CN108512909A - 一种基于物联网的计算机远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于物联网控制技术领域，具体涉及一种策略控制型的基于物联网的计算机远程控制系统。本发明包括策略层、传输层以及物理层，策略层进行策略的生成以及业务决策逻辑、数据的规范处理、策略文件生成、控制参数生成以及控制反信息处理；策略层根据专家知识、开放信息、控制反馈信息进行规范处理，生成结构化信息；根据结构化信息，策略层生成标准的策略文件。本发明提出的控制结构两个层相互独立，当网关以上的通信部分或者服务器出现问题时，近端的控制仍然能保持控制的独立性、持续性与灵活性，子系统具有自治性，仍然能按照策略进行既定的控制。

Description

一种基于物联网的计算机远程控制系统

技术领域

本发明属于物联网控制技术领域，具体涉及一种策略控制型的基于物联网的计算机远程控制系统。

背景技术

随着信息通信技术(Information Communication Technology，ICT)的不断发展，物联网技术与应用获得了高速发展。物联网(the Internet of Things，IoT)是一种可以让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。而国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)将物联网的定义为：通过射频识别设备、全球定位设备、红外传感器以及激光扫描器等各种传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接，进行信息的通信以及交换，以实现智能化的管理、识别、定位、跟踪以及监控的一种网络。

物联网具有深入感知、广泛互联以及人工智能三个重要特征。

物联网，简单的说就是使普通物理对象实现联网的功能。这里面有两层意思：其一、物联网的基础与核心仍然是互联网，是互联网基础上的延伸与扩展；其二、物联网的用户端扩展到了人与人、人与物、物与物之间，在这之间进行信息的交换与通信。与传统的控制方式相比，物联网控制具有较高的开放性，需要在开放环境下进行控制与数据的传输。物联网作为互联网的延伸与扩展，实现的是端到端的智能应用。物联网有两个重要的方面，一个是关联各方的数据处理平台，另一个则是人工智能。与互联网相比，物联网实现的是端到端的连接、端到端的数据传输以及端到端的智能控制；而与一般的智能控制相比，物联网实现的则是开放环境下和大量信息下的端到端的分布式控制。随着物联网的进一步应用与普及，端到端的智能应用越来越多，如何在开放环境下实现智慧应用是很有研究意义的。目前，世界各国加大了对物联网的重视程度。各国的物联网基本处于研究与实验阶段，对于物联网中策略控制亦是处于研究的初期阶段。

从国际上看，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开发和应用工作。美国把它当成重振经济的法宝，所以非常重视物联网和互联网的发展，它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等)，改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把ICT技术充分用到各行各业，把感应器嵌入到全球每个角落，例如电网、交通(铁路、公路、市内交通)等相关的物体上。并利用网络和设备收集的大量数据通过云计算、数据仓库和人工智能技术作出分析给出解决方案。把人类智慧赋予万物，赋予地球。他们提出“智慧地球、物联网和云计算”就是美国要作为新一轮IT技术革命的领头羊的证明。按欧盟专家讲，欧盟发展物联网先于美国，确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京11月全球物联网会议上，他们介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internet of things—An action planfor Europe)其目的也是企图在“物联网”的发展上引领世界。在欧盟较为活跃的是各大运营商和设备制造商，他们推动了M2M(机器与机器)的技术和服务的发展。国外很多大学对物联网以及物联网控制进行了大量的研究与开发。加州大学洛杉矶分校的CENS实验室、WINS实验室、NESL实验室、LECS实验室、IRL实验室等在进行物联网机器控制方面的研究；麻省理工学院与奥本大学获得了DARPA公司的支持，从事着物联网传感器以及控制器的极低功耗以及控制策略方面的研究，并设计了一些控制系统实现了一些广域控制系统；宾汉顿大学计算机系统研究实验室在移动自组织网络协议、传感器网络系统的应用层设计等方面做了很多研究工作，对于物联网控制中的网络协议以及控制应用取得了很多成果；国立新加坡大学的无线传感器网络实验室也在对物联网开放环境下的智慧控制进行了大量的研究工作。除了高校和科研院所，国外的很多公司也在物联网控制方面进行了很多的研发工作。克尔斯博公司是国际上率先进行物联网研究的公司之一，旗下的物联网产品众多(包括IRIS，Mica Z，Imote2，Telos B，Cricket等)，为全球超过2000所高校以及上千家大型公司提供物联

网智慧应用的方案；Crossbow公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、著名高校加州大学伯克利分校等都建立了合作关系，一直在研究物联网开放环境下的智慧控制问题；此外德州仪器、微处理器制造商Atmel等也都在物联网领域投入极大的资金和科研力量，这些都为物联网进一步的发展以及最终的商业化奠定了坚实的基础。我国在物联网的启动和发展上与国际相比并不落后，我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”，国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。作为国家层面成立了《传感器的网络标准工作组》。而中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。专利CN202166887U提供了一种基于物联网的分布式控制系统，这种分布式控制系统是通过总线的方式连接，终端设备之间相互独立，即使有的终端设备发生故障也不会影响其他的终端设备。

