CN108880870B - 一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法，从物联设备的初始化、能力获取、设备信息获取和设备数据获取等出发，从抽象的角度，对物联设备类型进行划分与设备信息提取，建立INF文件。实现物联设备的云端逻辑组网与数据共享，并解决物联网设备相关的任务管理和调度问题，为终端应用提供统一的开放服务接口。本发明可以实现物联设备跨区域、跨网络的识别、连接以及云端物联设备的逻辑组网，为物联网与互联网的深度融合奠定了现实之基。而且实现面向不同物联设备提供了统一的开发接口，将服务于相关企业，为物联网、终端制造业、应用服务业等提供物联设备云端访问与控制的新方法和新的业务模式。

Description

一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法

技术领域

本发明涉及针对即插即用物联设备，在云端采用扁平化对其进行管理的技术，具体为一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法。

背景技术

物联网产业经过近几年的发展，取得了一定的成绩，拥有了较好的技术、产业和人才基础。然而，目前以不同厂商的私有化协议和封闭解决方案为基础的物联网模式，存在行业壁垒严重、标准化程度低、内生动力不足、商业模式不清晰等问题，难以实现规模发展和创新。

现有物联网体系架构难以解决不同物联网设备间节点进行数据共享，不同物联网设备节点重新组网、任意组网，以及物联网间数据传输和共享等问题，导致现有物联网发展过程中存在行业标准化程度低、物联网应用和行业解决方案复杂等严重问题。

本发明提出一种新型物联设备扁平化访问与控制方法。解决跨区域、跨网络物联设备的云端自由组网以及任务管理问题，为互联网与物联网之间沟通、物联设备与物联设备之间沟通提供便捷途径，从用户、物联设备、数据等方面，研究面向物联设备的任务管理机制和任务调度机制，实现物联设备与物联设备之间的自由组合和沟通问题，并实现用户对物联网设备的有效管理。

发明内容

本发明主要解决物联网与互联网融合服务的扁平化物联网集成平台下，物联设备之间的数据共享和通信，物联设备之间的虚拟逻辑组网问题，以及面向用户实现物联设备的初始化、能力获取、设备信息获取、设备数据获取、设备状态控制、修改设备信息、控制设备和关闭设备等功能。使该平台成为扭转物联网应用方案从与具体物联设备紧耦合到松耦合的关键基础支撑平台，在此基础上，将有助于催生一系列新产品、新服务和新业态，开辟物联网与互联网融合的巨大产业空间。

传统的物联设备组网与用户管理各自都有不同于其它物联网的管理方案，难以实现跨地域跨网络物联设备和用户的统一管理。基于扁平化的物联网架构平台将物端的组网提升到互联网平台进行逻辑组网，既保证物联设备的组网能力，又具有跨地域，跨网络，易共享的优点。本发明从设备的划分，设备属性的定义，物联设备的管理，用户与设备映射关系等方面研究物联设备管理模型和用户管理策略。基于设备属性、用户属性与交互信息属性，研究物联设备弹性可配置方法，互联网逻辑上物联设备的组网方法。

提供通用的服务接口是构建面向物联网应用解决方案的关键，也是衡量扁平化物联网平台支撑力度的重要指标。不同类型的物联设备很多，同种类型的设备又有不同厂家、不同型号的产品。由于应用程序不可能顾及到所有物联设备的兼容性，给应用程序的编写带来很大的困难。为此，本发明将具体的硬件设备同整个系统隔离开来，向应用程序提供统一的设备无关开放服务接口，应用程序只需要调用与需求相对应的接口即可，无须关心实际的设备是什么。

本发明的技术方案为：

所述一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：进行跨地域、跨网络的物联设备划分与设备信息提取：

对物联设备进行功能逻辑划分，将设备划分为可读型和读写型；再根据设备数据类型将设备划分为布尔型、数值型、枚举型和扩展型；建立统一物联设备信息格式的INF文件，并在INF文件中存储有物联设备详细信息、设备状态、所属厂商、设备类型和地理位置；云端平台能够自动解析描述物联设备的INF文件，提炼物联设备信息；

