CN109922150A - 虚拟设备信息处理方法、装置、物联网关和物联通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法、装置、物联网关和物联通信系统，该方法包括：接收物联平台生成的下行消息报文，读取下行消息报文中的设备标识，根据设备标识匹配对应的目标虚拟设备；根据对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将下行消息报文映射为对应的物联网协议报文并发送给对应的物联设备以进行操作；接收物联设备的上行消息报文；将上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与物联设备对应的目标虚拟设备；根据上行消息报文更新目标虚拟设备的上行消息报文，并将更新后的上行消息报文上报给物联平台；提高了异构物联设备接入异构网络时以及控制过程中的便利性。

Description

虚拟设备信息处理方法、装置、物联网关和物联通信系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法、装置、物联网关和物联通信系统。

背景技术

物联网，是指物物相连的互联网，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，此外，物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，应用创新是物联网发展的核心。异构网络是一种类型的网络，其是由不同制造商生产的计算机、网络设备和系统组成的，通常运行在不同的协议，支持不同的功能和应用。

现有的物联网通常采取一种网络支撑一种应用服务体系，不同的应用需要使用不同的物联网络，这种简单的服务方式已经不能满足人们对于物联网服务的需求。此外，在传统的开发框架中，开发者在开发应用之前，需要了解应用环境对应的物理网络以及网络中的数据格式，每当添加新类型的设备时，需要修改大量的代码以适应新的设备，应用范围受限、操作复杂、耗费的人力物力多。因此，实现物联设备的异构网络融合是急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，提供基于物联网的虚拟设备信息处理方法、装置、物联网关和物联通信系统，以解决现有技术中，异构物联设备接入异构网络时操作手段不统一、操作复杂以及异构物联设备的控制问题。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施提供了一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法，虚拟设备管理器配置于物联网关中，该方法包括：

接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；

根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；

接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，所述上行消息报文和所述下行消息报文对应；

将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备；

根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于物联网的虚拟设备的信息处理装置，该装置包括：

确定模块，用于接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；

执行模块，用于根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；

消息接收模块，用于接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，所述上行消息报文和所述下行消息报文对应；

匹配模块，用于将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备；

更新模块，用于根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

第三方面，本申请实施例提供了一种物联网关，包括：网关管理器、适配子系统、信息接收和/或传送器和北向接口；

所述网关管理器包括虚拟设备管理器和内部消息处理器；

所述适配子系统包括主子系统和泛主系统；

所述虚拟设备管理器用于执行如本申请第一方面所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种物联通信系统，，包括：至少一个物联设备、物联网关和物联平台，其中：

所述至少一个物联设备与物联网关通信连接；

所述物联网关与物联平台网络连接。

本发明采用以上技术方案，增加了虚拟设备管理器，将虚拟设备管理器配置于物联网关中，虚拟设备管理器可以向物联网关和物联平台，具体的，接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；虚拟设备管理器接收物联设备的上行消息报文，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，这样，物联设备为异构物联设备；将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备，每个物联设备的信息均存储在与之对应的虚拟设备中，虚拟设备管理器用来管理这些虚拟设备；根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台；。物联设备进行上行消息报文和下行消息报文的识别与匹配，进而实现物联设备对控制指令的执行，以解决现有技术中，异构物联设备接入异构网络时操作手段不统一以及操作复杂的问题，提高了异构物联设备接入异构网络时以及控制过程中的便利性，进而提高了物联网应用领域的广泛性。

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是本发明实施例适用的一种物联通信系统的系统结构图；

图2是本发明实施例提供的一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法的流程图；

图3是本发明实施例适用的一种物联网关的架构图；

图4是本发明实施例中适用的一种虚拟设备构建机制的示例性流程图；

图5是本发明实施例中适用的一种物联网关处理上行消息报文的示例性处理流程图；

图6是本发明实施例中适用的一种物联网关处理下行消息报文的示例性处理流程图；

图7是本发明实施例提供的一种基于物联网的虚拟设备信息处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

首先对本申请实施例的应用场景进行介绍，本申请主要应用在物联网领域，通过引入虚拟设备的概念，将物联网的异构终端按功能进行抽象，将各类终端按功能单元封装为统一接口的模块，降低了各个设备之间的耦合性，为异构物联网的网关管理甚至是平台建设提供了底层服务支持，促进物联网的规模化发展。尤其是在物联网络多种异构环境协同工作的架构下，实现异构设备的抽象化并提供统一的操作手段。

