专利名称：一种物联网系统中对象的描述方法及对象信息交互系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及物联网技术领域，具体地说，涉及一种物联网系统中的软件开发和数据存储提供一种通用的对象描述方法及对象信息交互系统。
背景技术：
经过近几十年的发展，互联网取得了巨大的成功，其WWW万维网通过超文本链接标示语言(HTML,Hypertext Markup Language)语言进行信息交换,其常见的现象是浏览器所显示的网页地址是以.htm (或.html)为结尾的。以现有的成熟的互联网技术为基础，目前又新建立了另外一种不同于互联网功能且比互联网更为庞大的物联网，该系统可以自动的、适时地对物体进行识别、追踪、监控并触发相应事件。物联网是近年来的一项热门技术，现在它广泛应用于交通、物流、商业、管理等各领域，面临的问题就是如何实现物品在不同的物联网子系统间进行识别、追踪；如何使物联网中所有的物品信息通过HTML语言一样信息交换。而物联网感知信息的存在不确定性，主要表现在三个方面:感知物品信息的描述不确定、感知物品信息的融合不确定、感知物品信息的使用不确定，只有解决了这三个问题才能实现信息整合以实现物联网信息的有效利用。目前特别需要一种好的物联网信息交互模型来解决这一问题，它设计成用于人及机器都可使用的自然物体的描述标准，用于物联网系统网络中信息识别、交换、存储。要解决物品在不同的物联网子系统间进行识别、追踪、交换、存储，基本的条件就是赋与物品以标识和基本属性。标识是给予物品一个唯一的“身份证”，电子产品编码(EPC，ElectronicProduct Code)体系很好的解决了物品的标识；而物品属性描述目前在物联网中并没有很好的解决方法。现实真实世界中的物品丰富多样，很难以用一个统一的语言来客观的描述每一个物体。但是，自然物体都有着共同的特性，如物体名称、体积、重量；企业、个人交易时又有着时间、空间上的共性。例如，桔子、橙子、统一鲜橙多，它们三者都属于食品，而桔子、橙子同属于农作物，鲜橙多又是橙子加工后的商品；人们交易一箱橙子的时间、地点又是相同的。但是，自然物体的一些相关信息(如生产地、保质期)不会变化。每一个物品都有其物理本身属性，这包括体积和质量。而且它们经常还要考虑内部结构的。此外它们为不同公司、个人所拥有，并还要在这些公司和个人之间进行交易。总之，它们存在于时间和空间中。如何将自然物品的描述，用于物联网系统网络中信息识别、交换、存储，这是物联网将要面对的问题。只有真正解决物联网感知信息的不确定性，物联网的各种应用将得到蓬勃发展，所感知的信息，建立一个庞大的网络体系，并对它能进行信息交互和整合，这样物联网才有意义。现有技术中的一种解决方案是一种利用通用监控模型对信息系统监控的方法，包括步骤:(1)将信息系统中的各种监控对象统一设定为通用管理对象进行描述，每个管理对象包括:能够监控到的属性、获取属性的方法；(2)使用通用访问协议实现获取属性的方法；(3)通过配置方式定义管理对象及其访问，按照一定的语法要求，通过编写配置文件的方式对管理对象进行描述，完成配置文件编写后，通过程序生成与该类设备对应的java程序；该java程序每创建一个实例对象，即与现实中该类设备的一个实例设备对应，通过对该java对象的控制，可实现对实际设备的监控。现有技术中提供的另一种物联网信息源统一描述和访问方法，该方法是通过互联网上的服务器完成信息源的注册、统一描述和访问，具体为接收物联网感知设备的部署者和/或数据的使用者的注册请求并授权，接收部署者对感知设备的注册，自动生成其对应的单一信息源服务端口及其描述，接收部署者或使用者的组合规则定义，自动生成组合信息源服务端口及其描述，对单一信息源和组合信息源统一分配标识，并对服务端口及其描述进行存储，接收使用者的检索请求，查找服务端口及其描述，使用者通过服务端口获取数据。本发明能够对信息源进行统一描述和注册，供业界使用，且能简化应用和感知设备的设计。综上所述，现相关技术提供的解决方案中，只是针对基于互联网的信息系统监控的通用监控模型，并没有针对物联网的专门特性来定义通用的监控对象。
发明内容
