CN102724307A - 用于物联网的信息融合引擎及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于物联网的信息融合引擎，其包括调度器和多个管理器。所述调度器为所接收的来自特定设备的消息选择用于处理该消息的管理器，所选择的管理器将该消息传递到对应于该设备类型的插件进行处理。每个管理器代表一种业务需求或功能并且管理具有相应功能的一个或多个插件，用于处理来自不同设备类型的消息。通过规范的、可扩展的业务处理插件接口，实现灵活增加专用、通用的接收、存储、转发插件，从而解决各类行业应用数据类型不同、计算方式不同，但需要统一计算、处理的问题。而且可以支持第三方插件，实现日志、内容审计、认证的功能。

Description

用于物联网的信息融合引擎及方法

技术领域

本发明涉及传感器及物联网，尤其涉及物联网中的信息融合。 

背景技术

数据融合概念是针对多传感器系统而提出的。在多传感器系统中，由于信息表现形式的多样性，数据量的巨大性，数据关系的复杂性，以及要求数据处理的实时性、准确性和可靠性，都已大大超出了人脑的信息综合处理能力，在这种情况下，多传感器数据融合技术应运而生。多传感器数据融合(Multi-Sensor Data Fusion，MSDF)，简称数据融合；也被称为多传感器信息融合(Multi-Sensor Information Fusion，MSIF)。它由美国国防部在20世纪70年代最先提出，之后英、法、日、俄等国也做了大量的研究。近40年来数据融合技术得到了巨大的发展，同时伴随着电子技术、信号检测与处理技术、计算机技术、网络通信技术以及控制技术的飞速发展，数据融合已被应用在多个领域，尤其是在物联网环境中。 

图1给出了典型的物联网应用环境架构示意图，其中，感知设备层包括指用户直接使用的终端感知设备（也可以称为接入设备或终端设备），比如移动终端、智能卡读取器、传感器、GPS及摄像头等。感知接入层包括将感知设备联入传输网络的网关、转换器等设备，比如感知设备接入网关、音视频编码转换器等。网络传输层指网络供应商提供的传输线路，比如移动通信网络、计算机互联网络、物联数据传输专网、图像数据传输专网等。数据融合层接收各种感知设备传送的信息、工作的状态，同时为指定的业务应用系统提供数据融合、转发、存储等功能。业务应用层通过数据融合引擎获得感知设备工作状态及工作结果，可以认证、管理终端设备。 

从其中可以看出数据融合的实质是针对多维数据进行关联或综合分析，进而选取适当的融合模式和处理算法，用以提高数据的质量，为知识提取奠定基础。数据融合可以简单地表述为：数据融合是利用计算机技术对时序获得的若干感知数据，在一定准则下加以分析、综合，以完成所需 决策和评估任务而进行的数据处理过程。 

但是在现有的物联网中的数据融合技术中存在以下问题： 

1、现有的物联网中数据融合仅针对特定的行业应用领域，而各种行业应用的数据类型不同，计算方式不同，所以互相不兼容，无法满足统一计算、处理的需求。 

2、现有的物联网数据融合业务的扩展性不灵活，需要进行特定的开发，而且需要使用其特定的接口，不支持第三方的插件。 

3、现有的物联网数据融合无法对异构数据源、异构数据类型等进行信息同步，以及无法进行统一认证、授权、终端状态管理等。 

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种用于物联网的信息融合引擎，能够融合处理多种异构数据，具有很好的业务可扩展性并且可支持第三方插件。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一方面，本发明提供了一种用于物联网的信息融合引擎，包括： 

调度器，用于为所接收的来自特定设备的消息选择用于处理该消息的管理器，所述消息至少包括设备类型标识和消息类型标识； 

多个管理器，每个管理器代表一种业务需求或功能并且管理具有相应功能的一个或多个插件，用于处理来自不同设备类型的消息。 

上述技术方案中，所述多个管理器可包括用于信息接收、信息转发、命令接收的管理器。 

上述技术方案中，所述引擎可包括管理器配置文件，通过修改管理器配置文件，添加代表新的业务需求或功能的管理器，以使该引擎能支持该类业务需求或功能 

上述技术方案中，在所述管理器配置文件中对于每个管理器可以包括以下信息：管理器的编号，管理器的名称、命令代码以及管理器响应于该命令所提供的信息。 

上述技术方案中，所述引擎可包括设备配置文件，通过修改设备配置文件，添加新的接入设备类型，以使该引擎能处理来自该类型的接入设备的信息， 

上述技术方案中，在所述设备配置文件中，对于每种设备可以包括以 下信息：设备类型标识、分组编号、消息类型标识、对应于该设备类型的插件的标识；其中所述分组编号指定所述插件属于哪个管理器。 