实施例一

图1示出了一种物联通信系统的系统结构图，其中，物联通信系统100包括至少一个物联设备，其中，物联设备可以包括红外转发器120、电动窗帘121、灯122、开关123、智能门锁124和温湿度传感器125等。

参考图1，上述各个物联设备被配置为物联网终端节点，通过无线连接101或有线连接102与物联网关110连接，并与接入的物联网进行通信。可选的，无线连接101可遵循无线网际协议，例如ZigBee(紫蜂协议)、Wi-Fi(WIreless-Fidelity，无线保真)或蓝牙等。有线连接102遵循有线通信协议，例如串口通信协议。尽管图1中120、121、122、123和124只通过无线连接到物联网关，125通过无线连接和有线连接进行通信，但每个物联设备均可以通过无线连接或有线连接、或这两者同时进行通信，图1仅用来示意，不形成具体的限定。

物联网关连接的网络包括广域网104和局域网106，广域网104中包括多个路由代理和处理代理，广域网104是互联的计算机和计算机网络的全球系统，因特网内部使用标准网际协议套件，例如，传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)或UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)，在不同的设备和网络之间进行通信，其中，TCP/IP(Transmission Control Protocol/Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)提供了端到端连通性，该连通性指定了数据应该如何进行格式化、寻址、传送、路由以及接收。局域网106可以是通过NAT(Network Address Translation，网络地址转换)构建的内部网络，并与广域网104相连，与局域网106连接的设备可以选择和广域网104连接。计算机150可以通过无线连接或者有线连接连接到局域网106。计算机150可以是台式计算机、平板计算机、智能电话或者类似智能产品等，计算机150可以具有物联网管理功能。

图1中物联平台中的物联平台服务器140连接至广域网104，物联平台服务器140可以通过多个分离的服务器组成，也可以是单个服务器。一方面，物联平台服务器140能够下发控制指令到物联网关110，物联网关110对指令进行进一步的反应。替换或附加地，物联平台服务器140可以是具有数据库功能的云端服务器，用于存储物联网关的虚拟设备属性数据。上述数据通过常见的通信协议在物联平台服务器140和物联网关110之间传输，如MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)协议或TCP协议等。

参考图1，物联网关110被示为连接至广域网104和局域网106，并且和物联设备120、121、122、123、124和125的群之间可通过无线连接101和/或有线连接102彼此进行通信。物联设备120、121、122、123、124、125和物联网关110之间可以形成点对点网络，也可以是树形或网状网络。物联网关110和物联设备120、121、122、123、124、125之间的通信协议可以是一种或多种无线通信协议，如ZigBee、Wi-Fi或蓝牙等。

此外，本申请实施例中的物联设备可以是同构物联设备，也可以是异构物联设备，在此不形成具体限定。

图2为本发明实施例一提供的一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法的流程图，该方法可以由本发明实施例提供的基于物联网的虚拟设备的信息处理装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，虚拟设备管理器配置于物联网关中，用于与物联网关中的其他硬件设备和软件模块、物联设备以及物联平台配合，完成本申请实施例的技术方案。参考图2，该方法具体可以包括如下步骤：

S210、接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备。

具体的，物联网关接收物联平台下发的下行消息报文。可选的，物联网络中包含各种异构的物联协议组成的异构网络，上述物联协议既可以通过无线连接进行通信，也可以通过有线连接进行通信，例如ZigBee协议、Wi-Fi协议、蓝牙协议或RS485协议等。异构物联设备通过不同的物联协议和物联网关进行通信，由无线和/或有线信息接收和/或传送器进行消息的接收和发送。

S220、根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作。

在实际的应用过程中，物联网关对接收物联平台下发的下行消息进行分类和内部转发，物联平台通过因特网中常用的通信协议(如MQTT协议、TCP协议、UDP协议)将消息发送到物联网关处，由北向接口根据消息的结构进行消息的分析，将下行消息报文转换为物联网关可读取的数据结构，将该数据结构转发给虚拟设备管理器。虚拟设备管理器对结构化了的下行消息报文进行处理，读取下行消息报文中的设备标识，将下行消息报文和对应的虚拟设备进行匹配，将匹配上的虚拟设备称为目标虚拟设备。

