TWI630493B - 用於提供促進感測器驅動式應用的開發及部署之運算平台的系統及方法 - Google Patents

用於提供促進感測器驅動式應用的開發及部署之運算平台的系統及方法 Download PDF

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Abstract

本文揭示一種用於以感測器為基礎之資料的即時分析之方法及系統。本文亦揭示一種以雲端為基礎的平台即服務(PaaS)，該平台即服務向感測器驅動式應用供給用於該等應用之整個生命週期管理之包括即時開發、測試、部署等的服務及特徵。本發明之方法藉由使用在智慧空間環境中之前提下實施的感測器裝置及使用眾包使用者輸入資料，而啟用關於智慧空間之各種實體參數及屬性的即時追蹤。此外，將獲得之該等參數發送至雲端運算伺服器，其中基於該等獲得之參數而執行即時分析。

Description

用於提供促進感測器驅動式應用的開發及部署之運算平台的系統及方法 發明領域
本發明大體上係關於智慧遍存運算系統、網宇實體系統及物聯網(IoT)之領域。更特定而言，本發明係關於一種用於在智慧遍存運算環境中啟用能夠提供用於以感測器為基礎之應用的開發及部署之系列服務之統一平台的方法及系統。
發明背景
已開發及部署智慧遍存運算系統，以便觀察、監測及追蹤各種實體基礎結構、狀態實體物體、環境、人類及其活動之狀態，且利用此等觀察結果來提供豐富人類生活且在人類日常活動中幫助人類之應用及服務。藉以部署此類智慧遍存系統之環境稱作「智慧空間」。
一般而言，智慧空間包括經調適以感測及觀察環境中各種參數之各種類別感測器，該環境可容許對參數執行分析以警告終端使用者關於此狀態之變化結果(若存在)。舉例而言，感測器可經部署以觀察及追蹤任何實體物體之位置、觀察天氣狀況以監測自然災害、觀察道路交通以啟用流量成形及車輛監視系統等。
如上所述之觀察係由感測器完成，且逐漸愈來愈多之感測器嵌入於智慧空間中之實體物體及物品中。此等感測器具有將真實生活事件或現象轉換為電信號或數位資料之 轉換器。此外，此等感測器具有運算及網路連接能力。逐漸眾多此等感測器將直接或間接連接至網際網路。眾多感測器將由組織、公司或諸如市政府或公用事業或政府部門之公共部門實體部署。另外，眾多感測器將實際上由私人個體擁有及操作。就私人個體而言，嵌入於個體所使用之行動電話中之感測器將成為一類重要的感測器。
開發形成「智慧空間」之開發的智慧遍存運算環境之決定性要求係具有如下能力：自一組大量不同感測器收集資料、聚合及儲存感測器資料、對資料執行專業分析，以及組合及關聯自多個不同且地理上分散之感測器的觀察結果。向可使用感測器資料及所得分析來創建新的新穎應用之軟體開發者(包括第三方軟體開發者)提供上述能力的可擴展運算平台係所需要的。另外，此類平台可用作存取網際網路之網路服務。在此情況下，此類平台可歸類於雲端運算服務(稱作平台即服務(PaaS))。
在背景技術中，已實施若干系統來執行資料分析任務，該等資料係由不同類別之具有感測能力的感測器或電信裝置擷取，該等感測器或電信裝置係部署於任何智慧空間環境中。此等系統並有感測器裝置，該等感測器裝置感測任何智慧空間環境中各種物理實體之狀態，該狀態可經處理及進一步分析以監測、管理及控制經由此等智慧空間而遠端滿足之服務。儘管過去已對意欲用於遠端智慧空間監測之即時資料擷取及其分析做出努力，但在此項技術中仍需要一種統一平台，該平台可將能夠供應即時應用開發 之系列服務與自經由任何感測器裝置擷取之感測器資料的服務之管理整合。
至今，存在各種可用之平台即服務(PaaS)，包括Google App Engine、Hero ku及Microsoft Azure等。然而，此等平台即服務限於通用目的應用開發，且因此未對用於以感測器為基礎之應用的開發、部署及管理提供特定支援。此等平台未提供IOT/網宇實體系統領域所需之專業服務。在此領域中，需要專業服務以滿足平衡網路連接式感測器與可用作智慧行動裝置之部分之感測器的應用。感測器發現、描述、介面建立、查詢及任務分配係一些關鍵要求。另外，感測器驅動式應用需要由事件驅動，且因此要求諸如事件處理或流處理之能力。此外，此等領域可要求支援各種類型之用於不同類型感測器觀察結果之可擴展儲存的資料庫，諸如RDBMS、NOSQL及Object Stores等。另外，多樣化領域可能會要求用於導出推論及值增加之專業分析及資料可視化。以上揭示之PaaS平台中均不在單個平台上對所有此等特徵提供支援。
另一方面，存在一些可用作雲端運算服務之感測器平台，諸如Pachube(Cosm)、Sun Microsystem Sensor Networks等。然而，此等平台主要關注感測器資料公開、訂購及儲存服務，且對應用開發提供極其基礎之支援。另外，此等平台極少支援以位置為基礎之處理、空間及空間-時間處理。另外，此等感測器平台未對待開發及部署至此等平台之眾包應用(crowd sourced applications)提供支援。
