CN101980092B - 一种传感器网络的控制处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感器网络的控制处理方法，包括：A、预设分层结构的控制逻辑信息，该控制逻辑信息中描述了分层嵌套组合关系的限制条件；B、从所述嵌套组合关系的最底层的限制条件开始，按照嵌套关系分层计算各层限制条件的逻辑运算结果；C、根据最高层的逻辑运算结果判断是否触发控制，如果触发，则根据预设的控制指令向对应的受控设备发送对应的控制指令。利用本发明，可以实现传感器网络按照复杂的组合控制逻辑对受控设备进行控制。

Description

一种传感器网络的控制处理方法

技术领域

本发明涉及传感器网络控制技术领域，具体涉及一种针对传感器网中复杂组合控制逻辑的控制处理方法。

背景技术

传感器网络是由许多在空间上分布的传感器装置及控制设备等组成的一种智能网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况(比如温度、声音、振动、压力、运动或污染物)。现今传感器网络被应用于很多领域，如环境与生态监测、智能楼宇系统、健康监护、家庭自动化、以及交通控制等。

例如，智能楼宇系统就是传感器网络的一个重要应用，当前智能楼宇系统的建设越来越普遍，智能楼宇系统主要采用物联网和无线通讯技术，通过终端感知终端，对楼宇、公共建筑的温度、湿度、光照等参数进行采集，由主控系统按照预定阀值及时间参数，直接通过传感器网络实现对建筑能耗的有效控制，从而实现节约能源、节省成本的目的。

目前智能楼宇系统的基本工作方式为：终端传感器节点之间通过Zigbee协议相互通信，自组织成网，终端传感器节点采集的数据通过多跳汇聚到汇聚节点(Sink节点)，Sink节点作为一网关(Gateway)将收到的消息进行协议转换，并将数据存储在远程数据库。高层应用基于所获取的数据，按照设定的控制逻辑对整个楼宇控制节点(即电器控制器)进行控制，实现电器的智能、自动化开关。

智能楼宇中的主控系统作为高层应用的重要一部分，将按照预先设定好的控制逻辑实现对楼宇的智能控制。控制逻辑可以根据某类传感器节点采集值的聚集运算结果进行设定，

目前的控制方法仅对基于单一服务的控制逻辑来讲实现起来比较容易，例如，对照明灯的开关控制基于室内某几个光照传感器节点采集值的平均值，对空调的控制基于室内某几个温度传感器节点采集值的平均值，等等。

但是，随着智能楼宇系统越来越成熟，控制逻辑也越来越复杂，基于单一服务的控制逻辑已无法满足系统需求，例如控制逻辑可能为，室内温度平均值大于某值，并且湿度平均值小于某值时，打开加湿器并关闭空调，然而目前还没有一种可以针对复杂的组合控制逻辑进行有效处理的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种传感器网络的控制处理方法，可以实现传感器网络按照复杂的组合控制逻辑对受控设备进行有效控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种传感器网络的控制处理方法，包括：

A、预设分层结构的控制逻辑信息，该控制逻辑信息中描述了分层嵌套组合关系的限制条件；其中，所述预设分层结构的控制逻辑信息包括：预设至少一组限制条件，预设一组以上限制条件时进一步设置各组限制条件之间的逻辑聚合关系；在每组限制条件中设置至少一个限制条件，一组内预设一个以上限制条件时进一步设置各限制条件间的逻辑聚合关系；

B、针对每一组限制条件，执行：计算组内各限制条件的逻辑运算结果，根据组内各限制条件间的逻辑聚合关系，计算该组限制条件的逻辑运算结果；根据各组限制条件之间的逻辑聚合关系，计算各组间的逻辑运算结果；

C、根据各组间的逻辑运算结果判断是否触发控制，如果触发，则根据预设的控制指令向对应的受控设备发送对应的控制指令。

在一种优选实施例中，步骤B中，所述计算组内各限制条件的逻辑运算结果的具体方法为：

查询组内各限制条件中指定的传感器节点所采集的最新值，按照该限制条件指定的聚集条件对所述最新值进行处理，根据处理结果是否满足指定阈值得出该限制条件的逻辑运算结果。

在一种优选实施例中，该方法在步骤A中进一步预设所述控制逻辑的服务时间范围，在步骤B之前进一步判断当前时间是否符合所述控制逻辑的服务时间范围，在符合时才进入步骤B对该控制逻辑进行处理。

