嵌入式web service食品安全智能监测节点关键技术研究

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食品安全问题是关系到人类生存发展的重要课题,近年来,频繁发生的食品安全事件造成了不良的社会影响,提高食品安全监测管理信息化、智能化水平已经迫在眉睫。食品流通涉及到食品生产、加工、运输、贮藏、销售等多个环节,食品每个环节都会受到外界温度、湿度以及微生物群等环境因素的影响,逐渐以一定的速度和方式丧失其原有品质。评价食品的品质不仅需要了解食品的初始状态,而且需要根据食品的环境变化实时动态地评估与预测。本文从食品安全实时监测、安全状态评估和预测网络的实际特点出发,综合运用物联网技术、web service技术等探讨基于食品安全监测的智能化解决方案。设计并实现一种基于嵌入式web service技术的食品安全智能监测节点,区别于传统意义上的以条码或RFID标签为基础的食品安全溯源系统,本文食品安全智能监测网络具有实时监测影响食品品质的环境因素,并对食品品质的当前状态进行评估和预测进一步的安全状态的能力。本文首先对食品安全智能监测网络的关键技术进行深入的分析,提出了食品安全智能监测网络的总体架构,设计并实现了智能监测节点的硬件平台。智能监测节点的主控芯片采用集微处理器和射频功能于一体的CC2530F256,控制外围模块以及温度数据信息的采集、处理和发送等。其他外围模块包括日历时钟、液晶显示、蜂鸣器报警等,用以实现显示、查询、超出阈值时自动报警等功能。然后,为满足大范围内多智能监测节点灵活接入互联网的需求,克服通常意义下RFID系统点对点通信模式的不足,本文在智能监测节点上构建轻量级网络协议栈。鉴于实际应用中智能监测节点数量庞大的特点,IPv4的32位地址空间无法满足智能节点关于IP地址资源的需求,下一代网络通信协议IPv6具有巨大的地址空间以及无状态自动配置、良好的移动性支持等特点,是大范围内多智能监测节点灵活接入互联网的完美解决方案。但由于智能监测节点底层采用IEEE802.15.4协议,无法直接将标准的IPv6协议栈运行在智能监测节点上。因此,本文在深入研究IPv6、6LoWPAN的标准草案之后,依托Contiki操作系统设计一种智能监测节点的轻量级IPv6网络协议栈,完成智能监测节点与应用主机间端到端的通信,最终实现智能监测节点与IPv6网络间的无缝融合。最后,在研究REST架构风格和web service本质特征基础之上,将REST架构风格的设计思想引入到智能监测网络中,提出一种嵌入式智能监测节点的轻量级web service架构,将智能监测节点提供的若干服务抽象为资源,为智能监测网络的实现提供一种轻量化的实现途径。文中最后在智能监测网络的平台上完成对智能监测节点与IPv6网络的互通性、智能监测节点轻量级web service架构的测试与验证。结果表明,实现了智能监测节点与IPv6网络间的无缝融合,通过统一的访问接口,能够完成对智能监测节点数据资源的可视化访问。文中最后对本文所做的工作进行总结,并对下一步工作提出展望。
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