一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法
【專利摘要】本發明公開了一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法，將物聯網的體系架構劃分為五個層次，從下到上依次為感執層，網絡層，資源層，平臺層，應用層，本發明將Android與室內環境的監控結合起來，擴大了適用范圍。本發明通過資源層的引入，可以將物聯網異構設備的不同功能單元封裝為具有良好定義接口和規范的資源，并以松耦合的方式整合在一起，這樣能有效地解決資源重用，增強異構組件之間的互操作問題。而統一的平臺層的建設可以整合種類繁多的行業終端、個人終端，通過統一、規范的接入管理，提供端到端的服務支持，從而實現規模化發展。
【專利說明】一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬于物聯網【技術領域】，涉及一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法。

【背景技術】
[0002] 現有網絡體系的設計思想是一類網絡支撐一種主要服務模式，不適應多種網絡支 撐多種類型的服務，無法滿足人們對于服務的需求。在傳統架構中，應用開發者在開發應用 之前必須了解對應的設備類型及其數據格式后開發固定應用，且隨著需求的變化，必須重 新根據新類型設備的加入大量修改應用代碼，因此其開發的靈活性較差，擴展性受限，代碼 復用性較低。


【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于克服上述技術存在的缺陷，提供一種物聯網泛在設備資源模型 的構建方法，通過資源層的引入，可以將物聯網異構設備的不同功能單元封裝為具有良好 定義接口和規范的資源，并以松耦合的方式整合在一起，這樣能有效地解決資源重用，增強 異構組件之間的互操作問題。而統一的平臺層的建設可以整合種類繁多的行業終端、個人 終端，通過統一、規范的接入管理，提供端到端的服務支持，從而實現規模化發展。其具體技 術方案為：
[0004] 一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法，包括以下步驟：
[0005] 步驟1 :感執層設備上電以后，首先向網關發送設備發現包，在收到網關回復的 ACK消息后，向網關順序發送描述自身能力的數據包。
[0006] 步驟2 :得到描述設備能力的數據包后，解析數據包。得到設備能力，將設備擁有 的不同能力抽象為不同的資源，建立資源模型。
[0007] 步驟3 :從設備能力描述包中獲得訪問設備抽象資源的URI (統一資源標識符）信 肩、。
[0008] 步驟4 :從設備能力描述包中得到上述設備抽象資源對應的動作描述信息。
[0009] 步驟5 :從設備能力描述包中得到上述設備抽象資源所對應的屬性信息。
[0010] 步驟6 :屏蔽底層的設備異構性，生成XML格式的資源模型描述文件，統一以資源 的形式提供給平臺。
[0011] 優選地，描述資源的資源模型中，需根據關鍵屬性得到資源的資源實例信息。資源 實例信息用來區分不同屬性的同名資源。
[0012] 優選地，對于同一資源的不同資源實例，避免其他相同信息的重復描述，對每個資 源都有資源實例的描述信息。
[0013] 優選地，若資源的某個屬性支持事件功能，當有上層應用對資源的此屬性進行了 事件定義，需根據事件定義信息得到資源的事件實例描述信息。
[0014] 與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0015] 與傳統的三層物聯網體系架構相比，通過資源層的引入，可以將物聯網異構設備 的不同功能單元封裝為具有良好定義接口和規范的資源，并以松耦合的方式整合在一起， 這樣能有效地解決資源重用，增強異構組件之間的互操作問題。而統一的平臺層的建設可 以整合種類繁多的行業終端、個人終端，通過統一、規范的接入管理，提供端到端的服務支 持，從而實現規模化發展。在資源模型中，資源實例對資源類進行實例化，一個資源類可能 包含一個或多個資源實例，因此由XML的自定義標簽〈instanceList〉標識資源實例列表， 其中多個實例的冗余信息（包括動作和屬性的共同描述）在上面介紹的兩對標簽中描述， 而由〈instance〉標簽劃分的每個實例之間，用于互相區分的屬性或屬性族由一組或多組 〈StateVariable〉描述，這種描述方式保證了對資源模型的完整呈現。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是面向資源的物聯網體系架構模型的結構圖；
