CN113794778A - 一种基于功能属性的物联网设备描述方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于功能属性的物联网设备描述方法，包括：获取物联网设备的功能属性进行抽象表述，转换为设备实体；具体为：根据物联网设备服务与功能属性之间的三种对应关系将物联网设备服务映射为若干功能属性；根据物联网设备服务状态，将功能属性的数据类型划分为四种类型；将出现多次的相同的功能属性分配到不同的设备实体中；将设备实体通过JSON文本或字节序列的编码方式进行表示；通过设备实体实现所有设备的对外交互。本发明通过引入功能属性的概念，将物联网的异构设备按功能属性抽象，通过功能属性描述设备提供的功能，为物联网的上层系统提供了底层异构设备的统一视图，减少物联网系统的开发量，促进物联网的规模化发展。

Description

一种基于功能属性的物联网设备描述方法

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，尤其涉及一种基于功能属性的物联网设备描述方法。

背景技术

现有物联网中的各类应用系统相互独立，各行业各个行业的基础设施如传感器网络的数据都被限制在本行业内甚至是单个公司的系统之中，而每个系统都有不同的数据模型用于描述设备，这导致数据在不同系统之间的交流愈发困难，系统之间不能共享信息，相同的信息会被多次采集，出现同质化问题，底层系统重复铺设，导致资源浪费。同样在底层物联网系统中设备采用不同的方式和上层进行沟通，使用了不同的数据格式和接口，当对接这些底层系统的时候需要大量的开发成本。所以，需要为异构物联网中的各类设备配备一种统一的设备视图。

目前存在众多物联平台，如阿里云物联网平台和华为云物联网平台，这些平台在自己内部都有一套自身使用的设备描述。但这些设备描述大多针对于物联平台等对计算和存储资源不敏感的平台，而针对物联网中形式多样的异构化物联设备没有明确的方案。因此，如何通过一种设备描述方式既可以同时适配物联平台以及物联设备，保证物联平台的顺畅使用，又能满足物联设备的存储限制，是现阶段需要考虑的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于功能属性的物联网设备描述方法，解决了现有技术中存在的不足。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于功能属性的物联网设备描述方法，所述设备描述方法包括：

S1、获取物联网设备的功能属性进行抽象表述，转换为设备实体；具体为：

S11、根据物联网设备服务与功能属性之间的三种对应关系将物联网设备服务映射为若干功能属性；

S12、根据物联网设备服务状态，将功能属性的数据类型划分为浮点型、整数型、字符串型以及空值；

S13、将出现多次的相同的功能属性分配到不同的设备实体中；

S2、将设备实体通过JSON文本或字节序列的编码方式进行表示；

S3、通过设备实体实现所有设备的对外交互。

在物联网设备开始运行之后，将和用户侧的物联网关或者物联平台发送上线消息进行联系，当物联网关或物联平台接收到上线消息后，获取物联网设备的设备描述信息。

转换为设备实体并进行注册的过程包括：

如果物联网设备内包含了设备描述数据，则直接提取设备描述并发送给物联网关或物联平台；如果物联网设备内不包含设备描述数据但是支持通过特定协议获取设备信息，则通过特定协议获取到设备信息之后，组合得到设备描述信息并发送给物联网关或者物联平台；如果物联网设备内既没有包含设备描述数据也没有特定协议支持获取设备信息，则将物联网设备的标识信息和类型信息发送到物联网关或物联平台，如果物联网关或物联平台有对应物联网设备的设备描述则直接完成注册，反之则注册失败；

在获取到设备描述数据并注册到物联网关或物联平台之后，如果物联网设备通过物联网关接入网络，则物联平台将物联网设备注册到物联网关和用户下，如物联网设备直接连接到物联平台，则物联平台将物联网设备注册到用户下。

所述三种对应关系包括1对1关系、1对n关系和n对1关系；所述1对1关系为源模型中的属性之间映射到目的模型中；所述1对n关系为源模型的属性拆分为多个目的模型中的属性；所述n对1关系为源模型的多个属性通过计算组合为一个目的模型中的属性。

所述功能属性为设备实体的基本组成元素，用于表示物联网设备对应的状态；其中，单一功能属性表示物联网设备提供具体功能的某一时刻的部分或者全部状态，根据异构设备提供的功能特性，用一个或多个功能属性进行描述。

