得突破性进展,信息传递速度加快,使嵌入式系统在互联网中运行更为快捷。但传统嵌入式设备具有局限性,对网络支持不足,伴随我国进入5G时代,嵌入式设备与互联网连接,通过5G高速网络技术,改变过往延迟问题,开发更多的网络接口[1]。嵌入式设备获得的数据与大数据平台连接后,可以实时交换数据,形成物联网结构。伴随计算机CPU处理功能增强,计算机数据处理能力得以飞速发展,间接推动大数据技术产生与发展。物联网体系中,每个嵌入式设备中接受各种数据,利用大数据技术建设平台,有利于对数据进行智能划分,及时对数据进行管理及控制,使物联网技术将各类数据连接,为人们的生活提供便利。

1大数据对物联网发展的影响

现阶段,社会上每天都会产生大量的数据,智能化技术发展是数据形态朝向多样化发展,数据处理工作较为困难。但并非所有的数据均具有存在意义,无用的数据只会占用网络内存,对设备运行产生干扰,使人们的工作量增加。大数据技术出现将此问题解决,减轻数据处理负担,让数据处理人员在海量的数据中及时提取有用的信心。比如,在抖音软件中,每天有数千万人发表视频,伴随视频发布与人们浏览,其中会产生大量的数据,甚至一天能达到PB级[2]。人们在浏览视频时,软件会推荐给用户喜爱观看的视频,出现这种情况便是大数据技术的应用,大数据技术下,对人们喜爱浏览的信息进行匹配,从而掌握用户喜好。根据用户使用软件的频繁程度及时间。自众多的信息中找到共性,逐渐完善数据信息,最终用户每天都能观看到自己喜爱的视频,导致人们“刷视频”无法停下来,这也是大数据技术实现物联网商业化的一种形态,商业化已经是推动大数据物联网发展的关键性因素。

2物联网领域中的大数据嵌入式软件技术

对嵌入式技术进行分析,通过嵌入式软件技术可达到信息高速传递目标,为人们的工作及生活提供便利。大数据视角下,物联网领域对嵌入式技术的应用主要是通过三大技术实现,包括传感器技术及射频识别技术及智能化技术。

2.1射频识别技术

大数据环境下,物联网嵌入式软件应用常见射频识别技术,该技术在应用后,物联网具有感知能力,射频识别技术与传感器融合后,可快速识别信息及对数据进行处理。将射频识别技术融入物联网体系后,射频识别中含有读写器及电子标签,对特定的物体信息进行解读,为每个物体张贴标签,通过读写器扫描识别码,可以对其中的数据快速解读[3]。射频识别技术具有较大的优势,无需对电子标签供电,有利于节约企业的生产成本。在物流上,货物运输也会变得更为快捷,通过射频识别技术对货物进行分拣,合理控制运输流程。

2.2传感技术

在大数据环境下,任何物品均能利用数据表示,物联网环境中不同物体以数据体现关系[4]。传感器技术的功能在于感知,人们通过传感器获得大量的感知信息,将信息传递后,建立起不同物体间的联系,构建物物相连的网络。将传感器作为基础,我国已经开发出智能化传感设备,智能传感器已经在较多的领域应用,成为世界上作为常见的信息传输设备。智能传感器在各个领域广泛应用原因是传感器的处理功能较为强大,利用智能传感器可高效、快速的传递信息,也能完善嵌入式软件。在数据环境下,物联网领域中使用传感器技术具有重要意义。

2.3智能化技术

大数据环境下,嵌入式软件的智能化技术在物联网领域广泛应用,该技术显著的优势是避免外界产生巨大的干扰。伴随智能化技术发展,人们生活中已经广泛应用智能化技术,比如,在居民小区中安装监控录像,该监控体系应用嵌入式软件,可以监控小区情况,也能在小区发生违法盗窃事件时,物业人员通过回放视频的方式找到嫌疑人[5]。小区中发生火灾及煤气泄漏问题时,嵌入式软件技术及时报警,将信息发送到户主手机上,使房主及时处理事件。嵌入式软件在人们生活中应用,极大地方便了人们的生活。

3大数据嵌入式软件在物联网技术中的应用

在本研究中,将智慧消防平台作为案例,通过该案例中的嵌入式软件应用方法,为大数据嵌入式软件在物联网技术中的应用分析提供帮助。

3.1系统架构

智能消防平台系统(见图1),主要是对城市中发生火灾概率较大的区域放置物联网监控设备。选择STM32单片机进行开发,将单片机连接到各个功能模块中,制作集成电路,利用TCP协议完成网络传输,在系统设计过程中,包括监控火灾的燃气体设备、电气检测设备及烟感器设备、消防设备等,将火灾监测设备利用5G网络进行传输,最终传送到Strom平台,平台使用Kafka及flume技术对数据进行监测。

3.2需求分析

大数据平台中,前端平台可以提供准确的数据,在平台建设中,在城市火灾高发区域放置物联网设备,包括故障电弧检测设备及火灾监控设备、可燃气体检测设备等。设备每天运行24h,将检测到的数据传输到strom平台,实时性处理数据[6]。物联网设备在监测火灾过程中,及时向监控人员反馈信息。大数据分析平台对前端设备进行监控及管理,以免在设备发生故障时,平台无法顺利运行。在平台运行过程中,嵌入式技术建设在物联网检测设备中,保证火灾监测的及时性及准确性,持续性将数据传输。Strom大数据分析技术针对物联网设备传输的数据进行监测,对火灾进行分析,一旦发生异常,将信息发送到消防人员手中,完成报警。前端物联网设置受损的情况下,及时将警报信息发送到管理人员手中,具有应急处理功能,此类功能均是智慧消防物联网系统的基本需求。

