CN116011192A - 一种物模型抽象控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于物联网技术领域，具体公开了一种物模型抽象控制方法及系统，包括：以数据、状态、控制和关系为模型维度确定通用参数，定义物联网设备的物模型；以物模型承载设备对象和数据，建立应用处理模型，实现各类设备应用处理逻辑。本发明基于物模型以及对系统模型的抽象，可以快速实现标准的设备功能以及物联网应用管理系统，并且具备数据模型、系统交互和集成的规范性，可为构建大型融合型物联网端边云体系提供基础支持能力。

Description

一种物模型抽象控制方法及系统

技术领域

本发明属于物联网技术领域，特别涉及一种物模型抽象控制方法及系统。

背景技术

物联网技术广泛应用于智能家居和工业智能化控制领域，基于物联网的应用需要管理接入网络的终端设备，应用系统需要通过物模型来定义各式各样功能迥异的终端设备，并需要在业务系统中考虑数据模型、通信协议以及业务管理等系统实现方法。

物联网各类设备的繁杂对系统集成和管理存在挑战，不同系统在实现应用场景时达成的效果千差万别，有时又无现成系统模型可使用，存在重复造轮子的工作。无规范的物模型不利于各系统间传递设备数据和管理设备，在大型融合型IOT系统内，各个系统会存在重复建设工作，并且无法有效构建更大型的端边云体系的工业场景应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中不同智能设备无法通过统一系统实现控制管理的缺陷，提供一种物模型抽象控制方法。

本发明的第一方面，提供了一种物模型抽象控制方法，包括：

以物联网设备的数据、状态、控制和关系为模型维度确定通用参数，定义物联网设备的物模型；

以物模型承载设备对象和数据，建立应用处理模型，实现各类设备应用处理逻辑。

进一步的方案为，所述通用参数包括基础信息、属性、功能、事件、标签、关系；所述通用参数基于设备元数据规范定义；

所述基础信息包括描述物联网设备的标识、名称、分类；

所述属性包括属性标识、属性值、属性类型、属性数据范围、属性描述；

所述功能包括功能标识、输入对象、输出对象、功能返回码、功能描述；

所述事件包括事件标识、事件名称、事件数据、事件描述；

所述标签包括标签标识、标签名称；

所述关系包括关系标识、关系名称、关系描述、关系数据；

所述设备元数据规范包括规范元数据定义语法、规范格式解析语法、规范数据表示方法；

使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法描述通用参数并形成整体对象，完成物模型定义。

进一步的方案为，所述应用处理模型的建立包括：

建立设备定义模块，所述设备定义模块功能为基于物模型描述设备有关物模型、设备接入、产品实例化内容，建立基础设备抽象模型；

建立通信网关：所述通信网关功能为处理基础网络通信，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

建立设备网关：所述设备网关功能为用于在物联网系统运行时管理和控制至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

建立设备实例模块：所述设备实例模块用于对设备网关的初始化、设备绑定、交互的建立和维护，负责提供消息协议的实现和对消息内各应用逻辑的处理，负责设备对应通信网关的初始化、通信链路的建立及通信过程的处理；

建立设备管理模块：所述设备管理模块功能为基于设备实例模块与物联网系统实现对设备定义和功能的映射，从而使物联网系统通过设备实例完成对具体设备的管理。

进一步的方案为，所述应用处理模型与所述物模型为使用关系，应用处理模型以物模型承载设备对象和数据，设备定义模块使用物模型描述物理设备的参数。

进一步的方案为，所述设备定义模块中，设备对应每一个物理设备；

设备接入包括认证方式、传输协议和消息协议，分别描述设备接入是对认证、传输、和消息的处理。

进一步的方案为，所述消息协议为设备通信的数据封装逻辑，包括主题、消息、编解码、错误处理、交互。

进一步的方案为，所述物联网系统至少包括设备接入模块、设备管理模块、设备网关模块、通信网关模块、服务网关模块；

所述设备接入模块用于设备通信、交互；

所述设备管理模块用于定义物模型、定义应用处理模型、管理设备实例模块；

所述设备网关模块用于实现至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

所述通信网关模块用于实现基础网络通信处理，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

所述服务网关模块用于实现物理设备的服务请求。

本发明的第二方面，提供了一种物模型抽象控制系统，包括：

创建模块，使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法和文档对象创建物模型；

物模型单元，与所述创建模块连接，经配置以创建基于物联网设备的通用参数定义物模型的功能接口，从而生成物模型；

应用处理模型单元，与所述创建模块和物模型单元连接，经配置以基于物模型和创建模块生成具备设备定义、设备接入、通信网关、设备网关、设备实例、设备管理的创建界面，以创建应用处理模型；