所述设备实体对应设备提供功能的一个整体模块，包含功能属性集合和设备实体集合，所述设备实体用于表述物联网设备的单一特定功能或多个功能组合，其内部包含一个设备实体集合和功能簇集合；所述设备实体集合中的每个设备实体表示当前设备实体的部分功能，设备实体通过这种方式形成层次结构；所述功能簇集合表示和当前设备实体联系最为紧密的功能属性的功能簇集合。

JSON编码方式包括通过JSON对象表述一个设备实体，多个设备实体的集合用JSON数组表示，功能簇为一个JSON对象，包含多个用单一键值对的JSON对象表示的功能属性；所述用单一键值对表示的功能属性中键名为属性名，值为一个JSON数组，JSON数组中包含属性的值和控制类型以表示功能属性状态所必须的数据。

其中，属性控制类型包括读、写、上报。这些控制类型可以相互组合形成新的控制类型。读类型的属性说明可以获取功能属性的值；写类型说明可以修改功能属性的值；上报类型说明该功能属性将会和设备外部根据配置的策略同步属性的值。

所述功能簇为功能属性的集合，相互关联的一个或多个功能属性集合体现为一个功能簇，所述设备实体中的功能簇集合表示所属设备实体的上下文数据。

所述字节序列的编码方式包括一个由设备描述头、常量池、设备功能属性列表和设备实体列表组成的字节数组。其中，设备描述头包括设备描述Magic数、设备描述次数版本号以及设备描述主版本号；常量池包括常量池大小和顺序排布的常量，常量的数据类型包括字符串、浮点数、整数和空值。

所述设备功能属性列表包括设备功能属性列表大小和顺序排布的设备功能属性，设备功能属性中包括属性名称和属性值在常量池中的索引，以及属性的控制类型和属性的其他扩展数据；

所述设备实体列表包括设备实体列表大小和顺序排布的设备实体，设备实体包括实体所含功能属性在设备功能属性列表中的索引，以及下层实体在列表中的索引。

设备实体可以用于表示设备本身，可以称为顶层设备实体，其包含了表述设备基本属性的功能簇集合以及表示实际功能上下文数据的内部设备实体集合；其中，设备基本属性包括设备的识别码、设备网络类型、设备制造商等基本设备数据。

本发明具有以下优点：一种基于功能属性的物联网设备描述方法，通过引入功能属性的概念，将物联网的异构设备按功能属性抽象，通过功能属性描述设备提供的功能，为物联网的上层系统提供了底层异构设备的统一视图，减少物联网系统的开发量，促进物联网的规模化发展。

附图说明

图1为根据本发明的用于实现设备描述的物联设备的设备描述抽象框图；

图2为本发明提供的一种映射实际物理设备到设备描述的流程图；

图3为根据本发明的一方面的设备描述JSON形式结构图；

图4为根据本发明的一方面的设备描述字节序列结构图；

图5为根据本发明的一方面的设备描述在异构物联网系统中的总体应用架构；

图6为根据本发明的设备描述总体应用框图的物联设备前期准备流程；

图7为根据本发明的设备描述总体应用框图的物联设备使用流程；

图中，500-总体应用架构，501-用户侧，502-物联平台，503-物联设备提供商，511-用户的终端设备，用户的终端设备-物联网关，513-无线传感网络，514-有线通信网络，515-有线通信网络，521-物联云，531-FODD模板代码，532-本地操作代码。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。

本发明通过设备描述的方式提供了统一的设备视图，通过两种编码方式适用于不同的应用场景，既能保证物联平台的顺畅使用，又能满足物联设备的存储限制。底层设备通过设备描述表示当前设备的功能状态，并借用设备描述对外提供接口，让上层应用通过对功能属性的操作，实现对设备功能状态的读取以及对功能的调用。上层应用利用设备描述提供的视图，保证了数据在系统之间沟通的一致性，减少了系统间的沟通成本，避免底层系统重复建设。

基于功能属性的设备描述(FODD，FunctionOrientedDeviceDescriptor)是针对设备的功能进行设备描述，通过将功能模块化，不同的属性组成一个功能块提供一项具体的功能，多个功能块组成一个物联设备抽象描述。FODD具有较强的开放性和扩展性，可以作为一个规范和工具，去设计出不同场景下的物联设备。描述异构设备的第一步是要了解设备的组成结构。

