CN104539656A - 一种物联网系统的开发及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网系统的开发及使用方法。使用本发明能够通过建立适应各种类型的物理网络、各种物联网应用系统业务特性的软硬件运行支撑环境，从顶层设计、共性支撑的角度出发，展开物联网通用体系架构的研究，形成物联网的基础描述模型，进而在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式，使最大限度满足各种不同应用系统和分布式资源之间的互操作和信息交换需求。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种物联网系统的开发及使用方法。
背景技术
在科学技术的发展下，国外科研机构在物联网领域开展了大量研究工作，工作重心由早期的行业物联网应用逐渐向物联网通用平台转移。其核心在于，围绕通用平台的建设，欧盟、美国、日本和韩国在体系架构、接入网关、物体命名解析、感知技术等方面进行了研究，提出了物联网体系结构参考模型、M2M网关、物体编码方法、传感器网络的感知方法等技术方案。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是一种物物相连的互联网。其基础核心仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和拓展的网络。而用户端却延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。目前，我国的高校科研院所和企业在10年前已开展关于物联网相关技术的研究，在芯片、传输协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域进行了科研和产业化攻关，在传感器、通信、网络等方面突破了一批关键技术，取得了一定成果。此外，国内在973科技计划中也部署了相关基础理论研究。但总体看来，目前国内并没有自主可控的物联网通用架构实现方案，在物联网标识等关键技术方面也面临发达国家强有力的挑战。
然而，产业界和学术界对物联网领域的研究偏重应用，而忽视共性支撑技术，从而导致应用系统重复建设、行业“烟囱”林立，难以体现物联网的互联互通互操作的优势。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种物联网系统的开发及使用方法，能够通过解决现有技术系统重复建设的问题，进而实现物联网的互联互通互操作。
一种物联网系统的开发方法，所述物联网系统的开发主要包括：
PE：具有可交互接口的设备在物联网通用体系架构系统内对应的数字对象，作为物联网通用体系架构系统下提供感知、控制功能的设备资源，其对应物理世界中确定的物体；
VE：虚拟实体的简称，是物联网通用体系架构系统内具有统一服务化接口的数字实体；VE是物联港系统内直接与应用发生交互的对象，在应用看来，对物体的操作实际是对VE的操作；
PE模板：用于描述物体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
VE模板：用于描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
物体统一标识与解析系统：用于实现物体的统一标识和寻址，对联网物体的相关信息进行识别、寻址以及查询；
物联港：是用于设备接入和管理的单元，是物联网建设的核心平台，主要包括：物体自描述语言、物体接入与管理平台和物体服务平台构成；其中，物体自描述语言主要包括：VE、PE、PE模板、VE模板和自描述语言；
其中，物体自描述语言用于描述物体及其对应的虚拟实体的相关信息；其主要包括VE、PE、PE模板、VE模板和自描述语言；
物体接入与管理平台，用于物联网环境下物体接入物联网；
物体服务平台，用于VE的创建、发布和管理；以及用于服务的生成、发布和管理；
本发明的开发方法具体包括：
一、定义PE模板和VE模板：
1.1：定义PE模板(PE-MODEL)
1.1.1：属性的格式化：用于对物体设备资源的统一化；
设定全局PE的模板的ID、模板名称(Name)、设备所属的类型(Type)、所属的厂家型号(Model)、以及所对应设备图片url(Pic_url)和对应设备的文字描述(Description)；
1.1.2：协议转换上行感知段和下行控制段的设定：用于对物体的资源的接口描述；
采用Interface标签，对每个PE模板中Interface进行描述，即采用InterfaceID定义接口ID码、采用InterfaceType定义接口类型、采用Key定义参数名字、采用encode描述本key所对参数是否需要使用编码、采用Unit表明参数的单位和采用Description描述此对应参数作用；
1.2：定义VE模板(VE-MODEL)
1.2.1：属性的格式化：用于描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的描述；
VE模板由VE模板标识、VE模板名称、VE模板状态、VE模板权限、VE模板类型、VE模板注册时间、VE模板创建者、VE模板用户信息、VE模板关联关系、VE模板位置构成；
