CN103986743A - 用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的各实施方式涉及用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的装置。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的系统。

Description

用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统

技术领域

本发明的各实施方式涉及数据采集，更具体地，涉及用于在物联网(Internet of Things，IoT)中采集数据的方法、装置和系统。

背景技术

物联网的发展为人们的工作和生活提供了诸多便利，并且已经开始成为影响人们生活的重要方面。例如，在物联网中可以部署成千上万的传感器用于监视并收集来自真实世界的各种数据。例如，在用于监控交通状况的物联网中，可以在路口处或者在高速公路沿线安装用于拍摄路况的照相机/摄像机；在用于监控输电线路的物联网中，可以在输电线路沿线各处安装用于监控气象要素(例如，温度、湿度、气压、风力)的传感器；在用于监控楼宇安全的物联网中，可以在楼宇的入口处等位置设置监控出入人员的照相机/摄像机，还可以部署用于读取出入人员身份信息的读卡器，等等。

由上述传感器采集的数据继而通过物联网中的通信节点被传输至数据中心，用于进行进一步的处理。由于物联网通常涉及各种行业的安全保障，因而如何维护物联网自身的安全性成为目前的一个研究热点。

物联网中的传感器通常分布在较为开放的环境中，例如，用于监控输电线路的传感器可能分布在荒无人烟的山区等位置。由于并不会单独监视每个传感器的安全状况，因而诸如黑客等具有不良企图的人员可能会破坏、更换传感器的硬件设备或者修改传感器的软件配置；同时，经由物联网传输的信息还有可能被篡改。上述情况可能会导致物联网中的传感器不能反映被监控对象的真实状态，影响数据中心的管理人员的判断，进而造成诸如输电线路故障等异常情况。

另一方面，由于在物联网中的传感器数量众多(例如，成千上万，甚至更多)，并且这些传感器采集数据的频率可能会很高(例如，每秒一次或者多次)，因而在特定时间范围内在各个传感器处采集到的数据总量可能是巨大的。因而，除了上文提及的安全性问题以外，现代物联网所面临的另一问题是，如何向数据中心实时地(或者近似实时地)传输所采集的数据。

发明内容

因而，期望能够开发并实现一种能够在物联网中采集数据的技术方案，并且期望该技术方案能够在尽量不改变现有物联网的基础设施的硬件配置的情况下实现。另外，在期望该技术方案能够增强物联网中的诸多传感器本身的安全性的同时，还能够增强经由物联网中的通信节点传输数据期间的安全性，进而在数据源和数据传输两方面防止潜在的风险。另一方面，还期望该技术方案可以在不降低采集频率的情况下，尽可能地减少在物联网中传输数据的负载，进而防止可能出现的网络拥塞并且提高数据传输效率。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。

在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据包括：解译状态数据中的标识信息；以及响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据进一步包括：解译状态数据中的签名信息；以及响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的装置，包括：接收模块，配置用于接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；提取模块，配置用于响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；整合模块，配置用于基于预定规则整合内容数据；以及传输模块，配置用于向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。

在本发明的一个实施方式中，提取模块包括：第一解译模块，配置用于解译状态数据中的标识信息；以及第一验证模块，配置用于响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，提取模块进一步包括：第二解译模块，配置用于解译状态数据中的签名信息；以及第二验证模块，配置用于响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的系统，包括：至少一个传感器节点，配置用于在物联网中采集状态数据；数据中心，配置用于管理物联网；以及中间节点，配置用于：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由中间节点连接。

可以在现有物联网架构下方便地实现根据本发明的各实施方式所提供的用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统，并且数据中心的管理员还可以在不更换硬件设备的情况下，利用命令来修改传感器和通信节点的各项配置。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式。在附图中：

图1示意性示出了根据一个解决方案的物联网的架构图；

图2示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网的架构图；

图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的方法的流程图；

图4A和图4B分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网中的中间节点和传感器节点的框图；

图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的状态数据的数据结构的示意图；

图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的在物联网中采集数据的流程图；以及

图7示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的装置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施方式中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

下面将参照本发明实施方式的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instruction means)的制造品(manufacture)。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