[0017] 圖2是物聯網泛在設備資源模型的構建方法的流程圖。
[0018] 圖3是XML格式的資源模型描述示意圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0020] 組成該體系架構的系統組件，以平臺為界，在結構上架構分為兩部分。
[0021] 圖1為物聯網資源支撐系統的組成部分，包括了設備、設備群和網關。上面是應用 數據系統，包括了支持應用的web服務器群和定位資源的資源服務器群，其軟件架構用來 獲取平臺資源的內容，以及資源提供方式。中間為業務平臺，綜合管理網絡資源的鑒權、識 另IJ、控制、管理等功能。
[0022] 1、設備、設備群
[0023] 物聯網的數據來源是海量的，地理位置分散，方式多種多樣，基于此需求，設備節 點必須是分布的，集群的。物聯網設備是具有某種能力，包含某種資源的設備，包含傳感器 節點、RFID或智能設備。設備群是處于某種地理位置、組合成為能夠提供某用能力的設備 群體。設備和設備群是提供數據挖掘的原始材料，也是系統的有效數據來源。
[0024] 2、網關
[0025] 由于需要應對種類繁多的硬件設備，他們的數據傳輸方式各有不同，在設備和設 備群的管理上將會是十分復雜的。網關設備是支持整個系統運行的基礎，資源層的核心模 塊在其上實現。首先它是一個具備一定計算能力的嵌入式設備，承擔了系統感知層識別，同 時，網絡層接入的所有需求，需要識別和統一不同源的數據格式，數據訪問方式，數據傳輸 方式，進行資源格式化，提供資源的描述信息，資源調用接口，執行某些專項策略，并且具備 一定數據表現能力等等，因此為了劃分功能十分復雜的網關系統，將功能模塊化，由資源層 和網絡層各自負責通信處理模塊和數據處理模塊，減少功能的耦合性。其內部功能的設計 與實現方式參考之后章節。
[0026] 3、業務平臺
[0027] 平臺作為下層設備和上層應用的接口，提供了通用的功能，比如數據訪問，服務提 供等。而對于平臺的需求第一是將資源泛化為具體的業務流程和數據信息。第二，需要考 慮到資源的安全性和私有性處理數據，存儲和管理它所部屬的資源。它是業務的功能基礎 模塊，好的運營平臺能夠為用戶群提供更加專業化的數據服務。
[0028] 4、資源服務器
[0029] 資源服務器，就是對整個體系結構提供多請求資源定位的系統，它主要面向應用 群提供服務。當多個應用請求相同資源時，資源服務器分析信息后，僅向網關發送一次資源 請求信息，以減少網絡通信量，避免造成不必要的浪費。
[0030] 本發明認為，物聯網業務紛繁復雜，如果為每個業務都定義一套運行流程，顯然是 繁瑣、不科學的，因此，可將物聯網網絡終端能力的基本類型進行抽象，并采用適當的規則、 約束條件對這些基本類型進行組合與重用，以靈活地生成各式各樣的物聯網應用業務。
[0031] 從宏觀角度將物聯網網絡終端看做資源，并采用引入資源層層次結構的思想對物 聯網體系架構進行功能層次劃分，支持物聯網業務平臺對物聯網資源的識別、管控。這樣 做也利于物聯網整體架構的開發人員專注于某個層次的技術手段，通過層次之間的接口交 互，從而降低物聯網開發的復雜性和耦合性。
[0032] 設備的即插即用機制是指網絡中各種程序和設備能夠聲明自己的功能以及提供 的服務，而應用業務則可以在鑒權過后自動發現并訪問所需資源的一種機制。
[0033] 資源層功能的設計要求是：
[0034] 1、保證用戶可以通過服務的某些給定屬性信息查找到所需的資源；
[0035] 2、允許用戶可以基于服務的訪問方式來請求資源；
[0036] 3、支持平臺在對整個資源一無所知的條件下獲取資源信息；
[0037] 4、實現一種機制保證在新節點進入物聯網網絡時它所提供的資源可以被發現；
[0038] 5、實現一種機制保證在節點失效時可以判斷服務不可使用；
[0039] 6、保證資源的唯一性；