在一种优选实施例中，该方法在步骤A中进一步预设所述组限制条件的服务时间范围，在步骤B中每处理一组限制条件之前进一步判断当前时间是否符合该组限制条件的服务时间范围，在符合时才对该组限制条件进行处理。

在一种优选实施例中，该方法按照指定周期执行所述步骤B和C。

在一种优选实施例中，所述步骤A中采用可扩展标记语言XML描述方法预设所述分层结构的控制逻辑信息和受控设备信息；步骤B中采用XML文档对象模型方法解析所述XML描述信息，并分层处理所述控制逻辑的逻辑运算结果。

在一种优选实施例中，所述采用XML描述方法预设所述分层结构的控制逻辑信息和受控设备信息的具体方式为：

利用XML描述控制逻辑元素和受控设备元素，其中：

控制逻辑元素中包括如下子元素：

1)组限制条件，该子元素至少有一个；

2)各组限制条件间的逻辑关系，该子元素有零到一个；

3)本控制逻辑的总体有效时间段，该子元素有零到一个；

其中，所述组限制条件子元素中又包括如下子元素：

11)单一的限制条件，该子元素至少有一个；

12)组内各限制条件之间的逻辑关系，该子元素有零到一个；

13)组有效时间段，该子元素有零到一个；

其中，所述单一的限制条件又包括如下子元素：

111)传感器节点类型；

112)某个传感器节点ID，该子元素至少有一个；

113)各传感器采集值的聚集方式；

114)条件触发器；

115)条件触发的阈值；

所述受控设备元素中具体包括受控设备信息子元素，该子元素数目至少为一个；每个受控设备信息中又包括受控设备标识和对该受控设备的控制命令。

由于本发明采用分层结构描述控制逻辑信息，解析控制逻辑时利用分层计算的方式进行逻辑运算，从而可以层层算出多个甚至多组限制条件的逻辑聚合结果，并根据逻辑聚合结果对受控设备进行控制，最终可以实现传感器网络按照复杂的组合控制逻辑对受控设备进行有效地控制。

另外，本发明还采用可扩展标记语言(XML，EXtensible Markup Language)方式对分层结构的控制逻辑进行描述和解析处理，可以简单明了地描述多个服务之间复杂的嵌套组合关系，提高了传感器网络中复杂控制逻辑的规范性与灵活性。同时由于各种编程语言都提供了构造XML和解析XML的便捷接口，本发明所述的组合控制逻辑易于在不同的系统间交换数据，并且XML具有自我解释能力，便于异构设备所共识，也便于应用程序解析。

附图说明

图1为本发明所述控制处理方法的主要流程图；

图2为一种控制逻辑的总体结构图；

图3为本发明根据XML描述的控制逻辑进行控制处理的一种实施流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1，本发明所述传感器网络的控制处理方法的核心技术方案是：

步骤101、预设分层结构的控制逻辑，该控制逻辑包括分层嵌套组合关系的限制条件。

步骤102、从所述嵌套组合关系的最底层的限制条件开始，按照嵌套关系分层计算各层限制条件的逻辑运算结果；

步骤103、根据最高层的逻辑运算结果判断是否触发控制，如果触发，则根据预设的控制指令向对应的受控设备发送对应的控制指令。

本发明不仅适用于智能楼宇系统，还可以适用于其他有线或无线的传感器网络进行复杂组合控制逻辑的处理。下面实施例中以智能楼宇系统为例对本发明进行说明。

智能楼宇系统中的控制逻辑是由用户通过系统高层提供的网页接口设定的。图2为一种控制逻辑的总体结构图。参见图2，控制逻辑分为两种，一种是基于定时控制的，一种是基于限制条件控制的。定时控制逻辑就是设定在某个时间点打开或关闭某些受控电器。基于限制条件控制又包括单一控制逻辑和组控制逻辑。本发明所针对的就是组控制逻辑，其中包括分层嵌套组合关系的限制条件。

步骤101中，对于基于限制条件的控制逻辑，所述分层嵌套组合关系的限制条件的设置方法是：预设至少一组限制条件，预设一组以上限制条件时进一步设置各组限制条件之间的逻辑聚合关系；在每组限制条件中设置至少一个限制条件，一组内预设一个以上限制条件时进一步设置各限制条件间的逻辑聚合关系。

