面向物联网传感器资源融合服务动态生成方法及中间件

本发明涉及物联网，提供了一种面向物联网传感器资源融合服务动态生成方法及中间件。

背景技术：

1、近年来，随着物联网技术和传感器技术的快速发展，人们工作和生活环境中的传感器越来越多，这些海量传感器构成了能够提供大量原始数据的传感器。然而，针对需要抽象化和集成化数据的上层应用而言，传感器提供的这些低粒度的原始数据很难被直接利用。

2、物联网技术的发展遵循基础硬件环境建设先行的现代信息技术产业化模式，即未来人们将面临的一个技术难题在于首先具备获取大量集群传感器数据的能力，在此基础上构建相应的智能家居或智慧城市的集成化、智能化的行业应用。依据这种模式，原有先有应用然后再依据应用定制信息数据采集需求的软件设计方法不再适用。而需要依据行业应用的需求来规划应用传感器感知数据输入接口，该应用接口的定制由于综合了传感器数据并面向行业应用的决策与认知的数据维度，因而这一抽象化和集成化的数据粒度通常称为行业应用数据模型，那么如何依据智能家居或智慧城市数据需求，设计自动化数据处理中间件筛选传感器中已有的低粒度的原始设备数据并自动集成为应用需求数据，以支撑未来越来越多新颖且无法预见的行业应用的数据分析、决策支持和可视化技术，将是智能信息处理技术发展的一个关键瓶颈与技术挑战。

3、海量的传感器能够提供大量的原始感知数据，但是这些大量的低粒度原始数据无法直接被应用所使用。例如一个小区中，每家每户以及小区中的公共区域都有已安装了大量的各类传感器的情况下，该小区的物业需要一个楼宇火灾管理应用来实时监测整个小区是否有火灾发生并进行预防。小区中的温度传感器只能感知某一固定位置的温度，这些温度传感器的数据没有进行关联，楼宇火灾管理应用无法直接获取到某一房间或者某一楼层的火灾的态势，即温度传感器的原始数据无法直接被楼宇火灾管理应用使用。针对应用无法有效利用传感器原始数据这一问题的分析如下：

4、(1)应用数据需求复杂多变，需要根据不同的数据需求动态生成对应的数据接口，以便应用获取需求数据。一个应用往往需要多种需求数据，而每种需求的数据接口往往是不一致的。例如在火灾管理应用中需要室内温度和室内烟雾浓度这两个数据，而室内温度采用华氏度或者摄氏度来表述，室内烟雾浓度一般采用体积浓度和质量-体积浓度来表述，它们的数据接口并不一致。针对不同的需求数据需要动态生成其对应数据访问接口。

5、(2)应用所需数据需要对传感器原始感知数据进行一系列的处理和融合才能被应用所使用。例如在一个房间中共有三个温度传感器，它们所检测到的温度数值并不相同，而一个应用需要该房间的室内温度这一数据，因此需要将这三个温度传感器的数据进行处理和融合才能形成应用所需的室温数据，才能被应用使用，因此传感器原始的感知数据需要进行一系列的处理。

6、(3)智能家居场景下的海量传感器中存在种类繁多的传感器，某一具体的需求数据需要从它们中筛选出合适的传感器来提供原始感知数据支撑。应用中往往需要某一位置的数据，例如需要某一房间的室温数据，那么就需要首先根据一定的规则筛选出该房间内的所有温度传感器，然后根据所需的数据类型筛选出能为该需求数据提供数据支撑的传感器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有传感器提供的这些低粒度的原始数据很难被直接利用的问题，首先需要筛选合适的传感器感知设备，然后对这些传感器感知设备的原始数据进行转换和融合处理才能形成能够被应用所直接使用的需求数据。

2、为了实现上述目的本发明采用以下技术手段：

3、一种物联网传感器资源管理与应用服务中间件，包括以下模块：应用服务中间件是将传感器的资源数据转换成应用资源数据，为应用提供可以直接使用的数据。

4、通用资源管理模块：将各传感器都抽象成资源子树，得到传感器资源树，一棵资源子树表示一个传感器的所有信息，所述所有信息即包括对传感器的描述信息，也包括传感器所采集到的感知数据；

5、应用数据接口生成模块：依据应用的数据需求，动态创建应用资源树和缓存数据表，并生成应用数据服务接口，供应用在需要时主动获取。

6、服务动态调度模块：依据应用所需的数据以及传感器资源树能够提供的感知资源匹配到对应的服务调度模板，然后动态加载已有的基础服务并进行实例化，最后将这些实例化后的基础服务进行组合，生成数据融合agent；

7、基于资源发现的数据管道创建模块：在生成数据融合agent之后，进行资源发现并从传感器资源树中筛选出应用资源所需的传感器感知资源，然后建立起这些传感器感知资源到数据融合agent之间的数据管道。

8、上述技术方案中，应用数据接口生成模块实现具体如下：

9、应用数据接口生成模块接收到应用的数据需求后，首先需要对应用的数据需求文件解析，然后能根据解析结果创建对应的应用资源树和缓存数据表，并能将应用资源树上更新后的数据写入到对应的缓存数据表中，以供应用在需要的时候主动获取；

10、具体的数据需求文件解析：

11、根据数据需求文件的格式和文件中各个字段的定义，能解析出数据需求文件中的相关信息，包括应用的基本信息、应用资源树结构、所需数据的缓存数据表结构、数据所需的传感器感知资源以及每个数据的生成方法。