此外，市場上存在一些感測器及閘道裝置供應商，包括諸如Digi、Mobile Devices等公司，該等公司提供用於遠端裝置監測、管理及資料獲取之以雲端為基礎之網路服務。然而，此等服務僅滿足自特定供應商之感測器及裝置，且因此不適用於多供應商共有感測器裝置管理、資料擷取及觀察結果處理。另外，此等服務對感測器資料儲存及分析而言具有極其有限之支援，且幾乎不支援應用開發及部署。
另外，此項技術中已知一種以行為為基礎之機器至機器(M2M)平台，該平台促進與全球感測器網路之通訊，以便啟用感測器裝置管理且在無直接程式化之情況下產生複合應用。此項技術中之另一促進感測器-裝置管理的實施方案使用交叉應用程式介面(API)，以便即時地跨越不同平台存取感測器資料。此外，此項技術中已知一種諸如半導體製造之特定領域所特有的活動管理系統，該活動管理系統包含資料收集、資料儲存之步驟，且服務之啟動能夠改良半導體製造工廠之作業效率。此項技術中揭示一種促進用於感測器驅動式應用之開發之軟體編碼之自動生成的架構。
此外，此項技術中已知一種促進情境感知廣告(context-aware advertising)之框架，其中該框架在經由部署於智慧空間環境中之感測器追蹤之消費者行為/習慣的情況下將相關內容/廣告傳送至情境中之終端消費者。另外，已知一種應用範疇管理平台，該平台在適於用於網路應用 部署及其管理之群眾感測態樣上工作。金業資源管理分析平台啟用遠端資源之資料整合，以便促進遠端監視、監測以及機構、組織及團體之即時事件以確保其場所內之安全性與可靠性(safety and security)。此外，已知一種由應用開發者實施圖表模式查詢及簡化寫入流處理應用之系統。此外，已知促進通常用於在可視化環境中處理任務之有效資源管理的系統，該資源管理利用用於有效任務管理之資源共用。
然而，現有系統、方法、平台或框架均不提供一種促進感測器驅動分散式應用開發、測試、部署、應用生命週期管理、分析服務、資料儲存服務、感測器服務及用於分析之建模與模擬的統一系統。另外，現有系統缺乏對諸如感測器服務、分析服務、身份與存取控制服務、資料儲存服務之服務的綜合託管，該等服務為及時、迅速之感測器應用開發所需。此外，此項技術中揭示之該等平台均不使用啟用感測器資料可再用性、資料規格化及資料隱私之豐富系列服務來促進以感測器為基礎之應用的即時開發及部署。由於大部分平台缺乏感測器資料處理之通用能力，所以此舉進一步導致以感測器為基礎之應用的開發及部署所需之成本及努力的增加。此外，因為該等平台特定針對特別裝置設計，進而受安全及隱私策略限制，所以使用第三方資源之進一步應用開發存在很小範疇。
在背景技術中，過去已作出努力向終端使用者用戶提供啟用智慧運輸服務之車輛遙測應用。一般而言，此等應 用由車輛製造商/OEM(原始設備製造商)等縱向提供，或者可用於駕駛員智慧電話。在以上兩種情況下，應用開發係藉由使用來自各種車輛車載/外置感測器(諸如GPS、加速計及其類似物)之感測器資料而啟用。此外，在此項技術中已作出努力在車輛上實施雲端運算技術以提供車輛遙感應用。此外，車輛對車輛特定網路(VANET,vehicle to vehicle ad-hoc networks)可用於此項技術中，以便促進特定運輸領域中車輛遙感應用之供應。然而，此項技術中仍需要一種單一統一平台，該平台藉助在平台中提供智慧運輸服務以使用此等服務來開發、測試且部署各種遙感應用而促進智慧運輸系統。
因此，鑒於以上描述，長期需要一種有效方法及一種單一統一系統/平台設計，該方法及設計對自實際上任何種類感測器裝置擷取之感測器資料啟用即時分析，且使用自該平台之一系列服務來促進感測器資料擷取、儲存及其分析。此外，需要一種平衡雲端運算平台之方法及系統，該雲端運算平台在遍存運算環境中供給一系列經設計以用於即時感測器資料分析、資料挖掘、機器學習、影像與視訊分析之服務、以位置為基礎之服務及情境感知服務。
發明目標
本發明之主要目標在於以平台即服務(PaaS)雲端運算平台之形式提供一種用於服務及分析之即時整合平台(RIPSAC)，該即時整合平台准許快速且輕鬆地開發、部署 及管理感測器驅動式應用。
本發明之另一目標在於提供一種用於啟用自任何具有至少一個附接感測器之遍存裝置擷取資料的即時平台之方法及系統，該裝置係經由通訊網路連接至網際網路。
本發明之另一目標在於啟用一種用於儲存具有各種各樣格式之資料的方法及系統，該資料係自連接至平台之資料庫中之各種感測器裝置擷取。
本發明之另一目標在於對資料庫中之所儲存之資料執行一種可擴展分析以自其導出洞見、推論及可視化資料，藉此准許利害關係人在與資料相關聯之事務上作出進一步決定。
本發明之另一目標在於提供一種啟用以感測器為基礎之應用的即時開發、測試及部署之方法及系統，藉此促進眾包應用開發。
本發明之另一目標在於提供一種能夠藉由選擇附隨於一系列服務中之適當演算法、軟體開發套件(SDK)、應用程式介面(API)等而使用該系列平台服務來開發各種以感測器為基礎之應用的方法及系統。
本發明之另一目標在於啟用一種用於藉由自使用群眾外包之使用者輸入而擷取資料，且如同處理自軟體感測器之資料一樣處理此等資料的資料分析之方法及系統。
