关于物联网应用层MVC开发的研究

韩丽娟， 沈宥臣， 仲伟男， 闫红杰

0 引言

物联网被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后世界信息产业的第3次浪潮，代表了下一代信息发展技术。物联网融入了射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能技术与嵌入式技术。物联网将在很大程度上改善人们的生活和工作方式。

物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网的基础之上进行延伸和扩展，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通讯。物联网实质是实现了物品信息互联，实现产品信息实时共享[1]。

物联网实现有 3个层次[2]：①传感系统（设备层）[3]，通过各种技术手段，来实现和物相关信息的识别和采集；②通信网络（信号传输和获取层），包括现在的互联网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，目的是对采集来的信息进行可靠传输和处理；③应用和业务（应用层），即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。其中传感技术和通信技术实现了前两个层次，主要由无线射频识别（RFID）、传感网技术等技术构成，而第 3个层次则是以软件为主的数据处理技术，完成对信息的处理和再创造，并向用户提供最及时、最可靠的服务。应用层是物联网研究的重要方向。

“查询型（智能检索）”物联网应用，是指在一般校园管理系统的基础上，融合了物联网的理念，模拟物联网应用层接收信息并分类进行分析、判断、处理，返回可靠的各项服务信息。

现从基于物联网应用层MVC3层架构技术、基于物联网的信息识别采集传输过程、基于物联网的智慧校园系统所能提供的独特服务3个方面进行论述。

1 基于物联网的MVC 3层架构技术

[4]。物联网应用层是整个物联网体系架构中控制处理中心，能够将无序的“感知”信息加工为有序的、可靠的信息并以友好的方式呈献给用户，仍旧属于“浏览器/服务器（B/S，Browser/Server）”系统的范畴。MVC架构模型是开发B/S系统的优良途径。鉴于MVC开发的模块化思想的先进性，引入物联网概念后，考虑到物联网应用层是基于软件开发的信息处理层，其开发模式和架构设计上非常适合采用MVC的思想。

MVC是3个单词的缩写,分别为：模型(Model)、视图(View)和控制Controller)。MVC模式的目的就是实现Web系统的职能分工。MVC作为一种模块化的设计思想，具有如下优点：

①多个视图能共享一个模型。在MVC设计模式中，模型响应用户请求并返回响应数据，视图负责格式化数据并把它们呈现给用户，业务逻辑和数据表示分离，同一个模型可以被不同的视图重用，所以大大提高了模型层程序代码的可重用性；②模型是自包含的，与控制器和视图保持相对独立，因此可以方便地改变应用程序的业务数据和业务规则，由于MVC的3个模块相互独立，改变其中1个不会影响其他2个，所以依据这种设计思想能构造良好的松耦合的组件；③控制器提高了应用程序的灵活性和可配置性，控制器可以用来连接不同的模型和视图去完成用户的需求，控制器为构造应用程序提供了强有力的重组手段。

传统MVC架构如图1所示[5]。

图1 传统MVC架构

控制器：接受用户请求，调用模型响应用户请求并选择视图显示响应结果；视图：显示模型状态，响应模型状态更新并把用户输入数据传递给控制器；模型：封装应用程序状态，响应状态查询，处理业务流程，通知视图更新状态。

引入物联网之后，现有的开发模型不能够很好地完成应用层多种不同的业务请求，因为与物相连的终端服务器[6]不仅接收来自用户的请求，而且接收与感知层相连的接收器（设备终端）的信息。由此设计出如图2的架构。

图2 基于物联网应用层的MVC架构模型

在此模式中，视图和模型保持不变，控制器Servlet分为动态和静态控制器。静态控制器是接收来自浏览器的用户请求，并根据用户请求作出相应处理。动态控制器包含各种接口，接收感知层传输信息，并沿“响应请求”路线调用各种模型处理。

静态控制器(Static_Servlet)管理由用户发出的各种请求（主要包括查询请求），定义为“静态控制器”。

动态控制器（Dynamic_Servlet）管理由物联网设备终端所感知的信息，能够不断地、随机地、实时地改变物联网状态，在时空上具有一定的不确定性，定义为“动态控制器”。