本发明提供一种物联网系统中的对象描述方法及系统，可使得物联网中的物品信息规范化。本发明提供的一种物联网系统中对象的描述方法，包括:创建用于定义物联网系统中对象信息特征的元数据库，该元数据库分为两类:核心信息元数据和扩展信息元数据，所述核心信息元数据为用于描述该类物品自身的特征信息，所述扩展信息元数据为与该类对象相关联的信息；创建核心属性文件，基于该核心属性文件对相关文档的结构和内容约束并将不同的扩展属性元数据进行组合，根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件；基于元数据属性模板文件和采集的数据来实例化描述该对象的文档。本发明还提供一种实现物联网系统感知网络中对象信息交互的系统，包括:客户端、网络服务器、简单对象访问协议SOAP引擎、网络服务器端程序、数据存储单元，其中:所述客户端，用于向网络服务器发起物品信息查询、物品实时路径更新和物品路径查询请求，并接受网络服务器返回相应结果；所述网络服务器，用于接收客户端请求，进行解析、验证确认无误后后发给SOAP引擎，并将处理结果返回到客户端；所述SOAP引擎，用于对来自网络服务器的请求服务定位到特定的服务处理程序，并将处理结果返回给网络服务器；所述服务器程序，用于将通过感知设备采集的对象信息填充到元数据属性模板文件上，这样采集的对象信息就会以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档，并接受所述客户端传送过来的参数，完成一些逻辑处理和数据存取操作，并将结果返回给SOAP引擎；所述数据存储单元，设置和保存有元数据库和对象信息描述文件，该元数据库包括核心信息元数据和扩展信息元数据，所述核心信息元数据为用于描述该对象自身的特征信息，所述扩展信息元数据为与该对象相关联的信息。本发明还提供一种查询物联网中对象信息的方法，包括如下步骤:读取所要查询对象的标签，采集相应的编码信息；根据所述编码信息找到对应原对象的核心信息文件；解析所述核心信息文件，并保存解析的结果；将所述解析的结果发给简单对象访问协议SOAP引擎，SOAP引擎经过处理后将处理结果传到客户端显示，处理结果包括对象信息描述文档。综上所述，本发明提供的一种物联网系统中的对象信息描述及识别的技术方案，采用了元数据建模方式，建立一套规范的定义物联网物品(监测对象)属性的元数据，对核心属性的名称、数据类型、值域、数据精度等都作出唯一的定义，有利于物联网物品(监测对象)的交换；由于这套物联网物品(监测对象)元数据模型有很强的扩展能力，允许不同的类型的元数据进行关联和扩展，非常适用于数据类型丰富的物联网信息资源。本发明提供的技术方案中还包含了位置信息元数据和扩展属性元数据的中的过程相关元数据和商业扩展元数据，使得它能很好的跟踪物品的流动及生产过程情况，可使得物联网中的物品信息规范化。
图1为本发明提供的一种物联网系统中的对象描述方法流程图；图2为本发明的具体实施方案中提供的一种物联网系统对象信息交互系统示意图；图3为本发明提供的查询物联网中对象信息的方法流程图；图4为本发明实施例中提供的物联网中对象的采集数据模型；图5为本发明具体实施例中提供的利用XML和通用访问协议实现物联网系统中对象信息交互方式示意图。
具体实施例方式鉴于现有技术中的不足，本发明提供一种物联网系统中的对象描述方法，利用元数据和XML的特性设置描述监测对象，并且能在物联网系统网络中进行识别、交换、存储。元数据的作用在于:当数以万亿计的各种对象(如，物品)被标识在物联网中时，如何根据需求找到需要的对象(如，物品)或者通过物的ID 了解对象(如，物品)到底是什么。换一句话的说就是在物联网网络上搜索一个对象(如，物品)或者服务时，只需要通过输入ID号或者关键元数据，如:厂商(或服务提供商)、名称、型号、有效期限、功能、状态、安全性等，就能在物联网中检索到该对象(如，物品)或者服务，并能查询到它的基本信息和当前状态，并通过关联授权的数据对相关环节进行操作。在建立元数据时，将元数据的诸多元素定义为XML的标签，根据元素的级别不同进行XML标签的嵌套式定义，并利用XML的样式语言实现元数据间的转换和显示，使元数据的互操作变得简单。同时，如果元数据都是用XML语言进行表示和存储的，利用XML知识体系的通讯和数据传输机制，可以很容易实现元数据网络上的查询、交互等操作。
物联网中的各种对象最终都可体现为对象的元数据的描述，这样物联网的监测对象才可以在网络中被识别、交换与存储，因此必须研究物联网如何利用元数据和XML特性来描述监测对象的通用方法。物联网对象的元数据将规定元数据的标识、名称、说明、取值等内容，用于描述物联网对象的共性部分；同时规定元数据的扩展原则和方法，用于生成面向特定应用的扩展元数据，最终实现各类信息内容的统一描述。本发明的核心就是要捕获这些对象(如，物品)和环境最基本的物理属性，将它们描述表示出来，并能在物联网系统网络中信息识别、交换、存储。