CN104967686B - 一种构建面型3s智慧服务商店系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构建面型3S智慧服务商店系统及其设计方法，该系统采用分层结构，包括：服务支撑模块、服务感知中间件模块，业务融合模块和应用层模块；服务支撑模块的功能：接入不同的服务数据，用于提供对不同粒度构件的即插即用支持，为整个平台提供可靠的数据源；服务感知中间件模块功能：获取服务支撑平台的各种异构服务数据，从而提供多样化，个性化，可扩展化的数据服务，实现在服务支撑平台和业务融合层之间传递信息；业务融合模块功能：获取感知中间件提供的各种开放信息，对各种信息进行整合处理，为应用层模块提供各种应用服务；应用层模块功能：为平台用户提供服务消费及服务需求定制的功能，为第三方开发人员提供应用层接入功能。

Description

一种构建面型3S智慧服务商店系统及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种构建面型3S智慧服务商店系统及其设计方法，属于物联网技术领域。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things(即:IoT)”。顾名思义，物联网就是物与物相连的互联网。物联网有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物与物之间，进行信息交换和处理，也就是万物感知。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用，其是一种智慧化的应用，可以连接一切智能设备，从而衍生出各种智慧服务化的应用。将物联网的这种技术思想定义为利用融合协同的泛在网络技术实现泛在智慧服务，也就是利用无处不在的信息网络技术来满足无所不在的智慧服务需求，所以物联网可以是一种更加广泛深远的未来网络应用形态。

目前，各种智慧服务之间数据标准及格式不统一，各个应用之间相互独立，彼此分离，而开放、多变、动态、异构的软件平台正驱动着软件基本形态由传统的静态封闭框架向动态开放模式转变，由单一的“点”与“线”型的独立的应用平台向面型可扩展平台演变，3S智慧服务商店应用模式具备服务感知、服务升级、结构柔性、动态协同和自主选择等高级计算特性，以这种技术为支撑，可以实现拟人的智慧化服务，实现泛在的、可定制的、可以对用户需求进行经营管理并且推荐用户所需服务的3S智慧服务商店平台。而本发明能够很好的解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决上述现有技术的不足，提出了一种构建面型应用平台3S智慧服务商店系统及其设计方法，该系统在物联网开放平台环境下，以服务接入行为的动态性和系统结构的灵活性的技术需求为切入点，包括体系架构、服务数据模型及服务数据交互处理方法，具有服务智能化接入与处理功能，从而构建了一个可扩展、可接入各种智慧服务的3S智慧服务商店平台。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，该系统采用分层结构，整个系统包括：服务支撑模块、服务感知中间件模块，业务融合模块和应用层模块。在本发明的四个模块之间引入了统一的数据交换标准(即：JSON数据格式)，JSON具有很强的数据扩展能力在各个模块之间传递数据，并且可以扩展各个模块的数据。图1所示是整个平台的分层系统架构图，应用层模块调用了业务融合模块的数据来展示应用功能，并且负责可视化界面显示；业务融合模块实现了平台的具体业务逻辑处理，相当于整个平台的控制层，用于处理从服务感知中间件模块读取到的各种服务数据；服务感知中间件模块负责采集服务支撑模块传递过来的服务数据，并将服务数据持久化到平台的数据库，与应用系统数据库的数据实体映射，降低数据之间的耦合，提高应用系统的数据扩展能力，为整个平台提供通用的JSON格式服务数据源；服务支撑模块负责接入各种服务数据流，是整个平台最底层的功能模块，每个模块之间的数据都用JSON进行传输，形成了JSON数据总线。

服务支撑模块的功能：能够接入不同的服务数据，用于提供对不同粒度构件的“即插即用”支持。即：接入各种数据流，如信息流，事件流，感知流，从而利用不同的信息输入或输出实现智慧服务的接入支撑，为整个平台提供可靠的数据源。

服务感知中间件模块的功能：获取服务支撑平台的各种异构服务数据，从而提供多样化，个性化，可扩展化的数据服务，实现在服务支撑平台和业务融合层之间传递信息，具体包括服务访问控制模块、服务数据交换处理模块和服务数据获取模块。

