CN103327080A - 创建物联网控制系统的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种创建物联网控制系统的方法及装置，该方法包括：采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。本发明提供的创建物联网控制系统的方法，解决了现有技术中修改或维护控制规则时容易导致的系统其他实现部分的程序出错，进而使得物联网控制系统难以更新和维护的技术问题。

Description

创建物联网控制系统的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种创建物联网控制系统的方法及装置。

背景技术

随着网络通信技术的发展，物联网作为一种新的通信方式获得了学术界和工业界的广泛关注。物联网概念的基本思想是使得周围普遍存在的各种事物可以交互合作以达到共同的目标，即利用网络、传感器、射频识别标签和软件技术使得各种物理世界中的设备可以连接到信息技术（Information Technology，以下简称IT）基础设施，可以在尽可能少的人类监管下自主运行，其中IT基础设施可以是物联网控制系统。因此物联网的实时应用需要灵活的物联网控制系统来支撑，并能根据变化的环境和要求动态重配。

现有技术中，当物联网所处的环境变化时，物联网控制系统的行为可以相应地变化，由于物联网控制系统的行为是通过物联网中设备的状态所反映，因此物联网中设备的状态应该能够根据环境的变化而自动地改变。一般的，物联网中的设备的状态是基于一些嵌套循环语句形式的控制规则来控制，物联网系统控制系统用于实现这些控制规则，进而控制整个物联网中所有设备的状态。

但是，大多数物联网控制系统在创建时是将控制规则编写在控制系统的程序中，与控制系统其他功能实现部分的程序耦合性强，使得在修改或维护控制规则时容易导致系统其他实现部分的程序出错，进而使得物联网控制系统难以更新和维护。

发明内容

本发明提供一种创建物联网控制系统的方法及装置，用以解决现有技术中修改或维护控制规则时容易导致的系统其他实现部分的程序出错，进而使得物联网控制系统难以更新和维护的技术问题。

本发明提供一种创建物联网控制系统的方法，包括：

采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；

根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；

获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；

将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

进一步地，每个本体类对应一类设备或传感器。

进一步地，所述根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体，包括：获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体。

进一步地，所述将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机，包括：基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，对所述本体的至少一条控制规则进行一致性检验；

若检验通过，则将所述本体和所述本体的至少一条控制规则部署到推理机。

进一步地，用户针对每个本体设定的至少一条控制规则以语义网络规则语言SWRL格式表示。

进一步地，所述获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则之后，还包括：将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件中；

所述将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机，包括：将所述网络本体语言格式的文件导入所述推理机。

本发明提供一种创建物联网控制系统的装置，包括：采集单元、构建单元、获取单元和部署单元；

所述采集单元，用于采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；

所述构建单元，用于根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；

所述获取单元，用于获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；

所述部署单元，用于将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

进一步地，每个本体类对应一类设备或传感器；用户针对每个本体设定的至少一条控制规则以语义网络规则语言SWRL格式表示。

进一步地，所述构建单元包括：

获取子单元，用于获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；

构建子单元，用于根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体；

则所述部署单元具体用于基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，对所述本体的至少一条控制规则进行一致性检验；若检验通过，则将所述本体和所述本体的至少一条控制规则部署到推理机。

进一步地，所述装置还包括：

保存单元，用于在获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则之前，将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件中；

所述部署单元具体用于将所述网络本体语言格式的文件导入所述推理机。

本实施例的创建物联网控制系统的方法，通过将采集到的物联网设备的物理数据转换成本体语言的格式，并通过构建本体以及根据本体定义控制规则，并将控制规则部署在推理机上实现控制规则与系统其他实现部分的程序的分离，方便了物联网控制系统的维护，使得控制规则的开发与修改变得简单化。

附图说明

图1为本发明提供的创建物联网控制系统的方法实施例一的流程示意图；

图2为本发明提供的创建物联网控制系统的方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明提供的创建物联网控制系统的装置实施例一的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明提供的创建物联网控制系统的方法实施例一的流程示意图，该方法的执行主体为创建物联网控制系统的装置，如图1所示，该方法包括：

