CN102739804A - 基于设备自定义的设备互操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于设备自定义的设备互操作方法，用于广域网中的设备之间的互操作，具体包括：①设备描述语言。设备描述语言通过“功能簇集”对设备进行描述。功能簇集是{功能簇集标识，服务器端属性，客户端属性，控制命令集合}的四元结构。②设备自定义协议。其提供了广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备提供其自身设备定义的方法，或者广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备索取其设备定义的方法。③设备互操作元协议。其提供了广域网中的某一设备对该广域网中的另一设备进行操作和控制的方法。本发明提出的基于设备自定义的设备互操作方法具有以下优点：①适用于各种设备在广域网上互联；②配置过程简单，能够做到设备即插即用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于设备自定义的设备互操作方法，属于物联网、机器互动(machine to machine)技术领域。
背景技术
设备传感控制网络一般都有一个电脑控制中心，这个控制中心管理、控制各种传感设备和执行机构，成为一个设备网关，物联网的核心问题是将各类设备控制网关在广域网上互联。
由于传感设备、执行机构的种类、局部传感网络技术千差万别，目前存在的广域网上的设备互联方法都依赖、局限于具体的设备种类、传感网络技术，因而在应用中仅仅适用于某个行业、某些种类的具体设备，物联网系统本身也局限于具体项目，并且系统配置繁琐，扩展困难。
构建一种适用于各种设备，配置过程简单的统一的物联网平台成为物联网领域的一个重要课题，目前在已有文献和实际应用中，还未查询到这样的平台。
发明内容
本发明的目的是为了解决已有广域网上设备互联方法存在的系统配置繁琐、扩展困难等问题，提出一种基于设备自定义的设备互操作方法。本发明提出一种统一的设备互联、互操作方法，使得设备能够即插即用。本发明适用于智能家居、汽车遥控、个人远程医疗护理等物联网应用领域。
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种基于设备自定义的设备互操作方法，用于广域网中的设备之间的互操作，具体包括：
(1)设备描述语言。
设备描述语言提供了一种描述设备的方法。设备描述语言通过“功能簇集”对设备进行描述。所述功能簇集是高内聚、低耦合的设备的最小功能单元；功能簇集是由控制设备和被控设备协同完成的一个功能，涉及到控制设备和被控设备的状态改变以及控制设备与被控设备之间的交互命令。
所述功能簇集是{功能簇集标识，服务器端属性，客户端属性，控制命令集合}的四元结构。所述功能簇集标识是功能簇集的唯一标识符号。所述服务器端属性是被控设备或被操作设备的与功能簇集所定义的功能有关的状态的描述。所述客户端用于对服务器端进行控制，客户端属性就是与功能簇集所定义的功能有关的客户端状态的描述；稳定状态下，客户端属性与服务器端属性一致。所述控制命令集合是客户端与服务器端交互命令的集合。
设备定义是通过设备描述语言对设备的一种描述。设备定义是{设备标识，功能簇集集合，子设备集合}的三元结构。所述设备标识是设备的唯一标识符号。所述功能簇集集合是1个以上“功能簇集”的集合；所述子设备集合是0个或1个以上“子设备”的集合。设备与它的子设备的关系用以处理设备传感控制网络中网关与该网关所管理的具体设备的关系。子设备的描述方法与设备的描述方法相同。
设备传感控制网络包括ZigBee网络、Can-bus网络、Z-wave网络。
(2)设备自定义协议。
设备自定义协议提供了广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备提供其自身设备定义的方法，或者广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备索取其设备定义的方法。
