用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明的各实施方式涉及用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括：接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的装置。在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的系统。
【专利说明】用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统
【技术领域】
[0001]本发明的各实施方式涉及数据采集，更具体地，涉及用于在物联网(Internet ofThings, 1T)中采集数据的方法、装置和系统。
【背景技术】
[0002]物联网的发展为人们的工作和生活提供了诸多便利，并且已经开始成为影响人们生活的重要方面。例如，在物联网中可以部署成千上万的传感器用于监视并收集来自真实世界的各种数据。例如，在用于监控交通状况的物联网中，可以在路口处或者在高速公路沿线安装用于拍摄路况的照相机/摄像机；在用于监控输电线路的物联网中，可以在输电线路沿线各处安装用于监控气象要素(例如，温度、湿度、气压、风力)的传感器；在用于监控楼宇安全的物联网中，可以在楼宇的入口处等位置设置监控出入人员的照相机/摄像机，还可以部署用于读取出入人员身份信息的读卡器，等等。
[0003]由上述传感器采集的数据继而通过物联网中的通信节点被传输至数据中心，用于进行进一步的处理。由于物联网通常涉及各种行业的安全保障，因而如何维护物联网自身的安全性成为目前的一个研究热点。
[0004]物联网中的传感器通常分布在较为开放的环境中，例如，用于监控输电线路的传感器可能分布在荒无人烟的山区等位置。由于并不会单独监视每个传感器的安全状况，因而诸如黑客等具有不良企图的人员可能会破坏、更换传感器的硬件设备或者修改传感器的软件配置；同时，经由物联网传输的信息还有可能被篡改。上述情况可能会导致物联网中的传感器不能反映被监控对象的真实状态，影响数据中心的管理人员的判断，进而造成诸如输电线路故障等异常情况。
[0005]另一方面，由于在物联网中的传感器数量众多(例如，成千上万，甚至更多)，并且这些传感器采集数据的频率可能会很高(例如，每秒一次或者多次)，因而在特定时间范围内在各个传感器处采集到的数据总量可能是巨大的。因而，除了上文提及的安全性问题以夕卜，现代物联网所面临的另一问题是，如何向数据中心实时地(或者近似实时地)传输所采集的数据。
【发明内容】
[0006]因而，期望能够开发并实现一种能够在物联网中采集数据的技术方案，并且期望该技术方案能够在尽量不改变现有物联网的基础设施的硬件配置的情况下实现。另外，在期望该技术方案能够增强物联网中的诸多传感器本身的安全性的同时，还能够增强经由物联网中的通信节点传输数据期间的安全性，进而在数据源和数据传输两方面防止潜在的风险。另一方面，还期望该技术方案可以在不降低采集频率的情况下，尽可能地减少在物联网中传输数据的负载，进而防止可能出现的网络拥塞并且提高数据传输效率。
[0007]在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括:接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。
[0008]在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据包括:解译状态数据中的标识信息；以及响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。
[0009]在本发明的一个实施方式中，验证状态数据为受信的状态数据进一步包括:解译状态数据中的签名信息；以及响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。
[0010]在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的装置，包括:接收模块，配置用于接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；提取模块，配置用于响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；整合模块，配置用于基于预定规则整合内容数据；以及传输模块，配置用于向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。
[0011 ] 在本发明的一个实施方式中，提取模块包括:第一解译模块，配置用于解译状态数据中的标识信息；以及第一验证模块，配置用于响应于标识信息指示传感器节点为认证设备，验证状态数据为受信的状态数据。
[0012]在本发明的一个实施方式中，提取模块进一步包括:第二解译模块，配置用于解译状态数据中的签名信息；以及第二验证模块，配置用于响应于签名信息指示状态数据在传输期间未被修改，验证状态数据为受信的状态数据。
[0013]在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在物联网中采集数据的系统，包括:至少一个传感器节点，配置用于在物联网中采集状态数据；数据中心，配置用于管理物联网；以及中间节点，配置用于:接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由中间节点连接。
[0014]可以在现有物联网架构下方便地实现根据本发明的各实施方式所提供的用于在物联网中采集数据的方法、装置和系统，并且数据中心的管理员还可以在不更换硬件设备的情况下，利用命令来修改传感器和通信节点的各项配置。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式。在附图中:
[0016]图1示意性示出了根据一个解决方案的物联网的架构图；
[0017]图2示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网的架构图；
[0018]图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的方法的流程图；
[0019]图4A和图4B分别示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网中的中间节点和传感器节点的框图；