上述技术方案中，插件可以是以动态库的形式实现的，所述插件的标识为代表该插件的动态库的文件名称。 

上述技术方案中，所述多个管理器还可以包括用于信息存储、设备认证、系统日志、信息编解码、信息加解密和/或信息内容过滤的管理器。 

又一方面，本发明提供了一种采用如上所述的信息融合引擎进行信息融合的方法，包括： 

由调度器接收来自特定设备的消息，并根据消息类型标识选择用于处理该消息的管理器并将该消息转发到所选择的管理器； 

由管理器将从调度器接收的消息根据其设备类型标识传递到对应于该设备类型的插件进行处理。 

上述方法中，还可包括修改管理配置文件以添加代表新的业务需求或功能的管理器的步骤。 

上述方法中，还可包括修改设备配置文件来添加新的接入设备类型，以便能处理来自该类型的接入设备的信息的步骤。 

上述方法中，对于来自特定设备的消息，可以由调度器根据设备配置文件来确定来自该设备的消息由哪个/哪些管理器顺序执行，以完成相关任务；对于来自多个设备的消息，可以由调度器决定是否串行/并行地执行相应的管理器。 

与现有技术相比，本发明的优点在于： 

通过规范的、可扩展的业务处理插件接口，实现灵活增加专用、通用的接收、存储、转发插件，从而解决各类行业应用数据类型不同、计算方式不同，但需要统一计算、处理的问题。而且可以支持第三方插件，实现日志、内容审计、认证的功能。 

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中： 

图1为典型的物联网架构示意图； 

图2为根据本发明实施例的信息融合引擎的结构示意图； 

图3为根据本发明实施例的调度器、管理器和设备之间的关系示意图 

图4为根据本发明实施例的信息融合引擎中的调度器工作流程示意 图； 

图5为根据本发明实施例的信息融合引擎中的管理器工作流程示意图。 

图6为根据本发明的一个实施例的信息融合引擎的应用示例。 

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

实际上，数据融合这一技术有3层含义:①数据的全空间，即数据包括确定的和模糊的、全空间的和子空间的、同步的和异步的、数字的和非数字的，它是复杂的多维多源的，覆盖全频段；②数据的融合不同于组合，组合指的是外部特性，融合指的是内部特性，它是系统动态过程中的一种数据综合加工处理；③数据的互补过程，数据表达方式的互补、结构上的互补、功能上的互补、不同层次的互补，是数据融合的核心，只有互补数据的融合才可以使系统发生质的飞跃。因此在数据融合中主要需要解决以下问题： 

1）不同接入设备感知信息的接收方法融合； 

2）不同接入设备感知信息的过滤、转发方法融合； 

3）相同接入设备不同数据类型、不同数据结构信息的关联同步与融合。 

图2给出了根据本发明的一个实施例中的用于物联网的信息融合引擎的结构示意图。如图2所示，该引擎包括一个调度器和多个管理器。其中，各个管理器代表了不同的业务需求或功能。例如，代表基本功能的管理器包括用于信息接收、信息转发以及命令接收的管理器，即如图2所示的信息接收管理器、信息转发管理器、以及命令接收管理器。代表可扩展的功能的扩展管理器例如可以包括用于信息存储、设备认证、系统日志、信息编解码、信息加解密、信息内容过滤等等的管理器。每种管理器管理一组相应功能插件，用于处理来自不同设备类型的消息。所述消息至少包括设备分类号和消息类型的标识。当调度器接收到来自特定设备的消息时，可以根据消息类型的标识将该消息传送到相应的管理器进行处理。当管理器收到经由调度器传送的消息时，根据设备分类号将该消息传入与其对应的插件进行处理。对于来自特定设备的消息，由调度器（例如可以根据下文 所述的设备配置文件）来确定来自该设备的消息由哪个/哪些管理器顺序执行，以完成相关任务。而对于来自多个设备的消息，由调度器决定是否串行/并行地执行相应的管理器。 