1.2.2:动态逻辑的设定：
开发者按照VE封装格式，编写VE逻辑代码，由物体服务器动态加载并调用执行；物体服务器处理交互协议，完成协议消息处理，并形成VE供识别和处理的数据结构，最后调用VE，运行物体的功能逻辑；
1.2.2.1：封装PE控制器：
PE模板以协议转换接口为基础，在完成对设备接口的转换之后，将PE模板封装成PE控制器；VE开发者将PE控制器作为组件添加到VE逻辑中，通过PE控制器完成与实际设备的交互；
1.2.2.2：对物体进行上行感知段和下行控制段描述：
物体的感知描述：用于描述物体感知操作的相关信息；
VE感知段由上报间隔和数据两部分组成；其中，上报间隔包括值、单位，单位可以是毫秒(ms)、秒(s)或者分钟(m)；数据包括上报数据名称、类型、单位和格式；
物体的控制描述：用于描述物体控制操作的相关信息；
VE控制段由命令标识、命令名称、执行效果、参数、返回结果和状态组成；其中，参数、返回结果以及状态部分又有其内部结构；状态是指该命令执行结果所改变的物体的某个属性；
物体的感知与控制混合的描述：用于处理感知与控制混合的应用需求；
VE同时利用物体的感知描述和物体的控制描述，形成新的应用逻辑；
对物体的知识段的描述：用于描述与物体智能性相关的信息；
VE知识段由条件和动作两部分组成；其中，条件可以包含一个或者多个规则；动作是指条件满足后所触发的操作，由类型、触发的资源(由资源标识来表明)以及所需调用的服务(由服务标识来表明)组成；
1.2.2.3：物体的服务接口交互
物体的服务接口以Web Service等方式进行统一封装和发布，为应用与VE的交互提供统一接口；
本发明所述物联港的工作在方式具体包括如下步骤：
第1步：选取某一个物体A，并对该物体A进行注册：
在物体统一标识与解析系统采用自我标识的方法对物体A进行注册；
步骤1.1：将某一个物体A的专属属性(名称、类型、描述、图片、操作接口)以格式化的方式在现有的PE模板上形成该特定物的PE特征；
步骤1.2：在步骤1.1的基础上，再进行VE的注册；
在现有的VE模板上，将这个物体A的专属信息(VE名称，VE密钥，VE开放性，VE类型，VE相关PE，VE注册时间，VE描述，VE注册者，VE位置)填入VE模板，并关联物体A的PE-ID，最终形成以物体A为核心的物联网的关联关系；
第2步：对物体进行统一的解析：
第1步中物体A注册完成后，在与已有的其他的标识码进行解析与识别，并将解析与识别后的标识码在此平台内给出平台自有的识别ID，即VE-ID；使用者将VE-ID输入应用终端，应用终端将VE-ID发送到物体统一标识解析系统，物体统一标识解析查找到物联港对应地址，并将地址回送给应用终端；
第3步：访问
应用终端根据物联港地址向物联港发送访问请求(携带VE-ID)；物联港根据VE-ID特有名部分定位到港内VE并向其转递访问请求，由VE处理访问请求并响应请求；
其中，若物体B与物体A是第1步中PE模板和VE模板是同一类别，则物体B在加入到物联港中，则需重复第2步、第3步；
若物体C与物体A非同一类别，不在步骤一中的PE模板和VE模板存在，则需要重复第1步至第3步，至此可将n个物体(包括但不限于物体A、B、C)逐一纳入该系统，以起到在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式的目的。
特别地，所述第3步中的访问过程具体为：
步骤一、用户通过应用发布命令，应用响应用户指令后，向与应用终端相连的综合服务平台或物联港服务平台发送请求；
步骤二、若综合服务平台接到请求，则收到发送请求的综合服务平台将请求分解，并发送给对应的物联港服务平台后执行步骤三；否则直接执行步骤三；
步骤三、接收到发送请求的物联港服务平台对服务请求进行相应，并将响应发往对应的物联港；
步骤四、物联港根据服务请求的内容以对应的VE为单位，对服务请求进行响应，并将相应的服务请求解析为对应相关的PE的访问请求；
步骤五、每个物联港分别将步骤四中相关的PE的访问请求转换为对终端物体的访问；
步骤六、终端物体对其相对的PE进行响应，并将响应发给其相应的物联港；
步骤七、相应的物联港将PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生VE的响应；
步骤八、相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，对于与应用1上带有与综合服务平台的部分，经处理后产生VE的响应，执行步骤九；
否则，对于直接与应用相连的物联港服务平台，则相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用1及用户指令的响应，完成响应；
步骤九、与每个物联港相应的物联港服务平台将一个或多个VE的相应按照综合服务平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生物联港服务平台的响应，并发送给综合服务平台；