物联网中提出策略控制就是为了解决开放环境下实时控制和网络QoS之间的矛盾，同时，它还可以适应物联网开放环境下兼容不同终端的控制方式的问题。在这一研究中，提出了物联网分布控制的结构，为了有效协同不同的终端，完成统一的控制目标，整个控制结构由策略系统支持。这样，既保证局部子系统的自治性、控制的实时性、可靠性，又可以在策略定义和策略通信的支持下，使其能够成为整个控制系统的有机组成部分，为整个控制目标服务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不依赖策略层而自主工作的基于物联网的计算机远程控制系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于物联网的计算机远程控制系统，包括策略层、传输层以及物理层：

策略层进行策略的生成以及业务决策逻辑、数据的规范处理、策略文件生成、控制参数生成以及控制反信息处理；策略层根据专家知识、开放信息、控制反馈信息进行规范处理，生成结构化信息；根据结构化信息，策略层生成标准的策略文件；

传输层进行网络适配以及长距离数据传输，同时进行策略传输与近端控制；策略层下发的控制策略将部署在传输层的物联网网关，由网关完成策略匹配与近端控制；

物理层是各种分布式的传感器与控制执行器，根据网关下发的控制命令完成近端控制任务。

所述的规范处理包括：对专家知识、开放信息、控制反馈信息进行格式化处理，生成符合W3C标准的XML格式文件，根据W3C标准的XML格式文件类型创建关键词以及关键词类型；对专家知识、开放信息、控制反馈信息中的数据内容进行搜索，根据API函数使用正则表达式获取文档中的所有数据内容并进行存储；对数据内容的位置进行定位，并对专家知识、开放信息、控制反馈信息中与数据内容相关联的上下文进行提取，得到上下文内容；根据关键词类型对上下文内容进行统一标准的规范化处理。

所述进行网络适配的网络设备包括网络端口和接线端口，具体包括：对所述接线端口进行监听，并判断所述接线端口是否接收到中断信号；如果接线端口接收到所述中断信号，则查询本地是否存储有网络信息和设备信息；如果没有存储，则根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输；如果存储，则将所述网络信息和所述设备信息发送给终端设备或网络接入设备；所述根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输，包括：通过所述网络端口接收终端设备发送的网络获取请求信息，并标识为从网络设备；还包括：通过所述电力线端口接收网络接入设备发送的所述网络信息，并标识为主网络设备；所述查询本地是否存储有网络信息和设备信息；

所述的策略层包含管理与应用模块，管理与应用模块是策略层的控制与管理中心，进行策略生成与管理、服务接口生成与管理和数据库生成与管理；管理与应用模块根据应用需求生成规则，并根据服务器、专家系统、传输层或物理层的反馈信息或者控制效果对规则进行修改、维护与完善，根据近端控制部分的实际控制需求下发控制策略；同时提供相应的接口；

所述的策略层处于整个计算机远程控制系统的顶层，进行周期性长或者对实时性要求不高的扰动的响应；

所述的传输层位于整个计算机远程控制系统的中间部分，包括电信承载网、专用网，核心部分是物联网网关；物联网网关完成协议转换与数据转发，根据物理层上传的感知参数或者策略层下发的数据与策略进行匹配，完成近端控制；传输层进行实时控制；协议转换具体包括建立对应终端设备通讯协议与物联网网关通讯协议的对照表；接收终端设备发送的数据报文后，根据对照表转换为基于物联网网关通讯协议的数据报文，然后发送给物联网网关；接收物联网网关发送的数据报文后，根据对照表转换为对应终端设备通讯协议的数据报文，然后发送给终端设备。

所述的通讯协议包括：

在IPv4网络内，将IPv6 SIP终端的用户名和IPv6 SIP终端所属的SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，作为IPv6 SIP终端的地址与IPv4 SIP终端通讯；在IPv6网络内，将IPv6SIP终端的用户名和IPv6地址作为IPv6 SIP终端的地址与IPv4SIP终端通讯；IPv6 SIP终端为发送端，IPv4 SIP终端为接收端时，会话建立阶段具体为：IPv6 SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv6地址的SIP消息；SIP网关将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址具体为：SIP网关在会话映射表中记录下发送端的IPv6地址和接收端的IPv4地址的映射关系；将目的地址由接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址还原为IPv4地址，将源地址由发送端的IPv6地址映射为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址；IPv6 SIP终端为接收端，IPv4SIP终端为发送端时，会话建立阶段具体为：IPv4 SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv4地址的SIP消息，SIP网关将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址具体为：SIP网关依据接收端的用户名在会话映射表中查找接收端的IPv6地址；将目的地址由SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，映射为查找到的IPv6地址，将源地址由发送端的IPv4地址映射为IPv6地址；正常通话阶段通过实时传送协议互发消息，IPv6 SIP终端向IPv4 SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和SIP网关的接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv4地址和接收端口号，并发送到接收端；IPv4 SIP终端向IPv6 SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv4地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端所属SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为发送端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv6地址和接收端口号，并发送到接收端；所述的会话映射表中记录SIP网关内的每一个IPv6终端的状态信息，该状态信息包括当前会话状态、会话双方的地址信息以及会话的发起方；在通话结束后，将会话映射表中对应的映射关系删除，该删除操作至少包括：将当前会话状态修改为未通话状态。

