CN103891201A - 用于基于传感器数据的应用和服务的开发以及部署的计算平台 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于基于传感器的数据的实时分析的方法和系统。还公开了一种基于云的平台即服务（PaaS），该平台即服务为传感器驱动应用提供传感器驱动应用的完整寿命周期管理的服务和特征，该完整寿命周期管理包括迅速的开发、测试和部署等等。本发明的方法允许与使用实现在智能空间环境前提中的传感器设备和使用群源用户数据的智能空间关联的各种物理参数和属性的实时追踪。进一步，取得的参数发送至云计算服务器，其中分析是基于取得的参数而实时执行的。

Description

用于基于传感器数据的应用和服务的开发以及部署的计算平台
技术领域
本发明一般涉及智能泛在的计算系统、网络物理系统和物联网（IoT）的领域。更具体的，本发明涉及在智能泛在的计算系统中允许统一平台的方法和系统，该统一平台能够提供用于基于传感器的应用的发明和部署的服务套件。
背景技术
开发和部署智能泛在的计算系统以为了观察、监视和追踪各种物理基础设施、状态物理物体、环境、人类及其活动并且利用这些观察来提供丰富人的生活的以及在他们的日常活动中帮助他们的应用和服务。其中部署这种智能泛在系统的环境被称为“智能空间”。
通常，智能空间包括适合于在这样一种环境中进行各种参数的感测和观察的各种传感器，该环境允许执行关于各种参数观察的分析以便如果有状态改变则警告最终用户关于状态改变的结果。例如，可以部署传感器以观察和追踪任何物理物体的位置，观察天气条件以监视自然灾害、观察道路上的交通来允许交通调整和车辆监督系统。
如上文描述的观察由传感器来执行，并且日益增多的传感器会嵌入在智能空间中的物理物体和事物中。这些传感器具有将现实生活事件或现象转换成电信号或数字信号的换能器。另外，传感器具有计算和网络能力。这些传感器中的许多传感器日益直接或间接地连接至互联网。许多传感器会由组织、公司或公共部门实体例如城市政府或公共事业或政府部门来部署。而且，许多传感器会由私人个体拥有和操作。在私人个体的情况中，嵌入个体使用的移动电话中的传感器会是一类重要的传感器。
导致“智能空间”的开发的智能泛在的计算环境的开发的一个严格要求为从不同传感器大型的集合采集数据、聚合和存储传感器数据、执行关于数据的专用分析以及结合和关联来自多个不同的并且地理上分开的传感器的观察。有对于可扩展计算平台的需要，该可扩展平台能够将这些能力提供至软件开发商，包括第三方的软件开发商，软件开发商能够使用传感器数据和导出的分析来创建新的新型应用。而且，可以使得这种平台可以用作在互联网上访问的网络服务。在这些情况中，这些平台可以归类在被称为平台即服务（PaaS）的云计算服务的类别下。
在背景技术中，执行由不同种的传感器或电信通信设备捕获的数据的分析任务的多个系统已经被实现，传感器和电信通信设备部署在任何智能空间环境中，具有感测能力。这些系统包括在任何智能空间环境感测各种物理实体的状态的传感器设备，各种物理实体的状态被进一步处理和分析以监视、管理和控制通过这些智能空间而远程迎合的服务。尽管在过去对用于远程智能空间监视的实时数据捕获及其分析做出努力，但是在现有技术中仍然存在对于集成服务套件的统一平台的需要，该服务套件能够从通过任何传感器设备捕获的传感器数据提供实时应用的开发及其管理。
截止今天，有各种可用平台即服务（PaaS），包括谷歌应用（Google App）引擎、Heroku和微软Azure（Microsoft Azure）等。但是，对这些限于通用应用开发并且因此不提供对于基于传感器的应用的开发、部署和管理的专用支持。这些平台不提供在IOT/网络物理系统领域中要求的专用服务。在这个领域中，需要专用服务来迎合使连接网络的传感器和可用作智能电话设备的部分的传感器的平衡的应用。传感器发现、描述、接口、查询和任务是一些关键要求。另外，传感器驱动应用需要是事件驱动的，并且因此要求例如事件处理或流处理的能力。进一步，这些领域可能要求对于各种数据库种类的支持，各种数据库种类例如RDBMS、NOSQL和目标商店等用于不同种类传感器观察的可扩展存储。而且，多种领域可能要求专用的分析和数据可视化，以用于导出推断和增值。上文公开的PaaS平台中没有在单个平台中提供对于所有这些特征的支持。
另一方面，有一些传感器平台可用作云计算服务例如Pachube（Cosm）、SunMicrosystem Sensor Networks等。但是，这些平台主要关注利用对于应用开发的非常基本的支持的传感器数据公布、订阅和存储服务。另外，在这些平台中有对于基于位置的处理、空间和时空处理的极少的支持。另外，这些传感器平台不在这些平台上提供开发和部署群源应用的支持。