如图1所示，顶层设备实体由一系列功能簇及其内部属性、内部设备实体集合以及设备内部应用逻辑组成，并根据外部需求和内部应用配置，通过外部接口进行信息交流，设备抽象实体可以表示具体的硬件设施，也可以表示软件或者是嵌入在硬件或软件中的功能模块。功能簇是实现设备功能的基本组件(例如，开关功能，调节功能，颜色功能)，每个功能簇是由一系列属性构成，这些属性的数据状态展示了该功能的当前状态，例如，开关功能簇下的开关属性为开，表示设备处于开启状态。计量功能簇下的温度属性为20，表示设备测得环境温度为20摄氏度。设备抽象实体可以表示物理硬件设备、设备内部的软件应用或者两者的混合。每个抽象实体通过一组预先定义的接口与外部进行通信，从而对外提供服务。上述外部不仅包括上层应用还包括同层次甚至更为底层设备，即设备实体可以通过外部接口和所有调用自身功能的设备或应用进行沟通。设备的内部应用实现是物联设备基于功能所做出的扩展，它提供了设备更为丰富的表示方式(例如设备数据的压缩)和功能实现方式(例如定期上报状态和外部触发状态变化)等，这些应用搭配云平台、边缘计算设备、开发人员、用户或其他设备在资源受限的情况下完成特定任务。

FODD可以划分为多个层次，其中每个层次有一个或多个设备抽象实体表示当前层次的总体功能，抽象实体可以包含多个其他的抽象实体和本身所具有的功能簇形成新的实体。这种层次性表现在每个设备实体中包含有内部设备实体集合表示的下层的设备实体，并且所有的设备实体的组成结构是一致的。

以智能家居中的三路开关为例，首先要作为物联设备被物联系统的其他部分识别，需要加入设备的基础信息，如设备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，这些基本功能属性组成了基本信息功能簇。其次，为了描述设备的开关功能，设备还包含了三个设备实体，实体内部有一个开关功能簇，每个功能簇中都有一个开关属性表示每一路的开关状态。最后，为了实现设备和外部的沟通，每个开关功能簇中的开关功能属性都对应了一个控制接口，保证了系统对三路开关状态的控制。

基于上述对异构物联网中设备的分析，下面给出一种设备实体的表示方法。设备实体(DeviceEntity,DE)可以通过四元组表示。

(AT,CL,RT,V)

AT(Attribute)，含义为属性，一个属性对应设备模型树的一个叶子节点，具有不可再分属性，表示为集合表示为AT＝{at₀,at₁,...,at_n}。

CL(Cluster)，含义为功能簇，是设备模型树的非叶子节点的集合，功能簇有若干属性或其他功能簇组成，集合表示为CL＝{cl₀,cl₁,...,cl_n}。

这两个集合之间是有从属或者并列的关系，定义为函数RT(Relation)。在此定义两类关系：contains和with。其中contains表示“从属于”，如属性at₀从属于功能簇cl₀；with表示同级并列关系，如功能簇cl₀和功能簇cl₁同属于一个设备模型。

V表示值域，用来描述所有属性的值的集合。

为了实现异构网络中设备的操作，需要将不同网络、不同应用下的设备进行转换和映射。基于这种场景，提出来一种基于上述设备四元组表示的异构设备的映射模型。

由于不同的物联通信协议都有自己的数据模型，在异构网络中的设备控制就涉及到了数据的转换，需要一定的代价来抵消这种差异。为了降低抵消差异所需的代价，本发明引入一种采用设备模型实现不同物联协议下设备之间的映射和转换。这种映射和转换的本质是通过将上述设备模型树作为中间格式实现设备的统一描述，通过两次转换实现两个异构网络间的设备互通。首先将待转换的源数据映射到DE，生成中间数据模型，然后再由这个中间数据模型根据DE映射到目标网络中。这两次转换都包括两个流程：1)源和目的模型的属性之间的映射；2)源和目的模型的值域上的映射。