所述的计算机远程控制系统内嵌入有物联网云平台，物联网云平台接收传输层的数据以及外部开放信息，进行业务处理，制定规则引擎，生成控制策略、存储数据并提供开放服务接口；联网云平台分为基础服务块、业务块以及应用块三个部分；基础服务块嵌入在策略层，进行服务的动态实现，制定规则引擎、为接入系统的设备以及外部服务器提供服务接口；业务块嵌入在策略层进行对接入服务的处理以及根据服务需求提供对外服务；

应用块嵌入在传输层对进行的服务的提供，应用调用接口以及一些规则配置的接口。

所述的规则引擎由规则引擎模块制定，规则引擎模块包括：

引擎管控模块：引擎管控模块对规则引擎进行管理与控制，物联网云平台通过引擎管控模块激活规则引擎工作；通过解析规则引擎的状态信息，对规则引擎的开启与关闭、策略的通信、规则库和事件库更新进行管理；

规则引擎解析模块：规则引擎解析模块对数据库中的数据读取并解析生成规范化的规则信息，将规则信息转化为规则文件；

事件生成模块：规则引擎进行推理时，将规则作为推理依据，对事件进行推理；事件生成模块根据服务描述信息访问服务，访问服务得到的结果适配成用于推理的事件，将事件组合成事件库；

规则库：根据各种条件生成的各种规则，生成的规则放在业务块，等待外部开放信息的调用或者根据整个物联网系统的近端控制模块的调用；计算机远程控制系统中的节点需要使用控制策略时，根据节点上传的属性信息进行判断，匹配相应的策略，并将需要的策略以数据包的形式下发的近端控制模块中；

数据库连接模块：对规则引擎与数据库之间的连接，通过数据库连接模块实现规则引擎对物联网云平台信息的获取；

服务访问模块：进行服务的动态访问，根据访问服务的对象不同，服务访问的方式分为内部总线访问以及对平台的外部接口进行访问，外部接口一般采用的是Web ServiceAPI或者RESTful API协议。

策略通信模块：当近端控制模块上传了控制节点的策略需求时，经过物联网云平台与近端控制模块确认后，将相应的控制策略通过策略通信模块下发到近端控制模块中；

所述的近端控制模块是对节点进行直接控制的模块。

所述的物联网网关包括：

网关通信接口：网关通信接口是网关的北向接口，该接口进行物联网平台与物联网网关以及传感网的交互；该接口按照实际使用场景选用有线或者无线的通信方式；

控制策略表：控制策略表是用于存储平台下发到网关的控制策略，经过规范化的处理，将策略转化成策略字典，供此网关下的控制设备进行相关的策略匹配与控制；

策略字典：用于存放已经匹配好或者已经生成的策略的缓冲集，该缓冲集对常用或者常见的控制策略进行快速查询以及反复匹配；

规则引擎：规则引擎是一个规则匹配单元，该单元用于规则匹配，根据匹配结果生成可执行的策略流，将策略流并发送给所有节点的控制器接口；

近端控制管理单元：根据检测到的控制信息，将控制效果信息传输给规则引擎，规则引擎根据事件消息确认控制执行效果，并判断后续的控制是否执行；

近端控制器接口：解析策略流，生成相应的控制指令，驱动执行器执行控制；

近端传感器接口：近端传感器接口用来连接网络中的传感器，传感器的信息包括相应的感知参数或者控制效果反馈，将信息传送给物联网云平台。

所述的规则引擎包括规则引擎的终端和规则引擎服务器；规则引擎的终端，用于发送调用请求；规则引擎服务器，用于接收所述规则引擎的终端发送的调用请求，根据所述调用请求获取规则数据，对所获取的规则数据进行相应处理，并将处理的结果返回所述规则引擎终端，其中，所述规则数据集中缓存于所述规则引擎服务器的本地缓存；所述规则数据中的每个规则对应一个多叉树，每个规则节点包括该规则节点对应的比较器、数据项名称以及被比较的数据；所述每个规则节点还包括：数据加载器、数据项ID、数据类型、操作符、父节点ID、子节点ID、子节点列表；所述规则引擎服务器与所述规则引擎终端是基于Hessian RPC调用通讯技术进行通讯；所述规则引擎服务器包括以分布式形式部署的服务器，包括第一服务器，所述规则引擎服务器，还用于将该规则引擎服务器的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的地址信息；所述规则引擎服务器的地址信息变更时，将变更后的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的变更后的地址信息。

本发明的有益效果在于：本发明基于策略的控制结构采用分层的思想，将业务的决策逻辑与业务的实现逻辑放在了不同的层，策略生成在平台端完成，策略匹配在网关端完成。传统的控制方式是控制逻辑与控制执行在同一个层，控制现场触发了控制机制之后，相关的信息通过底层通过网络层将信息传输到云平台，云平台处理之后，云平台通过网络将控制指令发送到控制终端进行控制。这种控制方式有很大的控制延时，同时当中间网络出现问题，控制信息将会丢失。本发明提出的控制结构两个层相互独立，当网关以上的通信部分或者服务器出现问题时，近端的控制仍然能保持控制的独立性、持续性与灵活性，子系统具有自治性，仍然能按照策略进行既定的控制。