业务融合模块的功能：获取感知中间件提供的各种开放信息，对各种信息进行整合处理，为应用层模块提供各种应用服务，具体包括业务管理功能模块，业务开发功能模块，业务执行功能模块和业务部署功能模块，整个业务融合模块运行在应用服务器环境中，即：Tomcat应用服务器。

应用层模块的功能：为平台用户提供服务消费及服务需求定制的功能，同时也为第三方开发人员提供了针对系统平台的应用层接入功能，具体包括用户应用系统模块，用户身份管理模块和应用层开放API接入模块。

本发明还提供了一种构建面型3S智慧服务商店系统的设计方法，该方法包 括如下步骤:

步骤1：设计了智慧服务数据的UML类图，定义了数据处理的编程结构；

步骤2：定义了服务数据模型的形式化描述，将各个服务数据按照其所属类别及其层次关系组织起来；

步骤3：解释服务数据模型的各层含义；

步骤4：服务数据交换与处理的总体结构；

步骤5：服务数据交换处理流程设计，以伪代码形式表示交互流程。

有益效果：

1、本发明可以加快系统间的数据流通，实现服务数据的共享和集成。

2、本发明的智慧服务数据交互处理模型，能够方便各种异构数据接入平台。

3、本发明构建面型物联网应用平台的架构和所需要的功能模块，方便搭建开放与智能化的应用。

4、本发明的智慧服务商店服务数据交换过程，包括数据封装格式，用伪代码描述了发送接收过程。

5、本发明的智慧化与可扩展的平台是未来物联网应用的趋势，解决了这种智慧服务平台的设计流程。

附图说明

图1为本发明的系统架构图。

图2为本发明的服务感知中间件体系框架图。

图3为本发明的服务数据UML类图。

图4为本发明的服务数据模型图。

图5为本发明的服务数据交换处理平台结构图。

图6为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

在日常的物联网应用系统中，本发明已经有了很多面向特定领域和场景下的“点”与“线”型应用，比如智慧家居，智慧医疗应用，但是这些应用常常只针对特定场景，相互独立，如何将各种异构的物联网设备的数据传送到一个数据面，并能有效地实现不同应用在服务数据上的相互交互，从而实现面型应用平台，这 是非常有价值的。

本发明设计的面型平台中主要包括服务数据的感知、数据的智能处理、业务处理等各项功能，从而实现泛在的智慧服务应用模式，该模型的核心思想是建立一个智慧服务商店(Smart Service Store，即：3S)的信息共享融合平台，对用户需求的各类智慧服务数据进行接入处理交换，提供针对用户的智慧化的服务。

针对开放系统演化及其应用问题，本发明将介绍一种具有良好的构造性和演化性的服务数据模型、服务数据处理方法及其支撑平台构造技术，引入服务感知中间件来驱动智慧服务商店应用系统行为和结构的变迁，从而实现服务的可感知，可扩展，可消费功能。

一、3S智慧服务平台整体架构设计

如图1所示为3S智慧服务商店平台体系架构，由下至上主要包括服务支撑层、服务感知中间件，业务融合层和应用层4个层次。

本发明的各层主要功能包括：

(1)服务支撑层。能够接入不同的设备或者是服务，用于提供对不同粒度构件的“即插即用”支持，即：接入各种数据流，包括：信息流，事件流，感知流，从而利用不同的信息输入或输出实现智慧服务的接入支撑；

(2)服务感知中间件。获取服务支撑平台的各种异构服务数据，是智慧服务平台获取服务资源信息及其自身状态变化不可或缺的过程和手段，从而可以提供多样化，个性化，可扩展化的数据服务，实现在服务支撑平台和业务融合层之间传递信息；

(3)业务融合层。业务融合层获取感知中间件提供的各种开放信息，对各种信息进行整合处理，为应用层提供各种应用服务；

(4)应用层。这是智慧服务商店平台的最上层，一方面，平台用户可以利用服务构件模型进行服务消费、资源共享以及具体的业务需求定制；另一方面，随着软件应用的部署运行，为了满足后续的业务变更，还为第三方开发人员提供了针对系统平台的接入服务，可以接入相关的服务数据，即：智慧医疗数据和智慧交通数据。

