CN109785199A - 基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于情境分析的智慧校园系统，包括相互连接的感知内容单元、感知空间单元、感知手段单元、感知数据单元和感知应用单元，感知内容单元处于智能场景下的最底层，包括校园中的各类嵌入RFID或传感器设备设施、各种校园管理手段、方法及存在的校园人员行为和校园环境；感知空间单元由一系列可访问的硬件设备设施和实时环境组成的一个感知立体时空区域。本发明还涉及一种智慧校园的服务发现方法。本发明针对广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，将基于计算机网络的信息服务引入到学校的各个应用于服务领域，实现互联、共享和协作，为学校与外部世界提供一个相互交流感知的接口。

Description

基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法

技术领域

本发明涉及校园服务领域，特别涉及一种基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法。

背景技术

当前高校智慧校园系统的应用已经非常广泛，对于广大师生来说为其生活、学习工作带来诸多便利，但是智慧校园在实际应用场景中也存在很多个问题，例如智慧校园的研究过程理论化，对其改变力缺乏实际效果支撑；由于缺乏成功案例，智慧校园还处于依托数字校园框架及融合新兴技术信息化技术的探索阶段；建设模式还沿用数字校园的模式，应用深度低于预期，虽然通过数据采集的形式形成了大数据模式，但实际利用过程中并未体现大数据的优势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种针对广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，将基于计算机网络的信息服务引入到学校的各个应用于服务领域，实现互联、共享和协作，为学校与外部世界提供一个相互交流感知的接口的基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于情境分析的智慧校园系统，包括：

感知内容单元：处于智能场景下的最底层，包括校园中的各类嵌入RFID或传感器设备设施、各种校园管理手段、方法及存在的校园人员行为和校园环境；

感知空间单元：由一系列可访问的硬件设备设施和实时环境组成的一个感知立体时空区域；

感知手段单元：通过传感器网络对空间数据进行收集，将物理状态转化为数据信号，并能被高级计算机应用与识别的过程；

感知数据单元：为智慧校园服务层的基础，为事件层提供服务的基础，通过不同的感知手段和不同的算法，从原始数据转化为高质量的汇总数据集，基于所述汇总数据集构建校园智慧应用，为校园用户提供高质量的服务；

感知应用单元：是事件层建立在感知数据基础上，直接和校园用户进行交互，既服务于校园，也从校园中收集数据；

所述感知内容单元、感知空间单元、感知手段单元、感知数据单元和感知应用单元相互连接。

在本发明所述的基于情境分析的智慧校园系统中，按层次分为感知层、服务层和事件层。

在本发明所述的基于情境分析的智慧校园系统中，所述感知层包括物理层、应用程序接口层和代理层，所述物理层包括计算和通信的硬件、通讯网络、操作系统以及相关驱动设备，所述应用程序接口层将已有硬件设备转为相关的语义信息，所述应用程序接口层包含API包和模型，以及定位和能量感知机制；所述代理层为在校园中执行各种不同人物和服务的代理。

在本发明所述的基于情境分析的智慧校园系统中，所述服务层位于模型中间，将已建成服务的普适应用进行组合和协调执行，并记录其状态信息，服务发现/组合将普适服务登记到协调者的参与名单中，复制服务用于记录协调过程和服务的状态信息。

在本发明所述的基于情境分析的智慧校园系统中，所述事件层负责创建、组合和协调一个事件的生命周期；当相应的上下文信息被证实满足触发条件时，由事件触发器启动事件，管理事件的属性、操作及状态信息。

本发明还涉及一种智慧校园的服务发现方法，应用于基于情境分析的智慧校园系统，包括如下步骤：

A)在智慧校园网络中部署服务器索引数据库，通过服务索引器管理和维护所述服务器索引数据库的信息；智慧校园中的服务代理者事先获取服务索引器的网关位置，并通过所述服务索引器的网关，将其所拥有的服务的详细信息和服务对象注册到服务器索引数据库中；

B)校园内部的人员使用各类智能终端设备上的基于情境分析的智慧校园系统的来获得索引服务器的位置，得到服务列表，服务列表是和校内人员所处的区域和环境中的某一类服务列表或者利用用户提供的关键字通过模糊匹配算法计算出来的服务器列表；则校园用户最终获得的服务列表如下：