进一步，市场上存在有一些传感器和网关设备供应商包括例如Digi、MobileDevice等的公司，这些公司提供基于云的网络服务，以用于远程设备监视、管理和数据获得。但是，这些服务仅迎合来自具体供应商的传感器和设备，并且因此不适合于多个供应商通用的传感器设备管理、数据捕获和观察处理。另外，这些服务具有对于传感器数据存储和分析的非常有限的支持并且几乎不支持应用开发和部署。
另外，在现有技术中已知基于行为的机器对机器（M2M）平台，该平台助于与全球传感器网络的通信，以允许传感器设备管理并且生成复合应用而没有直接编程。在现有技术中助于传感器设备管理的另一项实现使用交叉API用于实时访问不同平台上的传感器数据。进一步，在现有技术中已知特别用于特定领域例如半导体制造的动作管理系统，该动作管理系包括数据采集、数据存储的步骤，并且服务的激活允许改进半导体制作车间的操作效率。在现有技术中公开了助于软件编码的自动生成以便传感器驱动应用的开发的架构。
进一步，在现有技术中已知助于环境感知的广告的框架，其中框架通过在智能空间环境中部署的传感器而追踪到的消费者行为/习惯而将关联内容/广告传递至最终消费者。进一步，已知应用范围管理平台，其在适合于网络应用部署及其管理的群感测方案上工作。企业源管理分析平台使得来自远程源的数据集成能够助于远程监督、监视，以及使得代理、组织及社区的实时事件能够确保在它们园区中的安全和保证。进一步，已知由应用开发商实现图标图案查询或简化写入流处理应用的系统。进一步，已知助于通常用于处理在虚拟环境中处理任务的有效源管理的系统，其利用有效任务管理的源的共享。
但是，没有现存系统、方法、平台或框架提供助于传感器驱动分配应用开发、测试、部署，应用生命周期管理，分析服务，数据存储设备，传感器服务以及分析的建模和模拟的统一系统。而且，现存系统缺乏综合的服务托管，例如用于迅速的和加速的传感器应用开发要求的传感器服务、分析服务、识别和访问服务、数据存储服务。进一步，没有现有技术公开的平台来助于使用丰富服务套件的基于传感器的应用的实时开发和部署，该服务套件允许传感器数据可再度使用、数据标准化和数据隐私。因为大部分平台缺乏通用的传感器数据处理能力，所以这进一步导致成本和对于基于传感器的应用的开发和部署的要求的努力的增加。进一步，因为专门对特定设备并且因而绑定的安全和隐私策略设计该平台，所以使用第三方源的进一步应用开发的范围很小。
在背景技术中，在过去已作出努力来提供允许到最终用户订阅者的智能运输服务的车辆遥测技术应用。通常，这些应用由车辆制造商/OEM等来垂直提供，或者制成对于司机的智能电话可用。在这两种情况中，通过使用来自各种在车载/车外的传感器例如GPS和加速计等等的传感器数据来使应用开发成为可能。进一步，在现有技术中已作出努力来实现车辆中的云计算技术，用于提供车辆遥测技术应用。进一步，在现有技术中有车辆对车辆的专用网络（VANET）可用，助于特定运输领域中的车辆遥测技术应用的提供。但是，现有技术中仍然存在有对于单个统一平台的需要，该单个同一平台通过在用于开发、测试和部署使用这些服务的各种遥测技术应用的平台中提供智能运输服务的方法来助于智能运输系统。
因此，鉴于上文，有对于允许实时分析从实际上任何种类的传感器设备上捕获的传感器数据的有效方法和单个统一系统/平台设备的长期需要，并且助于使用来自所述平台的服务套件传感器数据捕获、存储及其分析。进一步，有对于平衡提供服务套件的云计算平台的方法和系统的需要，其中服务套件被设计为用于在泛在计算环境中的实时传感器数据分析、数据开采、机器学习、图形和视频分析、基于位置的服务和环境感知服务。
发明目的
本发明的原理目的在于提供平台即服务（PaaS）云计算平台形式的用于服务和分析（RIPSAC）的实时集成平台，该实时集成平台允许传感器驱动应用的快速和容易的开发、部署和管理。
本发明还有的另一个目标是提供允许来自具有至少一个附接传感器的任何泛在设备的数据捕获的实时平台的方法和系统，所述设备通过通信网络连接至互联网。
本发明还有的另一个目的是允许用于将从各种传感器设备捕获的各种格式的所述数据存储在与平台连接的数据库中的方法和系统。
本发明还有的另一个目的是执行在数据库中存储的数据上的可扩展分析以从其导出洞察、推导和可视数据，从而允许股东进一步作出与数据关联的商业决定。
本发明还有的另一个目的是提供允许基于传感器的应用的实时开发、测试和部署从而助于群源应用开发的方法和系统。
本发明还有的另一个目的是提供允许通过选择捆绑在所述服务套件中的合适的算法、软件开发工具包（SDK）、应用程序接口（API）等来开发使用平台服务套件的各种基于传感器的应用的方法和系统。
本发明还有的另一目的是通过使用群源从用户输入捕获数据并且将这些数据看作来自软件传感器的数据而允许数据分析的方法和系统。
本发明还有的另一个目的是提供允许在订阅这些应用及其服务的最终用户计算设备上的部署的应用的分散的方法和系统。
本发明还有的另一个目的是允许用于合适的隐私控制和最终用户许可同意，同时执行在数据上的分析的方法和系统。