物联网系统单元，与所述创建模块、物模型单元和应用处理模型单元连接，经配置与所述物模型单元和应用处理模型单元建立通信，用于物联网设备的控制和管理。

进一步的方案为，所述通用参数包括基础信息、属性、功能、事件、标签、关系；所述通用参数基于设备元数据规范定义；

所述基础信息包括描述物联网设备的标识、名称、分类；

所述属性包括属性标识、属性值、属性类型、属性数据范围、属性描述；

所述功能包括功能标识、输入对象、输出对象、功能返回码、功能描述；

所述事件包括事件标识、事件名称、事件数据、事件描述；

所述标签包括标签标识、标签名称；

所述关系包括关系标识、关系名称、关系描述、关系数据；

所述设备元数据规范包括规范元数据定义语法、规范格式解析语法、规范数据表示方法；

使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法描述通用参数并形成整体对象，完成物模型定义。

进一步的方案为，所述物联网系统单元至少包括设备接入模块、设备管理模块、设备网关模块、通信网关模块、服务网关模块；

所述设备接入模块用于设备通信、交互；

所述设备管理模块用于定义物模型、定义应用处理模型、管理设备实例模块；

所述设备网关模块用于实现至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

所述通信网关模块用于实现基础网络通信处理，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

所述服务网关模块用于实现物理设备的服务请求。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过物模型可以对各种物理设备做统一应用层面的抽象，从而在应用系统中更规范的完成对物理设备的管理控制，基于物模型以及对应用处理模型的抽象，可以快速实现标准的设备功能以及物联网应用管理系统，并且具备数据模型、系统交互和集成的规范性，可为构建大型融合型物联网端边云体系提供基础支持能力。

附图说明

以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：

图1：应用处理模型原理框图；

图2：应用处理模型应用实例；

图3：物联网系统基础架构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种物模型抽象控制方法，定义了一种物模型、应用处理模型及物模型应用的抽象方法，以一种统一的方式来描述物理终端设备在物联网中以“物”的形态所存在的数据、状态、控制、关系、服务、通信等层面的抽象处理；并基于此，提供一种物联网应用系统基础架构，通过设备接入、设备管理、通信网关、服务网关、设备网关等模块完成设备相关功能的实现支持，从而提供一种通用的物联网系统设备功能的实现方法。具体包括：以物联网设备的数据、状态、控制和关系为模型维度确定通用参数，定义物联网设备的物模型；

以物模型承载设备对象和数据，建立应用处理模型，实现各类设备应用处理逻辑。

其中，物模型定义了如何抽象和描述一个物理设备，包括基本信息、属性、功能、事件、标签和关系。这几个维度涵盖了对一个物理设备的归类描述、数据、状态、控制及使用方面的定义说明，通过物模型可以对各种物理设备做统一的应用层面的抽象，从而在应用系统中更规范的管理和使用它们。物模型定义的过程为：

定义确定设备元数据规范，包括：元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法等，实现上可使用业界标准规范：比如JSON、XML或私有规范。