二、3S智慧服务商店服务感知中间件设计

服务感知中间件模块是整个平台的核心功能构件，负责支撑整个平台的数据 解析以及服务的发布订阅，是沟通底层数据流接入与上层业务融合的中间桥梁与纽带。

如图2所示为服务感知中间件模块体系结构，服务感知中间件是智慧服务平台获取服务资源信息以及其自身状态变化预测的不可缺少的过程，也是系统可扩展，面向服务化的直接驱动力，本发明首先基于已有的知识表达法，采用自顶向下的方式对服务资源进行抽象建模，提出一种通用的、易扩展的服务感知中间件框架，具体包括服务访问控制层、服务数据交换处理层和服务数据获取层，在此基础上，描述了感知中间件的构造方法和简单的服务数据交互原型。

本发明的服务感知中间件模块包括：

(1)服务数据获取层。该层主要负责对平台所处的服务资源和事件信息流进行采集预处理并传输。其中，感知流可以是传统的物联网传感器节点采集到的数据，用于实时采集感知信息，事件流可以有用户的交易请求信息，服务告警信息等，而其他的接入流可以是第三方的服务提供者提供的数据流信息。在这一层本发明通过统一的编程接口对各种异构的服务信息进行捕捉，以降低服务之间的耦合度。服务信息预处理模块主要负责将各种接入到平台的数据流的原始粗糙服务数据转换成统一的格式(即：XML和JSON格式)，为后续的服务信息存储到数据库，以及解析和处理提供通用的标准化数据源。

(2)服务数据交换处理层。服务数据交互处理层主要负责对下层解析过来的标准数据源进行交换处理，实现服务信息的融合和事件的管理功能，包括服务信息库模块、服务信息管理模块、服务聚合和事件处理模块，其中服务信息库可以是关系型数据库，即：Oracle和MySQL数据库，负责处理数据源的增删改查工作。

(3)服务访问控制层。该层采用同步服务请求和异步通知相结合的技术，通过统一的服务开放接口，可以实现高效稳定的服务访问查询服务，也可以异步通知服务的事件状态变化。主要包括服务查询、服务订阅、面向业务融合层的接口模块。

三、智慧服务数据模型及其设计

智慧服务数据的交换与处理是整个3S智慧服务商店平台中必不可少的一部分，它位于服务感知中间件层(如图2所示)，在已有智慧服务数据模型设计的基 础上，本设计提出了服务数据交换处理的方法，包括服务数据交换处理架构，服务数据交换处理过程式等关键技术及实现工作，为整个平台提供稳定以及快速的服务数据交换与处理。

本发明设计的服务数据交换处理方法使用持久化的发布/订阅模式，使平台能够可靠的交换数据，各服务节点易于部署维护，服务数据交换技术的应用为用户提供了详细的数据流转时间及交换日志，具体设计如下：

3.1智慧服务数据UML类图

智慧服务数据是服务支撑层接入的各类数据流，是平台运营最为重要的构件，包括两方面的含义：(1)自身承载的基本信息，例如温度传感器数据，心跳数据，智能交通数据；(2)与其他信息元素之间的关联关系，这是一个层次型的关系，例如温度传感和湿度传感器可以归为环境监控参数服务，心跳血压等数据可以划分为智能健康服务，这些关系信息承载着服务数据的上下文组织方式。针对这种关联关系，本发明构建了一个通用的、易扩展的、具有层级递归关系的服务数据模型(Service Data Model),如图3所示。

根据图3的UML类图，本发明定义了一个具有层次结构的数据模型，其中，业务的数据结构定义为三个，分为服务数据的属性，服务数据的资源分类以及服务数据发布接口，其中Property接口负责描述数据类型及具体值，比如获取温度参数，获取健康参数，Resource接口负责描述服务数据的所属分类，如划分成智能健康，智能交通类别，最上层的ServiceData接口负责接收并发送数据，一个ServiceData接口可以由若干服务数据分类和若干子服务数据组成，是一对多的关系。