图1示意性示出了根据一个解决方案的物联网的架构图100。如图1所示，概括而言，物联网可以包括三个部分：数据中心110，作为整个物联网的控制中心，用于管理和控制物联网中各种节点的操作；传感器120(例如，可以包括N个传感器120-1...120-N)，用于采集被监视对象的状态数据(例如，温度、湿度、气压、风力等气象数据)；以及通信网络140，例如可以包括多个通信节点130、...、138(例如，交换机、路由器等)。

应当注意，在现有技术的解决方案中，物联网中的通信网络仅用于接收并向数据中心转发传感器所采集到的数据。由于传感器通常以较高的频率(例如，每分钟一次或者每秒一次，甚至以更高的频率进行)采集数据，因而当传感器的数量达到一定数量级时，全部传感器所采集到的数据量将会变得相当惊人。另外，由于在通信网络140中的各个通信节点130、...138处转发数据时，还需要对接收到的数据进行适当的封装等操作，这些操作进一步增加了有待经由网络传输的数据量。另一方面，由于在传感器120处仅存在简单的物理保护措施甚至不存在任何保护措施，当传感器120本身或者其上运行的软件程序被修改时，所监控数据的安全性很可能会受到严重侵害。

针对上述问题，本发明提出了一种基于物联网的现有架构实现的用于采集数据的方法、装置和系统。在现有物联网中，充当通信节点130、...、138的设备例如可以是路由器或者交换机等。这些设备具有一定的数据处理能力和存储空间。然而，在现有技术中，通信节点通常仅仅执行简单的数据封装和转发操作。一方面这会造成在物联网中传输过量的数据包；另一方面，通信节点的数据处理能力和存储空间不能得到充分的利用，进而造成通信节点中的资源浪费。

基于目前物联网中通信节点的基本配置，本发明的一个实施方式提供了一种改进的技术方案，该技术方案通过利用通信节点的空闲数据处理能力和存储空间，来对传感器节点采集的原始数据进行预处理，继而经由物联网传输经过预处理的数据。以此方式，可以大大降低物联网中的数据传输负载；另一方面，数据中心不必逐个处理在各个时间点上由每个传感器节点所采集的状态数据，因而可以使得数据中心更有效地关注于后期的分析和处理操作。

另外，为了提高传感器节点的安全性，本发明的各个实施方式提供了一种通过验证传感器节点的可靠性进而提供可靠的数据源的技术方案。应当注意，传感器节点通常具有一定的数据处理、数据存储以及联网的能力。因而，可以利用传感器节点中的这些能力，来提供用于验证传感器节点的可靠性的机制。

本领域技术人员应当注意，在现有的物联网环境中，虽然传感器设备和通信网络中的设备都具备一定的数据处理能力，然而这些数据处理能力并未得到合理的应用。另外，在安全性方面，如何确保每个传感器节点的安全可靠也缺乏有效的解决方案。

具体地，图2示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网的架构图200。图2所示的物联网的架构类似于图1中的示意图，不同之处在于，通信网络240中靠近数据中心层次的中间节点230和232可以是具有预处理能力和转发能力的通信节点。应当注意，从数据中心210到各个传感器节点220，物联网中的各个节点可以采用树状结构的形式连接，其中数据中心210位于根节点而多个传感器220位于叶节点。由于所采集的数据以自下向上的方式逐级向根节点处的数据中心210传输，因而越靠近根节点的位置处的节点，其传输负载越高；相反，靠近叶节点处的节点的传输负载相对较低。

因而，可以调整根节点附近的通信节点的功能，以使其成为支持转发和预处理功能的中间节点。具体地，考虑到通常越靠近数据中心210的通信节点的各种资源越充足，因而，可以将距离数据中心210的距离为1“跳”或2“跳”的通信节点配置为支持转发和预处理功能的中间节点，同时将通信网络240中的其他通信节点的功能保持不变。以此方式，一方面可以充分利用物联网中较高层级的节点的空闲数据处理资源，将原本由数据中心执行的任务向下转移到由物联网中设备执行；另一方面还可以降低物联网中的数据传输负载，进而提高传输效率。

