气象物联网系统关键技术研究
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摘 要：在气象物联网应用系统中，为了解决企业自行编码标准不统一造成的系统不兼容、适用范围有限等问题，将物联網编码技术与气象应用系统相结合，并将ucode编码应用于气象物联网应用系统对制造商的气象物联网终端进行标识编码，从而制造商能以更加标准、规范的方法管理其终端产品。根据对气象物联网应用系统的分析和研究，运用Qt C++界面开发框架和数据库设计、开发了气象物联网ucode编码管理系统，支持编码规则制定、编码变更，编码值生成、编码使用与属性信息存储，为物联网系统生产商提供简便的ucode标识编码应用。
关键词：气象;物联网;标识;ucode编码;管理系统;数据库
中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）03-00-02
0 引 言
在西方发达国家，物联网技术已经在气象领域中使用，尤其是气象监测和气象预报中，甚至有的国家将其使用在军事气象领域中，实现了军事气象的智能管理。在我国，物联网技术主要在气象信息监测、气象发布和气象服务等方面应用[1]。气象事业是基础性、科技性公益事业，随着科学技术的发展，气象事业取得长足进行，在防灾减灾、经济建设、社会发展和国防建设中发挥了重要作用，气象条件的优劣是影响国家安定与人民生活稳定的关键因素之一[2]。
物品都具有其独特属性，物体标识编码能识别其属性，由于每个物品的唯一性，因此标识编码也应具有唯一性。标识编码的标准统一，这样才能使编码具有唯一性，也能更准确方便的识别物品信息[3]。气象物联网中的终端需要进行统一标识、管理。统一标识技术是实现海量物品区分与查找的关键技术，要求能够对某个物体、某类物体及其复合物体进行标识。数据交换标准的一个核心问题就是物体命名和寻址唯一性问题，随着物联网系统的发展和应用普及，这个问题变得越发重要[4]。
标识与寻址技术在气象物联网中起着重要的支撑作
用[5]，气象终端标识体系的建设是实现气象物联网智能化管理的基础;因此以标识编码为核心的“气象物联网系统关键技术研究”具有新颖性和重要的学术和现实意义。
1 ucode编码
完善的标识解析服务是物联网发展的基础，目前许多国家和组织都在研究物联网标识解析与寻址技术。日本uID Center（ubiquitous ID Center，泛在识别中心）提出专有的寻址解析协议ucodeRP，该解析服务支持单一编码标准的物品标识，即ucode标识[3]。
ucode是分配给各个对象的标识号。此外，可以针对现实世界中不存在的内容和信息、更抽象的概念以及现实世界中的有形对象和位置发布ucodes。ucode是128位固定长度标识符系统。此外，已经准备了以128位为单位扩展ucode长度的机制以满足未来的需求，因此也可以定义长于128位的代码。
ucode编码一共有5个部分，分别为版本号、顶级域代码（Top Level Domain Code，TLDc）、类代码（Class Code，cc）、二级域代码（Second Level Domain Code，SLDc）和识别码（Identification Code，ic）。指定二级域代码和识别码边界的代码称为类代码。目前定义了6种类型的类代码，其识别码宽度为16位，32位，48位，64位，80位或96位。
uID Center root管理整个128位代码空间，版本号一般占头4位，现为0值;将顶级域代码分配给顶级域管理组织。以这种方式，由顶级域管理组织管理的ucode版本和顶级域代码字段（高20位）是固定的。顶级域管理组织可以自由地管理以下108位;顶级域管理组织将类代码和二级域代码分配给二级域管理组织;二级域管理组织可以自由地管理以下识别码字段。顶级域管理组织基本上就是国家等级，二级域管理组织就可以是某一组织，如研究所、学校、公司等。
2 气象物联网系统及其表示编码
2.1 气象物联网系统
气象物联网共分为感知层、网络层和应用层三个部分。气象物联网中感知层由每个地区的气象站组成，通过通信链路将自身的信息和采集的数据传输给网络层的物联网信息中心，物联网信息中心会有许多分布式数据库将气象站信息和数据存储，气象物联网管理对每个气象进行编码管理等操作，系统如图1所示。
2.2 ucode管理系统原理
为了能够统一管理气象终端，编码管理系统依托于物联网结构，科学地分配ucode编码，对气象终端进行统一标识。ucode编码一共5个部分，版本号占前4位，现为0值，以适应未来ucode编码变化;顶级域代码占16位，由中国ucode顶级域组织申请，由uID中心分配以代表中国组织;类代码和二级域代码都由二次域组织向顶级域组织申请，系统默认使用类代码为9，占4为，则二级域代码为8位，现前32位固定不可变，为二级域组织的ucode码值;ucode编码的特点是层级结构，识别码共有96位，也再分为公司码和气象终端编码2个部分。公司码为全国公司编码，气象终端的公司中也会有气象终端信息且有产品码，可以将根据情况兼容产品码并设置公司、气象终端编码位数，以更有利地进行气象终端标识。
系统有两个身份进行编码管理：管理员和用户。管理员就是二级域管理组织，而用户就是气象物联网公司。公司码和气象站编码各占位数由系统管理员分配，公司码由用户进行注册时申请，管理员进行分配赋予用户权限，气象终端编码部分由用户自主与实际终端信息结合分配，这样就能够科学地统一标识气象终端。
系统共有登录功能、注册功能、管理员功能和用户功能。系统流程如图2所示。
2.3 登录、注册功能
用户和管理员可以通过切换登录身份进行登录，管理员不能注册，系统已默认管理员root。用户即各家公司可以通过注册功能进行信息输入注册，这样可以通过对接其属下的商品信息数据库，为之后对终端进行分配编码和以后的解析服务提供了方便。 2.4 管理员功能
管理员功能一共有设定公司码位数和分配公司码。管理员最主要的是管理公司码。管理员可以设定公司码位数，这样公司注册时系统就能自动分配公司码，也可手动分配。公司注册完成后，管理员能够查看并管理注册的公司，系统给注册公司分配公司码，赋予其自由地管理余下编码的权限，这样将识别码继续分层。
2.5 用户功能
用户功能一共有设定规则功能和使用编码功能。用户就是气象物联网公司，系统给予用户能够自由分配剩下的识别码。用户能够设置自己的編码规则，将剩余的识别码再度划分，兼容公司气象终端的商品编码，通过其本身的数据库更方便地与气象终端详细信息相联系。设定编码规则完成后，按照规则输入编码。
3 结 语
气象物联网的基础就是统一标识。系统利用ucode编码具有的层级结构赋予制造商将其气象物联网终端的更多属性信息映射到ucode编码中，气象终端的信息存储在分布式的数据库中，从而制造商能以更加标准、规范的方法管理其终端产品，气象监测时预警也能够更加准确、快速地将气象终端采集的数据进行传递分析。ucode编码已有128位代码空间，还有128位为单位扩展以满足未来庞大的物联网需求。ucode现有巨大的代码空间还能够兼容大部分的其他编码，以求未来标识统一。可见ucode编码标识唯一性、层级结构和富余的代码空间都可以令气象物联网结构更加科学，更加利于管理，在未来的发展中拥有巨大潜力。
参 考 文 献
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