步骤2：实现物联设备云端逻辑组网与数据共享：

云端平台根据从INF文件中提取的物联设备信息，解析出物联设备归属信息，并以数据库中物联设备和用户关联关系为基础，组成以用户为核心的物联设备基础网；

云端平台通过基础组网获取同一用户，同一地域的物联设备之间的关系；并根据物联设备类型以及设备数据类型建立虚拟逻辑组网关联关系，通过逻辑码建立两个物联设备间的相互关联；并从同一个物理节点映射出多个虚拟网络中的逻辑单元节点，供其他设备获取数据；

云端平台还支持用户通过终端进行配置，完成基础网物联设备的重新组网：用户通过终端选择全部设备的关联设备，设置设备的阈值，实现设备的自动控制；云端平台根据用户设置的配置文件信息，实现物联设备在云端的重新组网；

步骤3：云端平台按照以下步骤进行用户使用设备的任务管理：

步骤3.1：云端平台主控程序根据任务请求用户名、设备名和时间戳信息，生成唯一标识任务的key值，并把key和任务请求数据集合传递给负责计算任务优先级的工作机；

步骤3.2：工作机根据用户级别、用户账号状态、请求具体操作和设备重要性，计算生成任务优先级数，并放入优先级队列中；

步骤3.3：主控程序从优先级队列中依次取出用户请求，将其划分为设备信息相关任务和设备数据相关任务，然后将这两种类型的任务依次分配给对应的工作机；

步骤3.4：负责处理设备信息相关任务的工作机根据任务key值获取设备的INF文件信息，解析任务对应的物联设备，获取设备信息；

步骤3.5：负责处理设备数据相关任务的工作机根据设备标识获取设备对应的消息队列，并将获取数据的任务发送至对应的消息队列中，设备返回实时的数据信息；

步骤4：设计与具体物联设备无关的开放服务接口，包括物联设备初始化、信息获取和状态控制接口，以及物联设备的数据采集与数据服务接口；

通过物联设备初始化、信息获取和状态控制接口，能够实现：

(1)直接从物联设备上或INF文件中获取设备信息；

(2)将需要获取的物联设备信息格式化分装为平台标准的JSON数据集；

(3)对JSON数据集格式转化为平台指定的设备类对象；

(4)直接操作设备类对象，实现设备的初始化、获取及控制，最后直接将数据结果以RESTFul服务接口形式，以JSON数据包的格式开放给终端应用程序

通过物联设备的数据采集与数据服务接口，能够实现：

(1)调用平台提供的实时数据获取接口和历史数据集接口；

(2)平台基于任务管理方法，按调用优先级进行依次处理；

(3)通过访问设备信息获取设备连接队列，并向对应设备队列发送特定任务请求；

(4)设备根据任务请求返回实时设备数据，完成终端应用所需功能。

有益效果

本发明为实现物联设备的扁平化访问与控制。从物联设备的初始化、能力获取、设备信息获取和设备数据获取等出发，从抽象的角度，对物联设备类型进行划分与设备信息提取，建立INF文件。实现物联设备的云端逻辑组网与数据共享，并解决物联网设备相关的任务管理和调度问题，为终端应用提供统一的开放服务接口。发明成果可以实现物联设备跨区域、跨网络的识别、连接以及云端物联设备的逻辑组网，为物联网与互联网的深度融合奠定了现实之基。

发明成果为实现面向不同物联设备提供了统一的开发接口，将服务于相关企业，为物联网、终端制造业、应用服务业等提供物联设备云端访问与控制的新方法和新的业务模式。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本实施例中的即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法包括以下步骤：

步骤1：跨地域、跨网络的物联设备划分与设备信息提取：

为实现物联设备与用户的扁平化管理，互联网需要将原本多层次，高复杂度的等级式管理结构进一步压缩。屏蔽物联设备的平台差异，行业差异，位置差异和归属差异四个方面，构建物联设备和用户管理的模型。具体包括：对所有物联设备进行功能逻辑划分，将设备划分为可读型和读写型，再根据设备数据类型详细划分为布尔型、数值型、枚举型、扩展型。构建统一物联设备信息格式的INF文件实现对所有设备类型的支撑，INF文件中存储设备详细信息、设备状态、所属厂商、设备类型和地理位置等。云端平台自动解析描述物联设备的INF文件，提炼物联设备信息。