本發明之另一目標在於提供一種在訂購此等應用及服務的終端使用者運算裝置上啟用所部署應用之傳播的方法及系統。
本發明之另一目標為啟用一種用於對資料執行分析時之適當隱私控制及終端使用者許可證協議的方法及系統。
本發明之另一目標為啟用一種用於提供RIPSAC平台及其服務之方法及系統，以便即時分析及監測包括能源、共用事業、政府、運輸、醫療及教育等不同部門之活動。
發明內容
在描述本方法、系統及硬體啟用之前，應瞭解，本發明不限於特定系統及描述之方法學，因為存在本揭示案未明確說明之本發明的多個可能實施例。亦應瞭解，用於本描述之術語僅係為達描述特定變體或實施例之目的，但不意欲限制本發明之範疇。
在一實施例中，本發明啟用一種用於服務及分析之即時整合平台(RIPSAC)(係平台即服務(PaaS)雲端運算平台)，該即時整合平台准許快速且輕鬆地開發、部署及管理感測器驅動式應用。在此實施例中，RIPSAC與智慧運算環境中之一組異質感測器及裝置介接，以便收集感測器觀察結果，將資料儲存於與平台連接之資料庫中，為了終端用戶及授權第三方(諸如保險公司及政府監管機構)二者之利益在智慧運算環境附近或者在雲端對資料進行可擴展分析，將資料之去個性化樣本輸出至第三方應用開發者以啟用開放軟體開發。在此實施例中，平台以API及SDK形式提供一系列基礎結構服務。RIPSAC為感測器整合、感測器資料儲存、分析、豐富的查詢能力及可視化提供高度可擴展平台。平台包括以API及程式庫形式之關於感測器描述、發 現、整合、感測器觀察結果及量測結果擷取、儲存及查詢之一組服務。在此實施例中，包括第三方軟體開發者之應用開發者經調適以在該雲端運算平台開發、測試、部署及管理應用。在此實施例中，終端使用者經調適以下載應用、訂購及取消訂購此等應用、控制終端使用者之隱私設置以及查看使用歷史及計費資訊。
100‧‧‧系統架構圖
101‧‧‧雲端服務
102‧‧‧資料庫
103‧‧‧智慧電話
104‧‧‧遠端資訊服務裝置
105、106、107、108‧‧‧感測器裝置
109‧‧‧智慧計算網路
110‧‧‧通訊鏈路
112‧‧‧RIPSAC後端雲端
114‧‧‧RIPSAC裝置
201‧‧‧RIPSAC平台
203‧‧‧應用開發者裝置/租戶裝置
205‧‧‧感測器提供裝置
207‧‧‧終端使用者用戶裝置
209‧‧‧平台/PaaS提供者
300‧‧‧感測裝置軟體平台
400‧‧‧軟體平台架構圖
401‧‧‧表達服務模組
403‧‧‧應用服務組件
405‧‧‧應用支援服務組件
407‧‧‧分析服務組件
409‧‧‧資料儲存與查詢服務
411‧‧‧傳訊及事件分散服務
413‧‧‧裝置整合及管理服務組件
501、503、505、507‧‧‧步驟
結合隨附圖式理解後可更好地理解以上發明內容及以下較佳實施例之詳細描述。為達說明本發明之目的，圖式中示出本發明之示範性建構，然而本發明不限於圖式中揭示之特定方法及架構：圖1示意性地圖示根據本發明之示範性實施例的系統架構圖(100)，其展示組配來在智慧運算環境中執行即時感測器資料分析之各種硬體元件。
圖2為根據本發明之示範性實施例之RIPSAC平台的方塊圖(200)，其圖示各種應用開發者/租戶、感測器資料提供者及與該RIPSAC平台連接以便存取RIPSAC服務及應用之用戶。
圖3為圖示根據本發明之示範性實施例的啟用遠端資訊資料之即時分析之車載遠端資訊服務裝置之各種軟體層的方塊圖。
圖4為圖示根據本發明之示範性實施例的後端軟體平台之方塊圖。
圖5為圖示根據本發明之示範性實施例的經設計以啟 用RIPSAC平台來執行任何智慧空間環境之即時分析任務的步驟之流程圖。
詳細說明
參閱本發明之示範性實施例來呈現本描述。熟習從屬於本發明之此項技術及工藝者將瞭解可在描述的作業方法及系統中實施修改及改變，而並不有意義地脫離本發明之原理、精神及範疇。
參閱圖1，圖1為根據本發明之示範性實施例之用於服務及分析之即時整合平台(RIPSAC)的系統架構(100)圖，該系統架構包含組配來在智慧運算環境中執行即時資料分析之各種硬體元件。
如圖1所示，系統架構(100)包含RIPSAC後端雲端(112)，該後端雲端包括連接至資料庫(102)之雲端伺服器(101)。系統進一步包含實施於諸如智慧電話(103)、啟用感測器資料之即時分析的遠端資訊服務裝置(104)之智慧裝置上的各種RIPSAC裝置(114)。系統進一步包含置放於連接至諸如智慧電話(103)及遠端資訊服務裝置(104)等之各種電信裝置附近的各種異質感測器裝置(105)、(106)、(107)及(108)等。因此，根據本發明之示範性實施例，感測器與電信裝置一起共同形成智能智慧環境。