参照图1，本发明提供一种物联网系统中的对象描述方法，包括:S101，创建定义物联网系统中对象信息特征的元数据库，该元数据库分为两类:核心信息元数据和扩展信息元数据，核心信息元数据为用于描述该类对象自身的特征信息，扩展信息元数据为与该类对象相关联的信息；S102，创建核心属性文件，基于该核心属性文件对相关文档的结构和内容约束并将不同的扩展属性元数据进行组合，根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件；S103，在物联网系统中将通过感知设备采集的对象信息填充到元数据属性模板文件上，以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档。其中，对象自身的特征信息包括下述信息中至少之一:位置信息、感知信息和组成信息。其中，对象相关联的信息包括下述信息中至少之一:对象的变化信息、流通过程相关信息、商业应用的扩展信息。其中，所述描述该对象的文档为可扩展标记语言XML文件。其中，所设置的核心信息元数据包括元数据涵义、名称、数据类型、值域、注解。所述根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件，它受核心属性文件的约束，描述了物联网系统中的各个组成部分之间的数据采集逻辑关系，具体包括四类元素:Sensor (传感器)、tag (标签)、Observation (采集器)和 Data (数据)。所述生成描述该对象的文档的步骤，包括:首先，传感器向采集器发送采集指令，采集器采集tag信息和对象核心信息；其次，物联网系统中将通过采集器tag信息和对象核心信息及自定义的对象扩展信息填充到元数据属性模板文件上，这样对象信息就会以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档其中，所述核心属性文件中的内容至少包括:传感器、标签、采集器和采集的数据。其中，在本发明的具体实施方案中所述核心属性文件为可扩展标记语言模式XMLSchema文件，用于描述XML文档的结构。可扩展标记语言模式XML Schema文件用于描述XML文档的结构，它的扩展名为.xsd(XML Schema Def inition又即简称XSD)。一个XML Schema会定义:文档中出现的元素、文档中出现的属性、子元素、子元素的数量、子元素的顺序、元素是否为空、元素和属性的数据类型、元素或属性的默认和固定值。参照图2，本发明还提供一种实现物联网系统感知网络中对象信息交互系统，该系统包括:客户端、网络服务器、简单对象访问协议(SOAP, Simple Object Access Protocol)引擎、网络服务器端程序、数据存储单元，其中:所述客户端，用于向网络服务器发起对象(如，物品)信息查询、对象(如，物品)实时路径更新和对象(如，物品)路径查询请求，并接受网络服务器返回相应结果；所述网络服务器，用于接收客户端请求，进行解析、验证确认无误后后发给SOAP引擎，并将处理结果返回到客户端；所述SOAP引擎，用于对来自网络服务器的请求服务定位到特定的服务处理程序，并将处理结果返回给网络服务器；所述服务器程序，用于将通过感知设备采集的对象信息填充到元数据属性模板文件上，这样采集的对象信息就会以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档，并接受所述客户端传送过来的参数，完成一些逻辑处理和数据存取操作，并将结果返回给SOAP引擎；所述数据存储单元，设置和保存有元数据库和对象信息描述文件，该元数据库包括核心信息元数据和扩展信息元数据，所述核心信息元数据为用于描述该对象自身的特征信息，所述扩展信息元数据为与该对象相关联的信息。其中，所述对象自身的特征信息包括下述信息中至少之一:位置信息、感知信息和组成信息。所述对象相关联的信息包括下述信息中至少之一:对象的生产过程相关信息、流通过程相关信息、商业应用的扩展信息。对象信息描述文件为可扩展标记语言XML文件。参照图3，本发明提供的一种查询物联网中对象信息的方法，包括如下步骤:S301，读取所要查询对象的标签，采集相应的编码信息；S302，根据所述编码信息找到对应原对象的核心信息文件；S303，解析所述核心信息文件，并保存解析的结果；S304，将所述解析的结果发给简单对象访问协议SOAP引擎，SOAP引擎经过处理后将处理结果传到客户端显示，处理结果包括对象信息描述文档。其中，所述核心信息文件为可扩展标记语言XML文件。所述编码信息为电子产品编码(EPC, Electronic Product Code)。为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清晰，以下将结合具体实施例，并结合附后图对本发明实施方式进一步地详细说明。