3.2服务数据模型的形式化描述

服务数据模型＝<ServiceData,Resource,Property>,这是一个三元组的模式，而服务数据提供接口是一组服务资源分类R(Resource)组成的集合，即Service＝{R₁,R₂,…,R_n},(n≥1)。

服务资源分类可以由若干个子服务资源和属性组成，令Property＝P,即。P是由属性名和属性值组成的一个二元组，即是<key,value>集合，其中key表示属性名，value表示属性值。

有了如上的定义，本发明采用树型拓扑结构，将各个服务数据按照其所属类 别及其层次关系组织起来，这样可以得到一种通用的、易扩展的服务数据模型(如图4所示)，为整个平台提供通用的标准化数据源。

3.3服务数据模型详细解释如下

如图4所示，本发明的服务数据模型由服务资源分类和服务属性两个节点组成，服务数据模型是一种多叉树的形式，圆形节点表示服务资源分类节点，每个服务资源分类里面又可能包含子服务分类资源和多个服务属性节点，为了便于系统标识，每个节点的名称是唯一的；方形节点表示服务属性节点，隶属于服务资源分类节点，每个节点都承载了具体的服务数据，用<key,value>的键值映射集合形式存储信息，例如{“wendu”:“32℃”}。

整个平台的服务数据均采用<key,value>键值进行存储，方便数据进行解析交换传输，也有利于第三方服务提供商将自己的服务数据接入到3S智慧服务商店平台，比如：智能健康服务资源分类可以表示为:http://url/servicedata/health,用户心跳服务数据可以表示为:http://url/servicedata/health/heart。其中，URL为平台的访问地址，对外开放授权访问。

3.4服务数据交换与处理的总体结构

图4所示为服务数据图5所示为服务数据交换平台结构，服务数据交换处理采用星型拓扑结构，服务节点的数据通过服务数据交换接口将服务数据发送至交换中心，交换中心将数据传输到上一级的目标服务节点。目标节点的数据交换接口将接收到的数据存入该服务节点对应的业务系统数据库中。采用星型拓扑结构，可以保证各服务节点只需和中心交换服务器互通即可，最后各个服务节点数据流将组成网状拓扑结构(如图4所示)，每个节点之间都能相互通信。

3.5服务数据交换处理流程设计

图6所示为服务数据交换的流程，各个服务节点数据交换过程中有3个参数需要存储：OutputData、InputData、Log。其中OutputData用于存储发送出去的服务数据，InputData用于存储接收到的服务数据，Log是交换日志存储，用来作为消息控制器，即：记录每次服务数据交换处理的时间和次数。3个参数都存在MySQL数据库中，以消息队列方式进行可靠的存储。

如图6所示，本发明的服务节点间数据交换流程包括如下：

步骤1：服务节点1作为发送方，将业务数据库中读到的数据发送到OutputData中；

步骤2：将发送日志信息写到日志表Log中；

步骤3：定时轮循待发送的服务数据记录，将服务数据和日志信息包装后发送至服务数据交换中心；

步骤4：服务数据交换中心将消息发送给服务节点2，保证只有消息正确发送后才删除消息缓冲列表中的消息；

步骤5：服务接收方将业务数据存储到中间数据库InputData中，同时存储接收日志到日志表Log中,系统记录服务数据到达时间；

步骤6：服务接收方定时轮循接收日志；

步骤7：根据轮询到的服务日志信息从数据库中下载服务数据到相应的业务系统中，同时系统记录服务数据下载时间。

3.6服务数据交换处理中心的实现

如图3的服务数据UML类图，本发明可知每个接入的服务数据包含数值属性Property和服务所属分类Resource两个属性，以一个二元组<Property,Resource>的形式来表示，例如智慧健康场景下的心跳服务数据可以表示为<Health,Heart>形式，为了便于在各个模块之间传输数据，本发明将其处理为<key,value>键值映射的JSON数据格式{“Health”：”Heart”}，再细分到具体的Heart数值，一旦服务支撑层读取到Heart类型的参数格式，将会把Heart心跳的属性名和属性值传输到上层服务数据交换处理中心，为了便于传输，同样采用JSON数据格式进行传输，如{“heart”:80}，表示心跳数值为80。