此外，如圖1所示，系統平台(100)支援共同示為智慧運算網路(109)之各種連接性選項，諸如藍牙(Bluetooth®)、USB、ZigBee及其他蜂巢式服務。在一示範性實施例中， 系統平台與部署於智慧運算環境附近之感測器(105、106、107及108)介接，該等感測器諸如GPS、加速計、磁羅盤、音訊感測器、攝影機感測器等。平台啟用諸如智慧電話之電信裝置與伺服器之連接，且因此啟用與使用包括網際網路、WAN、MAN(圖1中稱作(110))之任何通訊鏈路之資料庫的連接。在一示範性實施例中，系統平台(100)實施作為獨立裝置而運作。在另一實施例中，系統平台(100)可實施作為鬆散耦接至智慧運算環境之裝置而運作。
在一實施例中，如圖1所示之智慧電話可包括內置感測器，諸如加速計、羅盤、GPS、NFC讀取器、麥克風及攝影機等。在此實施例中，系統平台(100)可以行動應用(App)之形式安裝於智慧電話上。在此類狀況下，智慧電話中之內置感測器將由其收集之關於車輛追蹤、交通量測及人類駕駛特徵等資料饋入至充當智慧電話上之行動應用的RIPSAC平台(100)。在此類狀況下，若智慧電話放置於汽車內，則智慧電話視為可充當車載電話之遍存遠端資訊服務平台。此外，基於自各種感測器收集之資料，系統平台(100)藉助於各種硬體及軟體平台對在任何智慧運算環境中擷取到之感測器資料共同執行可擴展資料分析之任務。
參看圖2，圖2為圖示根據本發明之示範性實施例的連接至用於利用各種RIPSAC服務及應用之RIPSAC平台之各種使用者裝置的方塊圖(200)。如圖2所示，RIPSAC平台(201)將關於感測器、儲存及分析之各種RIPSAC服務提供至與平台連接之不同利害關係人。多個感測器提供裝置 (205)充當公開在任何智慧空間環境中觀察到之感測器資料的供應者或發行者。感測器提供裝置(205)擁有感測器觀察結果資料。
如圖2所示之多個應用開發者裝置(203)藉由通訊網路、較佳藉由網際網路連接而與平台(201)通訊。應用開發者適應於在平台上存取RIPSAC服務，以便開發多樣感測器驅動式應用並將此等應用以RIPSAC應用之形式部署至平台(201)上。如圖所示，多個終端使用者用戶裝置(207)係由網際網路通訊構件與平台(201)連接以便訂購部署於RIPSAC平台(201)中之RIPSAC應用。在一實施例中，感測器提供裝置(205)及應用開發者裝置(203)可以可互換方式執行任務。在此示範性實施例中，平台/PaaS提供者(209)為一個運行RIPSAC平台(201)作為託管服務之實體。
在此示範性實施例中，RIPSAC平台(201)為應用開發者/租戶裝置(203)、感測器提供者裝置(205)、終端使用者裝置(207)及經由網際網路構件連接至平台之平台提供者(209)中之每一者提供不同服務。在此示範性實施例中，平台提供者(209)具備如下能力：部署及運行諸如感測器之核心RIPSAC服務、儲存及分析服務，部署及運行身份、安全、隱私及終端使用者許可證管理服務。平台提供者具備如下能力：傳送目標廣告、創建共用控制資源之多租戶環境、為不同租戶創建單獨沙箱環境，及啟用諸如管理、監測、計費等作業支援系統。在此示範性實施例中，感測器提供裝置(205)具備描述感興趣之特徵及不同類型現象、感測器 及感測器觀察結果描述、饋入及感測器流定義所需之服務，具備向平台公開及共用感測器流所需之服務，及為公開感測器流界定存取控制及隱私偏好所需之服務。
在此示範性實施例中，應用開發者/租戶裝置(203)具備以沙箱形式開發及測試應用所需之環境。此外，以網路服務調用或特定語言程式庫形式之軟體開發套件及應用程式介面(API)可用於此等裝置。另外，平台為租戶提供測試感測器資料，以使得租戶可開發且測試應用。應用開發者/租戶裝置(203)適於註冊應用並將其部署至RIPSAC平台(201)。應用開發者/租戶裝置能夠為開發者/租戶應用界定終端使用者許可證協議且可起動、停止、升級、重部署及取消部署應用。在此示範性實施例中，如圖2所示之終端使用者裝置(205)適於下載應用、訂購或取消訂購RIPSAC應用及服務。此外，此等裝置適於控制感測器資料之隱私設置，該等裝置使用平台供應/公開且能夠追蹤及查看使用歷史、計費資訊等。
在一實施例中，提供給平台中之各種相關利害人(包括平台提供者(209)、應用開發者/租戶、感測器提供者及終端使用者用戶等)的服務係經由平台中之各種硬體/軟體組件來促進。圖3及圖4為圖示根據本發明之示範性實施例的啟用感測器資料之即時分析之以感測器為基礎的不同系列之服務的軟體架構圖。軟體架構包含三個啟用即時之軟體平台，包括感測裝置軟體平台、後端軟體平台及智慧電話平台。
如圖3所示，感測裝置軟體平台(300)包含即時作業系統(OS)、建立互連及網路配接器以及為以下各者提供支援所需之裝置驅動器：部署及執行多個併發遠端資訊服務及應用，用於軟體開發、遠端部署、即時監測及管理部署軟體組件、對信任應用及服務之安全部署的支援及細粒度存取控制的標準程式設計語言及開發工具。在一實施例中，考慮到此等用於執行各種應用及服務之要求，諸如JAVA及OSGI之程式設計語言作為服務傳送平台使用。