属性映射是为了保证源模型中的数据能够完全由新的模型表示，通过语义进行分析源和目的模型之间的映射关系。源和目的模型之间属性的对应关系可以分为以下三种：

(1)1对1关系。源模型中的属性可以直接映射到目的模型。

(2)1对n关系。源模型的属性需要通过拆分，分为多个目标模型中的属性。

(3)n对1关系。源模型的多个属性需要通过计算组合为一个目标模型中的属性。

对于源模型A和目标模型B，属性at_a∈A，属性at_b∈B，定义功能描述函数Func，Func(at)表示属性at的功能含义。两个属性的功能定义范围可能不一样，根据定义范围的大小，可以分为相同或者包含。相同用符号≡表示，包含用符号

表示。若

Func(at_a)≡Func(at_b)

则称at_a和at_b之间为1对1关系，表示为

Map(at_a)＝at_b

定义函数subset，subset(cl)表示获取功能簇cl下的属性或者子功能簇。对于属性at_a∈A，属性cl_b∈B，若

subset(cl_b)＝{at_i|at_i∈B}

则称at_a和AT＝{at_i|at_i∈subset(cl_b)}之间为1对n关系，表示为

Map(at_a)＝AT

对于属性集AT∈A，属性at_b∈B，若

则称AT＝{at_i|at_i∈A}和at_b之间为n对1关系表示为

Map(AT)＝at_b

值域映射是指将源设备模型中数据的类型和取值范围转换为目的设备模型中对应的类型和取值范围。数据类型包括8/16/24/32位整型、字符串、浮点数等，通过计算可以将数据在两种设备模型之间映射。在数据类型进行转换的同时还需要注意两种取值范围的映射，例如调光灯设备中亮度值为8位整型，取值范围为0～255，对应的设备模型中亮度值为百分量，类型为浮点数，取值范围为0～1。所以属性进行转换操作前，首先需要验证源模型和目的模型的数据类型是否一致，如果不一致，那就需要通过一定的计算使得两者的数据匹配，然后在判断值域的匹配情况。

如图2所示，S201、根据上述的实际物理设备服务和功能属性之间的三种对应关系，具体为1对1关系、1对n关系和n对1关系，将实际的物理设备服务映射为若干功能属性。

S202、根据实际物理设备服务状态表示，把功能属性的数据类型分为四种，分别是浮点型、整数型、字符串型以及空值。其中前三种类型直接表示功能属性的当前时刻的状态数据，空值表示该功能属性没有对应的数据。一般来说，纯动作类功能属性会使用空值，如前进、停止。

S203、实际物理设备可能有多个相同的功能属性存在，这种出现多次的功能属性需要分配在不同的设备实体当中，即转换为多个设备实体。

JSON(JavaScriptObjectNotation)是一种轻量级的数据交换格式，易于人阅读和编写。JSON的数据结构有两种，分别是键值对集合代表的对象以及数组结构。FODD的编码方案中的设备实体内的功能簇用键值对集合即对象表示，而多个实体或者是功能簇用数组表示，同时功能属性的值的附加属性(如控制类型)与值组成数组。

本发明提出了设备模型编码的JSON表示规范(FODD-JSON)，该规范提供给云平台和物联设备提供商使用，云平台应用通过JSON结构的描述进行交互，而物联设备提供商通过配置JSON结构的描述实现异构设备的注册。

图3所示，设备描述JSON形式分为功能簇对象、值描述数组以及实体模块集三个部分。

功能簇对象描述了设备描述中的功能簇，用键值对集合的方式表示。其中每一个键值对表示一个功能属性，键名为功能属性的名称，值用数组形式体现。

值描述数组是功能簇对象中键值对的第二部分，即值部分，通过数组的方式描述功能属性的各项内容，其中主要内容包括属性值和属性控制类型。数组的第一项为功能属性的实际值，根据功能属性含义用字符串或者数字表示，也可以为空值(null)，如通常类中的开关功能属性的实际值用数字0或者1表示，而作为自然标识的产品版本是用字符串表示。数组的第二项为控制类型，通过8比特长度的比特向量表示，不同位置表示不同的控制类型，包括但不限于读、写、上报等。当需要表示多个含义的时候，通过将多个位置的比特置1即可，如读类型为0x01，写类型为0x04，读写型属性的控制类型为0x05。因此，通用开关属性的值描述数组可以表示为“[0,21]”，其中第一个数字表示属性值为0，第二个表示该属性为读写上报类。一般说来，在属性值和属性控制类型之外，值部分的JSON数组还可以包含其他表述属性所需要的信息。

