CN103200254A - 一种面向水利物联网的多源异构数据的获取与传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，具体步骤如下：a.建立支持广泛互操作的传感器网络，其建立统一数据模型和建立语义信息架构以及处理和推理传感数据的语义服务集合；b.对于传感器网络获得广泛的互操作，其建立统一的传感器节点数据模型，实现对大量的传感器原始数据的规范化处理，从而实现多源数据格式转换的实质性统一。所述的一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，通过对数据的结构化表示与描述，使得多源异构数据通过网络可以实现快速地获取与传输。

Description

一种面向水利物联网的多源异构数据的获取与传输方法

技术领域

本发明涉及物联网感知层终端设备数据获取与传输领域，尤其是一种面向水利物联网的多源异构数据的获取与传输方法。

背景技术

感知层终端设备的数据获取和传输方法是物联网技术和应用的重要研究内容。水利物联网感知层的终端设备（以下定义为传感器）种类繁多（如：水位计、水质检测仪、流量计，泵阀装置、摄录像设备等），传感数据获取方式多样，获取的数据结构及格式不同（如：水位、压力、流量、温度、图像、视频、音频等结构化及非结构化数据），是一种典型的多源异构数据获取模式。其中存在类型各异的结点，每个节点对应于一类传感数据源，这些数据源可能使用着不同的硬件设备，具有独立且各不相同的操作及控制系统、不同的数据管理模式等。就整体而言，数据没有特定的模式描述，每个数据源的信息和组织都不同，构成了异构数据环境。目前，对于每种水利终端设备及其数据获取与传输都要单独进行处理，造成水利物联网应用复杂、通用性差、针对用户需求的系统改造效率低下，如何解决面向水利物联网的多源异构数据获取与传输成为一个技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种面向水利物联网的多源异构数据的获取与传输方法，其实现了针对多种类型的水利终端设备、不同数据结构及格式的统一管理、规范定义、按需配置，提高了水利物联网的系统通用性和开发效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，其特征是具体步骤如下：

a.建立支持广泛互操作的传感器网络，其建立统一数据模型和建立语义信息架构以及处理和推理传感数据的语义服务集合；

b.对于传感器网络获得广泛的互操作，其建立统一的传感器节点数据模型，实现对大量的传感器原始数据的规范化处理，从而实现多源数据格式转换的实质性统一。

传感器节点数据模型包括用于对物理传感器自身特性描述的传感器特性参数、用什么样的方式来表示和保存从环境中获取数据的数据格式、用于传感器感知环境信息的信号处理过程、用于标识传感器节点身份的传感器ID、用于说明传感器节点最近所处的境况以及最近发生的事件的传感器状态、用于数据存储和发送命令中所用的基本数据格式的基础结构、用于传感器节点能提供完整功能集合的服务、接口，

其中传感器特性参数的描述内容包括传感器的唯一标识、通道数量、通道类型、通道采样周期、最大传输率、测量范围、数据编码格式、实际测控数据传输所采用的基础协议、校准多项式函数；

数据格式采用有效和规范的方式来表示和保存从环境中获取的数据；

信号处理过程是采用统一的接口语言和信息模型的信号处理过程；

传感器ID由编号，生产厂家，生产时间和文字描述四个部分组成；

传感器状态采用情景数据和事件状态来存储；

基础结构包括消息结构，响应详细结构,命令结构和数据帧格式；

接口包括物理接口和网络用户接口。

本发明的有益效果是：所述的一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，通过对数据的结构化表示与描述，使得多源异构数据通过网络可以实现快速地获取与传输。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述的一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法的传感器数据的整体结构框图；

图2是本发明所述的一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法中传感器ID的整体结构框图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，具体步骤如下：

a.建立支持广泛互操作的传感器网络，其建立统一数据模型和建立语义信息架构以及处理和推理传感数据的语义服务集合；

b.对于传感器网络获得广泛的互操作，其建立统一的传感器节点数据模型，实现对大量的传感器原始数据的规范化处理，从而实现多源数据格式转换的实质性统一。

传感器节点数据模型包括用于对物理传感器自身特性描述的传感器特性参数、用什么样的方式来表示和保存从环境中获取数据的数据格式、用于传感器感知环境信息的信号处理过程、用于标识传感器节点身份的传感器ID、用于说明传感器节点最近所处的境况以及最近发生的事件的传感器状态、用于数据存储和发送命令中所用的基本数据格式的基础结构，

其中传感器特性参数的描述内容包括传感器的唯一标识、通道数量、通道类型、通道采样周期、最大传输率、测量范围、数据编码格式、实际测控数据传输所采用的基础协议、校准多项式函数；