S101：采集物联网中设备和传感器的当前状态数据。

具体的，物联网环境中包含了多个设备和传感器，且每个设备和传感器通常都带有射频识别标签，每个设备和传感器分别有一个可以访问的网页服务（Web Service），通过对射频识别标签的探测和识别，可以得知物联网系统中有哪些设备和传感器；通过访问每个设备的Web Service的统一资源定位地址(Uniform Resource Locator，以下简称URL)，可以获得每个设备和传感器的当前状态数据，这里的设备和传感器的当前状态数据均是以映射表的形式呈现，该映射表涵盖了设备或传感器身份识别符（Identity，以下简称ID）、设备或传感器类型以及设备或传感器状态等信息。

S102：根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体。

具体的，在采集到物联网中设备和传感器的当前状态数据后，将获取到的设备和传感器的当前状态数据转换成网络本体语言（Web OntologyLanguage，以下简称OWL）格式，每种设备和传感器都用一个本体类来表示，设备和传感器自身的数值属性通过本体类的数值类型属性来表示，每个实际的设备和传感器均用一个本体实例来表示。

以智能会议室作为一个物联网的实例来说明，但本发明的方法也适用于其他物联网控制系统的创建，并不仅限于所举的智能会议室的物联网实例。

首先简单说明智能会议室的情况，智能会议室中设备包括：2台空调、投影仪、投影幕、6盏日光灯、空气加湿器、扩音器等，传感器包括：温度传感器、湿度传感器等。以空调为例来说明本体类和本体类的数值类型属性，具体为：2台空调属于一种设备，采用一个本体类Air_Condition来表示，一个实际的有具体设备号的空调是本体类Air_Condition的一个本体实例，空调的温度通过本体类Air_Condition的数值类型属性，即Air_Condition_Temperature来表示，而这里的Air_Condition以及Air_Condition_Temperature就是转换后的OWL语言表示的本体类和本体类的数值类型属性。

进一步地，根据上述获取的至少一个本体类以及至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体，构建本体的过程实际是对物联网进行建模的过程，上述例子中的智能会议室就是一个本体。

S103：获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则。

构建完本体之后，用户在创建物联网控制系统的装置的可操作界面针对每个本体定义至少一条控制规则，该控制规则的格式是以语义网络规则语言(Semantic Web Rule Language,以下简称SWRL)格式表示的，系统其他实现部分的程序是以软件代码的格式表示的。

S104：将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

推理机利用自身的调用程序实现控制规则的部署，这里的推理机是一个具有逻辑推理功能的程序包，它提供已经编好一系列的Java类，利用程序中的import语句导入这些java类，利用这些java类创建针对于这些java类的对象，上述将本体和控制规则部署在推理机上，实际上指的是将至少一个本体和本体对应的控制规则填入这些对象里；推理机中创建有多个用于推理的对象，针对不同的本体实例进行推理，并将推理结果保存在在推理对象中。

进一步地，也就是说，上述定义控制规则部署在推理机上之后，所有的控制规则并列运行，当需要对采集的外部设备的数据进行推理时，只需创建物联网控制系统的装置将这些数据转换成本体实例，发送至推理机，由部署好控制规则和本体的推理机中的某一个推理对象来进行设备目标状态的推理，并保存推理结果；通过调用推理机中的推理对象获取推理对象中的推理结果（即设备的目标状态）并发送给设备的外部接口，进而由接口将设备的当前状态改为目标状态。

更进一步地，当需要对物联网控制系统中的控制规则进行修改时，现有技术需要定位与控制规则相关的循环嵌套语句，由于循环嵌套语句的分支较多，并且与系统其他实现部分的程序耦合在一起，难以定位与控制规则相关的循环嵌套语句的位置，因此对循环嵌套语句修改时会造成系统其他实现部分的程序的修改；本发明中将控制规则与系统的其他实现部分的程序分开，除单独推理之外，在对控制规则进行修改时，只需要修改推理机中的控制规则即可，不会影响系统其他实现部分的程序代码，因此控制系统为维护更加方便。