定义物模型组成：包括基础信息、属性、功能、事件、标签、关系等部分。

基础信息部分：描述基础信息，包括唯一标识、名称、描述、分类等。

定义属性部分：包括属性对象组描述，每个属性对象包括属性标识、属性值、属性类型、属性数据范围、属性描述等域。

定义功能部分：包括功能对象组描述，每个功能对象包括功能标识、输入对象、输出对象、功能返回码、功能描述等域。

定义事件部分：包括事件对象组描述，每个事件对象包括事件标识、事件名称、事件数据、事件描述等域。

定义标签部分：包括标签组描述，每个标签对象包括标识、名称等。

定义关系部分：包括关系对象组描述，每个关系对象包括标识、名称、描述、数据等域。

使用元数据规范定义的语法、格式解析、数据表示方法等规范要求描述各个部分并形成整体对象，完成物模型定义。

如图1所示，应用处理模型包括设备定义模块、通信网关、设备网关、设备实例模块、设备管理模块；

设备定义模块基于产品抽象维度描述设备有关物模型、产品属性、设备接入、产品实例化等相关内容，建立基础设备抽象模型。

设备接入描述设备认证方式、传输协议、消息协议的内容，定义设备如何和系统建立网络通信及交互控制。

消息协议定义应用系统中对设备通信的数据封装逻辑，包括主题、消息、编解码、错误处理、会话等，实现对设备交互过程的数据和功能的控制管理。

通信网关负责基础网络通信处理使用，包括各类通信协议的实现和处理。

设备网关是承载物理设备接入和应用管理的中间件，实现设备在网络通信、消息协议、设备定义上的逻辑绑定，用于在系统运行时管理和控制物理设备和应用系统之间的会话。

设备实例模块实现完整的设备物模型应用功能，负责对该设备网关的初始化、设备的绑定、会话的建立和维护，负责提供消息协议的实现和对消息内各应用逻辑的处理，负责该设备对应通信网关的初始化、通信链路的建立及通信过程的处理。

设备管理模块基于设备实例与应用系统实现对设备定义和功能的映射，从而使应用系统通过设备实例完成对具体设备的各种管理应用。

需要注意的是，物模型的实现方法包括模型承载方法，比如JSON；模型解析方法，比如JAVA；模型控制方法，比如使用标准物消息协议等。

如图2所示，根据物模型应用方法，映射到实际的设备物模型应用，比如智能家居场景中的摄像头，其物模型应用可表示为物模型定义属性包括服务URL、流地址、认证方式等；功能包括设备重启；事件包括过载告警；标签包括影像设备；关系包括家庭路由器-终端路径；实现中包括模型承载方法为JSON，模型控制方法为JAVA、JavaScript，模型控制方法为标准物消息协议；应用中管理包括图像分析，监控为实时流媒体，维护为固件升级等。类推到智能工业场景的温湿度传感器应用也可基于此实现相关物模型应用：其物模型应用可表示为物模型定义属性包括温度、湿度；功能包括调整检测频率；事件包括温度告警、湿度告警；标签包括传感器；关系包括工厂-车间-产线-仪器-终端路径；实现中包括模型承载方法为JSON，模型控制方法为JAVA、JavaScript，模型控制方法为标准物消息协议；应用中管理包括实时数据，监控为火警告警，维护为固件升级等。

基于物模型应用方法可定义和实现各种设备应用场景，遵从规范化的定义和抽象。

如图3所示，为物联网系统架构图，该物联网系统除了现有物联网系统中必要的数据管理部分、数据分析、设备监控、通知管理、规则管理、日志管理以及事件总线之外，至少包括设备接入模块、设备管理模块、设备网关模块、通信网关模块、服务网关模块，各模块分别负责物模型应用处理模型中对应相关功能：

设备接入模块负责实现设备通信、交互等接入功能；

设备管理模块负责定义物模型、定义应用处理模型、管理设备实例及实现相关设备应用功能；

设备网关实现设备在网络通信、消息协议、设备定义上的逻辑绑定，实现管理和控制设备会话；

服务网关负责设备功能的服务调用管理；

设备数据和业务逻辑均由物模型承载，由设备实例实现

所述通信网关模块用于实现基础网络通信处理，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

所述服务网关模块用于实现物理设备的服务请求。

本发明还提供了一种物模型抽象控制系统，包括：

创建模块，使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法和文档对象创建物模型；

物模型单元，与所述创建模块连接，经配置以创建基于物联网设备的通用参数定义物模型的功能接口，从而生成物模型；

应用处理模型单元，与所述创建模块和物模型单元连接，经配置以基于物模型和创建模块生成具备设备定义、设备接入、通信网关、设备网关、设备实例、设备管理的显示界面，以创建应用处理模型；

物联网系统单元，与所述创建模块、物模型单元和应用处理模型单元连接，经配置与所述物模型单元和应用处理模型单元建立通信，用于物联网设备的控制和管理。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种物模型抽象控制方法，其特征在于，包括：

以物联网设备的数据、状态、控制和关系为模型维度确定通用参数，定义物联网设备的物模型；

以物模型承载设备对象和数据，建立应用处理模型，实现各类设备应用处理逻辑。

2.根据权利要求1所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述通用参数包括基础信息、属性、功能、事件、标签、关系；所述通用参数基于设备元数据规范定义；