附图说明

图1是本发明基本结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

随着现阶段物联网技术与应用的不断发展与普及，物联网环境下的分布式控制与传统的分布式控制又有着很大的差异，物联网环境下的控制是一种开放的、分布式的、协同的控制方式。但是，目前的物联网控制方面存在着一些独有的特点：对网络依赖严重。目前，大多数的物联网控制依旧是中央控制，一个网络中只有一个控制中心，即使是在分布式控制下，也是由控制中心实现统一控制与管理，一旦网络出现故障或者控制中心出现问题，则会影响系统的工作。控制实时性不理想。由于整个控制中，终端控制设备都是与控制中心交互，中间经过各种通信链路与网关，导致了控制实时性不理想。控制质量得不到保证。如果通信链路中出现了故障，会影响分布式终端的控制，或者使得设备不受控。在外网中断的情况下，无法保证最低系统功能的持续运行。因此，传统的物联网控制方式已经不能满足现有的控制需求。如果将决策逻辑与实现逻辑相分离，如果能够实现不同的层负责不同扰动的控制、不同的层负责不同的实时性需求的控制方式，这样能够保证局部控制系统的控制自治性与独立性，能够保证控制的安全可靠性，即使在外网中断的情况下，也能保证最系统功能的持续运行。

本发明提出了一种物联网开放环境下的计算机远程控制系统，为了有效协同不同的终端，完成统一的控制目标，整个控制系统需要设计控制策略支持协同控制。这样，既可以保证局部子系统的自治性，保证控制的实时性、可靠性，又可以在策略定义和策略通信的支持下，使其能够成为整个控制系统的有机组成部分，为整体控制目标服务。同时，这一策略机制还保证了系统的灵活性，可以根据实际需求动态地改变系统的控制行为。

本发明是基于物联网三层架构并结合分布式控制的特点将物联网中的分布式控制进行分层：策略生成与策略匹配的分层。策略生成主要是在控制远端完成，即在物联网平台端完成，这样可以使得控制策略能够灵活变更，并能够对那些实时性要求不高或者周期较长的扰动做出响应；策略匹配在控制近端完成，在物联网中数据汇聚节点也就是物联网网关处完成，主要满足实时性要求比较高、需要快速响应的扰动需求。

需要特别说明的是：在该控制结构中，策略控制是属于核心控制，分布式控制是具体的表现形式，整个分布式控制由策略系统支持。

具体来说：基于物联网的计算机远程控制系统，包括策略层、传输层以及物理层，

策略层进行策略的生成以及业务决策逻辑、数据的规范处理、策略文件生成、控制参数生成以及控制反信息处理；策略层根据专家知识、开放信息、控制反馈信息进行规范处理，生成结构化信息；根据结构化信息，策略层生成标准的策略文件；

传输层进行网络适配以及长距离数据传输，同时进行策略传输与近端控制；策略层下发的控制策略将部署在传输层的物联网网关，由网关完成策略匹配与近端控制；

物理层是各种分布式的传感器与控制执行器，根据网关下发的控制命令完成近端控制任务；

所述的策略层包含管理与应用模块，管理与应用模块是策略层的控制与管理中心，进行策略生成与管理、服务接口生成与管理和数据库生成与管理；管理与应用模块根据应用需求生成规则，并根据服务器、专家系统、传输层或物理层的反馈信息或者控制效果对规则进行修改、维护与完善，根据近端控制部分的实际控制需求下发控制策略；同时提供相应的接口，以便于一些应用接口调用相关的数据；

所述的策略层处于整个计算机远程控制系统的顶层，进行周期性长或者对实时性要求不高的扰动的响应。

所述的规范处理包括：对专家知识、开放信息、控制反馈信息进行格式化处理，生成符合W3C标准的XML格式文件，根据W3C标准的XML格式文件类型创建关键词以及关键词类型；对专家知识、开放信息、控制反馈信息中的数据内容进行搜索，根据API函数使用正则表达式获取文档中的所有数据内容并进行存储；对数据内容的位置进行定位，并对专家知识、开放信息、控制反馈信息中与数据内容相关联的上下文进行提取，得到上下文内容；根据关键词类型对上下文内容进行统一标准的规范化处理。

所述进行网络适配的网络设备包括网络端口和接线端口，具体包括：对所述接线端口进行监听，并判断所述接线端口是否接收到中断信号；如果接线端口接收到所述中断信号，则查询本地是否存储有网络信息和设备信息；如果没有存储，则根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输；如果存储，则将所述网络信息和所述设备信息发送给终端设备或网络接入设备；所述根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输，包括：通过所述网络端口接收终端设备发送的网络获取请求信息，并标识为从网络设备；还包括：通过所述电力线端口接收网络接入设备发送的所述网络信息，并标识为主网络设备；所述查询本地是否存储有网络信息和设备信息。所述的通讯协议包括：