參閱圖4，圖4為圖示後端軟體平台中之各種後端組件的軟體平台架構圖(400)。後端軟體平台包含：可擴展感測器服務模組、可擴展儲存服務模組、可擴展分析服務模組、促進與終端使用者行動運算裝置之連接性的以網路為基礎之入口網站，該等終端使用者行動運算裝置對接收自安裝於智慧空間環境中之各種感測器裝置之資料共同實施即時分析。RIPSAC充當平台即服務(PaaS)雲端運算平台，該雲端運算平台准許快速且輕鬆地開發、部署及管理感測器驅動式應用。RIPSAC提供感測器裝置管理、資料獲取、資料儲存及分析服務。應用開發者可用呈應用程式介面(API)及軟體開發套件(SDK)形式之此等服務。RIPSAC為感測器整合、感測器資料儲存、分析(包括即時及大資料處理)、豐富的查詢能力(包括地理空間查詢及連續查詢)及可視化提供高度可擴展平台。
關於感測器描述、發現、整合、感測器觀察及量測擷取、儲存及查詢之一組服務處於RIPSAC之核心。RIPSAC 以API及程式庫形式提供此等服務。應用開發者可於RIPSAC中開發、測試、部署及管理應用。RIPSAC支援多租戶且為各租戶提供應用之測試及部署之安全沙箱。終端使用者運算裝置係組配來下載應用、訂購及取消訂購該等應用、控制終端使用者之隱私設置及查看使用歷史及計費資訊。
因此，RIPSAC將各種服務、軟體、程式庫、工具整合於可用於開發及部署各種感測器驅動式應用之單個基礎結構平台中。在本發明之一實施例中，RIPSAC藉由利用標準資訊模組及存取機構(諸如稱作感測器網路賦能(SWE)標準之開放地理空間資訊聯盟(OGC)標準)而啟用此類整合。在一實施例中，RIPSAC感測器服務藉由使用此等標準來提供存取至感測器及感測器觀察結果資料。此外，RIPSAC平台提供客戶程式庫及網路服務應用程式介面(API)以使得該平台可行且輕鬆使用資訊模型及存取機構。在一實施例中，RIPSAC平台藉由使用傳訊基礎結構進一步啟用不同應用及服務之間之感測器相關事件的交換，該傳訊基礎結構由實施感測器相關事件之此類交換的訊息公開-訂購機構組成。
在一實施例中，任何在RIPSAC上運行之軟體(亦即應用及服務)與分析引擎的整合係由包括於RIPSAC平台之分析引擎特定程式庫提供。在此實施例中，啟用資料連接之網路連接協定促進將此等程式庫連接至運行於分析伺服器上之分析引擎。程式庫隱藏終端端點之間之網路連接性之 所有複雜性及詳情。此外，此等程式庫亦提供跨越各種分析伺服器之負載平衡服務。在一實施例中，藉由使用網路服務呼叫、諸如SQL、JDBC及JPAC之技術及特定資料庫客戶程式庫等來存取RIPSAC資料庫服務。現參閱圖4來描述經由可擴展感測器服務模組、可擴展儲存服務模組、可擴展分析服務模組及以網路為基礎之入口網站而附隨之各種服務。
在一實施例中，如圖4所示，經由入口網站及使用者介面來滿足呈現服務模組(401)。入口網站組件包括應用開發者之入口網站、管理員之入口網站及終端使用者用戶入口網站。應用開發者之入口網站用於啟用應用開發者之運算裝置以在RIPSAC上註冊，註冊已開發之應用，創建資料庫，上傳且測試分析程式等。管理員入口網站係由RIPSAC管理員電腦使用以管理及監測基本軟體及硬體基礎結構、監測、管理且控制租戶之平台服務的使用。
在一實施例中，裝置整合及管理服務組件(413)包括資料聚合及裝置監測及管理服務以與閘道裝置、感測器、行動裝置及其在RIPSAC中之網路位址介接。此等服務為用於在此等裝置與RIPSAC之間的資料通訊之各種網路協定提供支援。此系列服務啟用用於監測裝置之健康及狀態之能力及將軟體部署於來自RIPSAC之此等裝置上之能力。在此實施例中，為能夠存取附接至此等裝置且能夠處理感測器特定命令之各類型裝置提供裝置特定軟體模組(稱為裝置感測器配接器)。此外，稱為裝置管理配接器之裝置特 定軟體模組經開發以用於各類型裝置，該等各類型裝置促進用於以下類型活動之網路服務介面，該等活動諸如裝置健康監測、裝置起動、停止及再起動及裝置資料結構存取、讀取及升級。在此實施例中，裝置管理配接器通常於裝置自身上運行。或者，對一些裝置而言，裝置管理配接器可作為以單獨雲端為基礎之網路服務而運行。RIPASAC裝置管理服務使用用於連接至RIPSAC以管理及監測裝置之各裝置的裝置管理配接器。此外，稱為RIPSAC感測器整合配接器之軟體模組係由運行於裝置上之軟體使用，以便經由網際網路連接調用RIPSAC感測器服務。除了使用RIPSAC感測器整合配接器之外，運行於裝置上之應用軟體亦可調用由RIPSAC應用直接暴露之網路服務介面。在此類狀況下，裝置中之RIPSAC整合配接器被繞過，但反而自RIPSAC應用進行調用。此等裝置藉由使用或者拉動模式(pull-mode)或者推動模式(push-mode)來促進平台上之感測器資料獲取及整合。
在一實施例中，就拉動模式感測器資料獲取而言，感測器資料饋入係藉由調用裝置管理配接器而由RIPSAC應用擷取，該等裝置管理配接器為需要其感測器資料的裝置而運行。在另一實施例中，若感測器資料係使用推動模式獲取，則藉由調用RIPSAC感測器整合配接器或者藉由調用由RIPSAC應用暴露之網路服務，裝置軟體將感測器資料記入RIPSAC感測器服務。在一實施例中，視感測器之應用邏輯及類型而定，感測器資料獲取可為連續的(亦即週 期性的)，或事件驅動的，或由一些使用者動作發起之請求式的。RIPSAC平台可支援呈任何粒度之時間序列感測器資料。