虚拟设备管理器根据对应的虚拟设备所属的物联网络类型将结构化的下行消息报文通过内部消息处理器，分发到适配子系统中对应的子系统，内部消息处理器对下行消息报文进行缓存，等待子系统返回指令处理状态。子系统将下行消息报文映射为对应的物联协议的控制报文，物联协议为虚拟设备对应的物联设备采用的和物联网关的通信方式，包括无线通信协议，例如，ZigBee协议、Wi-Fi协议和蓝牙协议等；有线通信协议，例如，USB协议和串口通信协议等。最后，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作，在一个具体的例子中，子系统通过无线和/或有线信息接收和/或传送器将下行消息报文发送给对应的给物联设备，物联设备根据下行消息报文进行对应的操作，包括开关、调节亮度和上报数据等操作。

S230、接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，上行消息报文和下行消息报文对应。

具体的，物联网关接收物联网络中的物联设备的上行消息报文，其中，物联网络包含各种异构的物联协议组成的异构网络，本申请实施例中的物联协议既可以通过无线连接进行通信，也可以通过有线连接进行通信，例如，ZigBee协议、Wi-Fi协议、蓝牙协议或RS485协议等。物联设备通过不同的物联协议将上行消息报文发送到物联网关处，由物联网关中的信息接收和/或传送器进行消息的接收，可选的，可以通过无线接收和/或发送，也可以通过有线接收和/或发送，这里不进行限定。示例性的，上行消息报文和下行消息报文对应是指，二者为同一事件中的对应的一组消息，例如，控制电动窗帘关闭的事件。

可选的，所述上行消息报文包括物联设备功能属性的当前状态值和物联设备采用的与物联网关的通讯方式。其中，接收到的上行消息报文可以表示为功能属性的当前状态值，例如包括基本开关状态、灯的亮度值、温度值和湿度值等。物联设备采用的与物联网关的通讯方式包括：无线通信协议，例如，ZigBee协议、Wi-Fi协议或蓝牙协议等；有线通信协议，例如，USB协议或串口通信协议等。

S240、将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备。

具体的，物联设备通过不同的物联协议将上行消息报文发送至物联网关，由信息接收和/或传送器进行消息的分类和路由，将接收到的消息转发给对应的子系统。物联网关中的子系统分析接收到的上行消息报文中的数据，将上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备。其中，具体可以是将结构化的上行消息报文中的数据通过内部消息处理器传递给虚拟设备管理器，虚拟设备管理器接收到结构化的上行消息报文中的数据，根据上行消息报文数据中的设备标识选择特定的虚拟设备，也即，目标虚拟设备。

S250、根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

具体的，将对应的虚拟设备中上行消息报文对应的功能属性进行修改，以更新目标虚拟设备的上行消息报文，并将更新后的上行消息上报给物联平台。此外，修改完成后通知内部消息处理器清除消息缓存。

在一个具体的例子中，物联网关根据虚拟设备中上行消息中的上下文数据中被修改的功能属性状态值是否更新，决定是否上报物联平台，上报给物联平台的更新报文包含虚拟设备的设备标识、被更新的功能属性以及与其相关联的其余功能属性。例如，物联网关接收到原本状态为关闭的灯的开启信息，物联网关将会更新存储单元中对应灯的基本开关状态的数值为开启，并将更新设备上下文数据上报给物联平台，上报的更新消息中包含设备标识和被更新的基本开关状态量等相关功能属性。

本发明采用以上技术方案，增加了虚拟设备管理器，将虚拟设备管理器配置于物联网关中，虚拟设备管理器可以向物联网关和物联平台，具体的，虚拟设备管理器接收物联设备的上行消息报文，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，这样，物联设备为异构物联设备；将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备，每个物联设备的信息均存储在与之对应的虚拟设备中，虚拟设备管理器用来管理这些虚拟设备；根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台；接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作。物联设备进行上行消息报文和下行消息报文的识别与匹配，进而实现物联设备对控制指令的执行，以解决现有技术中，异构物联设备接入异构网络时操作手段不统一以及操作复杂的问题，提高了异构物联设备接入异构网络时的便利性，进而提高了物联网应用领域的广泛性。

在实际的应用过程中，还可包括虚拟设备的构建过程，其中，虚拟设备的构建过程也即，虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据的预先存储的过程，具体的实现过程如下：物联网关查询物联设备的功能实体数据和功能属性数据、功能属性的当前状态值、根据功能属性配置的操作权限数据，以键值对的形式进行存储作为对应的虚拟设备的上下文数据。