本发明还有的另一个目的是允许用于提供用于在各种部门中的动作的实时分析和监视的RIPSAC平台及其服务的方法和系统，各种部门包括能量、公共设施、监管、运输、医疗保健和教育等。
发明内容
在描述本方法、系统和硬件实现之前，应当理解的是这个发明并于限于所描述的具体系统和方法，这是因为可以存在未在本公开中表达示出的本发明的多个可能实施方式。还应当理解，本说明中使用的术语仅仅是出于描述具体版本或实施方式的目的，并且并不意图限制本发明的范围。
在一个实施方式中，本发明允许用于服务和分析的实时集成平台（RIPSAC），其是平台即服务（PaaS）云计算平台，该平台允许传感器驱动应用的快速和容易的开发、部署和管理。在这个实施方式中，RIPSAC与智能计算环境中的传感器和设备的多种集合接口，该智能计算环境采集传感器观察、将数据存储在与平台连接的数据库中、为了最终订阅者和授权第三方例如在云中的智能计算环境附近的保险公司和政府监管者的利益而在数据上执行可扩展分析，将数据的去个性化采样输出给第三方应用开发商以允许开放度软件开发。在这个实施方式中，平台提供API和SDK形式的基础设施服务的套件。RIPSAC提供用于传感器集成，传感器数据存储、分析、丰富查询能力和可视化的高可扩展化平台。平台包括与API和文库形式的传感器说明、发现、集成，传感器观察和测量捕获、存储和查询关联的服务的集合。在这个实施方式中，包括第三方软件开发商的应用开发商适合于开发、测试、部署和管理所述云计算平台中的应用。在这个实施方式中，最终用户适合于下载应用、订阅和退订应用、控制他们的隐私设置并且观看使用历史和开账单信息。
附图说明
当结合附图阅读时，之前的总结以及以下的优选实施方式的详细说明将更好理解。出于示出本发明的目的，在附图中显示本发明的示例性结构，但是本发明并不意图限制至图中公开的特定方法和架构，其中：
图1示意性示出根据本发明的示例性实施方式的、显示各种硬件元件的系统架构图（100），该各种硬件元件适配为执行智能计算环境中的实时传感器数据分析。
图2为根据本发明的示例性实施方式的、示出与所述RIPSAC平台连接用于访问RIPSAC服务和应用的各种应用开发商/租用者、传感器数据提供商和订阅者的框图（200）。
图3为根据本发明的示例性实施方式的、示出允许远距离通信数据的实时分析的在汽车内的远距离通信设备的各种软件层的框图。
图4为根据本发明的示例性实施方式的、示出后端软件平台的框图。
图5为根据本发明的示例性实施方式的、示出设计为允许RIPSAC平台执行任何智能环境的实时分析的任务的步骤。
具体实施方式
参考本发明的示例性实施方式来提出本说明。本发明所属的现有技术和技术领域中的技术人员会理解的是，在描述的操作方法和系统中的变化和改变可以在没有意图的偏离这个发明的原理、精神和范围的情况下来实施。
参考图1，图1为根据本发明的实施方式的用于服务和分析的实时集成平台（RIPSAC）100的系统架构图，该服务和分析的实时集成平台包括各种硬件元件，该硬件元件适配为执行智能计算环境中的实时数据分析。
如图1中所示出的，系统架构（100）包括RIPSAC后端云（112），其包括连接至数据库（102）的云服务器（101）。系统进一步包括在允许传感器数据的实时分析的不同智能设备例如智能电话（103）、远距离通信设备（104）上实现的各种RIPSAC设备（114）。系统进一步包括位于与各种电信通信设备例如智能电话（103）和远距离通信设备（104）等连接的智能计算环境附近的各种不同传感器设备（105）、（106）、（107）。因此，根据这个示例性实施方式，传感器与电信通信设备共同形成智能环境。
进一步，如图1中所示出的，系统平台（100）支持共同示出为智能计算网络（109）的各种连接选择例如
Figure BDA0000482420620000071
、USB、ZigBee和其它蜂窝服务。在示例性实施方式中，系统平台与部署在智能计算环境附近的传感器（105、106、107和108）例如GPS、加速计、磁性罗盘、音频传感器、相机传感器等接口。平台允许电信通信设备的连接例如智能电话与服务器并且因此与数据库使用在图1中称为（110）的任何通信链接（包括互联网、WAN、MAN）的连接。在示例性实施方式中，系统平台（100）实现为作为单机设备来工作。在另一个实施方式中，系统平台（100）可以实现为作为松散地耦合至智能计算环境的设备来工作。
在一个实施方式中，如图中所示出的智能电话可以包括内置传感器例如加速计、罗盘、GPS、NFC读取器、微型电话和相机等。在这个实施方式中，系统平台（100）可以以移动应用（APP）的形式安装在智能电话上。在这种场景中，智能电话中的内置传感器将通过传感器采集的与车辆追踪、交通测量和人员驾驶特征等关联的数据馈送至用作智能电话上的移动应用的RIPSAC平台（100）。在这种场景中，只要电话位于车辆内，移动电话被视为可以用作车辆电话的泛在的电信业务平台。进一步，基于从各种传感器采集来的数据，系统平台（100）在各种硬件和硬件平台的帮助下共同执行在任何智能计算环境中的获取数据上的可扩展数据分析的任务。