在IPv4网络内，将IPv6 SIP终端的用户名和IPv6 SIP终端所属的SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，作为IPv6 SIP终端的地址与IPv4 SIP终端通讯；在IPv6网络内，将IPv6SIP终端的用户名和IPv6地址作为IPv6 SIP终端的地址与IPv4SIP终端通讯；IPv6 SIP终端为发送端，IPv4 SIP终端为接收端时，会话建立阶段具体为：IPv6 SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv6地址的SIP消息；SIP网关将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址具体为：SIP网关在会话映射表中记录下发送端的IPv6地址和接收端的IPv4地址的映射关系；将目的地址由接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址还原为IPv4地址，将源地址由发送端的IPv6地址映射为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址；IPv6 SIP终端为接收端，IPv4SIP终端为发送端时，会话建立阶段具体为：IPv4 SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv4地址的SIP消息，SIP网关将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址具体为：SIP网关依据接收端的用户名在会话映射表中查找接收端的IPv6地址；将目的地址由SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，映射为查找到的IPv6地址，将源地址由发送端的IPv4地址映射为IPv6地址；正常通话阶段通过实时传送协议互发消息，IPv6 SIP终端向IPv4 SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和SIP网关的接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv4地址和接收端口号，并发送到接收端；IPv4 SIP终端向IPv6 SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv4地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端所属SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为发送端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv6地址和接收端口号，并发送到接收端；所述的会话映射表中记录SIP网关内的每一个IPv6终端的状态信息，该状态信息包括当前会话状态、会话双方的地址信息以及会话的发起方；在通话结束后，将会话映射表中对应的映射关系删除，该删除操作至少包括：将当前会话状态修改为未通话状态。

所述的传输层位于整个计算机远程控制系统的中间部分，包括电信承载网、专用网，核心部分是物联网网关；物联网网关完成协议转换与数据转发，根据物理层上传的感知参数或者策略层下发的数据与策略进行匹配，完成近端控制；传输层进行实时控制。

通过上面说明可以看出，基于策略控制的系统中的策略生成与管理是在云端完成，本质上实现的是业务决策逻辑。策略匹配与近端控制是在网关处完成，本质上实现的是业务实现逻辑。决策逻辑与实现逻辑相分离，分别在云端与近端完成，这就是分层控制的核心思想。基于策略的控制结构中，分布式控制是基于策略控制实现。因此，基于策略的分布式控制结构有着独特的优点：在策略控制系统中，根据不同的控制领域以及不同的控制层次，可以动态地修改控制策略，甚至于根据协同控制以及局域控制的需求，自适应地生成控制策略。

所述的计算机远程控制系统内嵌入有物联网云平台，物联网云平台接收传输层的数据以及外部开放信息，进行业务处理，制定规则引擎，生成控制策略、存储数据并提供开放服务接口；联网云平台分为基础服务块、业务块以及应用块三个部分；基础服务块嵌入在策略层，进行服务的动态实现，制定规则引擎、为接入系统的设备以及外部服务器提供服务接口；业务块嵌入在策略层进行对接入服务的处理以及根据服务需求提供对外服务；

应用块嵌入在传输层对进行的服务的提供，应用调用接口以及一些规则配置的接口。

所述的规则引擎由规则引擎模块制定，规则引擎模块包括：

引擎管控模块：引擎管控模块对规则引擎进行管理与控制，物联网云平台通过引擎管控模块激活规则引擎工作；通过解析规则引擎的状态信息，对规则引擎的开启与关闭、策略的通信、规则库和事件库更新进行管理；

规则引擎解析模块：规则引擎解析模块对数据库中的数据读取并解析生成规范化的规则信息，将规则信息转化为规则文件；

事件生成模块：规则引擎进行推理时，将规则作为推理依据，对事件进行推理；事件生成模块根据服务描述信息访问服务，访问服务得到的结果适配成用于推理的事件，将事件组合成事件库；

规则库：根据各种条件生成的各种规则，生成的规则放在业务块，等待外部开放信息的调用或者根据整个物联网系统的近端控制模块的调用；计算机远程控制系统中的节点需要使用控制策略时，根据节点上传的属性信息进行判断，匹配相应的策略，并将需要的策略以数据包的形式下发的近端控制模块中；

数据库连接模块：

对规则引擎与数据库之间的连接，通过数据库连接模块实现规则引擎对物联网云平台信息的获取；

服务访问模块：

进行服务的动态访问，根据访问服务的对象不同，服务访问的方式分为内部总线访问以及对平台的外部接口进行访问，外部接口一般采用的是Web Service API或者RESTful API协议；