广域网中的某一设备(称为设备a)向该广域网中的另一设备(称为设备b)提供其自身设备定义的具体步骤为：
第1.1步：设备a向设备b发送设备a的设备定义。
第1.2步：设备b可以放弃设备a的定义，或者设备b接受并存储设备a的设备定义。
经过上述步骤的操作，如果设备b接受并存储设备a的设备定义，设备b就持有了设备a的设备定义。
广域网中的某一设备(称为设备c)向该广域网中的另一设备(称为设备d)索取设备d的设备定义的具体步骤为：
第2.1步：设备c向设备d发送对设备d的设备定义请求。
第2.2步：如果设备d拒绝请求，则停止操作；如果设备d同意请求，则执行第2.3步的操作。
第2.3步：设备d向设备c发送设备d的设备定义。
第2.4步：设备c接受并存储设备d的设备定义。
经过上述步骤的操作，设备c持有设备d的设备定义。
(3)设备互操作元协议。
设备互操作元协议提供了广域网中的某一设备对该广域网中的另一设备进行操作和控制的方法。
设备互操作协议以设备描述语言和设备自定义协议为基础，从时间上，设备互操作发生在客户端已经持有了服务器端的设备定义以后；从互操作对象上，控制设备的控制对象不是一个设备，而是一个设备的功能簇集。
广域网中的某一设备(称为设备e)对该广域网中的另一设备(称为设备f)进行操作和控制的具体方法为：
第3.1步：设备e根据其持有的设备f的设备定义中的功能簇集，从设备f处获取这些功能簇集中客户端属性的当前状态。
第3.2步：设备e对设备f的某一功能簇集进行操作。
所述设备e根据其持有的设备f的设备定义中的功能簇集，从设备f处获取这些功能簇集中客户端属性的当前状态是通过功能簇集属性操作命令实现的。
功能簇集属性操作命令的结构为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，读命令，接受端属性}；
或者为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，写命令，接受端属性，写参数}。
如接受端为客户端，接受端属性即为客户端属性；如接受端为服务器端，接受端属性即为服务器端属性。
读命令是发送端从接受端读取接受端属性的当前状态。
写命令是发送端按照写参数的内容变更接受端的接受端属性的当前状态。
写参数为接受端属性的可控状态集合的子集，也就是接受端属性的取值范围的子集。
所述设备e对设备f的某一功能簇集进行操作是通过互操作命令实现的。
互操作命令的结构为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，操作命令，扩展参数，互操作参数}。
所述操作命令是发送端对接受端的操作指令，包括但不限于：读操作、写操作。
所述扩展参数为可选项，一个互操作命令中可以有0个或1个以上扩展参数。
所述互操作参数为可选项，一个互操作命令中可以有0个或1个以上互操作参数。通常互操作参数为接受端属性的可控状态集合的子集。
广域网中的某一设备e对该广域网中的另一设备f进行操作和控制的具体方法还可以是：设备e在持有设备f的设备定义以后，当设备f中的某一个或某一些功能簇集中服务器属性的当前状态值发生变化时，设备f主动向设备e更新其持有的设备f的对应功能簇集中客户端属性的当前状态。因此设备e在持有设备f的设备定义以后，设备e设备即可随时对设备f的某一功能簇进行操作。
有益效果
本发明提出的基于设备自定义的设备互操作方法与已有已有广域网上设备互联方法相比较，具有以下优点：
①适用于各种设备在广域网上互联；
②配置过程简单，能够做到设备即插即用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案做进一步的详细描述。
实施例1：
在一个广域网上，连接了很多的设备终端，其中有一部手机和一个可调节亮度的灯。手机的标识为S1，手机通过3G接入广域网中；灯的标识为S2，灯在另一个Can-bus设备传感控制网络中，并通过can_bus转换器接入电脑网关，网关接入互联网。灯的亮度用(0，255]表示，(0，255]是一个连续范围，表示灯的亮度连续可调，数值越大，亮度越高。用要实现手机对灯的开关以及亮度调节两个功能的控制。