参考图2为根据本发明的实施方式的，示出连接至RIPSAC平台用于利用各种RIPSAC服务和应用的各种用户设备的框图（200）。如图2中所示出的，RIPSAC平台（201）提供与传感器、存储和分析关联的各种RIPSAC服务提供至与平台连接的不同股东。多个传感器提供设备（205）用作发布在任何智能空间环境中观察的传感器数据的贡献者或公布者。传感器提供设备（205）拥有传感器观察数据。
如图2所显示的多个应用开发商设备（203）通过通信网络，优选地通过互联网连接与平台（201）通信。应用开发商适合于访问平台上的RIPSAC服务以开发各种传感器驱动应用并且将这些以RIPSAC应用的形式部署到平台（201）上。如所示出的，显示多个最终用户订阅者设备（207），其通过通信装置与平台（201）连接，为了订阅在RIPSAC平台（201）中部署的RIPSAC应用。在实施方式中，传感器提供设备（205）与应用开发商设备（203）可以互换地执行任务。在这个示例性实施方式中，平台/PaaS提供商（209）是将RIPSAC平台（201）作为托管服务运行的实体。
在这个示例性实施方式中，RIPSAC平台（201）提供对于通过互联网装置连接至平台的应用开发商/租用者设备（203）、传感器提供商设备（205）、最终用户设备（207）和平台提供商（209）中的每一个提供不同的服务。在这个示例性实施方式中，平台提供商（209）设置有部署和运行核心RIPSAC服务例如传感器，存储和分析服务，部署和运行识别、安全、隐私以及最终用户许可Mgmt服务的能力。平台提供商设置有传递目标管理，利用控制源共享而创建多租用者环境、创建对于不同租用者的分隔的沙盒环境并且允许操作支持系统例如管理、监视、开账单等的能力。在这个示例性实施方式中，传感器提供设备（205）设置有需要描述兴趣的特征和不同类型的现象、传感器和传感器观察说明、馈送和传感器流限定的服务，要求将传感器流公布和共享至平台的服务以及需要限定公布的传感器流的访问控制和隐私偏好的服务。
在这个示例性实施方式中，应用开发商/租用者设备（203）设置有沙盒形式的应用的开发和测试所要求的环境。进一步，网络服务呼叫或语言特定的文库的形式的软件开发套件和应用编程接口（Application Programming Interface API）可用于这些设备。另外地，平台提供测试传感器数据给租用者，使得他们可以开发和测试应用。应用开发商/租用者设备（203）适合于注册和部署应用至RIPSAC平台（201）。使应用开发商/租用者设备能够限定用于他们的应用的最终用户许可协议，并且能够开始、停止、更新、重部署和解除部署应用。在这个示例性实施方式中，如图2中所显示的最终用户设备（205）适合于下载应用、订阅或取消订阅RIPSAC应用和服务。进一步，这些设备适合于控制传感器数据的隐私设置，这些设备可以利用平台贡献/公布传感器数据，并且利用这些数据能够追踪和观看使用历史、开账单信息等。
在实施方式中，通过平台中的各种硬件/软件助于提供至平台中包括平台提供商（209）、应用开发商/租用者、传感器提供商和最终用户订阅者等的各种股东的服务。图3和图4涉及根据本发明的示例性实施方式的、示出基于传感器的服务的不同套件的软件架构图表，该基于传感器的服务允许传感器数据的实时分析。软件架构包括允许实时的三个软件平台，三个软件平台包括感测设备软件平台、后端软件平台和智能手机平台。
如图3中所示的，感测设备软件平台（300）包括实时操作系统（OS）、设备驱动器，其是需要的以建立互联和网络适配器并且提供对于多个共同发生的远距离通信服务和应用的部署和执行，对于部属的软件组件的软件开发、远程部属、实时监视和管理的标准编程语言和开发工具的支持，对于信任应用和服务的安全部署以及细粒度的访问控制的支持。在实施方式中，考虑到执行各种应用和服务的这些要求，利用编程语言例如JAVA和OSGI作为服务传递平台。
参考图4为示出后端软件平台中的各种后端组件的软件平台架构图表（400）。后端软件平台包括可扩展传感器服务模块、可扩展存储服务模块、可扩展分析服务模块、助于与最终用户移动机计算设备的连接性的基于网络的门户，其共同地实现在从安装在智能空间中的各种传感器设备接收的数据上的实时分析。RIPSAC用作平台即服务（Paas）云计算平台，RIPSAC允许传感器驱动应用的快速和容易的开发、部署和管理。RIPSAC提供传感器设备管理、数据获取、数据存储和分析服务。这些服务可用于应用程序接口（API）和软件开发工具包（software development kit SDK）形式的应用开发商。RIPSAC提供用于传感器集成，传感器数据存储、分析（包括实时和大数据处理），丰富查询能力（包括物理空间查询和连续查询）和可视化的高可扩展平台。