所述基础信息包括描述物联网设备的标识、名称、分类；

所述属性包括属性标识、属性值、属性类型、属性数据范围、属性描述；

所述功能包括功能标识、输入对象、输出对象、功能返回码、功能描述；

所述事件包括事件标识、事件名称、事件数据、事件描述；

所述标签包括标签标识、标签名称；

所述关系包括关系标识、关系名称、关系描述、关系数据；

所述设备元数据规范包括规范元数据定义语法、规范格式解析语法、规范数据表示方法；

使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法描述通用参数并形成整体对象，完成物模型定义。

3.根据权利要求2所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述应用处理模型的建立包括：

建立设备定义模块，所述设备定义模块功能为基于物模型描述设备有关物模型、设备接入、产品实例化内容，建立基础设备抽象模型；

建立通信网关：所述通信网关功能为处理基础网络通信，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

建立设备网关：所述设备网关功能为用于在物联网系统运行时管理和控制至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

建立设备实例模块：所述设备实例模块用于对设备网关的初始化、设备绑定、交互的建立和维护，负责提供消息协议的实现和对消息内各应用逻辑的处理，负责设备对应通信网关的初始化、通信链路的建立及通信过程的处理；

建立设备管理模块：所述设备管理模块功能为基于设备实例模块与物联网系统实现对设备定义和功能的映射，从而使物联网系统通过设备实例完成对具体设备的管理。

4.根据权利要求3所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述应用处理模型与所述物模型为使用关系，应用处理模型以物模型承载设备对象和数据，设备定义模块使用物模型描述物理设备的参数。

5.根据权利要求3所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述设备定义模块中，设备对应每一个物理设备；

设备接入包括认证方式、传输协议和消息协议，分别描述设备接入是对认证、传输、和消息的处理。

6.根据权利要求5所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述消息协议为设备通信的数据封装逻辑，包括主题、消息、编解码、错误处理、交互。

7.根据权利要求6所述的一种物模型抽象控制方法，其特征在于，所述物联网系统至少包括设备接入模块、设备管理模块、设备网关模块、通信网关模块、服务网关模块；

所述设备接入模块用于设备通信、交互；

所述设备管理模块用于定义物模型、定义应用处理模型、管理设备实例模块；

所述设备网关模块用于实现至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

所述通信网关模块用于实现基础网络通信处理，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

所述服务网关模块用于实现物理设备的服务请求。

8.一种物模型抽象控制系统，其特征在于，包括：

创建模块，使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法和文档对象创建物模型；

物模型单元，与所述创建模块连接，经配置以创建基于物联网设备的通用参数定义物模型的功能接口，从而生成物模型；

应用处理模型单元，与所述创建模块和物模型单元连接，经配置以基于物模型和创建模块生成具备设备定义、设备接入、通信网关、设备网关、设备实例、设备管理的创建界面，以创建应用处理模型；

物联网系统单元，与所述创建模块、物模型单元和应用处理模型单元连接，经配置与所述物模型单元和应用处理模型单元建立通信，用于物联网设备的控制和管理。

9.根据权利要求8所述的一种物模型抽象控制系统，其特征在于，所述通用参数包括基础信息、属性、功能、事件、标签、关系；所述通用参数基于设备元数据规范定义；

所述基础信息包括描述物联网设备的标识、名称、分类；

所述属性包括属性标识、属性值、属性类型、属性数据范围、属性描述；

所述功能包括功能标识、输入对象、输出对象、功能返回码、功能描述；

所述事件包括事件标识、事件名称、事件数据、事件描述；

所述标签包括标签标识、标签名称；

所述关系包括关系标识、关系名称、关系描述、关系数据；

所述设备元数据规范包括规范元数据定义语法、规范格式解析语法、规范数据表示方法；

使用设备元数据规范的元数据定义语法、格式解析语法、数据表示方法描述通用参数并形成整体对象，完成物模型定义。

10.根据权利要求9所述的一种物模型抽象控制系统，其特征在于，所述物联网系统单元至少包括设备接入模块、设备管理模块、设备网关模块、通信网关模块、服务网关模块；

所述设备接入模块用于设备通信、交互；

所述设备管理模块用于定义物模型、定义应用处理模型、管理设备实例模块；

所述设备网关模块用于实现至少一个物理设备和物联网系统之间的交互，包括传输协议功能、消息协议功能及设备绑定功能；

所述通信网关模块用于实现基础网络通信处理，包括至少一个物理设备与物联网系统之间以及物联网系统对外的通信协议的实现和处理；

所述服务网关模块用于实现物理设备的服务请求。

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