手机对灯的远程开关与亮度控制是两个功能簇集，所以首先定义功能簇集：
开关功能簇集的定义是{c1，{onoff}，{onoff}，{onoff读写命令}}；
亮度功能簇集的定义是{c2，{level}，{1evel}，{level读写命令}}；
灯的设备定义为：
{S2，{c1，c2}，{}}。
其中，S2为灯的标识，c1、c2是功能簇集标识，灯的子设备集合为空。
手机S1和灯S2连入广域网以后，手机S1向灯S2请求灯S2的设备定义，过程如下：
第2.1步：手机S1向灯S2发送对灯S2的设备定义请求。
第2.2步：灯S2同意请求，执行第2.3步的操作。
第2.3步：灯S2向手机S1发送灯S2的设备定义。
第2.4步：手机S1接受并存储灯S2的设备定义。
经过上述步骤的操作，手机S1持有灯S2的设备定义。
下面是手机对灯的控制：
如果此时，灯S2的状态为开，亮度为119，手机S1要实现远程关闭灯S2的操作，其过程为：
手机初始化过程：
第3.1步：手机S1根据其持有的灯S2的设备定义中的功能簇集，通过功能簇集属性操作命令从灯S2处获取这些功能簇集中客户端属性的当前状态。具体为：
第3.1.1步：手机S1向灯S2发送以下2条读命令：{S1，S2，c1，读命令，onoff}和{S1，S2，c2，读命令，level}命令；
第3.1.2步：灯S2接收到2条命令后，向手机S1发送以下2条写命令：{S2，S1，c1，写命令，onoff，on}和{S2，S1，c2，写命令，level，119}命令；
第3.1.3步：手机S1接收到2条命令后，即获取了灯S2的2个功能簇集中客户端属性的当前状态。
手机S1关闭灯S2的操作：
第3.2步：手机S1对灯S2的开关功能簇集进行操作，将其更改为off。具体为：手机S1向灯S2发送以下写命令：{S1，S2，c1，写命令，onoff，off}。
通过上述步骤，即可实现手机S1远程关闭等S2的开关功能。
实施例2：
实施例1中，手机S1持有灯S2的设备定义以后，当灯S2中的某一个或某一些功能簇集中服务器属性的当前状态值发生变化时，灯S2主动向手机S1更新其持有的灯S2的对应功能簇集中客户端属性的当前状态。
例如，当灯S2的开关状态由off变到on时，灯S2及时向手机S 1发送写命令：{S2，S1，c1，写命令，onoff，on}；当灯的亮度由119变为10时，灯S2及时向手机S1发送写命令：{S2，S1，c2，写命令，level，10}。
此时，如果手机S1要关闭灯S2，可直接向灯S2发送写命令：{S1，S2，c1，写命令，onoff，off}。
以上所述的具体描述，是对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于设备自定义的设备互操作方法，用于广域网中的设备之间的互操作，其特征在于：其包括：
(1)设备描述语言；
设备描述语言通过“功能簇集”对设备进行描述；所述功能簇集是高内聚、低耦合的设备的最小功能单元；功能簇集是由控制设备和被控设备协同完成的一个功能，涉及到控制设备和被控设备的状态改变以及控制设备与被控设备之间的交互命令；
所述功能簇集是{功能簇集标识，服务器端属性，客户端属性，控制命令集合}的四元结构；所述功能簇集标识是功能簇集的唯一标识符号；所述服务器端属性是被控设备或被操作设备的与功能簇集所定义的功能有关的状态的描述；所述客户端用于对服务器端进行控制，客户端属性就是与功能簇集所定义的功能有关的客户端状态的描述；所述控制命令集合是客户端与服务器端交互命令的集合；
设备定义是通过设备描述语言对设备的一种描述；设备定义是{设备标识，功能簇集集合，子设备集合}的三元结构；所述设备标识是设备的唯一标识符号；所述功能簇集集合是1个以上“功能簇集”的集合；所述子设备集合是0个或1个以上“子设备”的集合；设备与它的子设备的关系用以处理设备传感控制网络中网关与该网关所管理的具体设备的关系；子设备的描述方法与设备的描述方法相同；