[0020]图5示意性示出了根据本发明一个实施方式的状态数据的数据结构的示意图；[0021]图6示意性示出了根据本发明一个实施方式的在物联网中采集数据的流程图；以及
[0022]图7示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的装置的示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0024]所属【技术领域】的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即:可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施方式中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
[0025]可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPR0M或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
[0026]计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
[0027]计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括一但不限于一无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
[0028]可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络一包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0029]下面将参照本发明实施方式的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其他可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。
[0030]也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instructionmeans)的制造品(manufacture)。
[0031]也可以把计算机程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。
[0032]图1示意性示出了根据一个解决方案的物联网的架构图100。如图1所示，概括而言，物联网可以包括三个部分:数据中心110，作为整个物联网的控制中心，用于管理和控制物联网中各种节点的操作；传感器120 (例如，可以包括N个传感器120-1...120-N)，用于采集被监视对象的状态数据(例如，温度、湿度、气压、风力等气象数据)；以及通信网络140，例如可以包括多个通信节点130.....138 (例如，交换机、路由器等)。
[0033]应当注意，在现有技术的解决方案中，物联网中的通信网络仅用于接收并向数据中心转发传感器所采集到的数据。由于传感器通常以较高的频率(例如，每分钟一次或者每秒一次，甚至以更高的频率进行)采集数据，因而当传感器的数量达到一定数量级时，全部传感器所采集到的数据量将会变得相当惊人。另外，由于在通信网络140中的各个通信节点130、...138处转发数据时，还需要对接收到的数据进行适当的封装等操作，这些操作进一步增加了有待经由网络传输的数据量。另一方面，由于在传感器120处仅存在简单的物理保护措施甚至不存在任何保护措施，当传感器120本身或者其上运行的软件程序被修改时，所监控数据的安全性很可能会受到严重侵害。
[0034]针对上述问题，本发明提出了一种基于物联网的现有架构实现的用于采集数据的
方法、装置和系统。在现有物联网中，充当通信节点130.....138的设备例如可以是路由器
或者交换机等。这些设备具有一定的数据处理能力和存储空间。然而，在现有技术中，通信节点通常仅仅执行简单的数据封装和转发操作。一方面这会造成在物联网中传输过量的数据包；另一方面，通信节点的数据处理能力和存储空间不能得到充分的利用，进而造成通信节点中的资源浪费。
[0035]基于目前物联网中通信节点的基本配置，本发明的一个实施方式提供了一种改进的技术方案，该技术方案通过利用通信节点的空闲数据处理能力和存储空间，来对传感器节点采集的原始数据进行预处理，继而经由物联网传输经过预处理的数据。以此方式，可以大大降低物联网中的数据传输负载；另一方面，数据中心不必逐个处理在各个时间点上由每个传感器节点所采集的状态数据，因而可以使得数据中心更有效地关注于后期的分析和处理操作。
[0036]另外，为了提高传感器节点的安全性，本发明的各个实施方式提供了一种通过验证传感器节点的可靠性进而提供可靠的数据源的技术方案。应当注意，传感器节点通常具有一定的数据处理、数据存储以及联网的能力。因而，可以利用传感器节点中的这些能力，来提供用于验证传感器节点的可靠性的机制。
[0037]本领域技术人员应当注意，在现有的物联网环境中，虽然传感器设备和通信网络中的设备都具备一定的数据处理能力，然而这些数据处理能力并未得到合理的应用。另外，在安全性方面，如何确保每个传感器节点的安全可靠也缺乏有效的解决方案。
[0038]具体地，图2示意性示出了根据本发明一个实施方式的物联网的架构图200。图2所示的物联网的架构类似于图1中的示意图，不同之处在于，通信网络240中靠近数据中心层次的中间节点230和232可以是具有预处理能力和转发能力的通信节点。应当注意，从数据中心210到各个传感器节点220，物联网中的各个节点可以采用树状结构的形式连接，其中数据中心210位于根节点而多个传感器220位于叶节点。由于所采集的数据以自下向上的方式逐级向 根节点处的数据中心210传输，因而越靠近根节点的位置处的节点，其传输负载越高；相反，靠近叶节点处的节点的传输负载相对较低。
[0039]因而，可以调整根节点附近的通信节点的功能，以使其成为支持转发和预处理功能的中间节点。具体地，考虑到通常越靠近数据中心210的通信节点的各种资源越充足，因而，可以将距离数据中心210的距离为I “跳”或2 “跳”的通信节点配置为支持转发和预处理功能的中间节点，同时将通信网络240中的其他通信节点的功能保持不变。以此方式，一方面可以充分利用物联网中较高层级的节点的空闲数据处理资源，将原本由数据中心执行的任务向下转移到由物联网中设备执行；另一方面还可以降低物联网中的数据传输负载，进而提闻传输效率。