本发明实施例中，虚拟设备的构建过程也是一个重要的过程。虚拟设备的构建过程，也即，虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据的预先存储的过程。首先，物联网关查询物联设备的功能实体数据和功能属性数据、功能属性的当前状态值、根据功能属性配置的操作权限数据，具体的，物联设备以开关中的一路开关为例，当一路开关接入物联网关后，物联网关通知虚拟设备管理器进行设备识别，虚拟设备管理器通过对应的适配子系统和一路开关进行通信，查询一路开关的功能实体数据和功能属性数据，功能属性的当前状态值，以及根据功能属性需求配置的操作权限数据，将功能属性以键值对的形式存储在物联网关的存储单元中，物联网关再根据新加入的一路开关的键值对构建相应的设备功能描述，并传输到物联平台。

在一个具体的例子中，本发明实施例中的一路开关本身具有设备ID、设备在线标识、设备制造商、设备制造商描述、设备固件版本、设备所属网络类型、设备所属网络网关和设备基本模型等必要功能属性；一路开关具有功能实体，该功能实体包含功能属性，例如基本开关状态，该功能属性对应的当前状态值为0，例如可以表示关闭状态。需要说明的是，上述功能实体、功能属性等以数据的形式存在，因此，功能实体也指功能实体数据，在此不一一进行说明。

示例性的，上述操作权限包括可读操作权限、可写操作权限、可抽象读操作权限、可抽象写操作权限和可更新操作权限。

其中，本申请实施例中用五种操作权限来进行说明，这五种操作权限可以同时存在或存在其中几个，包括可读操作权限、可写操作权限、可抽象读权限、可抽象写操作权限和可更新操作权限。可读操作权限表示远端管理设备可以通过物联网关直接读取功能属性值而不需要通过子系统下发控制指令；可写操作权限表示远端管理设备可以通过物联网关直接写入功能属性值而不需要通过子系统下发控制指令；可抽象读操作权限表示远端管理设备不可以通过物联网关直接读取功能属性值，需要通过子系统下发控制指令进行读取；可抽象写操作权限表示远端管理设备不可以通过物联网关直接写入功能属性值，需要通过子系统下发控制指令写入功能属性数据；可更新操作权限表示物联设备需要和物联网关保持功能属性状态值的同步。根据上述表述，可将一路开关的功能实体所属功能属性(基本开关状态)的操作权限配置为五种操作权限同时存在。

在上述技术方案的基础上，根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台，具体可以通过如下方式实现：将上行消息报文的变化统一映射为目标虚拟设备中功能属性数据的变化；将所述功能属性的变化与功能属性的操作权限匹配，以确定数据更新方式；结合所述数据更新方式，根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行报文消息，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

接下来对根据上行消息报文更新目标虚拟设备的上行消息报文，并将更新后的上行消息报文上报给物联平台的具体实现过程进行说明。在一个具体的例子中，物联平台为物联网关的上一层概念，例如，阿里云等。物联网关将上行消息报文的变化统一映射为目标虚拟设备中功能属性数据的变化，并将目标虚拟设备中功能属性数据的变化与功能属性的操作权限匹配，以确定后数据更新方式，例如，一种数据的结构是怎么变化的，功能簇以及功能属性的数据是怎么变化的。此外，确定了数据更新方式后，根据上行消息报文更新目标虚拟设备的上行报文消息，并将更新后的上行报文消息上报给物联平台。

在上述技术方案的基础上，接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备，具体可以通过如下方式实现：接收物联平台生成的下行消息报文；根据解封装数据对所述下行消息报文进行设备信息匹配和协议适配，读取所述下行消息报文中的设备标识；根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备。

具体的，物联平台对上行消息报文进行分析，根据上行报文消息生成下行消息报文，虚拟设备管理器接收物联平台下发的下行消息报文。物联网关将物联平台下发的下行消息报文的上下文控制报文进行解封装，并转发给虚拟设备器，虚拟设备器根据解封装数据进行设备信息匹配和协议适配，将对应的控制报文转发给对应的适配子系统；或者虚拟设备管理器根据解封装数据进行设备信息匹配，读取到对应的虚拟设备上下文数据。物联网关中的适配子系统接收解封装后的物联设备上下文控制报文，将其转换为对应的协议控制消息，转发给对应的控制模块进行处理。虚拟设备管理器读取下行报文消息中的设备标识，根据设备标识匹配对应的目标虚拟设备。

此外，当物联设备执行对应的操作的过程中，本申请的技术方案还包括：若物联设备执行对应的操作处理超时，则生成对应的超时状态消息，并发送至物联平台。

在实际的应用过程中，物联网设备操作完成之后返回操作执行的状态(如执行成功、执行失败等)给物联网关，物联网关接收到返回的操作执行状态后，将消息通过子系统处理，然后传递给内部消息处理器，内部消息处理器通过设备标识确定当前消息是否有缓存，若有缓存，则将缓存的消息释放，并上报操作状态给物联平台；若没有缓存，则丢弃该操作处理消息。此外，若物联设备对下行消息报文长时间没有反馈，内部消息处理器将对应缓存的下行消息报文清除，并向物联平台返回操作超时状态。