(2)设备自定义协议；
设备自定义协议提供了广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备提供其自身设备定义的方法，或者广域网中的某一设备向该广域网中的另一设备索取其设备定义的方法；
广域网中的某一设备a向该广域网中的另一设备b提供其自身设备定义的具体步骤为：
第1.1步：设备a向设备b发送设备a的设备定义；
第1.2步：设备b可以放弃设备a的定义，或者设备b接受并存储设备a的设备定义；
经过上述步骤的操作，如果设备b接受并存储设备a的设备定义，设备b就持有了设备a的设备定义；
广域网中的某一设备c向该广域网中的另一设备d索取设备d的设备定义的具体步骤为：
第2.1步：设备c向设备d发送对设备d的设备定义请求；
第2.2步：如果设备d拒绝请求，则停止操作；如果设备d同意请求，则执行第2.3步的操作；
第2.3步：设备d向设备c发送设备d的设备定义；
第2.4步：设备c接受并存储设备d的设备定义；
经过上述步骤的操作，设备c持有设备d的设备定义；
(3)设备互操作元协议；
设备互操作元协议提供了广域网中的某一设备对该广域网中的另一设备进行操作和控制的方法；
设备互操作协议以设备描述语言和设备自定义协议为基础，从时间上，设备互操作发生在客户端已经持有了服务器端的设备定义以后；从互操作对象上，控制设备的控制对象不是一个设备，而是一个设备的功能簇集；
广域网中的某一设备e对该广域网中的另一设备f进行操作和控制的具体方法为：
第3.1步：设备e根据其持有的设备f的设备定义中的功能簇集，从设备f处获取这些功能簇集中客户端属性的当前状态；
第3.2步：设备e对设备f的某一功能簇集进行操作。
2.如权利要求1所述的一种基于设备自定义的设备互操作方法，其特征在于：所述设备传感控制网络包括ZigBee网络、Can-bus网络、Z-wave网络。
3.如权利要求1或2所述的一种基于设备自定义的设备互操作方法，其特征在于：第3.1步中所述设备e根据其持有的设备f的设备定义中的功能簇集，从设备f处获取这些功能簇集中客户端属性的当前状态是通过功能簇集属性操作命令实现的；
功能簇集属性操作命令的结构为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，读命令，接受端属性}；
或者为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，写命令，接受端属性，写参数}；
如接受端为客户端，接受端属性即为客户端属性；如接受端为服务器端，接受端属性即为服务器端属性；
读命令是发送端从接受端读取接受端属性的当前状态；
写命令是发送端按照写参数的内容变更接受端的接受端属性的当前状态；
写参数为接受端属性的可控状态集合的子集，也就是接受端属性的取值范围的子集。
4.如权利要求1至3之一所述的一种基于设备自定义的设备互操作方法，其特征在于：第3.1步中所述设备e对设备f的某一功能簇集进行操作是通过互操作命令实现的；
互操作命令的结构为：{发送端标识，接受端标识，功能簇集标识，操作命令，扩展参数，互操作参数}；
所述操作命令是发送端对接受端的操作指令，包括但不限于：读操作、写操作；
所述扩展参数为可选项，一个互操作命令中可以有0个或1个以上扩展参数；
所述互操作参数为可选项，一个互操作命令中可以有0个或1个以上互操作参数；通常互操作参数为接受端属性的可控状态集合的子集。
5.如权利要求1所述的一种基于设备自定义的设备互操作方法，其特征在于：设备互操作元协议中所述广域网中的某一设备e对该广域网中的另一设备f进行操作和控制的具体方法还可以是：设备e在持有设备f的设备定义以后，当设备f中的某一个或某一些功能簇集中服务器属性的当前状态值发生变化时，设备f主动向设备e更新其持有的设备f的对应功能簇集中客户端属性的当前状态；因此设备e在持有设备f的设备定义以后，设备e设备即可随时对设备f的某一功能簇进行操作。
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