图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的方法的流程图300。具体地，图3示出了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。

首先，在步骤S302处，接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据。在此实施方式中，状态数据可以包括由物联网中的传感器节点所采集到的被监控对象的数据(例如，温度、湿度、气压等)。另外，出于提高安全性等目的，状态数据还可以包括其他数据，例如，用于对数据进行封装的数据头，用于表示被传感器节点的标识符，等等。在本发明的上下文中，将仅以用于监控气象要素(例如，温度、湿度、气压)的传感器为示例，举例说明所采集数据的具体内容。假设传感器配置用于每隔1小时对温度、湿度和气压进行测量，下文表1中示出了在一定时间范围内所采集到的气象要素的数值。

表1所采集数据

序号	时间	温度(℃)	湿度(％)	气压(kPa)
					1	2013-01-01-0800	4	50	101
2	2013-01-01-0900	5	48	100
					3	2013-01-01-1000	5.5	45	102
...	...	...	...	...

如上文表1所示的数据被封装至状态数据后，可以经由物联网向数据中心传输。另外，状态数据中还可以包括其他内容，在下文中将参见图5进行详细描述。

在步骤S304处，响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据。为了确保传感器节点采集的数据的可靠性，需要验证状态数据是否可信。在本发明的实施方式中，可以采用多种技术进行验证。例如，可以针对物联网中的每个传感器节点分配唯一的标识符，以确保传感器节点硬件本身是受信的。又例如，在确保传感器节点的硬件本身安全可靠的同时，还可以设置专门应用来监视在传感器节点上运行的操作系统和数据采集程序的可靠性，以便确保采集到的原始数据是可靠的。在本发明的一个实施方式中，可以采用例如，受信平台模块(Trusted Platform Module，TPM)来实现，以便保护传感器节点免受非法访问和修改的侵害。本领域技术人员可以根据应用环境的具体需求来配置受信平台模块，在本发明的上下文中，并不对其细节进行描述。

当确认来自传感器节点的状态数据是受信的状态数据之后，则可以从状态数据中提取内容数据。在此实施方式中，内容数据可以是指在状态数据中所封装的由传感器节点所采集的数据，例如，如上文表1所示的在不同时间点处采集的{温度，湿度，气压}。

在步骤S306处，基于预定规则整合内容数据。在本发明的实施方式中，整合可以指对内容数据进行的各种处理。预定规则可以包括多方面的内容，例如，可以基于在一定时间期间内所获取的内容数据，来获得被采集数据的最大值、最小值、平均值等相关数据，或者还可以对内容数据进行排序等其他期望的处理。在本发明的各个实施方式中，预定规则用于定义“整合”处理的输入数据、输出数据以及输入和输出数据之间的映射关系。例如，可以在编程语言中可以采用函数的方式实现。

应当注意，在本发明的一个实施方式中，并不特别限定需要对全部内容数据进行处理以获得最终结果，而是可以按照预定规则(例如，按照传感器节点的物理位置)来对来自特定范围内的传感器节点的内容数据进行处理。例如，在物联网中部署有1000个温度传感器的情况下，假设每100个传感器为一组，并且数据中心期望对1000个温度传感器采集到的数据进行处理。此时可以首先将来自每个组的温度数据进行处理，继而向数据中心传输针对10个组的已处理的温度数据。

最后，在步骤S308处，向数据中心传输经整合的内容数据。以此方式，可以大大降低原本需要在数据中心处执行的数据处理操作，并且还可以降低物联网中的数据传输负载。

应当注意，在此实施方式中，至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。例如，可以通过如图2所示的通信网络240中的中间节点230和232、以及通信节点234、236以及238进行连接。本领域技术人员应当注意，可以在如图2所示的通信网络240中的中间节点230和232处执行如图3所示出的方法。

采用如图3所示的用于在物联网中采集数据的方法，并不需要修改现有物联网的拓扑结构或者硬件配置，而是仅需要利用现有物联网中例如交换机、路由器等设备的空闲数据处理能力和存储资源，执行原本应当由数据中心执行的操作。