综上，本发明实施例中，用于实现物联网关中的设备虚拟化机制的方法包括：在物联网关处接收表示物联设备的设备功能属性类型数据；在物联网关处接收物联设备当前属性状态数据；在物联网关中确定对物联设备属性的操作权限；将接入设备保存在存储单元中；以及在物联设备和物联网关间同步物联设备的属性数据。用于实现物联网关中设备虚拟化机制的逻辑包括：配置成在物联网关处接收表示物联设备的设备功能属性类型数据的逻辑；配置成在物联网关处接收表示物联设备当前属性状态数据的逻辑；配置成在物联网关处根据设备功能属性数据构造虚拟设备的逻辑；配置成在物联网关处确定设备功能属性的操作权限的逻辑；以及配置成在物联设备和物联网关间同步物联设备的属性数据的逻辑。

详细的，虚拟设备以键值对(key-value pair)的方式表示，根据异构设备的设备上下文数据进行功能实体分割，将异构设备进行对象化处理。一个物联设备对应一个核心功能实体，一个功能实体可以包含其他功能实体，作为核心功能实体的下层服务提供者，功能实体可以进行多层包装，这种包装体现了物联设备的服务的多样性。键值对的键(key)包括功能实体、功能簇和功能属性，其中功能实体表示了物联设备中提供特定服务的服务模块，功能簇表示了功能实体中具体的服务提供者，是相关联的功能属性的集合，功能簇中包含了功能属性用于表示物联设备的上下文数据。

本发明实施例能够实现物联设备的异构网络融合，用户的多种终端的抽象化统一管理，共同工作，协同服务同时为上下文服务提供异构设备的功能描述信息和控制接口。在物联网络多种异构环境协同工作的架构下，实现了异构设备的抽象化并提供统一的操作手段。

为了使本申请的技术方案更容易理解，接下来用几个具体的实施例来说明本申请的技术方案。

图3示出了一种物联网关的架构图，该物联网关架构对应于上述物联网关，用于和各个物联设备进行通信。

参考图3，物联网关架构200包括操作系统平台适配通用工具201。操作系统平台适配通用工具用于和操作系统平台进行适配，主要包括配置信息管理、非易失数据管理、日志管理和定时器管理等。配置信息管理保证了系统的可配置性和灵活性，允许使用者可以按照自己的需要配置网关；非易失数据管理保证了数据的长期稳定存储，使得网关可以应对意外掉电情况；日志管理实现了系统运行状态的实时记录，保证了网关的后期维护和改进；定时器管理保证了网关在所有平台上任务运行的同步，实现网关的稳定运行。

参考图3，物联网关架构200包括操作系统平台202。所提到的操作系统平台可以是常见的操作系统，例如，FreeRTOS、Linux或OpenWrt等。由于网关的模块化架构特性，操作系统平台202是可变的，而网关架构在不同操作系统平台上的迁移只需要对平台适配通用工具201进行较小的改动。

参考图3，物联网关架构200包括北向接口204。北向接口主要提供通信IO初始化，异常处理和管理的功能。通信IO初始化功能为北向接口模块为北向通信适配合适的传输协议，对传输的数据按照协议进行封装，北向通信方式包括MQTT协议、TCP协议和UDP协议等。北向接口在接收到远端传来的消息后，对消息做统一管理并将消息合理路由到其他模块。当其他模块需要通过北向接口发送消息到远端时，北向接口提供统一的接口以便于其他模块的调用。北向接口主要负责与广域网中的物联平台服务器进行通信，此外，北向接口负责与本地局域网的控制终端进行通信。在一个具体的例子中，物联网关使用北向接口向物联网平台服务器通过MQTT协议传输物联设备数据，同时物联网平台服务器通过MQTT协议传输设备控制消息到物联网关，此外，物联网关使用北向接口和本地局域网控制终端进行通信。

参考图3，物联网关架构200包括网关管理器203，网关管理器内部包含虚拟设备管理器2031和内部消息处理器2032。虚拟设备管理器2031提供了虚拟设备的构建、配置、存储和匹配等功能，实现了虚拟设备上下文数据控制报文处理。内部消息处理器2032会根据当前正在处理的消息和等待的消息情况，对消息进行缓存、处理或者对调用者阻塞或者返回消息处理状态。内部消息处理器会根据情况把消息转给虚拟设备管理器的接口来处理。