12、具体的创建应用资源树：

13、根据数据需求文件解析出的应用资源树结构，通过资源调度接口创建与之对应的应用资源树，并创建各个应用资源的订阅，以便能及时接收到最新的应用所需数据；

14、上述技术方案中，还包括缓存数据库管理模块和缓存数据表更新事件发送模块，具体如下：

15、缓存数据库管理模块：包含缓存数据表创建、缓存数据表删除和完成应用资源到缓存数据的转换。根据数据需求文件解析结果中的缓存数据表结构创建对应的缓存数据表，若缓存数据表已经存在，需要根据解析结果中覆盖还是追加选项字段对己存在的缓存数据表进行操作，应用服务中间件接收到最新的应用资源数据后，能将应用资源数据转换成缓存数据并写入对应的缓存数据表中。

16、缓存数据表更新事件发送模块：将最新的应用资源数据写入到缓存数据表后，还需要根据解析结果中的应用数据需求信息找到应用的网络连接，并向应用发送缓存数据表已更新的消息。

17、上述技术方案中，服务动态调度模块实现具体如下：

18、服务调度模板匹配：

19、基于已有的服务调度模板，根据应用数据需求以及传感器资源树能够提供的感知资源匹配合适的服务调度模板，然后根据这些传感器感知资源的相关信息确定服务调度模板上基础服务的参数以及它们之间的依赖关系，即得到模板实例化参数；

20、服务so动态加载：

21、基于模板实例化参数从基础服务so库中加载对应的服务so，并按照深度优先遍历确定各个服务的调度顺序，最后按照调用顺序启动各个服务实例；

22、数据融合agent生成：

23、依据服务调度模板匹配结果中的服务之间的依赖关系，将动态加载并初始化后的服务实例进行组合，确定它们之间的先后调用关系，生成数据融合agent。

24、上述技术方案中，基础服务so库中包含有各种类型的基础服务，通过动态调度的方式参考服务调度模块库中的调度模板，根据应用数据需求和资源发现的结果，加载这些基础服务构建服务实例，将原始感知数据融合为应用需求数据；基础服务so库中包含有各种类型的基础服务具体包括单位转换、数据存储类型转换、数据同步和滤波处理。

25、上述技术方案中，服务动态调度模块还包括：

26、服务生命周期管理：

27、对数据融合agent中的各个服务的生命周期进行管理，能够根据数据融合agent的具体状态启动服务实例、停止服务实例以及销毁服务实例并回收服务实例所占用的资源；

28、服务运行时管理：

29、在服务运行时，需要对服务进行驱动，即把从传感器资源树上获取的数据发送给数据融合agent，进行数据融合处理，然后将处理好的数据更新到应用资源树上，同时捕获服务运行时可能出现的错误，并能重新启动或者停止服务实例。

30、上述技术方案中，基于资源发现的数据管道创建模块实现具体如下：

31、资源发现模块：根据应用数据需求文件解析结果中应用资源所需的传感器感知资源类型和传感器感知资源名称对传感器资源树上资源进行模糊匹配筛选出能够为应用资源提供数据支撑的传感器感知资源；

32、数据管道构建模块：在获取到所需的传感器感知资源后，生成它们的订阅或者查询指令，构成资源调度脚本，然后通过资源调度接口发送这些脚本构建起从传感器资源树上传感器感知资源到数据融合agent的数据管道。

33、实施方式，如根据这些发现的传感器资源id生成订阅和查询的资源调度脚本，通过这些资源调度脚本来创建传感器感知资源到数据融合agent之间的数据管道，这样才能获取到传感器的资源数据。

34、本发明还提供了一种面向物联网传感器资源融合服务动态生成方法，所述的一种物联网传感器资源管理与应用服务中间件实现传感器感知数据的处理和融合。

35、因为本发明采用上述技术手段，因此具备以下有益效果：

36、1、本发明通过在传感器和应用之间增加一层应用服务中间件来实现根据应用的数据需求动态生成应用的数据服务接口，然后根据应用所需的数据基于服务调度模板动态加载对应的基础服务生成数据融合agent，最后根据应用需求数据所需传感器的规则，筛选出对应的传感器，并建立传感器到数据融合服务的数据管道，实现了传感器中的原始数据通过应用服务中间件的自动处理与融合最后供应用使用。

37、2、为应对应用的动态数据需求，本技术定义了应用数据需求规范，应用按照此规范提出数据需求，由中间件动态生成需求数据服务接口，并为之提供数据。当有需求数据生成后，应用能够直接从动态生成的数据服务接口获取依据底层感知设备数据融合而成的数据，简化了应用获取数据的流程。同时，为支持对时延敏感的数据需求，在完成一帧数据的融合后，会将该数据融合事件发送给应用以便能被及时读取。

38、3、为根据应用的数据需求生成应用数据，本技术定义了应用数据生成规则，针对不同需求数据的生成规则，中间件基于服务调度模板从基础服务库中动态调度基础服务生成数据融合agent，完成从传感器数据到应用需求数据的转换与融合。

39、4、传感器中有大量的不同种类的感知设备，要依据这些感知设备生成不同的应用需求数据，需要从大量感知设备中筛选出合适的设备。本技术实现了基于传感器感知设备资源层的资源发现，能够基于传感器感知设备的各个属性发现能够提供数据支撑的感知设备。还能监听这些传感器感知设备上下线事件，动态地建立或者删除传感器感知设备资源到数据融合服务之间的数据管道。