策略通信模块：当近端控制模块上传了控制节点的策略需求时，经过物联网云平台与近端控制模块确认后，将相应的控制策略通过策略通信模块下发到近端控制模块中；

所述的近端控制模块是对节点进行直接控制的模块。

基于策略的控制系统可以应用在所有的开放环境下的智慧控制场景。凡是能涉及到的控制的场景，本方案均适用。本方案采用的分层控制的依据不仅仅是为了满足对控制实时的要求，更是为了提高控制的可靠性与有效性，使得可靠性与有效性能够综合协调。引入了开放信息。基于策略的控制系统将外部开放信息引入到控制结构中，作为策略需求变更的依据。同时，在策略层导入了专家知识库，以提高控制策略的准确性、专业性以及科学性，这样大大地拓展了基于策略的控制结构的应用领域。引入了边缘计算的概念，在物联网网关端进行策略匹配是边缘计算的体现，在以后的应用中，不仅能在网关中采用边缘计算，甚至在功能比较强大的终端节点处采用边缘计算的概念进行边缘处理。本控制结构的分层不仅仅是策略层与近端控制层的分层，也是逻辑层和程序层的分层。本控制结构设计就是为了能应用在开放环境下各种感知与控制的应用场景。

所述的物联网网关包括

网关通信接口：网关通信接口是网关的北向接口，该接口进行物联网平台与物联网网关以及传感网的交互；该接口按照实际使用场景选用有线或者无线的通信方式；

控制策略表：控制策略表是用于存储平台下发到网关的控制策略，经过规范化的处理，将策略转化成策略字典，供此网关下的控制设备进行相关的策略匹配与控制；

策略字典：用于存放已经匹配好或者已经生成的策略的缓冲集，该缓冲集对常用或者常见的控制策略进行快速查询以及反复匹配；

规则引擎：规则引擎是一个规则匹配单元，该单元用于规则匹配，根据匹配结果生成可执行的策略流，将策略流并发送给所有节点的控制器接口；

近端控制管理单元：根据检测到的控制信息，将控制效果信息传输给规则引擎，规则引擎根据事件消息确认控制执行效果，并判断后续的控制是否执行；

近端控制器接口：解析策略流，生成相应的控制指令，驱动执行器执行控制；

近端传感器接口：近端传感器接口用来连接网络中的传感器，传感器的信息包括相应的感知参数或者控制效果反馈，将信息传送给物联网云平台。

所述的规则引擎包括规则引擎的终端和规则引擎服务器；规则引擎的终端，用于发送调用请求；规则引擎服务器，用于接收所述规则引擎的终端发送的调用请求，根据所述调用请求获取规则数据，对所获取的规则数据进行相应处理，并将处理的结果返回所述规则引擎终端，其中，所述规则数据集中缓存于所述规则引擎服务器的本地缓存；所述规则数据中的每个规则对应一个多叉树，每个规则节点包括该规则节点对应的比较器、数据项名称以及被比较的数据；所述每个规则节点还包括：数据加载器、数据项ID、数据类型、操作符、父节点ID、子节点ID、子节点列表；所述规则引擎服务器与所述规则引擎终端是基于Hessian RPC调用通讯技术进行通讯；所述规则引擎服务器包括以分布式形式部署的服务器，包括第一服务器，所述规则引擎服务器，还用于将该规则引擎服务器的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的地址信息；所述规则引擎服务器的地址信息变更时，将变更后的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的变更后的地址信息。

本设计的分布式控制系统由于是分层设计的，所以能够灵活地增加或者减少感知控制设备，在增加设备时，不需要在近端控制层添加控制代码，只需要策略层输入相应的控制策略，将策略直接下发到相应的物联网网关然后进行参数匹配即可进行近端控制。该控制结构有很强的灵活性。平台主要是进行策略的生成与管理，包括策略修改、删除、增加等操作，并将策略通过数据包的形式下发到近端处理模块，近端控制模块进行规则的匹配与控制的执行。换句话说，业务的逻辑决策是放在远端，而业务实现逻辑是放在近端，这种方式使得业务决策逻辑和业务实现逻辑相分离，体现了本文提出的分层控制的思想。这样，既保证局部子系统的自治性，保证控制的实时性、可靠性，又可以在策略定义和策略通信的支持下，使其能够成为整个控制系统的有机组成部分，为整个控制目标服务。实际上，物联网关下覆盖的网络就是物联网系统下的一个局域网络，网关实现了这个局域网的局部自治，通过平台能够实现不同局域网的协同控制，也就是能实现不同区域、不同人员、不同物理对象在开放环境下的分布式的协同的控制。当然这个分布式控制由策略系统支持，这个策略系统包含了策略系统生成与管理的远端以及策略匹配与控制的近端。

在整个控制结构的实现中，近端控制体现在物联网网关中，本文章设计的网关与传统的网关的不同之处就是近端控制放在网关中，由网关负责网关覆盖区域的策略化的局域自治控制。近端通信接口其实就是网关的南向接口包括近端控制接口与近端传感器接口，它们是传输层与物理层的接口，将实现与分布式控制感知节点的通信功能。该接口会根据实际使用的场景采用不同的通信方式。需要作出一点说明的是：一个物联网网关下面可以接入无数个感知与控制终端，一个物联网平台下面可以接入无数个物联网网关。最终，所有的终端通过物联网网关将所有的感知数据汇聚到物联网平台上，然而各个分布式的物联网网关也能实现各种分布式终端的控制。各种分布式的终端与各种分布式的网关构成了对整个物理世界的感知与控制。