参考图3，在一个具体的例子中，远端物联平台需要读取一路开关当前的开关状态，下发开关状态读取消息，物联网关北向接口在接收该消息后，将开关状态读取消息内部路由至内部消息处理器，内部消息处理器将消息缓存，下发给子系统进行物联协议转换并读取开关状态，接收到子系统返回的开关状态之后，内部消息处理器将开关状态查询结果路由至虚拟设备管理器，由虚拟设备管理器进行功能属性的状态值的更新和状态值上传。完成上述操作之后，开关状态读取消息将会从内部消息处理器清除。在另一个具体的例子中，内部消息处理器接收到开关状态查询消息，并检测到待查询对象有对应功能属性控制消息在队列中，将会缓存开关状态查询消息，并等待上述控制消息执行完毕或超时，才执行查询操作。作为另一示例，内部消息处理器下发给子系统的查询消息长时间没有回复时，内部消息处理器将该查询消息标记为超时状态并直接返回超时消息给远端物联管理平台，同时将之前缓存的查询消息从缓存中清除。

参考图3，物联网关架构200包括适配子系统205。适配子系统主要分为两大类：一类为主子系统，是物联网关的必选子系统，另一类为泛子系统。主子系统主要功能是管理网关设备本身的各个组件，如网关设备的网络、LED灯的控制等，同时作为驱动框架搭配对应的驱动程序接入各类数据流的输入和输出。在一个具体的例子中，物联网关通过PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)波控制LED(Light Emitting Diode，发光二极管)的亮度，此时主子系统包括PWM的驱动程序，虚拟设备管理器在接收到PWM波对应功能属性状态值的控制指令时，转发到对应的驱动程序中，进行PWM波的控制。泛子系统是用户自定义的系统，主要负责子系统设备到虚拟设备的映射，以及处理内部消息处理器下发的各种控制消息，作为一个示例，物联网关包含ZigBee子系统，负责完成ZigBee设备到虚拟设备的映射并且维护ZigBee设备的控制逻辑。当有ZigBee网络的设备接入时，ZigBee子系统向虚拟设备管理器模块请求处理，虚拟设备管理模块通过ZigBee子系统下发控制指令或查询指令进行ZigBee物联设备的虚拟设备构建和控制。

参考图3，物联网关框架包含无线和/或有线信息接收和/或传送器206。在一示例中，如果物联网关包括ZigBee子系统、Wi-Fi子系统，则无线和/或有线信息接收和/或传送器206可以被配置成包括ZigBee、Wi-Fi的物联通信接口，例如无线收发机和相关联的硬件，例如，RF(Radio Frequency，射频)天线、调制解调器、调制器和/或解调器等。在另一示例中，无线和/或有线信息接收和/或传送器206可对应于有线通信接口，例如，串行连接、USB连接、以太网连接等。作为另一示例，无线和/或有线信息接收和/或传送器206可以包括配置成检测信号类型的接口，以及配置成在物联网关处接收表示物联网络中物联设备的功能实体、功能属性、功能属性状态数据的逻辑。在进一步示例中，无线和/或有线信息接收和/或传送器206可以包括传感或测量硬件，例如温度传感器、湿度传感器、用于监视本地射频信号的天线等。无线和/或有线信息接收和/或传送器206包括配置为执行接收和/或传送信息功能的硬件以及对应的控制软件等。

图4示出了一种虚拟设备构建机制的示例性流程图，该流程由物联网管中的虚拟设备管理器、子系统和无线和/或有线信息接收和/或传送器共同执行。

参考图4，在S410，物联网关接收物联网络中物联设备的接入消息，物联网络包含各种异构的物联协议组成的异构网络，上述物联协议既可以通过无线连接进行通信，也可以通过有线连接进行通信，例如ZigBee协议、Wi-Fi协议、蓝牙协议或RS485协议等。物联设备的接入消息的内容包括该物联设备的网络标识和/或唯一标识，例如可以是物联设备的网络地址、MAC(Media Access Control Address，局域网地址)。