步骤十、综合服务平台将将一个或多个综合按照服务应用平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用及用户指令的响应。
特别地，所述采用Interface标签，对每个PE模板中Interface进行描述，其中，在PE模板中，每个PE模板中都有不限数量的Interface，且每个Interface有不限定数量的key参数组。
特别地，所述自我标识虚拟物体统一编码(UTN)的通用格式由下列域构 成：
头部标识域，固定为字符”utn:”；
物联港名pn，用来表明虚拟物体所属物联港；
命名域标识类型nid，用来表明后续编码类型；
命名域标识符nss，物体编码；
其具体组织形式为：utn::＝<”utn”>:<pn>:<nid>:<nss>。
优选地，所述步骤一中的应用可为多个应用。
特别地，所述PE的响应是由一个或多个物体映衬出的PE响应。
有益效果：
1、通过建立适应各种类型的物理网络、各种物联网应用系统业务特性的软硬件运行支撑环境，从顶层设计、共性支撑的角度出发，展开物联网通用体系架构的研究，形成物联网的基础描述模型，进而在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式，使最大限度满足各种不同应用系统和分布式资源之间的互操作和信息交换需求。
附图说明
图1为虚拟物体统一编码结构组成。
图2为物体统一标识与解析结构示意图。
图3为大型系统物联网系统拓扑图。
图4为中型系统物联网系统拓扑图。
图5为小型系统物联网系统拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种物联网系统的开发及使用方法，其基本思想在于：最大限度满足各种不同应用系统和分布式资源之间的互操作和信息交换需求，建立 适应各种类型的物理网络、各种物联网应用系统业务特性的软硬件运行支撑环境，需要从顶层设计、共性支撑的角度出发，展开物联网通用体系架构的研究，即明确定义物联网的核心构成元素、通过物体统一标识与解析系统(TNS)、设计描述模板、以及将一特定物体与描述模板结合，进而形成物联网的基础描述模型。进而在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式。
其中，
PE：是具有可交互接口的设备在物联网通用体系架构系统内对应的数字对象，作为物联网通用体系架构系统下提供感知、控制功能的设备资源，其对应物体世界中确定的物体。
VE:是虚拟实体的简称，是物联网通用体系架构系统内具有统一服务化接口的数字实体。VE是物联港系统内直接与应用发生交互的对象，在应用看来，对物体的操作实际是对VE的操作。
PE模板：是用于描述物体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
VE模板：是用于描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
物体统一标识与解析系统：用于实现物体的统一标识和寻址，对联网物体的相关信息进行识别、寻址以及查询；
物联港：是用于设备接入和管理的单元，是物联网建设的核心平台，主要包括：物体自描述语言、物体统一标识与解析平台、物体接入与管理平台和物体服务平台构成。
其中，物体自描述语言主要包括：VE、PE、PE模板、VE模板和自描述语言；
物体自描述语言，用于描述物体及其对应的虚拟实体的相关信息；
物体接入与管理平台，用于物联网环境下物体接入物联网；
物体服务平台，用于VE的创建、发布和管理；以及用于服务的生成、发布 和管理。
为最大限度满足各种不同应用系统和分布式资源之间的互操作和信息交换需求，需在系统开发前进行先期准备工作，具体工作如下：
一、利用物体自描述语言，定义PE模板和VE模板。具体为：
1.1：定义PE模板(PE-MODEL)：
PE模板用于对物体的属性、功能以及状态等信息的描述。是某一类设备在信息域的模型，用来描述一个类型的设备。
1.1.1：属性的格式化：用于对物体设备资源的统一化。
设定全局PE的模板的ID(PE-Model-ID)、模板名称(Name)、设备所属的类型(Type)、所属的厂家型号(Model)、以及所对应设备图片url(Pic_url)和对应设备的文字描述(Description)。其中，所属设备的类型(Type)可分为大中小三类；对应设备的文字描述(Description)应对设备功能、操作及使用注意做出限定。
1.1.2：协议转换上行感知段和下行控制段的设定：
协议转换上行感知和下行控制的设定，用于对物体的资源的接口描述。采用Interface标签，对每个PE模板中Interface进行描述，其具体采用InterfaceID定义接口ID码、采用InterfaceType定义接口类型、采用Key定义参数名字、采用encode描述本key所对参数是否需要使用编码，其中，现在支持base64编码、采用type定义key对应的类型，其中，key包括enum类型、int类型、float类型、string类型和boolean类型。对于key类型中的enum类型、采用Option标签描述可选参数，参数之间需使用“,”分隔；对于key类型中的int和float类型，采用Min_val及max_val表明最大值与最小值；对于string和boolean、采用Unit表明参数的单位和采用Description描述此对应参数作用。在PE模板中，每个PE模板中都有不限数量的Interface，且每个Interface有不限定数量的key 参数组。