Lu＝f(Lc，K，E，A)；

其中，Lu为服务列表，f为模糊匹配算法，Lc为服务器索引数据库中的所有服务，K为用户提供的关键字，E为校内人员所处的环境，A为校内人员所处的区域；

C)校内用户在智能终端设备上从服务列表中选择合适的服务，在输入必须的服务参数后，服务使用者访问由服务提供者提供的服务，其计算结果抽象为：

R＝s(p1，p2，p3…pn)；

其中，R为计算结果，s为选择的合适的服务，p1，p2，p3…pn为服务参数；

D)在服务正常执行之后或者服务执行失败时，用户的智能终端设备与服务进行最后的确认。

实施本发明的基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法，具有以下有益效果：由于设有感知内容单元、感知空间单元、感知手段单元、感知数据单元和感知应用单元，感知内容单元处于智能场景下的最底层，包括校园中的各类嵌入RFID或传感器设备设施、各种校园管理手段、方法及存在的校园人员行为和校园环境，感知空间单元是由一系列可访问的硬件设备设施和实时环境组成的一个感知立体时空区域；感知手段单元通过传感器网络对空间数据进行收集，将物理状态转化为数据信号，并能被高级计算机应用与识别的过程；感知数据单元为智慧校园服务层的基础，为事件层提供服务的基础，通过不同的感知手段和不同的算法，从原始数据转化为高质量的汇总数据集，基于所述汇总数据集构建校园智慧应用，为校园用户提供高质量的服务；感知应用单元是事件层建立在感知数据基础上，直接和校园用户进行交互，既服务于校园，也从校园中收集数据；本发明针对广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，将基于计算机网络的信息服务引入到学校的各个应用于服务领域，实现互联、共享和协作，为学校与外部世界提供一个相互交流感知的接口。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法一个实施例中的系统的结构示意图；

图2为所述实施例中信息管理单元的结构示意图；

图3为所述实施例中智慧校园的服务发现方法的流程图；

图4为所述实施例中智慧校园的服务发现方法的流程框图；

图5为所述实施例中感无线感知节点结构的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明基于情境分析的智慧校园系统及智慧校园的服务发现方法实施例中，其基于情境分析的智慧校园系统的结构示意图如图1所示。该基于情境分析的智慧校园系统的原理是对校园各种对象的感知、定位于控制，基于对情境感知分析从而实现对不同智能场景的个性化配置。图1中，该基于情境分析的智慧校园系统由很多不同功能的智能化场景组成，如智能图书馆、智能教室、智能宿舍等，智能场景的本质是普适计算机在各个场景集中体现，智能场景的整个空间成为一个连续的，立体的交互通道，同时可以通过嵌入式的计算系统来进行识别和利用这个空间内的上下文，从而体现了智能场景中信息空间和物理空间的融合。

图1中，该基于情境分析的智慧校园系统包括相互连接的感知内容单元1、感知空间单元2、感知手段单元3、感知数据单元4和感知应用单元5。

其中，感知内容单元1涉及到校园中非常具体的人和食物，它们处于智能场景下的最底层，包括校园中的各类嵌入RFID或传感器设备设施、各种校园管理手段、方法及存在的校园人员行为和校园环境等。它是整个智慧校园整体框架最为基础的部分，所有的智慧感知行为都是基于这些场景内容产生的。

感知空间单元2是由一系列可访问的硬件设备设施和实时环境组成的一个感知立体时空区域。

感知手段单元3是通过传感器网络对空间数据进行收集，将物理状态转化为数据信号，并能被高级计算机应用与识别的过程可以视为感知手段。

感知数据单元4为智慧校园服务层的基础，它为事件层提供了服务的基础，感知数据单元4通过不同的感知手段和不同的算法，从原始数据转化为高质量的汇总数据集，基于这些汇总数据集构建校园智慧应用，为校园用户提供高质量的服务。同时这些数据在不同的感知计算中不断地完善和优化，时间越久，收集的数据越多，感知数据越准确，就能更加智能地为校园用户服务。

感知应用单元5是事件层建立在感知数据基础上，直接和校园用户进行交互，既服务于校园，也从校园中收集数据。

图2为本实施例中信息管理单元的结构示意图，该基于情境分析的智慧校园系统按层次分为感知层、服务层和事件层。

其中，感知层分为三个部分，具体包括物理层、应用程序接口层和代理层，设备和操作系统即物理层，物理层包括计算和通信的硬件、通讯网络、操作系统以及相关驱动设备等，应用程序接口层将已有硬件设备转为相关的语义信息，应用程序接口层包含API包和模型，以及定位和能量感知机制；代理层为在校园中执行各种不同人物和服务的代理，比如校园中的同一种设备可以完成不同的人物，则同一设备就有很多种不同的代理信息。这三层也同样负责移动服务、资源发现、授权、QoS、以及网络监察、拥塞控制和能量保存等相关资源管理活动。