实体模块集是一个实体模块的数组，而实体模块(module)是一个JSON对象，其中包括功能簇对象和实体模块集两个部分，这种嵌套的方式体现了FODD模型中实体的相互嵌套的特性。

对比FODD的JSON表述规范，本发明提出设备模型编码的字节表示(FODD-Byte)，和JSON表示相比有三点优化。首先，将设备模型通过字节方式表示更加适合嵌入式编码存储，并且在形式上进行加密，对于不理解设备模型的中间人来说，及时入侵了物联网络截获对应消息也不能解码对应数据；其次，引出常量池、属性池、实体模块池来存储相同的值、属性和实体模块，在需要时，只需使用对应的常量、属性或者实体模块在池中的索引序号，大大压缩了编码的长度；最后，添加了头部信息，如编码版本等，可以为不同版本的编码配置不同的解析方案。

如图4所示，设备描述字节序列中所有类型的参数都采用预先定义好的结构，类似于C语言中的结构体，参数结构体中的单个变量的长度用固定长度的字节表示，用“UX”表示，其中“X”表示字节的长度，例如“constant_count”的长度为两个字节。FODD-Byte主要分为四个部分：头部、常量池、设备属性列表、实体模块列表。下面对这四个部分进行详细描述。

头部的作用是分辨编码的起始以及编码的版本，因此该部分有magic和版本两个部分，其中magic是固定值“0x0ABA0ABA”，长度为4个字节，用在区分出编码开始位置，版本分为主版本号(major_version)和次版本号(minor_version)，通过版本号可以对不同版本的编码采用不同的解析算法。

常量池中存储了设备描述中属性的值，常量池中有四种数据结构，分别是字符串常量(CONSTANT_String_info)、浮点数常量(CONSTANT_Double_info)、整数常量(CONSTANT_Integer_info)、空值常量(CONSTANT_Null_info)。每种结构体都包含一个标志(tag)，用来标识结构的类型，上述四种类型分别是1～4。对于字符串常量，还有长度和数据两个部分，长度为两字节表示的数字，用于描述后续数据字节数组的字节长度，数据部分直接存储了字符串，字符串的编码采用UTF-8形式，保证所有字符的存储。对于浮点数常量，标志(tag)后直接接上八字节长的双精度浮点数数据。对于整数常量，类似于浮点常量，标志之后直接接上八字节长的整数数据。对于空值常量，不需要带任何数据，所有只有一个标志。上述四种常量依序摆放组成了常量池，常量池的长度是一个两字节的整数，放置于常量池之间，便于常量池的解析。

设备属性列表描述了设备包含的所有功能属性。功能属性的结构包括三个定长部分：控制类型、名称索引、值索引。控制类型为一个字节长度的比特变量，0x01表示可读，0x02表示可写，0x10表示可上报。名称索引为两字节的整数，对应了常量池中的常量位置，由于是属性名称，对应的常量类型是字符串。值索引类似名称索引，为一个两字节的整数，对应了常量池中常量的位置，属性值类型不定，可以对应常量池中的每种类型。通过索引的方式解决了属性名称重复和值内容重复问题。

实体模块列表包含了设备描述模型编码中所有的实体模块。实体模块中主要包括两个部分，一个是属性索引的列表，对应JSON表示中的属性集合，但列表中的每一项都是一个两字节的索引，指向设备属性列表中的属性，另一个是下层实体模块列表，表中每一项是一个指向实体模块列表的索引。实体模块列表中列表的最后一个代表了整体设备对应的设备实体，即顶层设备实体。

如图5所示，总体应用架构500包含三个主题框架，包括用户侧501、物联平台502以及物联设备提供商503。

用户侧501包括用户的终端设备511、物联网关512以及各类物联系统。上述物联系统包括但不限于无线传感网络513、有线通信网络514以及无线传输网络515。无线通信系统遵循各类无线网际协议，如ZigBee、Wi-Fi、蓝牙。有线通信系统遵循有线通信协议，如串口通信协议。尽管图5中各类物联系统通过无线连接或者有线连接和网关通信，但每个设备也可以配置为直接和物联平台502进行通信。在用户侧中，用户通过终端设备向物联平台发送服务请求或者直接向物联网关发送控制命令。各类物联系统中的设备将设备信息同步给网关或直接发送到物联平台，网关和物联平台根据用户需求和用户的终端设备进行数据同步。