1.2：利用物体自描述语言，定义VE模板(VE-MODEL)：
VE模板是描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的描述。
1.2.1：属性的格式化：用于对虚拟物体的统一化
VE模板由VE模板标识、VE模板名称、VE模板状态、VE模板权限、VE模板类型、VE模板注册时间、VE模板创建者、VE模板用户信息、VE模板关联关系、VE模板位置构成。
其中，
VE模板标识由物联港中的物体统一标识与解析系统(TNS)进行编码分配，得到VE-Model-ID，是物联网系统中的唯一身份标识码；
VE模板名称是VE模板在物联网系统中的名称，不进行唯一性判别，由VE注册者创建；
VE模板状态用于描述VE模板的运行状态；
VE模板权限用于描述VE模板的开放程度；
VE模板类型用于描述该VE模板所对应的物体的类型以及型号；
VE模板相关PE用于描述了PE的状态与VE模板服务间的关系，其中，所述VE模板服务描述了VE模板对外所暴露的功能；
VE模板注册时间用于描述该VE模板所注册的时间；
VE模板创建者用于描述注册该VE模板的用户信息；
VE模板描述用于对VE模板的说明，由注册者填写；
VE模板位置用于描述VE模板所对应物理空间的位置信息；
1.2.2:动态逻辑的设定：
开发者按照VE封装格式，编写VE逻辑代码。该封装由物体服务器动态加载并调用执行。物体服务器处理交互协议，完成协议消息处理，并形成VE供识 别和处理的数据结构，最后调用VE，运行物体的功能逻辑。
开发支持库提供一系列VE开发接口，帮助VE开发者获得物联港平台资源和功能，包括VE属性信息查询，PE属性信息查询，VE访问控制，PE控制，数据查询，事件处理等。
1.2.2.1：封装PE控制器：
PE模板以协议转换接口为基础，在完成对设备接口的转换之后，将PE模板封装成PE控制器，这是VE开发的基础。VE开发者将PE控制器作为组件添加到VE逻辑中，通过PE控制器完成与实际设备的交互。
1.2.2.2：对物体进行上行感知段和下行控制段描述：
物体的感知描述：
感知段用于描述物体感知操作的相关信息，例如感知数据类型、上报频率，从而支持网络节点对物体的感知数据进行处理；VE感知段由上报间隔和数据两部分组成。其中，上报间隔包括值、单位，单位可以是毫秒(ms)、秒(s)或者分钟(m)；数据包括上报数据名称、类型、单位和格式。
物体的控制描述：
控制段用于描述物体控制操作的相关信息，例如控制命令名称、参数，从而支持网络节点对物体进行远程控制；VE控制段由命令标识、命令名称、执行效果、参数、返回结果和状态组成。其中，参数、返回结果以及状态部分又有其内部结构；状态是指该命令执行结果所改变的物体的某个属性。
物体的感知与控制混合的描述：
为了处理感知与控制混合的应用需求，VE可以同时利用物体的感知描述和物体的控制描述，形成新的应用逻辑；
其中，对物体进行上行感知段和下行控制段描述和物体的感知与控制混合的描述统一称为物体的服务接口描述。
对物体的知识段的描述：
知识段用于描述与物体智能性相关的信息，例如历史数据、推理规则，从而支持自主协同等高级功能的实现。VE知识段由条件和动作两部分组成。其中，条件可以包含一个或者多个规则；动作是指条件满足后所触发的操作，由类型、触发的资源(由资源标识来表明)以及所需调用的服务(由服务标识来表明)组成。
1.2.2.3：物体的服务接口交互
物体的服务接口以Web Service等方式进行统一封装和发布，为应用与VE的交互提供统一接口。
本发明的使用方法具体包括如下步骤：
第1步：选取某一个物体A，利用物体统一标识与解析系统，对该物体A进行注册：
采用物体统一标识与解析系统对物体A进行注册；物体统一标识与解析系统的使用大致可以分成两类，一类是标识类。其中，标识类使用主要涉及到物联港的建立过程。
标识类：采用自我标识、利用已有标识体系进行标识和与已有其他标识码进行解析识别后的识别码在自我标识平台内给出自有识别ID。
自我标识：
自我标识虚拟物体统一编码(UTN)的通用格式由下列域构成：
头部标识域，固定为字符”utn:”。
物联港名pn，用来表明虚拟物体所属物联港。
命名域标识类型nid，用来表明后续编码类型。
命名域标识符nss，物体编码。
如图1所示：其具体组织形式为：utn::＝<”utn”>:<pn>:<nid>:<nss>
若自我标识平台无法识别该信号时，则利用已有的标识体系对其进行识别：
即：对某一类物体所对应的PE模板进行注册。
步骤1.1：将某一个物体A的专属属性(名称、类型、描述、图片、操作接口)以格式化的方式在PE模板上形成该特定物的PE特征。
步骤1.2：在步骤1.1的基础上，再进行VE的注册。即：在现有的VE模板上，将这个物体A的专属信息(VE名称，VE密钥，VE开放性，VE类型，VE相关PE，VE注册时间，VE描述，VE注册者，VE位置)填入VE模板，并关联物体A的PE-ID，最终形成以物体A为核心的物联网的关联关系,进而形成不同的应用模式。而非现有技术方案似的以功能、数据为核心的关联关系。