本发明来设计数据交换中心所需要的数据表，其中InputData数据表表示服务数据接收数据表，包含ID，Data，Type，Date，Desc字段，ID标识主键，Data表示服务数据的属性值，Type表示服务数据的分类类型，比如属于智慧健康分类，Date表示接收数据的时间，Desc表示数据的描述，比如该服务数据表示心跳数据。OutputData数据表表示服务数据发送数据表，所包含字段与InputData数据库字段一致，Log数据表表示服务数据交互日志，包含ID，Date，Desc，Target字段，ID标识主键，Date表示操作时间，Desc表示操作过程描述，Target表示服务数据接入及输出方向，比如心跳数据存储到智慧健康分类里面，那么输出方 向就是智慧健康分类数据。

如图1系统架构图所示，本发明的服务支撑层将各种感知信息流，事件流，第三方接入的服务数据都按照以上数据包格式处理成JSON数据总线，然后传送到服务感知中间件层的服务数据交换处理中心进行处理。

如图6所示是数据交换处理流程，数据交换处理中心是各个服务数据发送、接收的一个入口，业务融合层各个业务系统交换数据都要通过这个入口调用服务数据。服务数据发送接口主要提供服务接收方的位置及所属分类，然后通过该发送接口将数据发送到服务接收客户端程序，以服务节点1作为服务数据发送方，服务数据发送接口的业务逻辑伪代码如下：

Step1:ServiceNode1connect the Center Database such as MySQL；//服务节点1连接数据库。

Step2:Commit the Service Data to the Switch Center；//提交服务数据到交换中心。

Step3:Connection

connection＝ConnectionCenter.createConnectThread()；//初始化连接池线程。

Step4:connection.start()；//开始连接，读取OutputData数据表中的数据。

Step5:SmartServiceSession

session＝connect.creationSession(True,AutoAck)；//初始化3S智慧服务商店发送或者接收服务数据的线程。

Step6:Destionation dest＝session.createDestion(“Health”)；//获取智慧健康服务数据的地址。

Step7:Supply supplyer＝session.create(Dest)；//获取服务数据的提供者信息

if(true){//发布/订阅服务数据伪代码

Step8:将获取到的数据推送到优先队列；

Step9:将服务提供者的信息和数据发送时间写入Log日志数据库；

Step10:关闭数据库连接；

}

服务数据接收端主要是连接服务数据交换处理中心，然后将数据下载到服务接收队列，下面以服务节点2为例说明它是如何下载服务节点1提供的数据点并取出到消息队列当中，伪代码如下所示：

Step1:Construct the Service Data Receiver R1；//创建一个服务数据接收者R1，例如接收智慧健康服务数据的电子病历使用者。

Step2:SmartServiceStoreUser

ServiceUser＝session.createUser(dest)；//从智慧健康服务数据路径dest获取服务用户信息。

Step3:创建数据库连接池，接收服务节点1发送的数据；

Step4:判断服务数据所属类型；

Step5:得到数据序列化对象，并将其存储到接收数据队列；

Step6:建立接收服务数据的缓冲区Buffer；

Step7:While(数据长度不为0){

Step8:将其按为存储到Buffer缓冲区；

}

Step9:关闭数据接收队列，释放资源。

Claims (5)

1.一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，其特征在于，所述系统采用分层结构，包括：服务支撑模块、服务感知中间件模块，业务融合模块和应用层模块；

服务支撑模块的功能：能够接入不同的服务数据，用于提供对不同粒度构件的即插即用支持，即：接入各种数据流，信息流，事件流，感知流，从而利用不同的信息输入或输出实现智慧服务的接入支撑，为整个平台提供可靠的数据源；

服务感知中间件模块的功能：获取服务支撑平台的各种异构服务数据，从而提供多样化，个性化，可扩展化的数据服务，实现在服务支撑平台和业务融合层之间传递信息，包括服务访问控制模块、服务数据交换处理模块和服务数据获取模块；