Claims (9)

1.一种基于物联网的计算机远程控制系统，包括策略层、传输层以及物理层，其特征在于：

策略层进行策略的生成以及业务决策逻辑、数据的规范处理、策略文件生成、控制参数生成以及控制反信息处理；策略层根据专家知识、开放信息、控制反馈信息进行规范处理，生成结构化信息；根据结构化信息，策略层生成标准的策略文件；

传输层进行网络适配以及长距离数据传输，同时进行策略传输与近端控制；策略层下发的控制策略将部署在传输层的物联网网关，由网关完成策略匹配与近端控制；

物理层是各种分布式的传感器与控制执行器，根据网关下发的控制命令完成近端控制任务。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的规范处理包括：对专家知识、开放信息、控制反馈信息进行格式化处理，生成符合W3C标准的XML格式文件，根据W3C标准的XML格式文件类型创建关键词以及关键词类型；对专家知识、开放信息、控制反馈信息中的数据内容进行搜索，根据API函数使用正则表达式获取文档中的所有数据内容并进行存储；对数据内容的位置进行定位，并对专家知识、开放信息、控制反馈信息中与数据内容相关联的上下文进行提取，得到上下文内容；根据关键词类型对上下文内容进行统一标准的规范化处理。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述进行网络适配的网络设备包括网络端口和接线端口，具体包括：对所述接线端口进行监听，并判断所述接线端口是否接收到中断信号；如果接线端口接收到所述中断信号，则查询本地是否存储有网络信息和设备信息；如果没有存储，则根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输；如果存储，则将所述网络信息和所述设备信息发送给终端设备或网络接入设备；所述根据从网络端口或接线端口接收到的网络数据信息执行相应的数据传输，包括：通过所述网络端口接收终端设备发送的网络获取请求信息，并标识为从网络设备；还包括：通过所述电力线端口接收网络接入设备发送的所述网络信息，并标识为主网络设备；所述查询本地是否存储有网络信息和设备信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的策略层包含管理与应用模块，管理与应用模块是策略层的控制与管理中心，进行策略生成与管理、服务接口生成与管理和数据库生成与管理；管理与应用模块根据应用需求生成规则，并根据服务器、专家系统、传输层或物理层的反馈信息或者控制效果对规则进行修改、维护与完善，根据近端控制部分的实际控制需求下发控制策略；同时提供相应的接口；

所述的策略层处于整个计算机远程控制系统的顶层，进行周期性长或者对实时性要求不高的扰动的响应；

所述的传输层位于整个计算机远程控制系统的中间部分，包括电信承载网、专用网，核心部分是物联网网关；物联网网关完成协议转换与数据转发，根据物理层上传的感知参数或者策略层下发的数据与策略进行匹配，完成近端控制；传输层进行实时控制；协议转换具体包括建立对应终端设备通讯协议与物联网网关通讯协议的对照表；接收终端设备发送的数据报文后，根据对照表转换为基于物联网网关通讯协议的数据报文，然后发送给物联网网关；接收物联网网关发送的数据报文后，根据对照表转换为对应终端设备通讯协议的数据报文，然后发送给终端设备。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的通讯协议包括：

在IPv4网络内，将IPv6SIP终端的用户名和IPv6SIP终端所属的SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，作为IPv6SIP终端的地址与IPv4SIP终端通讯；在IPv6网络内，将IPv6SIP终端的用户名和IPv6地址作为IPv6SIP终端的地址与IPv4SIP终端通讯；IPv6SIP终端为发送端，IPv4SIP终端为接收端时，会话建立阶段具体为：IPv6SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv6地址的SIP消息；SIP网关将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv6地址映射为IPv4地址具体为：SIP网关在会话映射表中记录下发送端的IPv6地址和接收端的IPv4地址的映射关系；将目的地址由接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址还原为IPv4地址，将源地址由发送端的IPv6地址映射为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址；IPv6SIP终端为接收端，IPv4SIP终端为发送端时，会话建立阶段具体为：IPv4SIP终端向SIP网关发送包括用户名和IPv4地址的SIP消息，SIP网关将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址后发送到接收端，并建立会话映射表；所述的将收到的SIP消息中的IPv4地址映射为IPv6地址具体为：SIP网关依据接收端的用户名在会话映射表中查找接收端的IPv6地址；将目的地址由SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址，映射为查找到的IPv6地址，将源地址由发送端的IPv4地址映射为IPv6地址；正常通话阶段通过实时传送协议互发消息，IPv6SIP终端向IPv4SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和SIP网关的接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv4地址和接收端口号，并发送到接收端；IPv4SIP终端向IPv6SIP终端发送数据包时，具体为：发送端将数据包的源地址和源端口号分别填写为发送端的IPv4地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号分别填写为接收端所属SIP网关在IPv4网络中的IPv4地址和接收端口号，并将数据包发送到SIP网关；SIP网关根据会话建立阶段建立的会话映射表，将源地址和源端口号替换为发送端的IPv4地址映射出的IPv6地址和接收端口号，将目的地址和目的端口号替换为接收端的IPv6地址和接收端口号，并发送到接收端；所述的会话映射表中记录SIP网关内的每一个IPv6终端的状态信息，该状态信息包括当前会话状态、会话双方的地址信息以及会话的发起方；在通话结束后，将会话映射表中对应的映射关系删除，该删除操作至少包括：将当前会话状态修改为未通话状态。