步骤2：物联设备云端逻辑组网与数据共享的方法：

物联设备的自由组网一方面取决于终端用户，终端用户可以通过拖拽或者分类的方式按照自身需求，将物联设备组网。另一方面，互联网用户基于物联设备的应用特性和关联度，为特定设备间制定专门的组网方式，例如建立温度传感器和空调的逻辑组网关系，通过温度阈值自动控制空调开关。本发明从平台自动建立虚拟逻辑组网和用户在终端配置物联设备两个方面入手，探索在云端根据配置信息实现逻辑组网的方法研究。具体的逻辑组网方法如下：

1)基础组网

根据基于INF文件中提取的物联设备描述信息，解析出物联设备归属信息。并以数据库中物联设备和用户关联关系为基础，组成以用户为核心的物联设备基础网。

2)虚拟逻辑组网与数据共享

扁平化物联网支撑平台通过基础组网获取同一用户，同一地域的物联设备之间的关系。根据设备类型、数据类型建立虚拟逻辑组网关联关系，通过logic_code建立两个设备间的相互关联，实现同一个物联设备不仅仅参与基础网的数据共享，还能通过物联设备逻辑网络重组实现跨网络的数据交互，并将同一个物理节点映射出多个虚拟网络中的逻辑单元节点，供其他设备获取数据。

3)重组能力

扁平化物联网支撑平台支持用户通过终端进行配置，完成基础网物联设备的重新组网。用户通过终端选择全部设备的关联设备，设置设备的上下阈值，实现设备的自动控制。平台根据用户设置的配置文件信息，实现物联设备在云端的重新组网，最终达到物联设备跨地域、跨网络的组网目的。

步骤3：用户使用设备的任务管理策略

基于物联设备信息和设备数据共享，重点针对物联设备功能接口，设计物联网支撑平台的任务管理模型。针对与任务对应的物联设备名、用户信息内容，生成唯一标识每一个独立任务的字符。通过用户级别、物联设备重要性、设备操作情况为每一个独立任务标记任务优先级，再将包含优先级标记的任务放入优先级队列中，实现对用户任务的优先级控制，以此算法作为整个物联网支撑平台任务管理模型的核心。具体详情为：

1)主控程序根据任务请求用户名、设备名和时间戳相关信息，生成唯一标识任务的key值，并把key和相关任务请求数据值集合传递给负责计算任务优先级的工作机。

2)工作机根据用户级别、用户账号状态、请求具体操作和设备重要性，计算生成任务优先级数，并放入优先级队列中。

3)主控程序从优先级队列中依次取出用户请求，将其划分为设备信息相关和设备数据相关任务，然后将这两种类型的任务依次分配给对应的工作机。

4)负责处理设备信息相关的工作机根据任务key值获取设备的INF详细信息，解析任务对应的物联设备，获取设备的基本属性信息。

5)负责处理设备数据相关的工作机根据设备标识获取设备对应的消息队列，并将获取数据的任务发送至对应的消息队列中，设备返回实时的数据信息。

步骤4：设计与具体物联设备无关的开放服务接口：

1)物联设备初始化、信息获取和状态控制接口

为终端应用提供开放的物联设备初始化、信息获取和状态控制接口。根据以上步骤对物联设备进行预处理，将复杂多样的描述、配置和控制操作转化为易于理解和操作的平台设备类对象，包括：

(1)直接从物联设备上或INF文件获取设备信息；

(2)将需要获取的物联设备信息格式化分装为平台标准的JSON数据集；

(3)对JSON数据集格式转化为平台指定的设备类对象；

(4)终端应用可以直接操作这些类对象，实现设备的初始化、获取及控制，最后直接将数据结果以RESTFul服务接口的形式，以JSON数据包的格式开放给终端应用程序。

应用程序调用服务接口时，只需要解析描述设备的JSON文件，不用关心具体设备的资源描述、配置和控制方式。

2)物联设备的数据采集与数据服务接口

平台实时对物联设备的数据进行采集，对收集的设备数据进行解析与分类存储，并及时更新设备运行状态与设备实时数据等信息，存储在数据库中供终端应用随时获取。另一方面，本发明从终端用户的需求入手，建立提供给终端应用低延迟，实时性高的数据采集与数据服务接口。