本发明提供了一种物联网系统中对象的信息描述及识别方法，并能够提供一种动态的环境，使与监测对象相关的静态的、动态的和处理加工过的数据在物联网系统中可以识别、交换、存储。该方法提供了物联网系统中的对象(如，物品)信息采集的数据模型，用来描述物联网系统中的各个组成部分之间的数据采集逻辑关系，它分传感器Sensor、标签Tag、采集逻辑Observation和数据Data四部分,其数据模型如图4所示。该方法提供了一个定义物联网系统中对象(如，物品)属性的元数据库，它利用元数据的特性，提供一种通用的标准化词汇来表示物联网感知网络所能识别物体的相关信息。该物联网系统中对象(如，物品)属性的元数据库有两类元数据:一类是核心信息元数据，另一类是扩展信息元数据(如图1所示)。核心信息元数据用于直接描述对象(如，物品)，一般可由感知设备采集生成，它包括位置信息、感知信息和组成信息等；扩展信息元数据用于提供对象(如，物品)相关联的信息，一般由系统自定义，它包括对象(如，物品)加工成产品的相关信息、产品交易流通的过程相关信息和其它商业扩展信息。该方法提供了一个核心属性XML Schema文件规范约束下，将不同的元数据进行组合，根据对象(如，物品)的不同类型生成不同的对象(如，物品)属性模板文件。本发明的具体实施例中的实施步骤如下:首先，定义物联网系统中的对象(如，物品)核心信息元数据。比如对象(如，物品)的位置元数据，包括经度、纬度和高程等；对象(如，物品)的感知信息即能直接通过感知设备采集到的对象(如，物品)信息，包括对象(如，物品)的质量、所处环境的温度等。主要定义的部分有:元数据涵义的定义、英文名称、数据类型、值域、短名、注解等。其次，定义物联网系统中的对象(如，物品)扩展信息元数据。如果物联网系统应用于农产品质量追溯系统，就定义被监测对象(农产品)生产、加工、交易流通过程的相关元数据。比如:农产品产地信息元数据，包括产地名称、产地编码、种植面积等。第三,定义核心属性XML Schema文件,核心属性XML Schema文件的定义按照物联网系统中的对象(如，物品)信息采集的数据模型，它的组成主要包括:传感器Sensor、标签Tag、采集逻辑Observation和数据Data四部分,其数据模型如图4所示。第四，将上面定义好的元数据进行组合生成不同的对象(如，物品)属性模板文件。按照核心元数据+扩展元数据的方式，其核心元数据全部都选择和扩展元数据根据对象(如，物品)的类型不同而选取相应的元数据，生成受核心属性XML Schema文件规范约束的对象(如，物品)属性模板文件。比如将上面定义的产地名称、产地编码、种植面积的元数据组合起来定义为农产品产地信息。第五，根据元数据属性模板文件和采集的数据来实例化实体对象，生成对象(如，物品)信息描述XML文档。对象(如，物品)信息描述XML文档如下:
<UM0XMLcore:Sensor)
<UMOuid:1D>urn:epc:1:4.16.36</UM0uid:1D〉 /*传感器的对应的URI标识*/'
<UMOXMLcore: Observation)
<COMM:1D>OOOOOOOK/ COMM:1D >/*采集指令标识*/
权利要求
1.一种物联网系统中的对象描述方法，其特征在于，包括: 创建用于定义物联网系统中对象信息特征的元数据库，该元数据库分为两类:核心信息元数据和扩展信息元数据，所述核心信息元数据为用于描述该类物品自身的特征信息，所述扩展信息元数据为与该类对象相关联的信息； 创建核心属性文件，基于该核心属性文件对相关文档的结构和内容约束并将不同的扩展属性元数据进行组合，根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件； 基于元数据属性模板文件和采集的数据来实例化描述该对象的文档。
2.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于，所述对象自身的特征信息包括下述信息中至少之一: 位置信息、感知信息和组成信息。
3.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于，所述对象相关联的信息包括下述信息中至少之一: 对象的变化信息、流通过程相关信息、商业应用的扩展信息。
4.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于， 所述描述该对象的文档为可扩展标记语言XML文件。
5.按权利要求1所述的对象描述方法 ，其特征在于， 所设置的元数据包括元数据涵义、名称、数据类型、值域、注解。