使用此新型架构的优势：

①静态控制器和动态控制器共用一个模型，在架构上保证了数据传递的一致性和信息的共性；②采用分层控制的方式，继承了MVC分层管制的优良特性，从物理和人两个方面考虑到了系统不同用户的相异点，物体和物体相连将变动信息输入系统，人通过系统获取实时物体信息；③MVC开发的系统的模块化特性，便于维护，与对物联网感知层大量传感器信息的管理相适应；④MVC开发模式应用于该层，可大大提高系统的可扩展性，为将来基于物联网的大型系统（如机场智能监控、土地资源智能利用等）的开发提供了基础平台。

事实上，物联网应用层集成了物联网所有的感知信息，是所有信息汇总和处理的中心，新型MVC架构为这个中心提供了一个良好的开发平台和维护基地，为其每一次升级奠定了基础。在这种思想的指导下，“基于物联网的智慧校园系统”应运而生。

2 基于物联网的信息识别、采集、传输

基于物联网的信息识别、采集、传输参考文献[7]。

2.1 感知层、传输层与应用层的连接

（1）教室温度识别

①每个教室安装一个温度传感器，实时感应教室温度信息。若温度发生变化，传感器将通知接收器，接收器接收温度信息，之后信息传送到终端服务器；②信号通过无线传输等方式传送到终端服务器，由系统进行处理。

（2）座位状态

①每个座位安装压力传感器，当有人坐上去时，压力传感器状态位变为 1，没有人时状态位为 0；②信号通过无线传输等方式传送到终端服务器，由系统进行处理。

（3）车位状态

①每个车位安装压力传感器，当有车驶上去时，压力传感器状态位变为 1，空时状态位为 0；②信号通过无线传输等方式传送到终端服务器。

2.2 进一步处理

由物联网应用层终端处理信息并实时反馈给用户。

3 智慧校园系统所提供的独特服务

系统在静态信息管理的基础上，增加了教室信息管理、座位信息管理、车位信息管理及其与物联网的接口，实现与物互联。

系统的用例图如图3所示。

图3 系统用例

教室信息接口接收来自物联网中接收器的温度、教室状态等动态信息，通过MVC3层架构控制数据库信息存储；同样座位信息接口接收来自物联网中的接收器的座号、座位状态等动态信息，通过MVC3层架构控制数据库信息存储，继而向用户（学生或教师）提供教室状态、座位状态信息。

车位信息接口接收来自物联网中接收器的车场名称、车场类别、车位编号、车位状态信息，通过MVC3层架构控制数据库信息存储。

4 结语

物联网是一个庞大的系统，是未来10年或更长时间进行设计、部署、实现和完善的系统；其中的应用层不仅承载着丰富的业务逻辑和海量的信息处理[8]，而且是同用户直接通讯的模块，其地位是不言而喻的。用新型MVC架构模式开发应用层，增强了系统可维护性和可扩展性，为物联网整个系统的实现奠定了基础。物联网应用是一个具有广阔前景的研究领域，其对物联网的发展意义深远。

参考文献

[1]黄映辉，李冠宇.物联网:语义、性质与归类[J].计算机科学,2011,38(01):65.

[2]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学,2010,37(06):2.

[3]赵静，喻晓红，黄波,等.物联网的结构体系与发展.[J].通信技术,2010,43(09):107.

[4]黄开枝，许勇，王黎,等.JavaEE5完全学习手册[M].北京:清华大学出版社，2009.

[5]杨斌，张卫冬.基于SOA的物联网应用基础框架[J]. 计算机工程,2010,36(17):96.

[6]赛奎春，白伟明.JSP信息系统开发实例精选[M]. 北京:机械工业出版社，2006.

[7]于和琪，纪阳，张春红.基于Widget的无线物联网应用[J].通信技术,2011,44(01):54.

[8]孙其博，刘杰，黎羴,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(03):3-7.