在一實施例中，傳訊及事件分配服務(411)為RIPSAC服務及應用之間之訊息及事件的傳遞提供基礎結構。此外，資料儲存及查詢服務(409)啟用大規模分散式感測器資料儲存及查詢設施，包括支援地理空間查詢。此等服務啟用連續查詢處理之能力。
在一實施例中，分析服務組件(407)由若干程式庫及伺服器組成，該等程式庫及伺服器包括組配來對儲存之感測器資料執行即時分析之機器學習包、統計處理包、規則引擎、複雜事件及流處理、知識驅動式處理。應用服務組件(403)並有應用組件、核心感測器服務及使用者介面及可視化服務。核心感測器服務啟用感測器及感測器觀察結果描述服務、感測器發現、特徵描述及現象、插入及查詢觀察結果等。在此實施例中，為了插入給定感測器Id之觀察結果，要指定以鍵/值(<Key,Value>)對、觀察結果之地理位置坐標及觀察結果之時間形式的觀察，且接著使用RIPSAC服務來插入觀察。類似地，使用一或多個參數(包括感測器Id、現象、地理位置參數(端點、界限等)及時間參數)來查詢觀察結果。直接使用觀察結果或將其傳遞至分析程式且接著將分析程式之輸出用於觀察結果。使用者介面及可視化服務組件並有用於自感測器資料創建豐富可視化及報告的程式庫及工具。
在一實施例中，應用組件包括生產者應用組件、消費者應用組件及生產者兼消費者應用組件。生產者應用組件係組配來向RIPSAC平台公開感測器資料。消費者應用組件適於查詢及使用來自RIPSAC平台之感測器資料。生產者兼消費者應用組件係組配來同時充當生產者應用組件及消費者應用組件二者。
在一實施例中，應用支援服務組件(405)包括整合及編製服務、計劃者、共同為各種RIPSAC服務整合及其編製提供支援之平台API及SDK。服務編製准許複雜應用或複雜服務之創建。服務編製本身為平台服務，其出於創建複雜應用之目的而可用於應用開發者。使用策略驅動式存取控制來控制對服務編製服務的存取，例如任何其他RIPSAC服務。使用標準網路服務編製引擎來實施RIPSAC中之服務編製服務。此等服務將准許應用開發者使用編製網路服務編製語言(諸如商業流程執行語言(BPEL))來指定編製邏輯。RIPSAC編製服務係藉由隱藏編製引擎之詳情及引擎特定複雜性而使得編製服務之使用更加簡單。RIPSAC平台啟用此等SDK及API來為第三方應用開發者提供支援，且亦為第三方開發者提供對開發者沙箱及培訓用資料之存取。應用開發者可測試及驗證各種建立於軟體平台上之應用，該軟體平台藉由使用後端軟體平台提供之測試資料、開發沙箱及裝置模擬器而啟用即時分析。API及SDK為充當網路服務及至各種RIPSAC服務之語言特定式連結的軟體開發工具。
在一實施例中，RIPSAC後端平台進一步促進包含應用伺服器、關係資料庫及文件資料庫之軟體基礎結構。應用伺服器充當其上執行使用者應用之容器/虛擬機/主機。關係資料庫及文件資料庫服務在RIPSAC後端平台中啟用資料及文件之儲存。另外，RIPSAC促進資料中心基礎結構服務，包括電腦、網路與碟片儲存服務、檔案服務及防火牆服務。電腦、網路與碟片儲存服務由伺服器、碟片及RIPSAC組件最終在其上運行之充當虛擬硬體基礎結構的網路資源組成。藉由使用檔案服務來向伺服器提供檔案儲存服務。防火牆服務適於基於策略來創建安全區，以便相互分隔不同租戶。
在本發明之一實施例中，為了啟用可撓、可延伸及可交互運作平台(該平台可容納任何感測器類型並與之交互運作)且為了准許輕鬆添加新應用及服務，該平台採用適合資料庫方案及訊息編碼。資料庫方案以下方式設計以使得：可儲存智慧空間環境中之幾乎任何感測器量測及觀察結果以用於即時使用與歷史使用二者。類似地，適合以XML為基礎之編碼及方案可用於自感測裝置輸送至後端平台之訊息。除專屬協定外，遠端資訊服務裝置及後端平台二者支援標準網路服務及用於存取感測器觀察結果之http。
在一實施例中，RIPSAC平台在後端平台之軟體堆疊中並有隱私保護重要特徵。各種以感測器為基礎之應用及服務要求各種等級之隱私保護且所提出之本發明為各應用或 服務啟用定製級之隱私保護。隱私保護經由以下4個子組件達成：
˙策略驅動及適應性存取控制軟體層係組配來用於准許對可存取各種感測器、感測器觀察值及感測器資料庫記錄及欄位者進行細粒度存取控制。
˙強健的隱私保護演算法係組配來用於隱匿，多樣化，干擾及隨機化隱私敏感資料。
˙資料轉換演算法係組配來將隱私資料轉換為適用於為公眾消費而公開之形式，反之亦然。
˙使用可信賴的運算概念與信任平台模組，該等模組用於上述隱私保護及資料轉換的密鑰及演算法的安全及可信賴的儲存。
在一實施例中，智慧電話軟體平台包括與智慧電話及應用儲存模型兼容之軟體開發套件(SDK)。若實施為智慧電話應用，則平台(100)係組配來與市場上建立於若干作業系統(OS)或簡單Java電話(支援J2ME、CLDC、MIDP及Midlets)之各種智慧電話裝置兼容。藉助單一整合雲端運算平台而與諸如感測裝置軟體平台、後端軟體平台及智慧軟體平台之軟體平台組合的如圖2所示之硬體平台，使得用戶及其他授權第三方能夠基於資料分析結果而執行各種任務，該等結果可在雲端或在監測及分析之智慧空間環境附近實施。