物联平台502作为中间层，主要功能包括但不限于处理用户的服务请求匹配对应服务，识别用户侧物联系统中的设备描述，向用户侧设备发送控制命令，处理设备提供商的注册消息等。物联平台包括物联云521为代表的各类远端服务执行各类功能，其功能模块包括但不限于处理物联网中FODD的功能化设备描述解析模块，处理用户服务请求的用户服务匹配模块，存储FODD的功能化设备描述数据模块，为物联设备提供商服务的功能化设备描述注册同步模块以及物联平台自身的功能化设备描述管理模块和展示模块。

物联设备提供商503提供了用户侧中的各类物联设备，每添加一个新的物联设备有三个流程：物联设备功能设计，与物联平台沟通生成并注册物联设备描述、向物联设备写入FODD。步骤S531中物联设备提供商需要设计设备的具体功能，并用对应的功能属性表示。步骤S532中将设计出来的结果注册到物联平台。当物联平台接收了物联设备提供商设计的产品功能属性之后，会生成对应的FODD模板代码531。S533中物联设备提供商在FODD模板代码中添加设备本地操作代码532之后，便可以将代码编译成固件并烧录到物联设备中，实现物联设备描述写入设备。

如图6所示，在S601，物联设备提供商按照自身业务需要设计设备的功能属性。上述功能属性的内容用JSON格式的设备描述编码方案表示，包括但不限于属性名称、属性初始值、属性控制类型、属性标识。在功能属性的设计完成后，需要按照产品本身特性将不同功能属性放置在不同层次的设备实体中。以智能三路开关为例，整体设备对应的顶层设备实体包括设备在线状态、设备标识、设备制造商及设备类型等基本设备信息作为功能属性，这些功能属性集合为顶层设备实体的功能簇。顶层设备实体的内部设备实体集合包括三个表示开关功能的设备实体，每个设备实体的功能簇包含一个表示本实体开关功能状态的开关功能属性，且内部设备实体集合为空。在完成上述设计工作之后，物联设备提供商将设计好的设备描述结果通过物联平台提供的接口注册到物联平台中。物联平台在接收到该设备描述之后生成包含该设备描述的模板代码返回给物联设备制造商。上述模板代码包括但不限于设备描述字节数组、设备描述相关管理模块、FODD相关消息管理模块以及预留设备本地控制代码注册接口等。

在S602，设备提供商基于S601中得到的FODD模板代码，加入设备的本地控制相关代码，即可将代码编译烧录到设备中。上述本地控制相关代码包括但不限于设备功能状态变化时修改本地设备描述中功能属性数值、设备功能状态变化时上报本地设备描述中功能属性数值、上层应用修改功能属性数值时对应的本地设备动作等。上述本地设备动作包括但不限于芯片引脚IO变化、串口数据输出、PWM波占空比变化等。

如图7所示，在S701，设备在开始运行后，将和用户侧的物联网关或直接和物联平台进行联系，发送上线消息。当物联网关或物联平台接收到上述上线消息后，将会执行识别流程获取设备的设备描述信息。若设备内包含了FODD设备描述数据，该识别流程将直接提取设备描述并发送给物联平台；若设备内不包含设备描述数据但支持通过特定协议获取设备信息，则通过特定协议获取到设备信息之后，组合得到FODD机制下的设备描述并发送给物联平台；若设备中没有保存设备信息也没有协议支持获取设备信息，那么将把设备的标识信息和类型信息发送给物联平台，如果物联平台有对应设备的设备描述则直接完成注册，反之注册失败。在通过识别流程获取到设备描述数据并注册到物联平台之后，若设备是通过物联网关接入网络，则物联平台将设备注册到物联网关和用户下，若设备直接连接到物联平台，则物联平台将设备直接注册到用户下。

在S702，用户根据自身需要向物联网关或物联平台发送服务请求，物联网关或物联平台在接收到服务请求之后，将服务请求转化为若干设备控制命令。

在S703，物联网关或物联平台将转化得到的设备控制命令发送给对应的设备，并等待设备的执行结果，将结果返回给用户。在完成这一步骤之后，将回到S702等待新的用户服务请求。