图4A和图4B分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网中的中间节点和传感器节点的框图400A和400B。本领域技术人员应当理解，在图4A和图4B中仅仅示意性示出了在中间节点和传感器节点处可以包括的模块的示例，根据具体应用环境的需求，本领域技术人员还可以自行设计用于执行其他功能的模块。

图4A示出了根据本发明的一个实施方式的中间节点的框图400A，其中可以包括：验证模块410A，用于验证来自传感器节点的状态数据是否为受信的状态数据；以及整合模块420A，用于按照预定规则来对从状态数据中所提取的内容数据进行整合。

另外，在图4B中示出了根据本发明一个实施方式的传感器节点的框图400B，其中可以包括标识模块410B，用于基于可靠性验证技术(例如，上文所示的TPM)来验证传感器节点中的硬件和软件的可靠性；以及签名模块420B，用于对由传感器节点所采集到的数据进行签名，以确保在物联网中传输期间的数据安全性。具体地，传感器节点采用例如公共密钥来对采集到的数据生成签名。

图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的状态数据的数据结构的示意图500。在此实施方式中，状态数据可以包括如下内容：标识信息510，例如基于传感器节点中的受信平台模块生成，用于标识该状态数据500的来源(即，特定传感器节点)的可靠性；签名信息520，例如在传感器节点处基于特定算法实现，可以用于验证状态数据500在传输期间是否被篡改；以及内容数据530，即在传感器节点处所采集的具体数据，例如如上文表1所示的气象数据。

应当注意，在本发明的一个实施方式中，状态数据500可以仅包括标识信息510和内容数据530两者，以此方式即可确保数据源的可靠性。签名信息520的作用在于验证状态数据500在传输期间是否被篡改。作为可选配置，该签名信息520可以进一步增强物联网中数据传输过程的安全性。另外，在本发明的一个实施方式中，出于数据传输效率的考虑，并不需要对全部的状态数据进行处理以生成签名数据，而是可以随机地仅在一部分(例如，1％)状态数据中包括签名信息。以此方式，可以在确保实时传输的同时，为验证数据传输期间的安全性提供依据。

本领域技术人员应当理解，验证状态数据的可靠性可以包括两方面的因素，验证状态数据的来源(即，传感器节点)是否可靠，以及验证在传输期间该状态数据是否被篡改。在下文中，将具体说明如何基于上述两个方面进行验证。

在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据包括：解译状态数据中的标识信息；以及响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。

在采用如上文图5所示的状态数据500的数据结构的实施方式中，可以从状态数据中获取标识信息510，继而验证该标识信息是否指示传感器节点为认证设备。举例而言，可以向每个认证的传感器设备分配唯一的标识符，当检测到状态数据500中包括的标识信息510属于分配给认证设备的标识符时，则认定状态数据500为受信的状态数据。在本发明的一个实施方式中，状态数据500中的标识信息510可以是未被加密的明文。在本发明的另一实施方式中，为了进一步提高数据安全性，还可以对标识信息510进行加密。根据应用环境的具体需求，本领域技术人员还可以采用其他方式来实现验证状态数据的步骤。

在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据进一步包括：解译状态数据中的签名信息；以及响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。

在采用如上文图5所示的状态数据500的数据结构的实施方式中，可以从状态数据中获取签名信息520，以验证所接收到的状态数据500在传输期间是否被篡改。基于具体应用环境的需求，本领域技术人员可以自行设计验证签名信息520的具体方法。

在本发明的一个实施方式中，状态数据是基于格式模板由至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。在此实施方式中，在传感器节点中可以存储格式模板，该格式模板可以随操作系统一起预置在传感器节点处。本领域技术人员应当注意，在传感器节点处还可以保持一个或者多个格式模板，并且该一个或者多个格式模板可以单独地或者相结合地定义需要在什么时间采集哪个(哪些)数据。

在本发明的一个实施方式中，格式模板至少包括：采集对象以及触发事件。触发事件可以描述在何种情况下触发采集动作，例如，可以每隔特定时间间隔触发采集动作，或者还可以在监视到出现特定事件而触发采集动作(例如，在发现有车辆闯红灯时拍摄照片)。例如，对于用于监控气象数据的多功能传感器，可以使用如下文表2所示的格式模板。该格式模板表示，以每秒1次的频率采集温度、湿度和气压这三项数据。