步骤102中，针对每一组限制条件，首先计算组内各限制条件的逻辑运算结果，再根据组内各限制条件间的逻辑聚合关系，计算该组限制条件的逻辑运算结果。在计算出所有组限制条件的逻辑运算结果后，再根据各组限制条件之间的逻辑聚合关系，计算各组间的逻辑运算结果。最后在步骤102中，根据上一步骤计算出的各组间逻辑运算结果判断是否触发控制。

在一种实施例中，本发明所述的方法在步骤101中可以进一步预设所述控制逻辑的服务时间范围，在步骤102之前进一步判断当前时间是否符合所述控制逻辑的服务时间范围，在符合时才进入步骤102，以对该控制逻辑进行处理。

本发明所述的方法还可以在步骤101中进一步预设所述组限制条件的服务时间范围，在步骤102中每处理一组限制条件之前进一步判断当前时间是否符合该组限制条件的服务时间范围，在符合时才对该组限制条件进行处理。

另外，对于步骤101中预设好的控制逻辑，可以进一步设定轮询周期，由后台程序定期轮询所述控制逻辑(该控制逻辑可以是一个，也可以是一个以上)，即定期循环执行所述步骤102和步骤103，查看有没有逻辑运算结果为true的控制逻辑，如果有，就对相应的受控电器进行控制。从而及时判断传感器网络中各种传感器采集值的变化，并做出及时的控制调整。

对于受控设备，本发明中一条控制逻辑可以控制一个以上受控设备，所以在一条控制逻辑中可以设定一个以上受控设备的标识及每一个受控设备的应响应状态。

本发明所述的控制逻辑可以由用户进行设置，但是在传感器网络中，需要将所述控制逻辑描述为计算机可以识别执行的信息，才能被控制系统使用。因此，在传感器网络中需要预先将上述控制逻辑转换为系统可以识别和解析的数据描述信息，本文中将该控制逻辑的数据描述信息简称为控制逻辑信息，该控制逻辑信息需要预设在存储模块(例如数据库)中，当传感器网络在运行过程中，从存储模块中解析出所述控制逻辑信息，并根据该控制逻辑信息进行逻辑运算。

本发明的优选实施例中，采用XML技术来描述所述的分层结构的控制逻辑，生成基于XML的分层结构的控制逻辑信息。XML是一种传输和存储数据的技术，其焦点是数据的内容。XML可以简单明了地描述多个服务之间复杂的嵌套组合关系，并且规范性与灵活性并重。目前，各种编程语言都提供了构造XML和解析XML的便捷接口，因此采用基于XML的描述方法来描述本发明所述的组合控制逻辑，易于在不同的系统间交换数据，并且XML具有自我解释能力，便于异构设备所共识，也便于应用程序解析。

本发明的一种优选实施例中，系统高层按照用户的设定采用XML文档对象模型(XML DOM，XML Document Object Model)技术把一个控制逻辑构造为一个合格、有效的XML格式字符串存入数据库。XML DOM定义了一种访问和处理XML文档的标准方法，它可在内存中随机处理XML文档中的全部内容。DOM技术可以基于“文档节点树”模型实现内存节点数据的随机定位与修改，因此后台控制程序利用DOM构件接口实现随机存取和动态修改。

本发明所述控制逻辑的XML描述信息的一种具体实例如下述XML数据所示：

<？XML version＝″1.0″encoding＝″gb2312″？>

-<operatingRule id＝″123″>

-<constraints>//本元素内包含本控制逻辑的所有限制条件，其最终计算结果为true或flase两者逻辑状态；

-<cstraitGroup>//代表一组限制条件，其最终计算结果为true或flase两者逻辑状态；

-<constraint>//代表一个限制条件，其最终计算结果为true或flase两者逻辑状态；

<sensorType>传感器节点类型</sensorType>

<sensorID>某个传感器节点ID</sensorID>(+)表示有大于多于一个sensorID

<clusterWay>AVG</clusterWay>//聚集方式，可以取，平均值，最大值，最小值，单个值

<operator>></operator>//条件触发器，可以取，大于，小于

<threshold>30</threshold>//阈值

</constraint>(+)表示有1到多个constraint元素

-<groupEffectTime>//组有效时间段

<timeSpan>某个时间段</timeSpan>(1-3)：表示时间段元素有1到3个；

</groupEffectTime>(0-1)：表示有零或至少1个

<groupLogicRelat>与？或</groupLogicRelat>//(0-1)表示组内各限制条件之间的逻辑关系

</cstraitGroup>(+)：表示有1到多个cstraitGroup元素

<cstrtLogicRelat>与？或</cstrtLogicRelat>//(0-1)表示各组之间的逻辑聚合关系

-<effectTime>//总体有效时间段

<timeSpan>某个时间段</timeSpan>(1-3)

