物联网（Internet of Things,IoT）终端系统是物联网体系架构的底层系统,包括部署在应用现场的终端硬件和终端软件。传统的物联网体系主要由云端提供计算、存储和决策等服务,终端系统由于功能单一没有被过多地关注和研究。近年来,随着工业4.0时代对物联网需求的提高以及终端技术的进步,物联网的重心从云端向边缘及终端倾斜。物联网终端系统需具备本地存储、处理、决策及协同等功能,以适应复杂场景及高级应用需求,这已成为物联网发展的新趋势。在传统的开发和应用模式下,物联网终端系统软硬件均暴露出对异构需求场景适应性不足的问题。因此需要进行深入研究,在物联网终端软硬件的开发和应用模式上提出合理的解决方案,以顺应物联网的发展趋势。本文从物联网终端的硬件和软件两方面,分析了其对异构需求场景适应性不足的原因及表现形式。针对当前物联网终端系统的开发和应用模式,研究了目前相关领域对类似问题的解决方案及存在的问题,对终端的硬件和软件分别提出了应用场景驱动的终端硬件优化设计方法以及终端软件可重构框架。将提出的方法应用于“宁夏典型农村节能环保型污水处理技术筛选及智能设备研发与集成示范”项目,经现场测试,验证了所提方法功能完备、性能可靠、时效性满足要求。本文主要研究内容如下:物联网终端硬件方面,本文提出了物联网终端硬件优化设计平台。用约束、关注度和元件库分别对场景需求和硬件资源做了统一的规范描述。通过建立数学模型,将终端硬件设计问题转换为多目标优化问题,提出贡献评分的评价机制对硬件资源和终端方案进行评价,构建评价函数作为数学模型的优化目标。运用蚁群算法求解多目标优化问题,讨论了算法主要参数的影响方式和取值范围,并根据实际应用需求实现对模型参数的设置。通过仿真实验与对比分析,验证了平台的功能,测试了平台的运行性能。平台的输出方案满足性能指标要求,相较于传统的人工设计终端硬件的模式,平台在设计用时、设计成本、适应性、操作方法和评价方法上具备一定的优势。物联网终端软件方面,本文提出了物联网终端软件可重构策略框架。运用软件定义策略方法,对物联网终端软件的结构和应用功能进行高度抽象,提出了设备、变量、条件、条件集、状态、状态机的抽象组件。通过对组件实例的描述,定义应用策略,通过组件实例的协同运行,执行应用策略。本文设计了组件实例的描述方法和存储格式,研究了组件实例的运行流程和协同方式。通过组件实例的关联与配合,动态生成应用策略的逻辑网络,从而实现复杂的组合逻辑和时序逻辑。编写了框架的实现程序,通过理论分析和运行测试,对框架运行的响应速度与存储资源使用的情况与影响因素进行了探讨,并提出了改进措施。框架以其解耦、抽象、复用等特性,具备了外部环境、内部环境以及需求驱动的自适应能力。本文研究成果已应用于农村生活污水处理项目。首先将场景需求输入物联网终端硬件优化设计平台,通过优化算法输出了对应的物联网终端硬件方案,根据方案制作出了物联网终端硬件。方案具有良好的性能指标,并能适应场景的需求,验证了平台解决物联网终端硬件适应性问题的有效性。然后运用物联网终端软件可重构策略框架,对污水处理的工艺需求进行了描述和运行测试。证明框架能够高效地适配异构工艺,并可稳定运行,验证了框架解决物联网终端软件适应性问题的有效性。