业务融合模块的功能：获取感知中间件提供的各种开放信息，对各种信息进行整合处理，为应用层模块提供各种应用服务，包括业务管理功能模块，业务开发功能模块，业务执行功能模块和业务部署功能模块，整个业务融合模块运行在Tomcat应用服务器中；

应用层模块的功能：为平台用户提供服务消费及服务需求定制的功能，同时也为第三方开发人员提供了针对系统平台的应用层接入功能，包括用户应用系统模块，用户身份管理模块和应用层开放API接入模块。

2.根据权利要求1所述的一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，其特征在于，所述系统引入统一的数据交换标准，即：JSON数据格式；JSON具有很强的数据扩展能力在各个模块之间传递数据，并且扩展各个模块的数据；应用层模块调用业务融合模块的数据来展示应用功能，并且负责可视化界面显示；业务融合模块实现了平台的具体业务逻辑处理，为整个平台的控制层，用于处理从服务感知中间件模块读取到的各种服务数据；服务感知中间件模块负责采集服务支撑模块传递过来的服务数据，并将服务数据持久化到平台的数据库，与应用系统数据库的数据实体映射，降低数据之间的耦合，提高应用系统的数据扩展能力，为整个平台提供通用的JSON格式服务数据源；服务支撑模块负责接入各种服务数据流，是整个平台最底层的功能模块，每个模块之间的数据都用JSON进行传输，形成了JSON数据总线。

3.根据权利要求1所述的一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，其特征在于，所述系统的分层结构包括：

(1)服务支撑层；接入不同的设备或服务，用于提供对不同粒度构件的即插即用支持，即：接入各种数据流，即：信息流，事件流，感知流，从而利用不同的信息输入或输出实现智慧服务的接入支撑；

(2)服务感知中间件；获取服务支撑平台的各种异构服务数据，是智慧服务平台获取服务资源信息及其自身状态变化不可或缺的过程和手段，从而可以提供多样化，个性化，可扩展化的数据服务，实现在服务支撑平台和业务融合层之间传递信息；

(3)业务融合层；业务融合层获取感知中间件提供的各种开放信息，对各种信息进行整合处理，为应用层提供各种应用服务；

(4)应用层；这是智慧服务商店平台的最上层，一方面，平台用户可以利用服务构件模型进行服务消费、资源共享以及具体的业务需求定制；另一方面，随着软件应用的部署运行，为了满足后续的业务变更，还为第三方开发人员提供了针对系统平台的接入服务，接入相关的服务数据，即：智慧医疗数据和智慧交通数据。

4.根据权利要求1所述的一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，其特征在于，所述系统的服务感知中间件模块包括：

(1)服务数据获取层；该层负责对平台所处的服务资源和事件信息流进行采集预处理并传输；其中，感知流可以是传统的物联网传感器节点采集到的数据，用于实时采集感知信息，事件流可以有用户的交易请求信息，服务告警信息等，而其他的接入流是第三方的服务提供者提供的数据流信息，在这一层通过统一的编程接口对各种异构的服务信息进行捕捉，以降低服务之间的耦合度；服务信息预处理模块负责将各种接入到平台的数据流的原始粗糙服务数据转换成统一的格式，即：XML或JSON格式，为后续的服务信息存储到数据库，以及解析和处理提供通用的标准化数据源；

(2)服务数据交换处理层；所述的服务数据交互处理层负责对下层解析过来的标准数据源进行交换处理，实现服务信息的融合和事件的管理功能，包括服务信息库模块、服务信息管理模块、服务聚合和事件处理模块，其中服务信息库可以是关系型数据库，即：Oracle或MySQL数据库，负责处理数据源的增删改查工作；

(3)服务访问控制层；该层采用同步服务请求和异步通知相结合的技术，通过统一的服务开放接口，实现高效稳定的服务访问查询服务，也能够异步通知服务的事件状态变化，包括服务查询、服务订阅、面向业务融合层的接口模块。

5.根据权利要求1所述的一种构建面型应用平台3S智慧服务商店的系统，其特征在于，所述系统在物联网开放平台环境下，包括体系架构、服务数据模型及服务数据交互处理方法，具有服务智能化接入与处理功能，构建一个可扩展、可接入各种智慧服务的3S智慧服务商店平台。