本实施例的创建物联网控制系统的方法，通过将采集到的物联网设备的物理数据转换成本体语言的格式，并通过构建本体以及根据本体定义控制规则，并将控制规则部署在推理机上实现控制规则与系统其他实现部分的程序的分离，方便了物联网控制系统的维护，使得控制规则的开发与修改变得简单化。

在本发明的实施例一的基础上，进一步地，所述根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体，包括：获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体。

实施例一中构建的本体类，实际上是一些零散的本体类，并且该些本体类之间也没有具体的联系，并不能完全代表物联网的整体环境，优选的，需要获取用户根据物联网实际环境中的每种设备之间的联系，设定本体类的对象类型属性；之后，根据上述的至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性以及获取的用户设定的本体类的对象类型属性构建至少一个本体，实现对物联网环境的建模，使得用户可以基于构建的本体来定义至少一条控制规则，这里的对象类型属性表示本体类和本体类之间的关系，以智能会议室为例，“空调位于房间里”，这里的“位于”就是一个代表空调类和房间类的位置的关系。

图2为本发明提供的创建物联网控制系统的方法实施例二的流程示意图，在上述实施例的基础上，进一步地，在S103之后S104之前，还包括：

S201：将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件。

构建完本体之后，用户根据非形式化的规则，例如自然语言“如果房间没有被占用，那么关闭所有的设备”以及基于所构建的至少一个本体针对每个本体设定至少一条控制规则，用户针对每个本体设定的至少一条控制规则以SWRL格式表示，例如“Room(?r)∧is Occupied(?r,false)∧Equipment(?x)∧is In(?x,?r)→is On(?x,false)”，其中Room、Equipment都是本体类，is Occpuied是本体类Room的数值类型属性，表示房间的被占用状态；is In是本体类Equipment的对象类型属性，表示本体类Equipment与本体类Room的关系；isOn是本体类Equipment的数值类型属性，表示设备的开关状态。

在完成控制规则的定义之后，用户在创建物联网控制系统的装置的可操作界面将所构建的本体和用户设定的控制规则保存在网络本体语言格式（.owl）的文件中。

S202：调用上述网络本体语言格式的文件获取所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则进行一致性检验；若检验通过，则执行S104，若检验不通过，则执行S203。

推理机利用自身的java类方法调用.owl文件中的至少一个本体和每个本体对应的控制规则，并基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，利用推理机内部的逻辑推理机制对控制规则进行一致性的检验，需要注意的是，若控制规则是一条，则进行规则一致性检验的结果是没有冲突的，即检验通过；若控制规则是两条以上，则检验所定义的控制规则是否会出现一种规则对应两种推理结果这种前后矛盾的情况。

检验通过时，推理机利用自身的java类的方法将上述网络本体语言格式的文件导入推理机的内存模型中，即实现了将上述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机上。

S203：重新获取用户修改后的针对每个本体定义的至少一条规则，并返回执行S201。

当检验未通过时，在创建物联网控制系统的装置的可操作界面会提示规则冲突信息，用户对控制规则进行修改后，将所构建的本体和修改后的控制规则保存在网络本体语言格式的文件中，并依序执行后面的步骤，在此不再一一赘述了。

综上，物联网控制系统的创建完成，在物联网控制系统运行时，通过设备和传感器的Web Service获取设备和传感器的当前状态数据，在此以一个设备来说明，获取到设备的当前状态数据之后，转换成本体格式，即构建了一个本体实例，将该本体实例导入到推理机中的内存模型中，与之前内存模型中的本体和控制规则构成一个新的网络本体语言格式的文件；推理机根据控制规则对本体实例的目标状态进行推理，将推理所得到的推理结果保存在推理机的推理对象中之后调用该推理对象，获得推理结果；物联网中的设备接口获取该推理结果，由该设备接口将当前设备的状态更改为推理结果中的目标状态。