[0040] 7、支持網關對資源發現信息的緩存，快速的創建和定義新資源，以提高即插即用 的速度。
[0041] 資源模型統一了物聯網網絡資源，資源描述則涵蓋資源外部關系、內部結構和本 身特征三個層次。即描述怎樣、何時、誰收集了哪些特定的信息，還有這些信息的格式為何。
[0042] 作為數據信息交換和網絡計算基礎的可擴展標記語言（XML)，其已經成為網絡上 通用的描述語言。通過具有平臺無關性的XML來表達信息，可以跨越平臺、設備傳遞數據 [36]。同時，XML具有如下優點：
[0043] 1、簡單的數據交換。在XML中，可以使用文本格式的配置方式保存數據和標記。同 時可以使用固定的XML編輯器或其他軟件編寫XML文檔，沒有強制性的要求，當需要檢查錯 誤時，可以放入W3C網站直接檢查和修改文檔。同時，需要描述的數據量較大時，使用XML 更加高效的。
[0044] 2、可自定制標簽。在XML中，可以使用自己定義的標志語言，這反映出XML強大的 功能，不僅如此，還可以與他人創建的XML標記相融合，進行擴展、添加使用，從而達到復用 的目的。
[0045] 3、自描述數據。XML可以用純ASCII編寫，也可以用幾種其他定義好的格式來編 寫，因此在其基本的模式規定之上，數據格式的擴展性非常靈活。ASCII文本在丟失一些字 或者相當多的字節時，剩下的數據還是可以讀取的。因此，XML語言具有自描述性。
[0046] 4、結構化的數據。XML的使用者不但可以指定數據內容，還可以為指定的數據的設 計靈活的結構，同時也可以將不同的元素組合成其它的元素。這一點對于擴展處理復雜的 量級數據極為重要。
[0047] 因此，選用XML語言描述網絡中資源的詳細內容，使其被資源管理平臺識別、解 析，并為用戶查閱。
[0048] 本發明中設計的資源模型，使用以XML為基礎的網絡描述語言，描述物聯網網絡 泛在資源，其描述標簽和格式的定義如下：
[0049] <?xml version="1.0"? encodin^,,utf-8H?> 〈device〉
[0050] <fecetype> </facetype> 〈manufacturer〉〈/manufacturer〉· <modclnamcx/modelnanie> <UN></UN> <resourceList> <resource> <resourceName> </resourceName> <urlx/url> <actionList> <action> <actionNamex/actionName> <argumentList> <ai*gment> <argName></argName> <inout></inout> <descriptionx/description> </argment> </argumentList> <descriptionx/description> </action> </actionList> <resourceStateTable> 〈Variable event=MN〇lYES"> <varNamex/varName> <dataTypex/dataType> </Variable> </resourceStateTable> <instanceList> <instance> <name> </nam〇 <StateVariable> <VariableName></VariableName> <Valuex/Value> </StateVariable> 々instance〉
[0051] </instanceList> </resource> </resourceList> </device>
[0052] 在資源描述中，各字段意義以及取值如下。