參看圖5，圖5為示出根據本發明之示範性實施例的經設計以啟用RIPSAC平台來執行任何智慧空間環境之即時 分析任務的步驟之流程圖。
在步驟501，各自部署於智慧空間環境中之一或多個感測器擷取種各樣格式之以感測器為基礎的資料。
在步驟503，預處理以感測器為基礎之資料中的經擷取之資料，以便提取以感測器為基礎之相關資訊且將該資訊儲存於資料庫中。
在步驟505，對儲存之以感測器為基礎的資訊執行即時分析，以便自該分析導出洞見、推論及可視化資料。
在步驟507，RIPSAC中之一組附隨服務及演算法係基於即時分析結果而用於開發、測試及部署一或多個之以感測器為基礎之應用。
已參閱本發明之各種實施例來呈現先前描述。熟習從屬於本發明之此項技術及工藝者將瞭解中在描述的作業結構及方法可實現修改及改變，而並不有意義地脫離本發明之原理、精神及範疇。
發明優點
本發明具有以下優點：
˙本發明啟用一種平台即服務雲端運算平台，該雲端運算平台准許快速及輕鬆地開發、部署及管理感測器驅動式應用。
˙本發明提供一種用於感測器資料擷取、儲存、分析及可視化等之整合平台。
˙本發明能夠輕鬆地開發及部署應用，該等應用由眾多不同第三方開發者使用可呈應用程式設計介面(API)及 軟體開發套件形式(SDK)形式之一組服務而開發。
˙本發明容許多個感測器資料提供者、多個應用開發者及應用終端使用者以安全且相互隔離之方式與平台連接，以便存取由平台促進之各種服務及應用。
˙本發明藉由促進策略驅動式資料隱私及平台上之策略驅動式資料而容許感測器資料在應用及使用者之間共用。
˙本發明容許平台與任何種類感測器介接且與感測器類型及感測器資料觀察結果無關。
˙本發明之平台為廣泛種類之感測器及感測器觀察結果提供可擴展感測器資料儲存且提供可擴展分析服務。

Claims (20)

  1. 一種用於在智慧空間環境中提供雲端運算平台之系統，其中該雲端運算平台促進感測器驅動式應用之快速及簡易開發、部署及管理，該系統包含：一系列基礎結構服務，其整合至雲端運算平台，其中該系列基礎結構服務係經組配來獲取、儲存及分析自多個感測器裝置接收之感測器資料，且其中該系列基礎結構服務包含裝置整合與管理服務、分析服務、傳訊與事件分散服務、資料儲存與查詢服務、感測器管理服務、應用支援服務服務、使用者介面與可視化服務及安全、存取控制與隱私策略服務；多個應用程式介面(API)、程式設計語言特定程式庫及軟體開發套件(SDK)，其提供至應用開發者以利用該系列基礎結構服務來開發、測試、部署及管理多個以感測器為基礎之應用；一呈現模組，其包含多個以網路為基礎之入口網站，該等入口網站適於監測、管理及控制該系列基礎結構服務、已開發之該等以感測器為基礎的應用，及軟體與硬體基礎結構；及一系列基礎結構應用，其係組配來實現以下至少一：將感測器資料發送至該雲端運算平台；及自該雲端運算平台接收感測器資料。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該裝置整合與管理 服務係使用包含裝置感測器配接器、裝置管理配接器、感測器整合配接器、網路服務介面或其組合之一組裝置而啟用。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等裝置整合與管理服務係組配來介接多樣感測器裝置、促進對啟用資料通訊之網路協定的支援、監測該等感測器裝置之健康及狀態、自該雲端運算平台在該等感測器裝置上部署軟體、或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等傳訊與事件分散服務適於在該等雲端運算平台服務及自其建立之應用之間傳遞訊息與事件。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等資料儲存與查詢服務係組配來啟用分散式感測器資料儲存及查詢該感測器資料儲存。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等感測器管理服務係組配來啟用感測器發現、感測器描述與感測器資料觀察結果、特徵描述、插入觀察結果、查詢觀察結果，或其組合。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等應用支援服務係組配來為服務整合及其編製提供支援。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等應用支援服務係組配來啟用身份管理、策略驅動式存取控制、資料隱私控制與資料遮蔽及存取該雲端運算平台之各種類別使用者的驗證。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等多個以網路為基礎之入口網站包含：一應用開發者入口網站、一管理員開發者入口網站及一用戶入口網站，其中該應用開發者入口網站係適於容許各種應用開發者在該雲端運算平台上註冊，註冊應用開發者之應用，創建資料庫，且其中該管理員開發者入口網站係適於容許各種管理員來監測、管理及控制租戶對基本軟體與硬體基礎結構及平台服務的使用，且其中該用戶入口網站係適於容許各種用戶下載應用、訂購且取消訂購該等應用、控制隱私設定、及查看使用歷史及計費資訊。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該基礎結構應用包含一軟體基礎結構，該軟體基礎結構包含多個組配來託管終端使用者應用之應用伺服器、分析伺服器、用以儲存關於該等終端使用者應用之資料及文件的關聯資料庫與文件資料庫。