(1)终端应用调用平台提供的实时数据获取接口和历史数据集接口；

(2)平台基于任务管理策略，按调用优先级进行依次处理；

(3)通过访问设备信息获取设备连接队列，并向对应设备队列发送特定任务请求；

(4)设备根据任务请求返回实时设备数据，完成终端应用所需功能。

下面给出具体是代码实例：

1)物联设备的INF信息文件示例如下：

上面是按照物联设备INF格式设计的智能鱼缸INF信息。其中字段具体说明如下：

复合属性：

2)设备服务接口

3)基于Restful的MCI接口

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种即插即用物联设备的云端扁平化访问与控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：进行跨地域、跨网络的物联设备划分与设备信息提取：

对物联设备进行功能逻辑划分，将设备划分为可读型和读写型；再根据设备数据类型将设备划分为布尔型、数值型、枚举型和扩展型；建立统一物联设备信息格式的INF文件，并在INF文件中存储有物联设备详细信息、设备状态、所属厂商、设备类型和地理位置；云端平台能够自动解析描述物联设备的INF文件，提炼物联设备信息；

步骤2：实现物联设备云端逻辑组网与数据共享：

云端平台根据从INF文件中提取的物联设备信息，解析出物联设备归属信息，并以数据库中物联设备和用户关联关系为基础，组成以用户为核心的物联设备基础网；

云端平台通过基础组网获取同一用户，同一地域的物联设备之间的关系；并根据物联设备类型以及设备数据类型建立虚拟逻辑组网关联关系，通过逻辑码建立两个物联设备间的相互关联；并从同一个物理节点映射出多个虚拟网络中的逻辑单元节点，供其他设备获取数据；

云端平台还支持用户通过终端进行配置，完成基础网物联设备的重新组网：用户通过终端选择全部设备的关联设备，设置设备的阈值，实现设备的自动控制；云端平台根据用户设置的配置文件信息，实现物联设备在云端的重新组网；

步骤3：云端平台按照以下步骤进行用户使用设备的任务管理：

步骤3.1：云端平台主控程序根据任务请求用户名、设备名和时间戳信息，生成唯一标识任务的key值，并把key和任务请求数据集合传递给负责计算任务优先级的工作机；

步骤3.2：工作机根据用户级别、用户账号状态、请求具体操作和设备重要性，计算生成任务优先级数，并放入优先级队列中；

步骤3.3：主控程序从优先级队列中依次取出用户请求，将其划分为设备信息相关任务和设备数据相关任务，然后将这两种类型的任务依次分配给对应的工作机；

步骤3.4：负责处理设备信息相关任务的工作机根据任务key值获取设备的INF文件信息，解析任务对应的物联设备，获取设备信息；

步骤3.5：负责处理设备数据相关任务的工作机根据设备标识获取设备对应的消息队列，并将获取数据的任务发送至对应的消息队列中，设备返回实时的数据信息；

步骤4：设计与具体物联设备无关的开放服务接口，包括物联设备初始化、信息获取和状态控制接口，以及物联设备的数据采集与数据服务接口；

通过物联设备初始化、信息获取和状态控制接口，能够实现：

(1)直接从物联设备上或INF文件中获取设备信息；

(2)将需要获取的物联设备信息格式化分装为平台标准的JSON数据集；

(3)对JSON数据集格式转化为平台指定的设备类对象；

(4)直接操作设备类对象，实现设备的初始化、获取及控制，最后直接将数据结果以RESTFul服务接口形式，以JSON数据包的格式开放给终端应用程序

通过物联设备的数据采集与数据服务接口，能够实现：

(1)调用平台提供的实时数据获取接口和历史数据集接口；

(2)平台基于任务管理方法，按调用优先级进行依次处理；

(3)通过访问设备信息获取设备连接队列，并向对应设备队列发送特定任务请求；

(4)设备根据任务请求返回实时设备数据，完成终端应用所需功能。