本实施例的创建物联网控制系统的方法，通过将采集到的物联网设备的物理数据转换成本体语言的格式，并通过构建本体以及根据本体定义控制规则，并将控制规则部署在推理机上实现控制规则与系统其他实现部分的程序的分离，方便了物联网控制系统的维护，使得控制规则的开发与修改变得简单化；同时在验证时，现有技术中控制规则的循环嵌套语句分支过多，需要对控制规则涉及的每一个分支进行检测，测试成本高，而本发明中的控制规则的并行运行，可以针对单独的一条控制规则进行验证，降低了测试成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图3为本发明提供的创建物联网控制系统的装置实施例一的结构示意图，如图3所示，该装置包括：采集单元301、构建单元302，获取单元311和部署单元312；

所述采集单元301，用于采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；所述构建单元302，用于根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；所述获取单元311，用于获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；所述部署单元312，用于将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

为了创建本发明中的物联网控制系统，本发明提出知识驱动的软件框架，创建物联网控制系统的装置基于该软件框架来创建物联网控制系统，该框架由交互处理部分和知识推理部分组成，这里的交互处理部分和知识推理部分可以是实现交互处理和知识推理功能的软件模块，并且交互处理部分和知识推理部分可以利用相应的数据通信的方式实现二者的通信连接。

其中，上述的采集单元301、构建单元302，获取单元311属于该软件框架中的交互处理部分，部署单元312属于该软件框架中的知识推理部分。

在图3所示实施例的基础上，进一步地，所述构建单元包括：获取子单元401，用于获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；构建子单元402，用于根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体；则所述部署单元312具体用于基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，对所述本体的至少一条控制规则进行一致性检验；若检验通过，则将所述本体和所述本体的至少一条控制规则部署到推理机。

进一步地，在图3所示的实施例的基础上，该装置还包括：保存单元50，用于在获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则之后，将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件中；所述部署单元312具体用于将所述网络本体语言格式的文件导入所述推理机。

本实施例提供的创建物联网控制系统的装置可以执行上述方法实施例，其实现原理和效果类似，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种创建物联网控制系统的方法，其特征在于，包括：

采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；

根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；

获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；

将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个本体类对应一类设备或传感器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体，包括：

获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；

根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机，包括：

基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，对所述本体的至少一条控制规则进行一致性检验；

若检验通过，则将所述本体和所述本体的至少一条控制规则部署到推理机。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用户针对每个本体设定的至少一条控制规则以语义网络规则语言SWRL格式表示。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则之后，还包括：

将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件中；

所述将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机，包括：

将所述网络本体语言格式的文件导入所述推理机。

7.一种创建物联网控制系统的装置，其特征在于，包括：采集单元、构建单元、获取单元和部署单元；

所述采集单元，用于采集物联网中设备和传感器的当前状态数据；

所述构建单元，用于根据所述设备和传感器的当前状态数据，构建至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性，并根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性构建至少一个本体；

所述获取单元，用于获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则；

所述部署单元，用于将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则部署到推理机。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，每个本体类对应一类设备或传感器；用户针对每个本体设定的至少一条控制规则以语义网络规则语言SWRL格式表示。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述构建单元包括：

获取子单元，用于获取用户根据所述至少一个本体类和所述至少一个本体类的数值类型属性设定的所述至少一个本体类的对象类型属性；

构建子单元，用于根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性构建至少一个本体；

则所述部署单元具体用于基于每个本体，根据所述至少一个本体类、所述至少一个本体类的数值类型属性、所述至少一个本体类的对象类型属性，对所述本体的至少一条控制规则进行一致性检验；若检验通过，则将所述本体和所述本体的至少一条控制规则部署到推理机。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

保存单元，用于在获取用户针对每个本体设定的至少一条控制规则之后，将所述至少一个本体和每个本体的至少一条控制规则保存到网络本体语言格式的文件中；

所述部署单元具体用于将所述网络本体语言格式的文件导入所述推理机。

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