数据格式采用有效和规范的方式来表示和保存从环境中获取的数据，传感数据描述接口标准要求，在传感器网络标准体系中需要一种有效和规范的方式获取，传输和归档传感器数据，而并不关心原始数据格式。这里的数据可以是传感器数据(描述的是一种环境的状态，可以是温度、压力、0/1判断信号或者是视频、声音等)，也可以是控制命令(描述的是一种对环境的期望)，特别是感测结果的规范描述对于普通终端用户能够有效获取传感信息是至关重要的；

信号处理过程是采用统一的接口语言和信息模型的信号处理过程，以方便开发环境感知系统；

如图2所示，传感器ID由编号，生产厂家，生产时间和文字描述四个部分组成；

传感器状态主要用两个数据结构来存储这些状态，一种是情景数据，表征对象当前的操作状态；另一种是事件状态，表征传感器节点最近发生的事件；

传感器状态采用情景数据和事件状态来存储；

基础结构包括消息结构，响应详细结构,命令结构和数据帧格式。

实施例：

参照传感数据模型，以某个某个多功能压力传感器(以下简称PressSensor)的数据模型及获取与显示程序为例，说明它是其如何利用SDDP来提高自身的可重用性

PressSensor由主处理单元(MSC1202)，RS232通信接口，四路传感器通道组成。四路通道分别是压力传感器1，压力传感器2，加速度传感器和温度传感器。该传感器应用广泛，可以安装在水泵装置上，根据压力和加速度数据，判断每个水泵的抽水量，温度传感器用于温度补偿，以应对不同季节恶劣环境。

PressSensor用户数据采集程序用C++语言编写，运行在x86的计算机上。为产生命令数据定义了统一的基于SDDP的程序接口函数GetCommand。只需为GetCommand输入必要的入口参数，就可以产生满足格式需求的命令数据，发送命令读取不携带温度信息的传感数据代码如下：

此时，当PressSensor使用参数发生变化后，开发人员只需对Sensor001.xml做重要修改，而涉及用户数据采集程序的修改将大大减少。其它涉及到传感器交互的程序代码也与此情况类似。显然，这种以SDDP文件作为传感器使用接口的形式将大大简化开发人员的工作，提高程序可重用性和系统互操作性。

基于采集的数据，用户可以方便地对其进行获取、监控与分析，以多功能压力传感器的温度传感单元及数据为例，基于XML Schema的温度传感单元现场采集的数据可以用XML文档表示如下：

浏览器显示及温度环境超限提示功能实现代码如下：

由于在DispXML.xsl文档中对测量的结果进行了判断，测量值23.6大于20，所以该单元格的背景显示品红色，对用户进行提示。使用JavaScript来完成转换，通过周期性地加载XML文档和转换就可以实现数据的自动刷新。

统一的传感数据模型是水利物联网多元异构数据获取与传输的核心，构建本体是获取传感器数据信息的重要途径，可以为后期的系统扩展打好基础。统一的传感数据模型在提高系统程序可重用性的同时也降低开发成本，为建立系统与传感终端间动态的交互协议提供了基础的数据编码格式，也为建立具有广泛互操作性的水资源物联网打好基础。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，其特征是具体步骤如下：

a.建立支持广泛互操作的传感器网络，其建立统一数据模型和建立语义信息架构以及处理和推理传感数据的语义服务集合；

b.对于传感器网络获得广泛的互操作，其建立统一的传感器节点数据模型，实现对大量的传感器原始数据的规范化处理，从而实现多源数据格式转换的实质性统一。

2.根据权利要求1所述的一种面向水利物联网的多源异构数据获取与传输方法，其特征是:传感器节点数据模型包括用于对物理传感器自身特性描述的传感器特性参数、用什么样的方式来表示和保存从环境中获取数据的数据格式、用于传感器感知环境信息的信号处理过程、用于标识传感器节点身份的传感器ID、用于说明传感器节点最近所处的境况以及最近发生的事件的传感器状态、用于数据存储和发送命令中所用的基本数据格式的基础结构、用于传感器节点能提供完整功能集合的服务、接口，

其中传感器特性参数的描述内容包括传感器的唯一标识、通道数量、通道类型、通道采样周期、最大传输率、测量范围、数据编码格式、实际测控数据传输所采用的基础协议、校准多项式函数；

数据格式采用有效和规范的方式来表示和保存从环境中获取的数据；

信号处理过程是采用统一的接口语言和信息模型的信号处理过程；

传感器ID由编号，生产厂家，生产时间和文字描述四个部分组成；

传感器状态采用情景数据和事件状态来存储；

基础结构包括消息结构，响应详细结构,命令结构和数据帧格式；

接口包括物理接口和网络用户接口。

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