图3给出了根据本发明实施例的调度器、管理器和设备插件之间的关系示意图。如图3所示，在该信息融合引擎中调度器对多个管理器进行管理，而每个管理器又包含了对应于多种设备类型的、具有该管理器对应的功能的插件（也可简称设备的插件，在图3中为简明仅示为设备），每种设备类型的插件可以根据其上传的设备消息类型以及对该消息进行处理的功能不同而注册到一个或多个管理器中。如图3所示，管理器1中包括对应于设备a-m的插件，对应于设备a插件注册到管理器1、2、3，设备b和m的插件注册到管理器1、2、n。也就是说，管理器1可以处理来自设备a-m的消息，来自设备a的消息可以由管理1、管理器2和/或管理器3进行处理，来自设备b和m的消息可以由管理器1、2和/或管理器n进行处理，管理器n仅处理来自设备b和设备m的消息。任意一个管理器会顺序处理属于自己的消息，而多个不同的管理器可以并行工作。 

实际上，可以看出，该信息融合引擎中，通过管理器及其所包含的对应于不同设备类型的插件实现了不同接入设备感知信息的接收和处理方法的融合，通过调度器对管理器及其管理器之间消息处理流程的管理，使该引擎能灵活地支持多种业务操作以及业务之间的联合操作，例如，可以实现相同和/或不同的接入设备之间不同数据类型、不同数据结构信息的转发、过滤以及关联同步操作等。从而，该信息融合引擎能灵活地支持各种业务需求和功能，并且可以支持各种类型的接入设备，具有良好的可扩展性。也就是说，该信息融合引擎能够处理多种异构感知设备发送的信息，能够处理多种异构网络接入及传输的信息，并且能够融合处理多种异构数据类型。 

在该引擎中，可以通过添加管理器的方式来扩展新的业务需求或新的功能，从而使该信息融合引擎灵活地支持多种业务操作以及业务之间的联合操作。例如，在本发明的一个实施例中，该信息融合引擎包括管理器配置文件，可以通过在该管理器配置文件中增加代表一类业务需求或功能的管理器的定义的方式，来使该引擎支持相应管理器，即能够处理该类业务需求或功能。所述管理器配置文件包含了该信息融合引擎支持的管理器列表。例如，如果要增加对各类终端设备状态查询功能，可以通过在管理器配置文件中添 加表1所示的内容，来将代表对各类终端设备状态查询功能的查询管理器添加到该信息融合引擎： 

表1 

如表1所示，在管理器配置文件中，对于每个管理器主要可以包括以下信息：管理器的分类编号，管理器的名称、命令代码以及管理器响应于该命令所提供的信息。管理器往往和命令接收管理器结合使用。例如，当命令接收管理器接收到管理员即时性发出的指令（或者管理系统周期性发出的指令）之后，调度器会使用命令解析模块，解析消息的[Mgr=****]字段；然后将命令传送给相关管理器处理；而该管理器会根据命令的CMD=****字段，并根据具体代号返回配置文件规定的信息。 

每种管理器管理一组相应功能插件。例如提前参考图4，用于存储来自接入设备（也可称为终端）的信息的存储管理器，其可以管理即时消息存储插件（例如用于存储来自手机的短信）、GPS信息存储插件（例如用于存储来自车载GPS的信息）、摄像头信息存储插件，以及其他终端信息存储插件。当管理器接收到调度器转送过来的消息后，会根据该消息的ID，选择对应插件，并执行相应功能。在该实施例中，不同类型的接入设备是以插件的形式来进行融合的。也就是说不同的接入设备类型可以插件的形式注册到一个或多个管理器。例如，可以通过在信息融合引擎的设备配置文件中为该类终端设备定义其上传的消息类型及每种类型对应的管理器编号，就可以使信息融合引擎能支持该类终端设备。例如，要增加智能终端设备iPhone，需要信息融合引擎支持接收、存储、转发该类设备传输的信息功能。可以通过在设备配置文件中添加表2所示的内容。 