第2步：利用物体统一标识与解析系统，对物体进行统一的解析：
如图2所示，物体统一标识与解析系统的另一类是解析类；其中，解析类的使用包括搜索功能。
第1步中物体A注册完成即VE注册完成后，如图2所示，在与已有的其他的标识码进行解析与识别，并将解析与识别后的标识码在此平台内给出平台自有的识别ID，即：生成对应的VE-ID。VE-ID由物联港港名和VE特有名构成，使用者在持有VE-ID的前提下，将VE-ID输入应用终端，应用终端将VE-ID发送到物体统一标识解析系统，物体统一标识解析查找到物联港对应地址，并将地址回送给应用终端；
第3步：访问
应用终端根据物联港地址向物联港发送访问请求(携带VE-ID)。物联港根据VE-ID特有名部分定位到港内VE并向其转递访问请求，由VE处理访问请 求并响应请求。
其中，若物体B与物体A是同一类别，即在第1步中PE模板和VE模板中存在，则物体B在加入到物联港中时，则只需重复第2步、第3步。
若物体C与物体A非同一类别，不在步骤一中的PE模板和VE模板存在，则需要重复第1步至第3步，至此可将n个物体(包括但不限于物体A、B、C)逐一纳入该系统，以起到在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式的目的。
在以上基础上，形成的应用模型指在基础描述模型上形成的“物联港”，然后加入综合管理平台、各种实体物、以及APP应用端而形成各种互联网为基础的拓扑关系。
如图4所示：物联港是设备接入和管理的单元，是物联网建设的核心平台。物联港使用PE来表述物体、支撑物体接入和管理，对下提供设备接入能力；使用VE来表述物体服务、支撑服务封装和应用开发，对上提供物体服务封装发布能力，为物联网应用系统的构建屏蔽下层的异构性。在形态上，物联港软件有全功能的服务器版本和部分功能裁剪的嵌入式版本。运行嵌入式物联港软件的物联网网关产品命名为“微港”。
综合服务平台位于物联港通用体系架构基础设施层之上，应用层之下，提供基于多物联港的物体组合服务管理能力，用于支撑补充物联网应用功能。
基于此架构，形成的拓扑关系有：
例一(大型系统)：
如图3所示：对于大型系统，利用多级综合服务平台支撑应用建设，实现分级的部署及管理能力，方便大型系统内部的流程、权责管控，同时利用多级综合服务平台实现多层次的系统分割，使得系统部件修正时尽量减小对其他部分的影响。
该拓扑关系图由源头层、物联港服务平台层、综合服务平台层和应用层构成。
其中，源头层包括第一食品溯源终端物体、第二食品溯源终端物体、智能农业终端物体、智能交通终端物体和智慧社区终端物体构成。
物联港服务平台层包括第一食品物联港服务平台、第二食品物联港服务平台、农业物联港服务平台、交通物联港服务平台、社区物联港服务平台。
综合服务平台层包括第一综合服务平台和第二综合服务平台。
应用层包括应用终端。
第一食品溯源终端物体和第一食品物联港服务平台通过第一食品物联港进行数据交互；智能农业终端物体和农业物联港服务平台通过农业物联港进行数据交互；智能交通终端物体和交通物联港服务平台通过交通物联港进行数据交互；第二食品溯源终端物体和第二食品物联港服务平台通过第二食品物联港进行数据交互；智慧社区终端物体和社区物联港服务平台通过社区物联港进行数据交互；
第一食品物联港服务平台、农业物联港服务平台和交通物联港服务平台通过互联网与第一综合服务平台进行交互；第二食品物联港服务平台和社区物联港服务平台通过互联网与第二综合服务平台进行交互；
第一综合服务平台和第二综合服务平台通过互联网与应用终端交互；
本实施例列举多物体同时控制，假设下设物体需被控制，则其具体工作步骤为：
前期准备工作：分别对第一食品溯源终端物体、第二食品溯源终端物体、智能农业终端物体、智能交通终端物体和智慧社区终端物体进行PE和VE注册；即：对上述物体的专属属性以格式化的方式在PE模板上形成该特定物的PE特征，并在PE注册的基础上，对VE进行注册，将专属信息填入VE模板；将PE-ID 和VE-ID进行关联；
步骤一、用户通过应用发布命令，应用响应用户指令后，向第一综合服务平台发送请求A1、第二综合服务平台发送请求A2。
步骤二、第一综合服务平台对该服务请求A1进行分解，分解为A11，A12，A13，并发送给其对应的物联港服务平台；第二综合服务平台对该服务请求进行分解A2，分解为A21，A22，并发送给其对应的物联港服务平台；
步骤三、每个物联港服务平台对各自的服务请求A11，A12，A13，A21，A22进行响应，并发往对应的物联港；
步骤四、每个物联港分别根据各自服务请求的内容以对应的VE为单位，对服务请求进行响应，并将相应的服务请求解析为对应相关的PE的访问请求；
步骤五、每个物联港分别将步骤四中相关的PE的访问请求转换为对终端物体的访问；
步骤六、不同的终端物体对不同的PE进行响应，并将响应发给其相应的物联港；
步骤七、相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生VE的响应；