在RIPSAC的核心处的是与传感器说明、发现、集成、传感器观察和测量捕获、存储和查询关联的服务的集合。RIPSAC提供API和文库形式的这些服务。应用开发商可以开发、测试、部署、管理RIPSAC中的应用。RIPSAC支持多种租用并且由每个租用者提供安全沙盒用于应用的测试和部署。每个用户计算设备适配为下载应用、订阅和退订这些应用、控制它们的私人设置并且观看使用历史和开账单信息。
因此，RIPSAC将各种服务、软件、文库、工具集成在单个基础设施平台上，该基础设施平台可以用于各种传感器驱动应用的开发和部署中。在本发明的实施方式中，通过利用标准信息模块和访问机制例如已知为传感器网络使能（SWE）标准的开放地理空间联盟（OGC）标准而允许这种集成。在实施方式中，RIPSAC传感器服务提供到使用这些标准传感器和传感器观察数据的访问。进一步，RIPSAC平台提供能够并且容易使用信息模块和访问机制的客户文库和网络服务应用程序接口（API）。在实施方式中，RIPSAC平台进一步允许使用消息基础设施而在不同应用和服务上交换与事件关联的传感器，该消息基础设施包括实现这种与事件关联的传感器的交换的消息公布订阅机制。
在实施方式中，在RIPSAC上运行的任何软件（即应用和服务）与分析引起的集成是通过包括在RIPSAC平台中的分析引擎专用库来提供的。在这个实施方式中，允许数据连接的网络协议助于这些文库至运行在分析服务器上的分析引擎的连接。文库隐藏端点之间的网络连接的所有复杂性和细节。而且，这些文库还提供跨各种分析服务器的负载平衡服务。在实施方式中，使用网络服务呼叫、例如SQL、JDBC和JPA的技术以及特定数据库客户文库的结合等来访问RIPSAC数据库服务。现参考图4来描述通过所述可扩展传感器服务模块、可扩展存储服务模块、可扩展分析服务模块和基于网络的门户绑定的各种服务。
在实施方式中，如图4中所示的，通过门户和用户接口来创建展现服务模块（401）。门户组件包括应用开发商门户、管理者门户和最终用户订阅者门户。利用应用开发商门户来使得应用开发商的计算设备能够注册RIPSAC，注册开发的应用、创建数据库、上传和测试分析程序等。RIPSAC管理者计算机使用管理者门户来管理和监视潜在的软件和硬件基础设施，监视、管理和控制租用者对平台服务的使用。
在实施方式中，在RIPSAC中，设备集成和管理服务组件（413）包括数据聚合以及设备监视和管理服务，用于与网关设备、传感器、移动设备和它们的网络地址接口。这些服务提供对于用于这些设备和RIPSAC之间的数据通信的各种网络协议的支持。这个服务套件允许监视设备的健康和状态的能力和在来自RIPSAC的这些设备上部署软件的能力。在这个实施方式中，为每种设备提供被称为为设备传感器适配器的设备专用软件模块，其能够访问附接至这些设备的传感器并且处理传感器专用命令。进一步，为每种设备开发被称为设备管理适配器的设备专用软件模块，该模块助于用于以下类型的动作的网络服务接口，例如设备健康监视设备开始、停止和重启以及设备数据结构访问、读取和更新。在这个实施方式中，设备管理适配器典型地运行在设备本身上。可替选地，对于一些设备而言，设备管理适配器可以运行为单独的基于云的网络服务。对于连接至RIPSAC的每个设备而言，RIPSAC设备管理服务使用设备管理适配器以管理和监视设备。进一步，通过运行在设备上的软件来使用称为RIPSAC传感器集成适配器的软件模块以基于互联网连接调用RIPSAC传感器服务。除了RIPSAC传感器集成适配器的使用外，运行在设备上的应用软件还可以呼叫通过RIPSAC应用直接揭露的网络服务接口。在这种场景中，RIPSAC集成适配器在设备中被绕开，但是改为从RIPSAC应用调用。这些设备助于使用拉模式或推模式的平台上的传感器数据获取和集成。
在一个实施方式中，如果发生拉模式传感器数据获取，那么通过调用为设备运行的设备管理适配器，传感器数据馈送由RIPSAC应用捕获，该设备的传感器数据被要求。在另一个实施方式中，如果使用推模式来获取传感器数据，那么通过调用RIPSAC传感器集成适配器或通过呼叫RIPSAC应用暴露的网络服务，设备软件将传感器数据发布至RIPSAC传感器服务。在实施方式中，取决于应用逻辑和传感器种类，传感器数据获取可以是连续的（即周期性的）、或事件驱动的、或即期由一些用户启动的命令。RIPSAC平台可以支持任何间隔尺寸的时间连续传感器数据。
在实施方式中，消息和事件分配服务（411）提供用于跨RIPSAC服务和应用的消息和事件的传递的基础设施。进一步，数据存储和查询服务（409）允许大规模的分配传感器数据存储和查询，包括对地理空间查询的支持。这些服务允许连续查询处理的能力。