表2 

更具体地，插件的注册和使用可以通过下面的步骤来完成： 

（1）插件准备：依据（例如图1中网络接入层涉及到的）网络通讯协议标准开发相应的动态库，例如，在上述示例中包括Iphone的接收插件(iphoneRecv.so)，存储插件(iphoneSave.so)，转发插件(iphoneForw.so)。 

（2）插件注册：通过修改设备配置文件将各插件注册到该信息融合引擎中的相应的管理器（如表2所示）。 

（3）插件加载：各插件加载方法相同，即通过统一读取设备配置文件，逐行解析并获取对应的设备名称、插件动态库及其分组编号（如表2中的MgrID），然后按照分组编号，将插件加载到对应的管理器中。具体设备配置文件格式描述如下： 

●[SET=XXXX]：XXXX为终端设备的名字，从此行开始，将定义该设备所有插件的动态库名称、分组等信息；直至遇到[END]； 

●[END]：表示某一设备配置信息结束； 

●NAME=****：设置设备的名称，例如： 

■NAME=iPhone-ZhangSan 

■NAME=iPhone-LiSi 

■NAME=iPhone-ZhangSan，iPhone-LiSi 

●SETID=*：设置该设备的分类，一般情况下，同一类型设备只分配唯一一个id；比如在某一应用中，可能的设备类型id分配如下： 

	iPhone	AK-QMKBEx	DC-29C23MIW
				设备类型	0001	1001	1002

●<MgrID=*>:由分组编号MgrID指定该插件属于管理器分组*。读取分组编号MgrID，即可开始分配插件。本发明的实施例中调度器会为每类管理器设置分组（例如表1中管理器的分类编号），比如在某一应用中，可能的管理器分组如下： 

	接收管理器	存储管理器	转发管理器
				MgrID	0001	0002	0003

当某个动态库插件被指定MgrID后，即表示该插件属于此管理器的管理范围。当该引擎接收到该设备的信息后，通过相应管理器来调用该插件。 

●MsgID=*：消息分类id，表示该设备只会发送MsgID指定类型范围内的消息； 

●SO_NAME=*：动态库名称，表示该动态库即为完成相应接收或转发等功能的插件。 

其中，管理器插件管理方法可以根据插件的多少选择静态数组、动态链表等数据结构，也可以多者结合使用，为表述清晰，在本发明的实施例中采用结构体数组RecvList[]、SaveList[]和ForwardList[]分别表示接收管理器、存储管理器、转发管理器所支持的插件数组。数组中每一项为一结构体，至少包括以下信息： 

这样，每次接收到某设备消息后，可以遍历每个管理器的数组，并返回SetID相同的结构体。 

应指出，上述的管理配置文件和设备配置文件的具体内容和格式仅用于示例说明的目的而非进行限制，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导可以对上述配置文件做出调整或改变。 

下面将对该信息融合引擎的各组件的工作流程进行详细描述。 

图4为根据本发明一个实施例的信息融合引擎中的调度器工作流程示意图。调度器是基于设备配置文件来实现对设备上传的消息的处理的。例如，对于特定设备上传的消息，调度器根据设备配置文件来判断和选择该设备的所有消息由哪个/些管理器处理，并且将该消息转发到所选择的管理器。对于多个设备上传的消息，还可以由调度器决定是否串行/并行地执行相应的管理器。如图4所示，调度器根据消息k的消息类型ID进行管理器检索，并且根据检索结果调用相关的管理器，然后根据消息k的设备分类ID将消息可传递到该管理器中的对应于该类型设备的相应的插件进行处理。 

又例如，以上文表2中所示设备配置文件中的iPhone设备为例，当调度器接收到来自该iPhone设备的消息ID为1的消息后，首先通过读取设备配置文件确定消息类型为1的消息由分组编号为1（MgrID=1）的管理器管理，然后将该消息转发到接收管理器，接收管理器根据该消息的设备ID将其传入与iPhone设备对应的插件iphoneRecv.so以对该信息处理，并返回处理结果，结果即为新的消息，该消息的编号可能为7，8，9；最后，调度器根据结果消息的消息ID，判断其属于存储管理器处理范围，随即将其转发到存储管理器，由存储管理器调用插件iphoneSave.so来对其进行处理。当然，该插件又会返回新的结果消息，调度器会根据该结果消息的ID，选择继续调用哪个插件。 