6.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于， 所述根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件，该模板文件受核心属性文件的约束，用于描述物联网系统中的各个组成部分之间的数据逻辑关系，具体包括四类元素: 传感器(Sensor)、标签(tag)、采集器(Observation)和数据(Data)。
7.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于，所述生成描述该对象的文档的步骤，包括: 首先，传感器向采集器发送采集指令，采集器采集标签信息和对象核心信息； 其次，物联网系统中将通过采集器标签信息和对象核心信息及自定义的对象扩展信息填充到元数据属性模板文件上，以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档。
8.按权利要求1所述的对象描述方法，其特征在于，所述核心属性文件中的内容至少包括: 传感器、标签、采集器和采集的数据。
9.按权利要求1或8所述的对象描述方法，其特征在于，所述核心属性文件为可扩展标记语言模式XML Schema文件,用于描述XML文档的结构。
10.一种实现物联网系统感知网络中对象信息交互的系统，其特征在于，该系统包括:客户端、网络服务器、简单对象访问协议SOAP引擎、网络服务器端程序、数据存储单元，其中: 所述客户端，用于向网络服务器发起物品信息查询、物品实时路径更新和物品路径查询请求，并接受网络服务器返回相应结果； 所述网络服务器，用于接收客户端请求，进行解析、验证确认无误后后发给SOAP引擎，并将处理结果返回到客户端；所述SOAP引擎，用于对来自网络服务器的请求服务定位到特定的服务处理程序，并将处理结果返回给网络服务器； 所述服务器程序，用于将通过感知设备采集的对象信息填充到元数据属性模板文件上，这样采集的对象信息就会以XML文件格式存储起来，实例化生成一个描述该对象的XML文档，并接受所述客户端传送过来的参数，完成一些逻辑处理和数据存取操作，并将结果返回给SOAP引擎； 所述数据存储单元，设置和保存有元数据库和对象信息描述文件，该元数据库包括核心信息元数据和扩展信息元数据，所述核心信息元数据为用于描述该对象自身的特征信息，所述扩展信息元数据为与该对象相关联的信息。
11.按权利要求10所述的系统，其特征在于，所述对象自身的特征信息包括下述信息中至少之一: 位置信息、感知信息和组成信息。
12.按权利要求10所述的系统，其特征在于，所述 对象相关联的信息包括下述信息中至少之一: 对象的生产过程相关信息、流通过程相关信息、商业应用的扩展信息。
13.按权利要求10所述的系统，其特征在于，所述对象信息描述文件为可扩展标记语言XML文件。
14.一种查询物联网中对象信息的方法，其特征在于，包括如下步骤: 读取所要查询对象的标签，采集相应的编码信息； 根据所述编码信息找到对应原对象的核心信息文件； 解析所述核心信息文件，并保存解析的结果； 将所述解析的结果发给简单对象访问协议SOAP引擎，SOAP引擎经过处理后将处理结果传到客户端显示，处理结果包括对象信息描述文档。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，所述核心信息文件为可扩展标记语言XML文件。
16.按权利要求14所述的方法，其特征在于， 所述编码信息为电子产品编码。
全文摘要
本发明公开了一种物联网系统中的对象描述方法及系统，包括创建用于定义物联网系统中对象信息特征的元数据库，该元数据库中具有核心信息元数据和扩展信息元数据，核心信息元数据为用于描述该类物品自身的特征信息，扩展信息元数据为与该类相关联的信息；创建核心属性文件，基于该核心属性文件对相关文档的结构和内容约束并将不同的扩展属性元数据进行组合，根据对象的类型生成相应的元数据属性模板文件；基于元数据属性模板文件和采集的数据来实例化描述该对象的文档。根据本发明提供的方法，描述信息中包含过程相关元数据和商业扩展元数据，使得它能很好的跟踪物品的流动及生产过程情况，可使得物联网中的物品信息规范化。
文档编号H04L29/08GK103095823SQ201310008118
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月9日 优先权日2013年1月9日
发明者刘玉辉, 周训波, 马君, 王宇 申请人:大唐软件技术股份有限公司