表2格式模板示例

触发事件	每秒1次
		采集对象1	温度
采集对象2	湿度
		采集对象3	气压

或者，还可以采用一维表的形式定义格式模板。例如，<触发事件，每秒1此>，<温度，数值1>，<湿度，数值2>，<气压，数值3>。另外，本领域技术人员还可以在格式模板中指定以何种格式保存所采集的数据，例如，指定以16比特表示采集到的温度数据，以8比特表示采集到的湿度数据，等等。

在本发明的一个实施方式中，进一步包括：响应于接收到来自数据中心的第一命令，通知至少一个传感器节点以更新格式模板。

在此的第一命令可以是数据中心指令各个传感器节点更新格式模板的命令，该命令例如可以包括需要更新格式模板的传感器的编号(或者其他唯一标识符)、以及新的格式模板。例如，假设当前的传感器在每分钟1次的频率下采集温度和湿度数据，通过向相应传感器发送如上文表2所示的格式模板，可以指令各个传感器在每秒1次的频率下采集温度、湿度和气压的数据。

在本发明的一个实施方式中，基于预定规则整合内容数据包括：针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。本领域技术人员应当理解，在此的分布式数据处理算法例如可以是基于消息传递接口(Message Passing Interface)实现的并行处理方法。在物联网中的具有计算能力的各个节点处执行分布式数据处理算法，可以有效地利用物联网的潜在计算资源。

在本发明的一个实施方式中，该分布式数据处理算法可以包括针对内容数据执行Map和/或Reduce运算。MapReduce是一种软件架构，用于大规模数据集的并行运算。概念“Map(映射)”和“Reduce(化简)”源自函数式编程语言和矢量编程语言。该架构通过指定一个Map(映射)运算，用来把一组键值对映射成一组新的键值对，指定并发的Reduce(化简)运算，用来保证所有映射的键值对中的每一个共享相同的键组。在本发明的一个实施方式中，通过对内容数据执行Map和/或Reduce运算，可以利用物联网中的各个节点执行并行运算。

在本发明的一个实施方式中，进一步包括：响应于接收到来自数据中心的第二命令，更新预定规则。

在此实施方式中，第二命令可以是指令修改进行整合时所基于的规则的命令。例如，该命令可以包括需要更新规则的中间节点的编号(或者其他唯一标识符)以及新的规则。例如，假设当各个中间节点目前所遵循的规则是求取来自多个传感器节点的所采集的温度的最大值，通过向各个中间节点发送包括求取平均值的命令，可以指令各个中间节点求取来自多个传感器节点的所采集的温度的平均值。

在本发明的一个实施方式中，该方法在物联网中的通信节点处被执行。由于在逻辑上靠近数据中心的通信节点通常具有相对较强的数据处理能力和更多的存储空间，因而可以在距离物联网的数据中心距离为1“跳”至2“跳”的通信节点处执行本发明所述的方法。

本领域技术人员应当注意，在本发明的实施方式中，仅需要更新物联网中的通信节点的软件应用，进而通过利用物联网中的通信节点的空闲的数据处理能力和存储空间来实现本发明所述方法的各个步骤，而无需更换通信节点的物理设备。

图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的在物联网中采集数据的流程图600。如图6所示，传感器节点610负责采集数据，并向中间节点620直接或者间接地发送状态数据(如步骤A所示)。继而，中间节点620可以验证状态数据是否可靠(如步骤B所示)，例如，可以通过验证状态数据中包括的标识信息和/或签名信息的方式进行。当状态数据为受信状态数据时，可以从状态数据中提取内容数据(如步骤C所示)，并且继而在步骤D处整合所提取的内容数据。最后，在步骤E处，中间节点620可以向数据中心630传输经整合的内容数据。

以此方式，通过对传感器节点610和中间节点620处的软件应用进行修改，可以在不改变物联网的硬件设备的情况下实现实时、可靠、安全的数据采集过程，并且还可以在不损失实时性的前提下，将原本应当由数据中心630执行的操作转移到利用中间节点620中的空闲资源来执行。