步骤八、与每个物联港相应的物联港服务平台将一个或多个VE的响应按照物联港服务平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生物联港服务平台的响应，并发送给综合服务平台；
步骤九、每个综合服务平台将一个或多个物联港服务平台的响应按照综合服务平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用及用户指令的响应，完成命令。
例二(中型系统)：
如图4所示：对于中型系统，利用多级综合服务平台和直接利用物联港支 撑应用建设，将分级的部署和直接控制相结合，不仅方便大型系统内部的流程、权责管控，同时利用多级综合服务平台实现多层次的系统分割，使得系统部件修正时尽量减小对其他部分的影响，而且降低系统建设成本及相应时延。
该拓扑关系图由源头层、物联港服务平台层、综合服务平台层和应用层构成。
其中，源头层包括食品溯源终端物体、智能农业终端物体、智能交通终端物体和智慧社区终端物体构成。
物联港服务平台层包括食品物联港服务平台、农业物联港服务平台、交通物联港服务平台、社区物联港服务平台。
综合服务平台层包括综合服务平台。
应用层包括应用终端1和应用终端2。
食品溯源终端物体和食品物联港服务平台通过食品物联港进行数据交互；智能农业终端物体和农业物联港服务平台通过农业物联港进行数据交互；智能交通终端物体和交通物联港服务平台通过交通物联港进行数据交互；智慧社区终端物体和社区物联港服务平台通过社区物联港进行数据交互；
第一食品物联港服务平台、农业物联港服务平台和交通物联港服务平台通过互联网与综合服务平台进行交互；
综合服务平台和社区物联港服务平台通过互联网与应用终端1交互；
第二食品物联港服务平台与应用终端2交互；
其具体工作步骤为：
步骤一、用户通过应用发布命令，应用1和应用2响应用户指令后，应用1向综合服务平台发送请求A1、应用1向与其直接相连的社区物联港服务平台发送请求A2、应用2向与直接相连的社区物联港服务平台发送请求A3。
步骤二、综合服务平台对该服务请求进行分解A1进行分解，分解为A11， A12，A13，并发送给其对应的物联港服务平台；
步骤三、每个物联港服务平台对各自的服务请求A11，A12，A13，A2，A3进行响应，并发往对应的物联港；
步骤四、每个物联港分别根据各自服务请求的内容以对应的VE为单位，对服务请求进行响应，并将相应的服务请求解析为对应相关的PE的访问请求；
步骤五、每个物联港分别将步骤四中相关的PE的访问请求转换为对其相应终端物体的访问；
步骤六、不同的物体对不同的PE进行响应，并将响应发给其相应的物联港；
步骤七、相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，对于与应用1上带有与综合服务平台的部分，经处理后产生VE的响应，执行步骤八；
否则，对于与应用1和应用2相连的物联港服务平台，则相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用1和应用2及用户指令的响应，完成命令。
步骤八、与每个物联港相应的物联港服务平台将一个或多个VE的响应按照物联港服务平台的内部逻辑，经过整合，处理后产生物联港服务平台的响应，并发送给综合服务平台；
步骤九、综合服务平台将一个或多个物联港服务平台按照综合服务中的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用1及用户指令的响应。
例三(小型系统)：
如图5所示：对于小型系统、或者对实时性能有要求的系统，可以直接利用物联港支撑应用建设，降低系统建设成本及相应时延。
该拓扑关系图由源头层、物联港服务平台层、综合服务平台层和应用层构成。
其中，源头层包括第一食品溯源终端物体、第二食品溯源终端物体、智能农业终端物体、智能交通终端物体和智慧社区终端物体构成。
物联港服务平台层包括第一食品物联港服务平台、第二食品物联港服务平台、农业物联港服务平台、交通物联港服务平台、社区物联港服务平台。
综合服务平台层包括综合服务平台。
应用层包括应用终端1和应用终端2。
第一食品溯源终端物体和第一食品物联港服务平台通过第一食品物联港进行数据交互；智能农业终端物体和农业物联港服务平台通过农业物联港进行数据交互；智能交通终端物体和交通物联港服务平台通过交通物联港进行数据交互；第二食品溯源终端物体和第二食品物联港服务平台通过第二食品物联港进行数据交互；智慧社区终端物体和社区物联港服务平台通过社区物联港进行数据交互；
第一食品物联港服务平台、农业物联港服务平台和交通物联港服务平台通过互联网与综合服务平台进行交互后与应用终端1交互；
第二食品物联港服务平台和社区物联港服务平台通过互联网直接与应用终端2交互；
其具体工作步骤为：
步骤一、用户通过应用发布命令，应用1和应用2响应用户指令后，应用1向综合服务平台A1、应用2下向食品物联港服务平台和社区物联港服务平台分别发送请求A2和A3；
步骤二、综合服务平台对该服务请求进行分解A1进行分解，分解为A11，A12，A13，并发送给其对应的物联港服务平台；
步骤四、每个物联港分别根据各自服务请求的内容以对应的VE为单位，对服务请求进行响应，并将相应的服务请求解析为对应相关的PE的访问请求；