</effectTime>(0-1)

</constraints>

-<ctrlElectrical>//该元素包含所控制的受控电器

-<Electrical>//受控电器

<ElectricalID>受控电器标识</ElectricalID>

<ctrlOrder>开/关</ctrlOrder>//控制命令

</Electrical>(+)代表可以有大于等于1个受控电器

</ctrlElectrical>

</operatingRule>

上述XML文档描述的是一个分层结构的控制逻辑信息，其表现形式是一个DOM树结构，描述了分层嵌套组合关系的限制条件。主要包括控制逻辑元素<constraints>和受控电器元素<ctrlElectrical>。其中：

控制逻辑元素<constraints>中又包括如下子元素：

1)组限制条件<cstraitGroup>，该子元素至少有一个；

2)各组限制条件间的逻辑关系<cstrtLogicRelat>；

3)本控制逻辑的总体有效时间<effectTime>，即所述的服务时间范围。

其中，所述组限制条件<cstraitGroup>中又包括如下子元素：

11)单一的限制条件<constraint>，该子元素至少有一个；

12)组有效时间<groupEffectTime>，即该组限制条件的服务时间范围；

13)组内各限制条件之间的逻辑关系<groupLogicRelat>。

其中，所述单一的限制条件<constraint>又包括如下子元素：

111)传感器节点类型<sensorType>；

112)某个传感器节点ID<sensorID>，该子元素至少有一个；

113)各传感器采集值的聚集方式<clusterWay>；

114)条件触发器<operator>；

115)条件触发的阈值<threshold>。

所述受控电器元素<ctrlElectrical>中具体包括子元素<Electrical>，数目至少为一个，表示受控电器信息。每个<Electrical>中又包括受控电器标识<ElectricalID>和对该受控电器的控制命令<ctrlOrder>。

本发明所述的传感器网络中可以有一个以上的上述控制逻辑，不同的控制逻辑信息可以由不同的上述XML文档进行描述。

图3为本发明根据XML描述的控制逻辑进行控制处理的一种实施流程图。该实施例中的控制逻辑采用上述XML方法进行描述，其中包括了分层嵌套组合关系的限制条件，如上述XML字符串所示。当用户设置好控制逻辑后，描述控制逻辑的XML字符串存储在数据库中，后台程序会定期轮询控制逻辑(可能有一个控制逻辑，也可能有一个以上的控制逻辑)，查看有没有限制条件的逻辑运算结果为true的控制逻辑，如果有，就对电器进行控制。鉴于限制条件有多组多个，所以采用分层处理的方式。图3所示为针对某一控制逻辑的实施流程，在实施该流程的过程中，该控制逻辑对应的XML DOM树被加载在内存中，程序可以在内存中随机处理该XML DOM树中的全部内容。该流程具体包括：

步骤301、过滤总体服务时间。具体方式是：判断当前时间是否在本控制逻辑的“总体有效时间段”(effectTime)内，如果在，则从内存的DOM树中移除“总体有效时间段”(effectTime)元素，并继续执行步骤302，如果不在，则跳过本条控制逻辑的处理流程，跳到下一条控制逻辑重新执行本流程。

步骤302、过滤组内有效时间。具体方式是：查看各组限制条件内的“组有效时间段”(groupEffectTime元素)是否存在，如果不存在，则将该组限制条件从内存的DOM树中移除，即对此组限制条件不做后续步骤的处理。如果存在“组有效时间段”，判断当前时间是否在所述“组有效时间段”内，如果在“组有效时间段”内，从该组移除groupEffectTime元素，并继续执行步骤303，如果不在“组有效时间段”内，把该组限制条件从内存的DOM树中移除，即对此组限制条件不做后续步骤的处理。

上述步骤301和步骤302是可选步骤，XML描述的控制逻辑中也可以不设置所述“总体有效时间段”(effectTime)和/或“组有效时间段”(groupEffectTime元素)，那么对应的可以省略上述步骤301和/或步骤302，