  11. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該基礎結構應用包含一資料中心基礎結構，該資料中心基礎結構包含：一電腦、網路與碟片儲存資源，其作為基礎硬體/虛擬硬體基礎結構；檔案伺服器，其提供檔案儲存服務；及防火牆，其係組配來基於策略創建安全區來相互分隔不同的平台使用者或應用。
  12. 一種用於在智慧空間環境中提供雲端運算平台之方法，具有促進感測器驅動式應用之快速及簡易開發、部署及管理之特色，該方法包含： 組配雲端運算平台用於執行運算活動來促進多個感測器驅動式應用之動態開發、部署及管理；將多個軟體組件、程式庫、基礎結構服務、軟體開發工具整合至雲端運算平台中，以便預處理及儲存自多個感測器擷取之資料、分析該資料儲存且向多個用戶傳播經分析之資料，其中該基礎結構服務包含裝置整合與管理服務、分析服務、傳訊與事件分散服務、資料儲存與查詢服務、感測器管理服務、應用支援服務、使用者介面與可視化服務，及安全、存取控制與隱私策略服務；為多個應用開發者提供多個應用程式介面(API)及軟體開發套件(SDK)，以便在該雲端運算平台中開發、測試、部署及管理一或多個感測器驅動式應用；在該雲端運算平台上使用一使用者特定存取與許可為註冊之用戶及應用開發者中之每一者組配服務編製，且使用一標準網路服務編製引擎實施編製邏輯；及組配該雲端運算平台以監測、管理及控制不同類別使用者對服務基礎結構、硬體與軟體基礎結構及多個感測器驅動式應用之利用。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該裝置整合與管理服務包含用於藉助裝置特定軟體模組而與閘道裝置、感測器、行動裝置及其相應網路位址介接之服務，該等裝置特定軟體模組包括裝置感測器配接器、裝置管理配接器及感測器整合管理配接器、或其組合。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該等感測器動態地與該雲端運算平台耦接，且無縫整合以用於特定(ad-hoc)資料收集。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該等感測器包含以下至少一：軟感測器、實體感測器及虛擬感測器，各感測器係可在一情況下視當前伺服器處理感測器資料之負載，藉助能夠處理感測器資料之伺服器的動態添加而加以調整。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該雲端運算平台係組配來，不論是連續地、間歇地或者在請求之後，自該等感測器中之每一者接收資料，其中該等感測器預註冊且通過該雲端運算平台驗證以使得資料使用及傳播的程度係由其擁有者動態支配。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中來自該等感測器之觀察結果資料係經由以同步輪詢為基礎之模式或以異步通知為基礎之模式存取，且可由基於時間、空間、空間-時間或以數值為基礎之過濾準則來過濾。
  18. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該一或多個感應器驅動式應用之開發與管理包括以下之一或多者：創建該一或多個感測器驅動式應用、測試該一或多個感測器驅動式應用、啟動該一或多個感測器驅動式應用、停止該一或多個感測器驅動式應用、再起動該一或多個感測器驅動式應用、升級該一或多個感測器驅動式應用、修改該一或多個感測器驅動式應用、刪除該一或多個感測器 驅動式應用、部署及取消部署該一或多個感測器驅動式應用。
  19. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該雲端運算平台係用於包含能源、政府、運輸、醫療、教育或其組合之不同部門中創建智慧空間應用及服務。
  20. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該服務基礎結構、硬體與軟體基礎結構及該等多個感測器驅動式應用之監測、管理及控制，係藉助該平台中之以網路為基礎之標準入口網站而實施。
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