图5为根据本发明一个实施例的信息融合引擎中的管理器工作流程示意图。如图5所示，存储管理器管理短信存储插件、RFID信息存储插件等。当管理器接收到调度器转送过来的消息k后，会根据该消息的设备分类ID进行插件搜索，选择调用对应插件，将消息k传递到该插件进行处理。 

可见，在本发明的实施例中，可以将不同类型的感知设备接入信息， 以及同一感知设备的不同类型信息进行融合，并支持以业务为驱动的信息过滤、信息接收与转发。在该信息融合引擎中，通过采用代表业务需求或功能的管理器以及代表不同接入设备类型的插件相结合的方式，可以对异构数据源进行统一的日志、认证、审计、设备状态管理，可以对不同地点、不同采集设备的信息进行统一接收、存储、转发与业务管理。而且还可以灵活地支持第三方专用信息处理插件。 

图6为根据本发明的一个实施例的信息融合引擎的应用示例。如图6所示，在该信息融合引擎工作时，首先通过调度器解析设备配置文件，然后加载动态库（即加载动态库形式的插件），并将动态库分配给各个管理器，例如接收管理器可以接收来自iPhone和SonyDV设备传输的信息。在内容审计管理器中的以虚线框指示的picFilter.so是第三方提供的图像过滤插件，即用于对SonyDV设备传输的信息进行审计的动态库，该插件加载过程和标准插件相同。在具体的实现中所有插件可以通过多线程管理实现并行调度。 

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。 

Claims (12)

1.一种用于物联网的信息融合引擎，包括：

调度器，用于为所接收的来自特定设备的消息选择用于处理该消息的管理器，所述消息至少包括设备类型标识和消息类型标识；

多个管理器，每个管理器代表一种业务需求或功能并且管理具有相应功能的一个或多个插件，用于处理来自不同设备类型的消息。

2.根据权利要求1所述的引擎，所述多个管理器包括用于信息接收、信息转发、命令接收的管理器。

3.根据权利要求1所述的引擎，所述引擎包括管理器配置文件，通过修改管理器配置文件，添加代表新的业务需求或功能的管理器，以使该引擎能支持该类业务需求或功能。

4.根据权利要求3所述的引擎，在所述管理器配置文件中对于每个管理器包括以下信息：管理器的编号，管理器的名称、命令代码以及管理器响应于该命令所提供的信息。

5.根据权利要求1或3所述的引擎，所述引擎包括设备配置文件，通过修改设备配置文件，添加新的接入设备类型，以使该引擎能处理来自该类型的接入设备的信息。

6.根据权利要求5所述的引擎，在所述设备配置文件中，对于每种设备包括以下信息：设备类型标识、分组编号、消息类型标识、对应于该设备类型的插件的标识；其中所述分组编号指定所述插件属于哪个管理器。

7.根据权利要求6所述的引擎，其中插件是以动态库的形式实现的，所述插件的标识为代表该插件的动态库的文件名称。

8.根据权利要求1所述的引擎，所述多个管理器还包括用于信息存储、设备认证、系统日志、信息编解码、信息加解密和/或信息内容过滤的管理器。

9.一种采用如权利要求5所述的信息融合引擎进行信息融合方法，所述方法包括：

由调度器接收来自特定设备的消息，并根据消息类型标识选择用于处理该消息的管理器并将该消息转发到所选择的管理器；

由管理器将从调度器接收的消息根据其设备类型标识传递到对应于该设备类型的插件进行处理。 

10.根据权利要求9所述的方法，还包括修改管理配置文件以添加代表新的业务需求或功能的管理器的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括修改设备配置文件来添加新的接入设备类型，以便能处理来自该类型的接入设备的信息的步骤。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，对于来自特定设备的消息，由调度器根据设备配置文件来确定来自该设备的消息由哪个/哪些管理器顺序执行，以完成相关任务；对于来自多个设备的消息，由调度器决定是否串行/并行地执行相应的管理器。 

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