在实施方式中，分析服务组件（407）由多个库和服务器构成，包括机器学习包、统计处理包、规则引擎、复杂事件和流处理、适配为执行在存储传感器数据上的实时分析的知识驱动处理。应用服务组件（403）包括应用组件、核心传感器服务以及用户接口和可视化服务。核心传感器服务允许传感器和传感器观察描述服务、传感器发现、特征描述和现象、插入和查询观察等。在这个实施方式中，为了插入对于给定传感器Id的观察，根据<键，值>对（<Key,Value>pairs）的观察、观察的物理位置坐标和观察的时间是特定的并且之后使用RIPSAC服务将观察插入。相似地，使用包括传感器Id、现象、物理位置参数（点、边界等）和事件参数的一个或多个参数来查询观察。观察被用作正在或已经传递至分析程序，然后分析程序的输出被用于观察。用户接口和可视化服务组件包括用于从传感器数据创建丰富可视化和报告的库和工具。
在实施方式中，应用组件包括生产商应用组件、消费者应用组件和生产商附带消费者应用组件。生产商应用组件适配为将传感器数据公布至RIPSAC平台。消费者应用组件调整为查询和使用来自RIPSAC平台的传感器数据。生产商附带消费者应用组件适配为同时用作生产商应用组件和消费者应用组件两者。
在实施方式中，应用支持服务组件（405）包括集成和编排服务、计划者、平台API和SDK，其共同提供对于各种RIPSAC服务集成及其编排的支持。服务编排允许复合应用或复合服务的创建。服务编排本身是可被应用开发商用于创建复合应用的平台服务。使用策略驱动访问控制来控制访问服务编排服务，像任何其它RIPSAC服务那样。使用标准网络服务编排引擎来实现RIPSAC中的服务编排服务。这些服务会允许应用开发商使用标准网络服务编排语言例如商业处理执行语言（Business Process Execution Language，BPEL）来详细说明编排逻辑。RIPSAC编排服务通过隐藏编排引擎和引擎特定复杂性的细节使得使用编排服务更简单。RIPSAC平台使得这些SDK和API能够提供对于第三方应用开发商的支持并且还提供访问开发商沙盒以及训练数据给他们。应用开发商可以测试和验证在软件平台上建立的各种应用，该软件平台通过后端软件平台提供的利用测试数据、开发沙盒和设备模拟器而允许实时分析。API和SDK是开发工具，该软件开发工具用作到各种RIPSAC服务的网络服务和语言专用绑定。
在实施方式中，RIPSAC后端平台进一步助于软件基础设施，该RIPSAC平台包括应用服务器、相关的数据库和文件数据库。应用服务器用作容器/虚拟机器/执行用户应用的主机。相关的数据库和文件数据库服务允许RIPSAC后端平台中的数据和文件的存储。另外，RIPSAC助于数据中心基础设施服务，该数据中心基础设施服务包括计算、网络和磁盘存储服务，文件服务和防火墙服务。计算、网络和磁盘存储服务由用作虚拟硬件基础设施的服务器、磁盘和网络源，RIPSAC组件最终在该基础设施上运行。提供文件存储服务至使用文件服务的服务器。防火墙服务适合于基于策略创建安全区域以将不同租用者彼此分隔。
在本发明的一个实施方式中，为了允许可以容纳任何传感器类型并且与实际任何传感器类型协作的弹性、可延长和可彼此协作的平台以及允许新的应用和服务的容易的增加，平台采取合适的数据库架构和消息编码。以这样一种方式来设计数据库架构使得在智能空间环境中虚拟形成任何传感器测量和观察并且存储任何传感器测量和观察以为了立即和历史使用。相似地，合适的基于XML的编码和架构可以用在从感测设备传输至后端平台的消息中。除了所有权协议外，远距离通信设备以及后端平台会支持标准网络服务以及用于访问传感器观察的http。
在一个实施方式中，RIPSAC平台包括后端平台的软件堆叠中的隐私保护重要特征。各种基于传感器的应用和服务要求各种水平的隐私保护，并且所提出的的发明允许对于每个应用或服务的定做的隐私保护水平。经由以下四个子组件实现隐私保护：
　策略驱动和自适应的访问控制软件层，其被配置为对于谁可以访问各种传感器、传感器观察值和传感器数据库记录和字段允许细粒度的控制。
·稳健的隐私保护算法，其被配置为隐去隐私敏感数据、使隐私敏感数据进行变化、使隐私敏感数据扰乱并且对隐私敏感数据进行随机化。
·数据变换算法，其被配置为将隐私数据变换为适合于公布以用于公共消费的形式，反之亦然。
·用于如上文描述的隐私保护和数据变换的密钥和算法存储的信任计算概念和信任平台模块的使用。
在实施方式中，智能电话软件平台包括兼容智能电话和应用商店模块的软件开发套件。如果平台（100）实现为智能电话应用，那么平台（100）适配为使其与市场中建立在各种操作系统（OS）上的各种智能电话设备或支持J2ME、CLDC、MIDP和Midlet的简单Java电话兼容。图2中所示出的硬件平台凭借单个集成的云计算平台而与软件平台例如感测设备软件平台、后端软件平台和智能电话平台结合，以允许订阅者和其他授权的第三方基于可以在监视的和分析的智能空间环境附近或云中实现的数据分析结果执行各种任务。
参考图5为示出根据示例性实施方式为了使得RIPSAC平台能够执行任何智能空间环境的实时分析的任务而设计的步骤的流程图。
在步骤501，从部署在智能空间环境中的一个或多个传感器捕获各种格式的基于传感器的数据。