服务层位于模型中间，它将已建成服务的普适应用进行组合和协调执行，并记录其状态信息，服务发现/组合将普适服务登记到协调者的参与名单中，复制服务用于记录协调过程和服务的状态信息。

事件层负责创建、组合和协调一个事件的生命周期；当相应的上下文信息被证实满足触发条件时，由事件触发器启动事件，事件管理由它管理事件的属性、操作及状态信息。

本实施例还涉及一种智慧校园的服务发现方法，该智慧校园的服务发现方法应用于基于情境分析的智慧校园系统。智慧校园的服务包括人、程序，或者其他服务使用的实体，所以本发明建立一个服务索引数据库和接口网关，可接受来自智慧校园服务的注册请求，该网关同事向校内人员提供它所拥有的服务信息。

除了维护智慧校园服务提供者提供的服务信息，服务器索引器还向校内人员提供其请求服务的索引信息，以便使其能够享受到服务。智慧校园所提供的服务器应为可配置的。

该智慧校园的服务发现方法的流程图如图3所示，该智慧校园的服务发现方法的流程框图如图4所示。本实施例中，该智慧校园的服务发现方法包括如下步骤：

步骤S01在智慧校园网络中部署服务器索引数据库，通过服务索引器管理和维护服务器索引数据库的信息；智慧校园中的服务代理者事先获取服务索引器的网关位置，并通过服务索引器的网关，将其所拥有的服务的详细信息和服务对象注册到服务器索引数据库中：本步骤中，在智慧校园网络中部署服务器索引数据库，通过服务索引器管理和维护服务器索引数据库的信息。智慧校园并通过服务索引器的网关，中的服务代理，即一般称为服务提供商，需要事先获取服务索引器的网关位置，将其所拥有的服务的详细信息和服务对象注册到服务器索引数据库中。

步骤S02校园内部的人员使用各类智能终端设备上的基于情境分析的智慧校园系统的来获得索引服务器的位置，得到服务列表，服务列表是和校内人员所处的区域和环境中的某一类服务列表或者利用用户提供的关键字通过模糊匹配算法计算出来的服务器列表；则校园用户最终获得的服务列表如下：Lu＝f(Lc，K，E，A)：本步骤中，校园内部的人员(可以标记为U)使用各类智能终端设备上的基于情境分析的智慧校园系统的来获得索引服务器的位置，继而得到服务列表，服务列表不一定是索引数据库中的所有服务，而是和校内人员所处区域和环E中的某一类服务列表或者利用用户提供的关键字通过模糊匹配算法计算出来的服务器列表。则校园用户最终获得的服务列表如下：

Lu＝f(Lc，K，E，A)

其中，Lu为服务列表，f为模糊匹配算法，Lc为服务器索引数据库中的所有服务，K为用户提供的关键字，E为校内人员所处的环境，A为校内人员所处的区域。

步骤S03校内用户在智能终端设备上从服务列表中选择合适的服务，在输入必须的服务参数后，服务使用者访问由服务提供者提供的服务，其计算结果抽象为：R＝s(p1，p2，p3…pn)：本步骤中，校内用户在智能终端设备上从服务列表中选择合适的服务，在输入必须的服务参数后，服务使用者访问由服务提供者提供的服务，其计算结果抽象为：

R＝s(p1，p2，p3…pn)

其中，R为计算结果，s为选择的合适的服务，p1，p2，p3…pn为必须的服务参数。

步骤S04在服务正常执行之后或者服务执行失败时，用户的智能终端设备与服务进行最后的确认：本步骤中，在服务正常执行之后或者服务执行失败时，用户的智能终端设备与服务进行最后的确认。

图5为本实施例中感无线感知节点结构的示意图，图5中，无线感知节点是智慧校园架构中传感器节点，分布在各个被检测的地点，通过无线网络方式连进校园网络，该基于情境分析的智慧校园系统提供实时的服务，即当用户服务被校园用户请求的时候，由智慧校园的服务发现方法控制节点开始在网路中向上传输数据，相关的计算群收到命令后，即可在由该节点来融合它所在区域无线网络中的节点，这些节点所采集的感知数据在形式上基本一致，感知目标也基本一致，因此需要融合算法来对这些数据进行融合。

假设该基于情境分析的智慧校园系统中某个区域计算群中包含n个无线感知节点和一个中心控制节点N，各个节点所采集的数据方差分别为δ₁ ²，δ₂ ²，…，δ_n ²，传感器的测量值分别为x₁,x₂,x₃,x_n，它们的测量过程中假设不会有任何影响，并且是X的无偏估计，n个无线传感节点的数据有效性权重为W₁，W₂，W₃，…W_n，s实际上，W所反映的是无线感知节点本身之间的权重，设e_i ²为无线感知节点设备所处环境差异方差，各个无线感知节点的综合方差