[0053] <devicc> 網關設備描述字段，包含以下子字段： <resourceList> 可選，網關設備所見網絡提供的資源列表，含如下子字段。 <resource> 可選，子字段包含一個資源類基本信息 <resourceName> 資源名稱，取值為字符串。 <url> 資源訪問接口取值為URL描述方式的字符串。 <actionList> 提供的動作列表。 <action> 動作信息字段，包含以下子字段： < actionName > 動作名稱。 < argumentList > 參數列表包含以下子字段。 <argment> 參數字段，包含以下信息： <argName> 動作參數名稱 <inout> 參數方向，in表示輸入參數，out表示輸出參數 〈description〉 描述文本，字符串。 <resourceStateTable> 資源類的屬性列表。 〈Variable event=''S5> 屬性變量描述，其子屬性選項event表明是否支持訂閱可選YES或NO <varName> 屬性名稱。 <dataType> 屬性數據類型，可取字符串、整型、浮點型等。 <instanceList> 資源實例列表。 <instance> 實例信息字段，包含以下子字段： <name>
[0054] 實例名 <StateVariabIe> 劃分實例的屬性鍵值對 <VariableName> 屬性名稱 <VaIue> 厲性取值
[0055] 三個設備攜帶的資源類S1、S2、S3為例，圖3展示XML語言描述的網絡資源信息的 摘要字段示例。
[0056] 如圖可以看出，標簽對〈resourceList〉表明當前網關所管理的網絡設備的資源 列表，標識網絡資源隊列。由于一個網關所管理的網絡中存在多個傳感器或RFID設備，因 此網關設備需要管理多個資源信息，本例中的列表包含三個資源為Sl，S2, S3。
[0057] 以資源類S2為例，多個設備可以支持這種資源的能力，此時，在網關接收的信息 中會出現同一資源的重復描述信息，但從全網角度看僅為一種能力，因此需要通過抽象整 合后，將這些重復信息以一種資源的形式告知平臺即可，標簽對〈resource〉單獨描述這種 資源，網關處理時僅需記錄一遍描述信息和多個設備的對應關系。在每個資源的描述基本 信息中，其訪問接口使用URL標簽標識而命名規則的格式為：
[0058] /IP/resource/資源名/實例名/動作名/屬性鍵-值對，具體如圖3所示。
[0059] 每種資源的動作和屬性描述列表由〈resource〉的子標簽對〈actionList〉與 〈resourceStateTable〉標記，與資源標簽的標識方式相同，為了處理一對多的映射關系，使 用〈action〉和〈Variable〉標簽單獨描述所述資源的每個動作和屬性信息。
[0060] 在資源模型中，資源實例對資源類進行實例化，一個資源類可能包含一個或多個 資源實例，因此由XML的自定義標簽〈instanceList〉標識資源實例列表，其中多個實例的 冗余信息（包括動作和屬性的共同描述）在上面介紹的兩對標簽中描述，而由〈instance〉 標簽劃分的每個實例之間，用于互相區分的屬性或屬性族由一組或多組〈StateVariable〉 描述，這種描述方式保證了對資源模型的完整呈現。
[0061] 以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，本發明的保護范圍不限于此，任何熟 悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡 單變化或等效替換均落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種物聯網泛在設備資源模型的構建方法，其特征在于， 步驟1 :感執層設備上電以后，首先向網關發送設備發現包，在收到網關回復的ACK消 息后，向網關順序發送描述自身能力的數據包； 步驟2 :得到描述設備能力的數據包后，解析數據包；得到設備能力，將設備擁有的不 同能力抽象為不同的資源，建立資源模型； 步驟3 :從設備能力描述包中獲得訪問設備抽象資源的URI (統一資源標識符）信息； 步驟4 :從設備能力描述包中得到上述設備抽象資源對應的動作描述信息； 步驟5 :從設備能力描述包中得到上述設備抽象資源所對應的屬性信息； 步驟6 :屏蔽底層的設備異構性，生成XML格式的資源模型描述文件，統一以資源的形 式提供給平臺。
【文檔編號】H04L29/08GK104144215SQ201410360027
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月24日 優先權日:2014年7月24日
【發明者】張羽, 李士寧, 張艷, 夏先進, 李君偉 申請人:西北工業大學