在步骤503，预处理基于传感器的数据捕获的数据以提取关联的基于传感器的信息并且允许该信息在数据库中的存储。
在步骤505，执行关于存储的基于传感器的信息的实时分析以从其获得感知、推理和可视化数据。
在步骤507，基于实时分析的结果，利用RIPSAC中的捆绑服务和算法的集合来开发、测试和部署一个或多个基于传感器的应用。
参考本发明的各种实施方式来提出上述说明。本发明所属的现有技术和技术领域中的技术人员会理解的是，在描述的结构和操作方法中的变化和改变可以在没有意图的偏离这个发明的原理、精神和范围的情况下来实施。
本发明的优点
本发明具有以下优点：
·本发明允许平台即服务云计算平台，其允许传感器驱动应用的快速和容易的开发、部署以及管理。
·本发明为传感器数据捕获、存储、分析和可视化等提供集成的平台。
·本发明提供使用以应用编程接口（API）和软件开发工具包（SDK）形式可用的一组服务，允许许多不同第三方开发商开发的应用的容易的开发和部署。
·本发明允许多个传感器数据提供商、多个应用开发商和应用最终用户以安全和相互隔离的方式来与平台连接，以访问各种服务和应用，其中平台使各种服务和应用便利。
·本发明允许通过助于平台上的策略驱动数据隐私和策略驱动数据，将传感器数据在应用和用户上共享。
·本发明允许平台和任何种类的传感器接口，并且本发明独立于传感器和传感器数据观察的类型。
·本发明的平台对于宽泛的各种传感器和传感器观察提供可扩展传感器数据存储，并且提供可扩展的分析服务。

Claims (27)

1.一种用于在助于传感器驱动应用的快速并且容易的开发、部署和管理的智能空间环境中提供基础设施平台的系统，所述系统包括：
a）基础设施服务套件，所述基础设施服务套件集成到被适配为获取、存储和分析从多个传感器设备接收的传感器数据的平台上；
b）多个应用程序接口（API）、编程语言专用库和软件开发工具包（SDK），所述多个应用程序接口（API）、编程语言专用库和软件开发工具包（SDK）被提供给应用开发商以利用所述基础服务设施来开发、测试、部署和管理多个基于传感器的应用；
c）展现模块，其包括多个基于网络的门户，所述基于网络的门户适合于监视、管理和公开所述基础设施服务、所开发的应用以及软件和硬件基础设施；和
d）基础设施服务应用套件，所述基础设施服务应用适配为向/从所述平台传输/接收传感器数据。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述服务套件包括以下中的一个或多个：设备集成和管理、分析、消息收发与事件分配、数据存储和查询、传感器管理、应用支持服务、用户接口与可视化和安全、访问控制与隐私测量服务。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，使用包括但不限于设备传感器适配器、设备管理适配器、传感器集成适配器、网络服务接口或以上的组合的设备集合来允许设备集成和管理。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述设备集成和管理服务适配为：接口不同的传感器设备；助于对允许数据通信的网络协议的支持；监视所述传感器设备的健康和状态；在来自基础服务设施平台的传感器设备上部署软件；或以上的结合。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述消息收发与事件分配服务适合于跨基础设施平台服务和从服务建立的应用来传递消息和事件。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述数据存储与查询服务适配为允许分配传感器数据存储和查询所述传感器数据存储。
7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述传感器管理服务适配为允许传感器发现、传感器和传感器数据观察的描述、特征描述、插入观察、查询观察或以上的结合。
8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述应用支持服务适配为提供对于服务集成及其编排的支持。
9.根据权利要求2所述的系统，其中，所述应用支持服务适配为允许识别管理、策略驱动访问控制、数据隐私控制与数据屏蔽以及访问所述平台的不同类别的用户的验证。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述展现模块包括：应用开发商门户，其适合于允许不同应用开发商向平台注册，注册他们的应用，创建数据库；管理者开发商门户，其允许不同管理者监视、管理和控制租用者对底层软件与硬件基础设施和平台服务的使用；以及订阅者门户，其适合于允许不同订阅者下载应用、订阅和退订应用、控制隐私设置以及观看使用历史和账单信息。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基础设施应用包括软件基础设施，所述软件基础设施包括多个适配为托管执行应用的最终用户的应用服务器、分析服务器、存储与所述应用关联的数据和文件的关系和文件数据库。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基础设施应用包括数据中央基础设施，该数据中央基础设施包括：作为底层硬件/可视硬件基础设施的计算机、网络和磁盘存储源；提供文件存储服务的文件服务器；以及适配为基于策略创建安全区域以将不同平台用户或应用相互分隔的防火墙。