图7示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的装置的示意图700。具体地，图7示出了一种用于在物联网中采集数据的装置，包括：接收模块710，配置用于接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；提取模块720，配置用于响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；整合模块730，配置用于基于预定规则整合内容数据；以及传输模块740，配置用于向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。

在本发明的一个实施方式中，提取模块720包括：第一解译模块，配置用于解译状态数据中的标识信息；以及第一验证模块，配置用于响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，提取模块720进一步包括：第二解译模块，配置用于解译状态数据中的签名信息；以及第二验证模块，配置用于响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。

在本发明的一个实施方式中，状态数据是基于格式模板由至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。

在本发明的一个实施方式中，进一步包括：通知模块，配置用于响应于接收到来自数据中心的第一命令，通知至少一个传感器节点以更新格式模板。

在本发明的一个实施方式中，格式模板至少包括：采集对象以及触发事件。

在本发明的一个实施方式中，基于预定规则整合内容数据包括：针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。

在本发明的一个实施方式中，进一步包括：更新模块，配置用于响应于接收到来自数据中心的第二命令，更新预定规则。

在本发明的一个实施方式中，该装置在物联网中的通信节点处被执行。

在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的系统，包括：至少一个传感器节点，配置用于在物联网中采集状态数据；数据中心，配置用于管理物联网；以及中间节点，配置用于：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由中间节点连接。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。

Claims (19)

1.一种用于在物联网中采集数据的方法，包括：

接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；

响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据；

基于预定规则整合所述内容数据；以及

向数据中心传输经整合的内容数据；

其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述物联网连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中验证所述状态数据为受信的状态数据包括：

解译所述状态数据中的标识信息；以及

响应于所述标识信息指示所述传感器节点为认证设备，验证所述状态数据为受信的状态数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其中验证所述状态数据为受信的状态数据进一步包括：

解译所述状态数据中的签名信息；以及

响应于所述签名信息指示所述状态数据在传输期间未被修改，验证所述状态数据为受信的状态数据。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中：

所述状态数据是基于格式模板由所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：

响应于接收到来自所述数据中心的第一命令，通知所述至少一个传感器节点以更新所述格式模板。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述格式模板至少包括：采集对象以及触发事件。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中基于预定规则整合所述内容数据包括：针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括：

响应于接收到来自所述数据中心的第二命令，更新所述预定规则。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述方法在所述物联网中的通信节点处被执行。

10.一种用于在物联网中采集数据的装置，包括：

接收模块，配置用于接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；

提取模块，配置用于响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据；

整合模块，配置用于基于预定规则整合所述内容数据；以及

传输模块，配置用于向数据中心传输经整合的内容数据；

其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述物联网连接。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述提取模块包括：

第一解译模块，配置用于解译所述状态数据中的标识信息；以及

第一验证模块，配置用于响应于所述标识信息指示所述传感器节点为认证设备，验证所述状态数据为受信的状态数据。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述提取模块进一步包括：

第二解译模块，配置用于解译所述状态数据中的签名信息；以及

第二验证模块，配置用于响应于所述签名信息指示所述状态数据在传输期间未被修改，验证所述状态数据为受信的状态数据。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中：

所述状态数据是基于格式模板由所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。

14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括：

通知模块，配置用于响应于接收到来自所述数据中心的第一命令，通知所述至少一个传感器节点以更新所述格式模板。

15.根据权利要求13所述的装置，其中所述格式模板至少包括：采集对象以及触发事件。

16.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中基于预定规则整合所述内容数据包括：针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。

17.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，进一步包括：

更新模块，配置用于响应于接收到来自所述数据中心的第二命令，更新所述预定规则。

18.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中所述装置在所述物联网中的通信节点处被执行。

19.一种用于在物联网中采集数据的系统，包括：

至少一个传感器节点，配置用于在所述物联网中采集状态数据；

数据中心，配置用于管理所述物联网；以及

中间节点，配置用于：

接收来自所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点的所述状态数据；

响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据；

基于预定规则整合所述内容数据；以及

向所述数据中心传输经整合的内容数据；

其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述中间节点连接。