[0040]图3示意性示出了根据本发明一个实施方式的用于在物联网中采集数据的方法的流程图300。具体地，图3示出了一种用于在物联网中采集数据的方法，包括:接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；响应于验证状态数据为受信的状态数据，从状态数据中提取内容数据；基于预定规则整合内容数据；以及向数据中心传输经整合的内容数据；其中至少一个传感器节点与数据中心经由物联网连接。
[0041]首先，在步骤S302处，接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据。在此实施方式中，状态数据可以包括由物联网中的传感器节点所采集到的被监控对象的数据(例如，温度、湿度、气压等)。另外，出于提高安全性等目的，状态数据还可以包括其他数据，例如，用于对数据进行封装的数据头，用于表示被传感器节点的标识符，等等。在本发明的上下文中，将仅以用于监控气象要素(例如，温度、湿度、气压)的传感器为示例，举例说明所采集数据的具体内容。假设传感器配置用于每隔I小时对温度、湿度和气压进行测量，下文表1中示出了在一定时间范围内所采集到的气象要素的数值。
[0042]表1所采集数据
[0043]
【权利要求】
1.一种用于在物联网中采集数据的方法，包括: 接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据； 响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据； 基于预定规则整合所述内容数据；以及 向数据中心传输经整合的内容数据； 其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述物联网连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中验证所述状态数据为受信的状态数据包括: 解译所述状态数据中的标识信息；以及 响应于所述标识信息指示所述传感器节点为认证设备，验证所述状态数据为受信的状态数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中验证所述状态数据为受信的状态数据进一步包括: 解译所述状态数据中的签名信息；以及 响应于所述签名信息指示所述状态数据在传输期间未被修改，验证所述状态数据为受信的状态数据。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中: 所述状态数据是基于格式模板由所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括: 响应于接收到来自所述数据中心的第一命令，通知所述至少一个传感器节点以更新所述格式模板。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述格式模板至少包括:采集对象以及触发事件。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中基于预定规则整合所述内容数据包括:针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括: 响应于接收到来自所述数据中心的第二命令，更新所述预定规则。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述方法在所述物联网中的通信节点处被执行。
10.一种用于在物联网中采集数据的装置，包括: 接收模块，配置用于接收来自至少一个传感器节点中的一个传感器节点的状态数据；提取模块，配置用于响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据； 整合模块，配置用于基于预定规则整合所述内容数据；以及 传输模块，配置用于向数据中心传输经整合的内容数据； 其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述物联网连接。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述提取模块包括: 第一解译模块，配置用于解译所述状态数据中的标识信息；以及第一验证模块，配置用于响应于所述标识信息指示所述传感器节点为认证设备，验证所述状态数据为受信的状态数据。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述提取模块进一步包括: 第二解译模块，配置用于解译所述状态数据中的签名信息；以及 第二验证模块，配置用于响应于所述签名信息指示所述状态数据在传输期间未被修改，验证所述状态数据为受信的状态数据。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中: 所述状态数据是基于格式模板由所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点来采集的。
14.根据权利要求13所述的装置，进一步包括: 通知模块，配置用于响应于接收到来自所述数据中心的第一命令，通知所述至少一个传感器节点以更新所述格式模板。
15.根据权利要求13所述的装置，其中所述格式模板至少包括:采集对象以及触发事件。
16.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中基于预定规则整合所述内容数据包括:针对所述数据内容执行分布式数据处理算法。
17.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，进一步包括: 更新模块，配置用于响应于接收到来自所述数据中心的第二命令，更新所述预定规则。
18.根据权利要求10-12中任一项所述的装置，其中所述装置在所述物联网中的通信节点处被执行。
19.一种用于在物联网中采集数据的系统，包括: 至少一个传感器节点，配置用于在所述物联网中采集状态数据； 数据中心，配置用于管理所述物联网；以及 中间节点，配置用于: 接收来自所述至少一个传感器节点中的一个传感器节点的所述状态数据； 响应于验证所述状态数据为受信的状态数据，从所述状态数据中提取内容数据； 基于预定规则整合所述内容数据；以及 向所述数据中心传输经整合的内容数据； 其中所述至少一个传感器节点与所述数据中心经由所述中间节点连接。
【文档编号】H04L29/08GK103986743SQ201310060863
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】杨子夜, 陈熹, 黄波, 邹强, 黄凯 申请人:伊姆西公司