参考图4，在S420，物联网关通过物联设备对应的物联协议发现物联设备的功能实体、功能簇、功能簇对应的功能属性以及功能属性当前状态值。功能实体表示了物联设备提供特定服务集的服务模块。功能实体提供的特定服务集包含的服务类型可以是单个或者多个。一个物联设备至少具有一个功能实体，物联设备本身对应一个核心功能实体。根据物联设备提供的服务类型，可以将核心功能实体划分为多个具有单一或多个服务的功能实体。上层功能实体调用下层功能实体的服务，实现功能实体的多层包装。功能实体类多个相互联系的功能属性组成一个功能簇，其余独立的功能属性单独存在。在一示例中，物联设备调光灯本身作为一个核心功能实体，包含设备标识符、设备网络连接状态、设备制造商、设备固件版本等设备固有信息作为独立的功能属性。核心功能实体包含功能实体提供光照服务，包含基本开关状态功能属性、亮度值功能属性等功能属性描述光照服务，表示了调光灯的上下文数据。描述光照服务的基本开关状态功能属性、亮度值功能属性等功能属性相互关联构建为一个功能簇。物联网关在物联设备接入后，通过接收物联设备主动或被动上报的设备上下文数据分析得出物联设备的功能实体、功能簇及功能属性，并且收集当前功能属性对应的状态值。在一示例中，电动窗帘通过Wi-Fi接入到物联网关，物联网关在识别到新的物联设备接入之后，向电动窗帘发送消息查询设备上下文数据，如电动窗帘的制造商、固件版本号、窗帘的开关程度。将这些数据作为功能属性值组成对应的功能实体。

参考图4，在S430，物联网关根据S420中构建的物联设备核心功能实体，其包含的功能簇及所属功能属性，转换为键值对的形式，异构的物联设备通过设备上下文数据进行功能实体分割，从而将异构物联设备进行对象化处理。上述键包括功能实体、功能簇和功能属性，上述值表述为键所对应的整体数据，包括功能属性对应的特定数值，功能簇对应的功能属性集合，功能实体对应的功能实体和/或功能簇和/或功能属性的集合。

参考图4，在S440，物联网关根据应用需求为各个功能属性配置操作权限。功能属性的操作权限配置了设备上下文数据的操作方式，具体包括可读操作权限、可写操作权限、可抽象读操作权限、可抽象写操作权限和可更新操作权限。各个权限的释义与上述相同，在此不赘述。

参考图4，在S450，物联网关将已经构建出的虚拟设备键值对形式描述具体化为实际的语句并存储在物联网关的存储单元中。虚拟设备的键值对形式描述可以表示为具有对象化的表述语句，例如二进制的数据格式的结构体、对象化文本格式json等。上述具体化描述仅所谓示例提出，所有可以表述键值对形式的虚拟设备的描述方式均可以作为可用的虚拟设备具体化存储内容。

图5示出了一种物联网关处理上行消息报文的示例性处理流程图，该流程由物联网关中的虚拟设备管理器、内部消息处理器、适配子系统以及无线和/或有线信息接收和/或传送器共同执行。参考图5，S510、接收上行物联设备上下文消息报文；S520、上下文消息报文分类；S530、上下文消息报文设备匹配；S540、虚拟设备功能属性数据修改；S550、虚拟设备上下文数据存储；S560、虚拟设备上下文数据上报物联平台。需要说明的是，物联网关处理上行消息报文的流程在本发明实施例中已经说明，这里不赘述。此外，这里提到的上下文消息是指上行消息报文中的上下文消息报文。

图6示出了一种物联网关处理下行消息报文的示例性处理流程图，该流程由物联网关中的虚拟设备管理器、内部消息处理器、适配子系统以及无线和/或有线信息接收和/或传送器共同执行。参考图6，S610、接收下行物联设备上下文消息报文；S620、上下文消息报文分类；S630、上下文消息报文设备匹配；S640、虚拟设备管理器分发消息；S650、适配子系统映射消息为对应物联协议；S660、回传控制指令处理状态上行消息到物联平台。需要说明的是，物联网关处理下行消息报文的流程在本发明实施例中已经说明，这里不赘述。此外，这里提到的上下文消息是指下行消息报文中的上下文消息报文。

实施例二

图7是本发明是实施例二提供的一种基于物联网的虚拟设备信息处理装置的结构示意图，该装置适用于执行本发明实施例提供给的一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法。如图7所示，该装置具体可以包括：

确定模块701，用于接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；

执行模块702，用于根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；

消息接收模块703，用于接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，上行消息报文和下行消息报文对应；