步骤303、循环处理本控制逻辑中各组中的每个限制条件(constraint元素)。对于每一个限制条件，查询该限制条件中的sensorID所指定的传感器节点所采集的最新值，按照聚集条件(clusterWay元素所指定的聚集方式)计算结果值，判断是否满足阈值，如果满足表明该限制条件的逻辑计算结果为真(true)，将该限制条件元素constraint修改为<constraints>true</constraint>的形式，如果不满足则为假(flase)，将该限制条件元素constraint修改为<constraints>flase</constraint>的形式。经此计算得到每组内各个限制条件的逻辑计算结果，把每组内的各个限制条件constraint元素修改为<constraints>true或false</constraint>形式。

步骤304、根据每组内的groupLogicRelat元素所指定的各限制条件之间的逻辑聚合关系，计算各组内各个constraint元素内容值的逻辑聚合结果，根据该逻辑聚合结果把各个cstraitGroup元素修改为<cstraitGroup>true或false</cstraitGroup>的形式。

步骤305、根据constraints的子元素cstrtLogicRelat所指定的各组限制条件之间的逻辑聚合关系，计算各组即cstraitGroup元素内容值的逻辑聚合结果，根据该逻辑聚合结果把constraints元素修改为<constraints>true或false</constraints>的形式。

至此，本条控制逻辑的限制条件的处理完毕。

步骤306、根据<constraints>的处理结果为“true”还是“false”决定是否要对受控电器进行控制。如果结果为“true”，则从该控制逻辑的XMLDOM树中取得每个Electrical元素，给该元素的子元素ElectricalID所指的受控电器发送ctrlOrder元素所指定的控制命令。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种传感器网络的控制处理方法，其特征在于，包括：

A、预设分层结构的控制逻辑信息，该控制逻辑信息中描述了分层嵌套组合关系的限制条件；其中，所述预设分层结构的控制逻辑信息包括：预设至少一组限制条件，预设一组以上限制条件时进一步设置各组限制条件之间的逻辑聚合关系；在每组限制条件中设置至少一个限制条件，一组内预设一个以上限制条件时进一步设置各限制条件间的逻辑聚合关系；

B、针对每一组限制条件，执行：计算组内各限制条件的逻辑运算结果，根据组内各限制条件间的逻辑聚合关系，计算该组限制条件的逻辑运算结果；根据各组限制条件之间的逻辑聚合关系，计算各组间的逻辑运算结果；

C、根据各组间的逻辑运算结果判断是否触发控制，如果触发，则根据预设的控制指令向对应的受控设备发送对应的控制指令。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤B中，所述计算组内各限制条件的逻辑运算结果的具体方法为：

查询组内各限制条件中指定的传感器节点所采集的最新值，按照该限制条件指定的聚集条件对所述最新值进行处理，根据处理结果是否满足指定阈值得出该限制条件的逻辑运算结果。

3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，该方法在步骤A中进一步预设所述控制逻辑的服务时间范围，在步骤B之前进一步判断当前时间是否符合所述控制逻辑的服务时间范围，在符合时才进入步骤B对该控制逻辑进行处理。

4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，该方法在步骤A中进一步预设所述组限制条件的服务时间范围，在步骤B中每处理一组限制条件之前进一步判断当前时间是否符合该组限制条件的服务时间范围，在符合时才对该组限制条件进行处理。

5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，该方法按照指定周期执行所述步骤B和C。

6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤A中采用可扩展标记语言XML描述方法预设所述分层结构的控制逻辑信息和受控设备信息；步骤B中采用XML文档对象模型方法解析所述XML描述信息，并分层处理所述控制逻辑的逻辑运算结果。

7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述采用XML描述方法预设所述分层结构的控制逻辑信息和受控设备信息的具体方式为：

利用XML描述控制逻辑元素和受控设备元素，其中：

控制逻辑元素中包括如下子元素：

1)组限制条件，该子元素至少有一个；

2)各组限制条件间的逻辑关系，该子元素有零到一个；

3)本控制逻辑的总体有效时间段，该子元素有零到一个；

其中，所述组限制条件子元素中又包括如下子元素：

11)单一的限制条件，该子元素至少有一个；

12)组内各限制条件之间的逻辑关系，该子元素有零到一个；

13)组有效时间段，该子元素有零到一个；

其中，所述单一的限制条件又包括如下子元素：

111)传感器节点类型；

112)某个传感器节点ID，该子元素至少有一个；

113)各传感器采集值的聚集方式；

114)条件触发器；

115)条件触发的阈值；

所述受控设备元素中具体包括受控设备信息子元素，该子元素数目至少为一个；每个受控设备信息中又包括受控设备标识和对该受控设备的控制命令。

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