此外，本领域技术人员将领会，结合本文中所公开的各方面描述的各种解说性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、块、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读为致使脱离本发明的范围。

结合本文中公开的方面描述的各种解说性逻辑块、模块、以及电路可用设计成执行本文中描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与核心协同的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文公开的方面描述的方法、序列和/或算法可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM、闪存、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读写信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在物联设备中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性方面，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括CD、激光碟、光碟、DVD、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述设备描述方法包括：

S1、获取物联网设备的功能属性进行抽象表述，转换为设备实体；具体为：

S11、根据物联网设备服务与功能属性之间的三种对应关系将物联网设备服务映射为若干功能属性；

S12、根据物联网设备服务状态，将功能属性的数据类型划分为浮点型、整数型、字符串型以及空值；

S13、将出现多次的相同的功能属性分配到不同的设备实体中；

S2、将设备实体通过JSON文本或字节序列的编码方式进行表示；

S3、通过设备实体实现所有设备的对外交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：在物联网设备开始运行之后，将和用户侧的物联网关或者物联平台发送上线消息进行联系，当物联网关或物联平台接收到上线消息后，获取物联网设备的设备描述信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：转换为设备实体并进行注册的过程包括：

如果物联网设备内包含了设备描述数据，则直接提取设备描述并发送给物联网关或物联平台；如果物联网设备内不包含设备描述数据但是支持通过特定协议获取设备信息，则通过特定协议获取到设备信息之后，组合得到设备描述信息并发送给物联网关或者物联平台；如果物联网设备内既没有包含设备描述数据也没有特定协议支持获取设备信息，则将物联网设备的标识信息和类型信息发送到物联网关或物联平台，如果物联网关或物联平台有对应物联网设备的设备描述则直接完成注册，反之则注册失败；

在获取到设备描述数据并注册到物联网关或物联平台之后，如果物联网设备通过物联网关接入网络，则物联平台将物联网设备注册到物联网关和用户下，如物联网设备直接连接到物联平台，则物联平台将物联网设备注册到用户下。

4.根据权利要求1所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述三种对应关系包括1对1关系、1对n关系和n对1关系；所述1对1关系为源模型中的属性之间映射到目的模型中；所述1对n关系为源模型的属性拆分为多个目的模型中的属性；所述n对1关系为源模型的多个属性通过计算组合为一个目的模型中的属性。

5.根据权利要求1所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述功能属性为设备实体的基本组成元素，用于表示物联网设备对应的状态；其中，单一功能属性表示物联网设备提供具体功能的某一时刻的部分或者全部状态，根据异构设备提供的功能特性，用一个或多个功能属性进行描述。

6.根据权利要求1所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述设备实体对应设备提供功能的一个整体模块，包含功能属性集合和设备实体集合，所述设备实体用于表述物联网设备的单一特定功能或多个功能组合，其内部包含一个设备实体集合和功能簇集合；所述设备实体集合中的每个设备实体表示当前设备实体的部分功能，设备实体通过这种方式形成层次结构；所述功能簇集合表示和当前设备实体联系最为紧密的功能属性的功能簇集合。

7.根据权利要求6所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：JSON编码方式包括通过JSON对象表述一个设备实体，多个设备实体的集合用JSON数组表示，功能簇为一个JSON对象，包含多个用单一键值对的JSON对象表示的功能属性；所述用单一键值对表示的功能属性中键名为属性名，值为一个JSON数组，JSON数组中包含属性的值和控制类型以表示功能属性状态所必须的数据。

8.根据权利要求6所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述功能簇为功能属性的集合，相互关联的一个或多个功能属性集合体现为一个功能簇，所述设备实体中的功能簇集合表示所属设备实体的上下文数据。

9.根据权利要求1所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述字节序列的编码方式包括一个由设备描述头、常量池、设备功能属性列表和设备实体列表组成的字节数组。

10.根据权利要求9所述的一种基于功能属性的物联网设备描述方法，其特征在于：所述设备功能属性列表包括设备功能属性列表大小和顺序排布的设备功能属性，设备功能属性中包括属性名称和属性值在常量池中的索引，以及属性的控制类型和属性的其他扩展数据；

所述设备实体列表包括设备实体列表大小和顺序排布的设备实体，设备实体包括实体所含功能属性在设备功能属性列表中的索引，以及下层实体在列表中的索引。

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