3.3大数据嵌入式软件在智慧消防系统的实现方法

3.3.1前端消防数据监控软件设计。前端嵌入式设备在设计过程中(见图2),可选择ARM11核心处理器,使用RS485及CAN、RJ45等接口,通过RJ45网口将数据传输到平台中,通过模块化设计电源盘及直接控制盘、消防广播系统、消防电话,将各个系统分离达到抗干扰能力,在火灾发生初期,将烟雾、热量、光辐射等反应,通过感温及感光等探测器转变电信号,将信号传输到报警器中,系统中含有晶振显示屏及LED等及蜂鸣器、PID控制电压,包括四个控制按钮,检测可燃气体及直流电、电容设备,并利用3极管进行断电保护,电源为3.3V。在平台建设中,传感器包括敏感设备、处理电路、转换元件。敏感元件是监测物理量的结构,转换元件则是分析被测量关系的物理量,将元件转变为电量进行输出,处理电路则是将元件转变为便于监测的电量,完成传输处理。单片机驱动蜂鸣器包括两种形式,通过PWM输出口直接驱动,使用I/O定时翻车电平对蜂鸣器进行驱动。PWM输出口直接驱动通过输出方波进行驱动比较麻烦,通过定时器进行定时,通过翻转电平产生波形,从而满足蜂鸣器要求,一旦可燃气体浓度过高,容易发生蜂鸣声进行报警。直流电机具有四个输出,包含四个电机,单片机体积小,也是直流电控制的重点,并利用PID算法合理控制,型号是TC1508S。前端设备对城市环境进行监测,在网络技术发展下,数据传输速度更快,数据量较大。Flume单位对数据进行处理,为避免flume压力较大,将Kafka框架为数据进行暂存处理,作为消息暂存处理系统,降低项目耦合度[7]。3.3.2智慧消防数据分析平台。智慧消防数据分析过程中,通过Strom大数据计算群,系统前端对嵌入式设备进行监测,对监测的数据进行处理,Strom平台将数据进行处理,设置AdultLogTopic步骤,利用AdultLog传输数据情况。消防检测各项数据会进入Strom集群中的Nimbus节点,nimbus节点将消防监测数据中的各项数据根据火灾防控标准分发到子节点,进行大数据拆分活,编辑大量的Topology,对前端设备传输的温度及空气湿度、图片信息进行检查,对目前的消防数据结果进行汇总,传输到智慧消防系统平台中[8]。在智慧系统中,Zookeeper技术有利于保证嵌入式数据及时传输及处理,若前端嵌入设备发生故障,或者智慧平台进入集群,部分SuperVisior前端嵌入式数据量较大,导致系统发生故障。Zookeeper有利于实时监测数据,对数据进行处理,针对特定的问题,Topology消防监测设备可以将数据处理。在智慧消防平台数据化模块呈现中,Strom集权将AdultLog主题中的Topology数据进行汇总,处理后放在Json对象中,为制作图表提供依据。通过智能消防系统可以调查用户行为,通过SetOption方法传输数据,后台接收到数据请求后,通过视频函数计算数据,并发送到前端,使用Echarts模板呈现数据。

4大数据嵌入式软件在物联网产业的应用前景

现阶段,信息技术高速发展,物联网产业市场前景较为可观,但物联网产业若想获得长足发展,应当对大数据技术进行完善。若大数据技术无法支撑,物联网产业无法更上一层楼。未来,大数据嵌入式软件将在物联网产业广泛应用,形成全面的物联网体系,伴随市场发展而不断成熟。物联网也将不断扩展应用范围,迎接更多的机遇与挑战。为将社会中各个产业链接,达到多方共赢目标,应当将大数据技术、嵌入式软件、物联网及人们的社会生活连接,形成全新的商业模式,推动物联网产业长远发展。大数据技术支撑的物联网带给人们最大的便利便是改善人们的生活方式。在社会经济发展中,物联网技术带给社会的经济效益是巨大的,日后,物联网产业也将在人们的衣食住行各个领域体现,比如,在交通领域,汽车已经呈现智能化发展,通过物联网技术与汽车连接,汽车自动驾驶、自动规避风险,选择最佳的行走路线,为人们的出行提供方便。在物流行业中,代表产业是网购,人们通过网购实现娱乐及消遣,物流是网购中的重要环节,通过嵌入式软件对货物进行快速分拣,达到快速输送目标。物联网技术已经广泛应用在物流体系中,包括运输、配送、包装及装卸等各个环节,逐渐形成智能物流系统。在医疗领域,通过嵌入式软件,实现医疗信息电子化及智能化,这也是医疗行业发展的大趋势。未来,人们会通过二维码看病,医生扫码观看患者信息,具有完善的病历资料,便于诊断及治疗疾病,减轻医生工作负担,提升诊疗效率[9]。

5结束语

信息化时代背景下,高新技术进入人们的生活,物联网产业与大数据技术发展具有相关性,大数据技术便于处理物联网产生的信息,嵌入式软件在使用后对信息进行分组,通过智能处理选择最佳的信息。嵌入式软件在物联网中应用,有利于改善人们的生活水平,为人们生活提供便利,日后,物联网产业发展前景更为广阔,大数据嵌入式软件也将在物联网领域应用,搭建更为完善的物联网架构。

作者:郭福洲 单位:黄冈职业技术学院电子信息工程学院


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