13.一种作为在以网络连接的设备的网络上传递的服务的智能空间基础设施平台，所述平台包括：助于传感器数据管理的标准化的基于网络的接口，使用基础设施服务套件的传感器应用开放，以及在最终用户订阅者设备上的传感器应用部署；所述基于网络的接口进一步助于管理和控制租用者、订阅者和应用开发商使用历史以及针对平台服务和底层硬件与软件资源的利用的计费信息。
14.根据权利要求13所述的平台，其中，通过使用绑定基础设施服务的API和SDK，允许应用开发商开发基于传感器的应用。
15.根据权利要求13所述的平台，其中，该平台包括传感器数据获取、传感器数据存储和传感器数据分析，警告订阅设备最终用户分析的结果及其结论。
16.根据权利要求13所述的平台，其中，应用开发商能够利用可被最终用户订阅者用于数据检索和分析的该平台而将开发的应用插入。
17.根据权利要求13所述的平台，其中，这种平台集成多个能够预处理并且存储从多个传感器捕获的数据并且将分析数据散布至多个最终用户订阅者的软件组件、库和软件开发工具。
18.一种用于在特征在于助于传感器驱动应用的快速并且容易的开发、部署和管理智能空间环境中提供基础设施平台的方法，所述方法包括以下步骤：
a）配置助于动态地开发、部署和管理多个传感器驱动应用的计算动作的执行的平台；
b）集成多个软件组件、库、基础设施服务、软件开发工具至所述平台，以预处理和存储从多个传感器捕获的数据并且将分析的数据散布至多个订阅者；
c）为多个应用开发商提供多个应用编程接口（AIP）和软件开发工具包（SDK），以开发、测试、部署和管理在所述平台中的一个或多个传感器驱动应用；
d）使用用户专用访问和许可，利用所述平台，对注册订阅者和应用开发商中的每一个配置服务编排，并且使用标准网络服务编排引擎实现编排逻辑；以及
e）配置基础设施平台监视、管理和控制由不同类型的用户对服务基础设施、硬件与软件基础设施以及传感器应用的利用。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，基础设施服务包括设备集成、分析、消息收发、传感器管理、应用支持服务、用户接口和可视化以及安全、访问控制和隐私策略服务。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，设备集成和管理服务包括通过设备专用软件模块与网关设备、传感器、移动设备和其对应的网络地址接口的服务，该设备专用软件模块包括设备传感器适配器、设备管理适配器和传感器集成管理适配器或其组合。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述传感器动态地与基础设施平台耦合，并且无缝地集成以用于自组数据采集。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，包括软件传感器、物理传感器和虚拟传感器的多种类型的传感器与所述平台集成，在实例中通过取决于在用于处理传感器数据的当前服务器上的负载，动态地增加能够处理传感器数据的服务器，可扩展每个传感器。
23.根据权利要求18所述的方法，其中，基础设施平台适配为连续地/间歇地/当请求时，从利用所述平台预注册和验证的每个集成的传感器接收数据，使得由其拥有者动态地管理一定程度的数据使用和散布。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，能够通过同步的基于轮询的模式或异步的基于通知的模式来访问并且由基于时间、空间、时空或值的过滤标准来过滤来自所述传感器的观察数据。
25.根据权利要求18所述的方法，其中，应用的所述开发和管理包括以下中的一个或多个：创建、测试、启动、停止、重启、更新、修改、删除、部署和解除部署多个传感器驱动应用。
26.根据权利要求18所述的方法，其中，所述基础设施平台能够用于包括但不限于能源、政府、运输、医疗健康、教育或其组合的不同领域中创建智能空间应用和服务。
27.根据权利要求18所述的方法，其中，通过所述平台中的标准的基于网络的门户来实现服务基础设施、硬件与软件服务基础设施以及传感器驱动应用的监视、管理和控制。
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