步骤五、每个物联港分别将步骤四中相关的PE的访问请求转换为对终端物体的访问；
步骤六、不同的物体对不同的PE进行响应，并将响应发给其相应的物联港；
步骤七、相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，对于与应用1相连有综合服务平台的部分，经处理后产生VE的响应，执行步骤八；
否则，对于与应用2相连的物联港服务平台部分，则对应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用2及用户指令的响应，完成响应。
步骤八、与每个物联港对应的物联港服务平台将一个或多个VE的响应按照物联港服务平台的内部逻辑，经过整合，处理后产生物联港服务平台的响应，并发送给综合服务平台；
步骤九、综合服务平台将一个或多个物联港服务平台按照综合服务中的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用1及用户指令的响应。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述物联网系统的开发主要包括：
PE：具有可交互接口的设备在物联网通用体系架构系统内对应的数字对象，作为物联网通用体系架构系统下提供感知、控制功能的设备资源，其对应物理世界中确定的物体；
VE：虚拟实体的简称，是物联网通用体系架构系统内具有统一服务化接口的数字实体；VE是物联港系统内直接与应用发生交互的对象，在应用看来，对物体的操作实际是对VE的操作；
PE模板：用于描述物体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
VE模板：用于描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的元数据框架；
物体统一标识与解析系统：用于实现物体的统一标识和寻址，对联网物体的相关信息进行识别、寻址以及查询；
物联港：是用于设备接入和管理的单元，是物联网建设的核心平台，主要包括：物体自描述语言、物体接入与管理平台和物体服务平台构成；其中，物体自描述语言主要包括：VE、PE、PE模板、VE模板和自描述语言；
其中，物体自描述语言用于描述物体及其对应的虚拟实体的相关信息；其主要包括VE、PE、PE模板、VE模板和自描述语言；
物体接入与管理平台，用于物联网环境下物体接入物联网；
物体服务平台，用于VE的创建、发布和管理；以及用于服务的生成、发布和管理；
本发明的开发方法具体包括：
一、定义PE模板和VE模板：
1.1：定义PE模板(PE-MODEL)
1.1.1：属性的格式化：用于对物体设备资源的统一化；
设定全局PE的模板的ID、模板名称(Name)、设备所属的类型(Type)、所属的厂家型号(Model)、以及所对应设备图片url(Pic_url)和对应设备的文字描述(Description)；
1.1.2：协议转换上行感知段和下行控制段的设定：用于对物体的资源的接口描述；
采用Interface标签，对每个PE模板中Interface进行描述，即采用InterfaceID定义接口ID码、采用InterfaceType定义接口类型、采用Key定义参数名字、采用encode描述本key所对参数是否需要使用编码、采用Unit表明参数的单位和采用Description描述此对应参数作用；
1.2：定义VE模板(VE-MODEL)
1.2.1：属性的格式化：用于描述虚拟实体的属性、功能以及状态等信息的描述；
VE模板由VE模板标识、VE模板名称、VE模板状态、VE模板权限、VE模板类型、VE模板注册时间、VE模板创建者、VE模板用户信息、VE模板关联关系、VE模板位置构成；
1.2.2:动态逻辑的设定：
开发者按照VE封装格式，编写VE逻辑代码，由物体服务器动态加载并调用执行；物体服务器处理交互协议，完成协议消息处理，并形成VE供识别和处理的数据结构，最后调用VE，运行物体的功能逻辑；
1.2.2.1：封装PE控制器：
PE模板以协议转换接口为基础，在完成对设备接口的转换之后，将PE模板封装成PE控制器；VE开发者将PE控制器作为组件添加到VE逻辑中，通过PE控制器完成与实际设备的交互；
1.2.2.2：对物体进行上行感知段和下行控制段描述：
物体的感知描述：用于描述物体感知操作的相关信息；
VE感知段由上报间隔和数据两部分组成；其中，上报间隔包括值、单位，单位可以是毫秒(ms)、秒(s)或者分钟(m)；数据包括上报数据名称、类型、单位和格式；
物体的控制描述：用于描述物体控制操作的相关信息；
VE控制段由命令标识、命令名称、执行效果、参数、返回结果和状态组成；其中，参数、返回结果以及状态部分又有其内部结构；状态是指该命令执行结果所改变的物体的某个属性；
物体的感知与控制混合的描述：用于处理感知与控制混合的应用需求；
VE同时利用物体的感知描述和物体的控制描述，形成新的应用逻辑；
对物体的知识段的描述：用于描述与物体智能性相关的信息；
VE知识段由条件和动作两部分组成；其中，条件可以包含一个或者多个规则；动作是指条件满足后所触发的操作，由类型、触发的资源(由资源标识来表明)以及所需调用的服务(由服务标识来表明)组成；