6.根据权利要求4所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的计算机远程控制系统内嵌入有物联网云平台，物联网云平台接收传输层的数据以及外部开放信息，进行业务处理，制定规则引擎，生成控制策略、存储数据并提供开放服务接口；联网云平台分为基础服务块、业务块以及应用块三个部分；基础服务块嵌入在策略层，进行服务的动态实现，制定规则引擎、为接入系统的设备以及外部服务器提供服务接口；业务块嵌入在策略层进行对接入服务的处理以及根据服务需求提供对外服务；

应用块嵌入在传输层对进行的服务的提供，应用调用接口以及一些规则配置的接口。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的规则引擎由规则引擎模块制定，规则引擎模块包括：

引擎管控模块：引擎管控模块对规则引擎进行管理与控制，物联网云平台通过引擎管控模块激活规则引擎工作；通过解析规则引擎的状态信息，对规则引擎的开启与关闭、策略的通信、规则库和事件库更新进行管理；

规则引擎解析模块：规则引擎解析模块对数据库中的数据读取并解析生成规范化的规则信息，将规则信息转化为规则文件；

事件生成模块：规则引擎进行推理时，将规则作为推理依据，对事件进行推理；事件生成模块根据服务描述信息访问服务，访问服务得到的结果适配成用于推理的事件，将事件组合成事件库；

规则库：根据各种条件生成的各种规则，生成的规则放在业务块，等待外部开放信息的调用或者根据整个物联网系统的近端控制模块的调用；计算机远程控制系统中的节点需要使用控制策略时，根据节点上传的属性信息进行判断，匹配相应的策略，并将需要的策略以数据包的形式下发的近端控制模块中；

数据库连接模块：对规则引擎与数据库之间的连接，通过数据库连接模块实现规则引擎对物联网云平台信息的获取；

服务访问模块：进行服务的动态访问，根据访问服务的对象不同，服务访问的方式分为内部总线访问以及对平台的外部接口进行访问，外部接口一般采用的是Web Service API或者RESTful API协议；

策略通信模块：当近端控制模块上传了控制节点的策略需求时，经过物联网云平台与近端控制模块确认后，将相应的控制策略通过策略通信模块下发到近端控制模块中；

所述的近端控制模块是对节点进行直接控制的模块。

8.根据权利要求6所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：

所述的物联网网关包括：

网关通信接口：网关通信接口是网关的北向接口，该接口进行物联网平台与物联网网关以及传感网的交互；该接口按照实际使用场景选用有线或者无线的通信方式；

控制策略表：控制策略表是用于存储平台下发到网关的控制策略，经过规范化的处理，将策略转化成策略字典，供此网关下的控制设备进行相关的策略匹配与控制；

策略字典：用于存放已经匹配好或者已经生成的策略的缓冲集，该缓冲集对常用或者常见的控制策略进行快速查询以及反复匹配；

规则引擎：规则引擎是一个规则匹配单元，该单元用于规则匹配，根据匹配结果生成可执行的策略流，将策略流并发送给所有节点的控制器接口；

近端控制管理单元：根据检测到的控制信息，将控制效果信息传输给规则引擎，规则引擎根据事件消息确认控制执行效果，并判断后续的控制是否执行；

近端控制器接口：解析策略流，生成相应的控制指令，驱动执行器执行控制；

近端传感器接口：近端传感器接口用来连接网络中的传感器，传感器的信息包括相应的感知参数或者控制效果反馈，将信息传送给物联网云平台。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的计算机远程控制系统，其特征在于：所述的规则引擎包括规则引擎的终端和规则引擎服务器；规则引擎的终端，用于发送调用请求；规则引擎服务器，用于接收所述规则引擎的终端发送的调用请求，根据所述调用请求获取规则数据，对所获取的规则数据进行相应处理，并将处理的结果返回所述规则引擎终端，其中，所述规则数据集中缓存于所述规则引擎服务器的本地缓存；所述规则数据中的每个规则对应一个多叉树，每个规则节点包括该规则节点对应的比较器、数据项名称以及被比较的数据；所述每个规则节点还包括：数据加载器、数据项ID、数据类型、操作符、父节点ID、子节点ID、子节点列表；所述规则引擎服务器与所述规则引擎终端是基于Hessian RPC调用通讯技术进行通讯；所述规则引擎服务器包括以分布式形式部署的服务器，包括第一服务器，所述规则引擎服务器，还用于将该规则引擎服务器的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的地址信息；所述规则引擎服务器的地址信息变更时，将变更后的地址信息存入所述第一服务器以便所述规则引擎的终端从所述第一服务器获取所述规则引擎服务器的变更后的地址信息。