E＝(δ_i+e_i)(0≤i≤n)

则所有数据汇总至中心控制节点N的时候，该计算群的整体感知值为：

(0≤p≤n)

(0≤p≤n)

(0≤p≤n)

无线感知节点感知到的数据最终汇总到中心节点N，中心计算节点N融合数据完成以后，将融合得到的数据发送给上一级节点，该上一级节点同样根据感知数据融合算法，反馈给用户，从而完成服务。使用感知数据融合算法能大大减少了网络中传输的数据量，降低了带宽的占用率，减少网络节点的能量消耗，增强智慧校园的服务效率。

总之，本发明的基于情境分析的智慧校园系统是针对广大师生的一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台；本发明将基于计算机网络的信息服务引入到学校的各个应用于服务领域，实现互联、共享和协作；通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流感知的接口。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种基于情境分析的智慧校园系统，其特征在于，包括：

感知内容单元：处于智能场景下的最底层，包括校园中的各类嵌入RFID或传感器设备设施、各种校园管理手段、方法及存在的校园人员行为和校园环境；

感知空间单元：由一系列可访问的硬件设备设施和实时环境组成的一个感知立体时空区域；

感知手段单元：通过传感器网络对空间数据进行收集，将物理状态转化为数据信号，并能被高级计算机应用与识别的过程；

感知数据单元：为智慧校园服务层的基础，为事件层提供服务的基础，通过不同的感知手段和不同的算法，从原始数据转化为高质量的汇总数据集，基于所述汇总数据集构建校园智慧应用，为校园用户提供高质量的服务；

感知应用单元：是事件层建立在感知数据基础上，直接和校园用户进行交互，既服务于校园，也从校园中收集数据；

所述感知内容单元、感知空间单元、感知手段单元、感知数据单元和感知应用单元相互连接。

2.根据权利要求1所述的基于情境分析的智慧校园系统，其特征在于，按层次分为感知层、服务层和事件层。

3.根据权利要求2所述的基于情境分析的智慧校园系统，其特征在于，所述感知层包括物理层、应用程序接口层和代理层，所述物理层包括计算和通信的硬件、通讯网络、操作系统以及相关驱动设备，所述应用程序接口层将已有硬件设备转为相关的语义信息，所述应用程序接口层包含API包和模型，以及定位和能量感知机制；所述代理层为在校园中执行各种不同人物和服务的代理。

4.根据权利要求3所述的基于情境分析的智慧校园系统，其特征在于，所述服务层位于模型中间，将已建成服务的普适应用进行组合和协调执行，并记录其状态信息，服务发现/组合将普适服务登记到协调者的参与名单中，复制服务用于记录协调过程和服务的状态信息。

5.根据权利要求4所述的基于情境分析的智慧校园系统，其特征在于，所述事件层负责创建、组合和协调一个事件的生命周期；当相应的上下文信息被证实满足触发条件时，由事件触发器启动事件，管理事件的属性、操作及状态信息。

6.一种智慧校园的服务发现方法，其特征在于，应用于基于情境分析的智慧校园系统，包括如下步骤：

A)在智慧校园网络中部署服务器索引数据库，通过服务索引器管理和维护所述服务器索引数据库的信息；智慧校园中的服务代理者事先获取服务索引器的网关位置，并通过所述服务索引器的网关，将其所拥有的服务的详细信息和服务对象注册到服务器索引数据库中；

B)校园内部的人员使用各类智能终端设备上的基于情境分析的智慧校园系统的来获得索引服务器的位置，得到服务列表，服务列表是和校内人员所处的区域和环境中的某一类服务列表或者利用用户提供的关键字通过模糊匹配算法计算出来的服务器列表；则校园用户最终获得的服务列表如下：

Lu＝f(Lc，K，E，A)；

其中，Lu为服务列表，f为模糊匹配算法，Lc为服务器索引数据库中的所有服务，K为用户提供的关键字，E为校内人员所处的环境，A为校内人员所处的区域；

C)校内用户在智能终端设备上从服务列表中选择合适的服务，在输入必须的服务参数后，服务使用者访问由服务提供者提供的服务，其计算结果抽象为：

R＝s(p1，p2，p3…pn)；

其中，R为计算结果，s为选择的合适的服务，p1，p2，p3…pn为服务参数；

D)在服务正常执行之后或者服务执行失败时，用户的智能终端设备与服务进行最后的确认。