1.2.2.3：物体的服务接口交互
物体的服务接口以Web Service等方式进行统一封装和发布，为应用与VE的交互提供统一接口；
本发明所述物联港的工作在方式具体包括如下步骤：
第1步：选取某一个物体A，并对该物体A进行注册：
在物体统一标识与解析系统采用自我标识的方法对物体A进行注册；
步骤1.1：将某一个物体A的专属属性(名称、类型、描述、图片、操作接口)以格式化的方式在现有的PE模板上形成该特定物的PE特征；
步骤1.2：在步骤1.1的基础上，再进行VE的注册；
在现有的VE模板上，将这个物体A的专属信息(VE名称，VE密钥，VE开放性，VE类型，VE相关PE，VE注册时间，VE描述，VE注册者，VE位置)填入VE模板，并关联物体A的PE-ID，最终形成以物体A为核心的物联网的关联关系；
第2步：对物体进行统一的解析：
第1步中物体A注册完成后，在与已有的其他的标识码进行解析与识别，并将解析与识别后的标识码在此平台内给出平台自有的识别ID，即VE-ID；使用者将VE-ID输入应用终端，应用终端将VE-ID发送到物体统一标识解析系统，物体统一标识解析查找到物联港对应地址，并将地址回送给应用终端；
第3步：访问
应用终端根据物联港地址向物联港发送访问请求(携带VE-ID)；物联港根据VE-ID特有名部分定位到港内VE并向其转递访问请求，由VE处理访问请求并响应请求；
其中，若物体B与物体A是第1步中PE模板和VE模板是同一类别，则物体B在加入到物联港中，则需重复第2步、第3步；
若物体C与物体A非同一类别，不在步骤一中的PE模板和VE模板存在，则需要重复第1步至第3步，至此可将n个物体(包括但不限于物体A、B、C)逐一纳入该系统，以起到在基础描述模型上搭建物联网的各种应用、兼容和运营模式的目的。
2.一种物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述第3步中的访问过程具体为：
步骤一、用户通过应用发布命令，应用响应用户指令后，向与应用终端相连的综合服务平台或物联港服务平台发送请求；
步骤二、若综合服务平台接到请求，则收到发送请求的综合服务平台将请求分解，并发送给对应的物联港服务平台后执行步骤三；否则直接执行步骤三；
步骤三、接收到发送请求的物联港服务平台对服务请求进行相应，并将响应发往对应的物联港；
步骤四、物联港根据服务请求的内容以对应的VE为单位，对服务请求进行响应，并将相应的服务请求解析为对应相关的PE的访问请求；
步骤五、每个物联港分别将步骤四中相关的PE的访问请求转换为对终端物体的访问；
步骤六、终端物体对其相对的PE进行响应，并将响应发给其相应的物联港；
步骤七、相应的物联港将PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生VE的响应；
步骤八、相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，对于与应用1上带有与综合服务平台的部分，经处理后产生VE的响应，执行步骤九；
否则，对于直接与应用相连的物联港服务平台，则相应的物联港将一个或多个物体的PE的响应按照相应VE的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用1及用户指令的响应，完成响应；
步骤九、与每个物联港相应的物联港服务平台将一个或多个VE的相应按照综合服务平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生物联港服务平台的响应，并发送给综合服务平台；
步骤十、综合服务平台将将一个或多个综合按照服务应用平台中的内部逻辑，经过整合，处理后产生对应用及用户指令的响应。
3.如权利要求1所述的物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述采用Interface标签，对每个PE模板中Interface进行描述，其中，在PE模板中，每个PE模板中都有不限数量的Interface，且每个Interface有不限定数量的key参数组。
4.如权利要求1所述的物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述自我标识虚拟物体统一编码(UTN)的通用格式由下列域构成：
头部标识域，固定为字符”utn:”；
物联港名pn，用来表明虚拟物体所属物联港；
命名域标识类型nid，用来表明后续编码类型；
命名域标识符nss，物体编码；
其具体组织形式为：utn::＝<”utn”>:<pn>:<nid>:<nss>。
5.如权利要求2所述的物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述步骤一中的应用可为多个应用。
6.如权利要求2所述的物联网系统的开发及使用方法，其特征在于，所述PE的响应是由一个或多个物体映衬出的PE响应。
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