匹配模块704，用于将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备；

更新模块705，用于根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

进一步的，所述上行消息报文包括物联设备功能属性的当前状态值和物联设备采用的与物联网关的通讯方式。

进一步的，所述预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据的获得方式包括：

物联网关查询物联设备的功能实体数据和功能属性数据、功能属性的当前状态值、根据功能属性配置的操作权限数据，以键值对的形式进行存储作为对应的虚拟设备的上下文数据。

可选的，所述操作权限包括可读操作权限、可写操作权限、可抽象读操作权限、可抽象写操作权限和可更新操作权限。

进一步的，更新模块705具体用于：

将上行消息报文的变化统一映射为目标虚拟设备中功能属性数据的变化；

将所述功能属性的变化与功能属性的操作权限匹配，以确定数据更新方式；

结合所述数据更新方式，根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行报文消息，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

进一步的，确定模块701具体用于：

接收物联平台生成的下行消息报文；

根据解封装数据对所述下行消息报文进行设备信息匹配和协议适配，读取所述下行消息报文中的设备标识；

根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备。

进一步的，还包括超时状态消息反馈模块，用于在物联设备执行对应的操作处理超时时，生成对应的超时状态消息，并发送至物联平台。

本发明实施例提供的基于物联网的虚拟设备信息处理装置可执行本发明任意实施例提供的基于物联网的虚拟设备信息处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还提供了一种物联网关，该物联网关包括网关管理器、适配子系统、信息接收和/或传送器和北向接口；所述网关管理器包括虚拟设备管理器和内部消息处理器；所述适配子系统包括主子系统和泛主系统；所述虚拟设备管理器用于执行本发明实施例中提供的基于物联网的虚拟设备信息处理方法。参考图3，这里不赘述。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还提供了一种物联通信系统，该通信系统包括：至少一个物联设备、物联网关和物联平台，其中：所述至少一个物联设备与物联网关通信连接；所述物联网关与物联平台网络连接。参考图1，这里不赘述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (10)

1.一种基于物联网的虚拟设备信息处理方法，其特征在于，虚拟设备管理器配置于物联网关中，包括：

接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；

根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；

接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，所述上行消息报文和所述下行消息报文对应；

将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备；

根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上行消息报文包括物联设备功能属性的当前状态值和物联设备采用的与物联网关的通讯方式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据的获得方式包括：

物联网关查询物联设备的功能实体数据和功能属性数据、功能属性的当前状态值、根据功能属性配置的操作权限数据，以键值对的形式进行存储作为对应的虚拟设备的上下文数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述操作权限包括可读操作权限、可写操作权限、可抽象读操作权限、可抽象写操作权限和可更新操作权限。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台，包括：

将上行消息报文的变化统一映射为目标虚拟设备中功能属性数据的变化；

将所述功能属性的变化与功能属性的操作权限匹配，以确定数据更新方式；

结合所述数据更新方式，根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行报文消息，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备，包括：

接收物联平台生成的下行消息报文；

根据解封装数据对所述下行消息报文进行设备信息匹配和协议适配，读取所述下行消息报文中的设备标识；

根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若物联设备执行对应的操作处理超时，则生成对应的超时状态消息，并发送至物联平台。

8.一种基于物联网的虚拟设备的信息处理装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于接收物联平台生成的下行消息报文，读取所述下行消息报文中的设备标识，根据所述设备标识匹配对应的目标虚拟设备；

执行模块，用于根据所述对应的目标虚拟设备所属的物联网络类型将所述下行消息报文映射为对应的物联网协议报文，将所述物联网协议报文发送给对应的物联设备，以指示所述物联设备进行对应的操作；

消息接收模块，用于接收物联设备的上行消息报文，其中，所述物联设备处于至少两个异构的物联协议组成的异构网络中，所述上行消息报文和所述下行消息报文对应；

匹配模块，用于将所述上行消息报文中的设备标识与预先存储在虚拟设备管理器中的虚拟设备的上下文数据进行匹配，以确定与所述物联设备对应的目标虚拟设备；

更新模块，用于根据所述上行消息报文更新所述目标虚拟设备的上行消息报文，并将所述更新后的上行消息报文上报给物联平台。

9.一种物联网关，其特征在于，包括：网关管理器、适配子系统、信息接收和/或传送器和北向接口；

所述网关管理器包括虚拟设备管理器和内部消息处理器；

所述适配子系统包括主子系统和泛主系统；

所述虚拟设备管理器用于执行权利要求1-7任一项所述的方法。

10.一种物联通信系统，其特征在于，包括：至少一个物联设备、物联网关和物联平台，其中：

所述至少一个物联设备与物联网关通信连接；

所述物联网关与物联平台网络连接。