一种物联网泛在设备资源模型的构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种物联网泛在设备资源模型的构建方法，将物联网的体系架构划分为五个层次，从下到上依次为感执层，网络层，资源层，平台层，应用层，本发明将Android与室内环境的监控结合起来，扩大了适用范围。本发明通过资源层的引入，可以将物联网异构设备的不同功能单元封装为具有良好定义接口和规范的资源，并以松耦合的方式整合在一起，这样能有效地解决资源重用，增强异构组件之间的互操作问题。而统一的平台层的建设可以整合种类繁多的行业终端、个人终端，通过统一、规范的接入管理，提供端到端的服务支持，从而实现规模化发展。
【专利说明】一种物联网泛在设备资源模型的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物联网【技术领域】，涉及一种物联网泛在设备资源模型的构建方法。
【背景技术】
[0002] 现有网络体系的设计思想是一类网络支撑一种主要服务模式，不适应多种网络支 撑多种类型的服务，无法满足人们对于服务的需求。在传统架构中，应用开发者在开发应用 之前必须了解对应的设备类型及其数据格式后开发固定应用，且随着需求的变化，必须重 新根据新类型设备的加入大量修改应用代码，因此其开发的灵活性较差，扩展性受限，代码 复用性较低。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种物联网泛在设备资源模型 的构建方法，通过资源层的引入，可以将物联网异构设备的不同功能单元封装为具有良好 定义接口和规范的资源，并以松耦合的方式整合在一起，这样能有效地解决资源重用，增强 异构组件之间的互操作问题。而统一的平台层的建设可以整合种类繁多的行业终端、个人 终端，通过统一、规范的接入管理，提供端到端的服务支持，从而实现规模化发展。其具体技 术方案为：
[0004] 一种物联网泛在设备资源模型的构建方法，包括以下步骤：
[0005] 步骤1 :感执层设备上电以后，首先向网关发送设备发现包，在收到网关回复的 ACK消息后，向网关顺序发送描述自身能力的数据包。
[0006] 步骤2 :得到描述设备能力的数据包后，解析数据包。得到设备能力，将设备拥有 的不同能力抽象为不同的资源，建立资源模型。
[0007] 步骤3 :从设备能力描述包中获得访问设备抽象资源的URI (统一资源标识符）信 肩、。
[0008] 步骤4 :从设备能力描述包中得到上述设备抽象资源对应的动作描述信息。
[0009] 步骤5 :从设备能力描述包中得到上述设备抽象资源所对应的属性信息。
[0010] 步骤6 :屏蔽底层的设备异构性，生成XML格式的资源模型描述文件，统一以资源 的形式提供给平台。
[0011] 优选地，描述资源的资源模型中，需根据关键属性得到资源的资源实例信息。资源 实例信息用来区分不同属性的同名资源。
[0012] 优选地，对于同一资源的不同资源实例，避免其他相同信息的重复描述，对每个资 源都有资源实例的描述信息。
[0013] 优选地，若资源的某个属性支持事件功能，当有上层应用对资源的此属性进行了 事件定义，需根据事件定义信息得到资源的事件实例描述信息。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0015] 与传统的三层物联网体系架构相比，通过资源层的引入，可以将物联网异构设备 的不同功能单元封装为具有良好定义接口和规范的资源，并以松耦合的方式整合在一起， 这样能有效地解决资源重用，增强异构组件之间的互操作问题。而统一的平台层的建设可 以整合种类繁多的行业终端、个人终端，通过统一、规范的接入管理，提供端到端的服务支 持，从而实现规模化发展。在资源模型中，资源实例对资源类进行实例化，一个资源类可能 包含一个或多个资源实例，因此由XML的自定义标签〈instanceList〉标识资源实例列表， 其中多个实例的冗余信息（包括动作和属性的共同描述）在上面介绍的两对标签中描述， 而由〈instance〉标签划分的每个实例之间，用于互相区分的属性或属性族由一组或多组 〈StateVariable〉描述，这种描述方式保证了对资源模型的完整呈现。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是面向资源的物联网体系架构模型的结构图；
[0017] 图2是物联网泛在设备资源模型的构建方法的流程图。
[0018] 图3是XML格式的资源模型描述示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0020] 组成该体系架构的系统组件，以平台为界，在结构上架构分为两部分。
[0021] 图1为物联网资源支撑系统的组成部分，包括了设备、设备群和网关。上面是应用 数据系统，包括了支持应用的web服务器群和定位资源的资源服务器群，其软件架构用来 获取平台资源的内容，以及资源提供方式。中间为业务平台，综合管理网络资源的鉴权、识 另IJ、控制、管理等功能。
[0022] 1、设备、设备群
[0023] 物联网的数据来源是海量的，地理位置分散，方式多种多样，基于此需求，设备节 点必须是分布的，集群的。物联网设备是具有某种能力，包含某种资源的设备，包含传感器 节点、RFID或智能设备。设备群是处于某种地理位置、组合成为能够提供某用能力的设备 群体。设备和设备群是提供数据挖掘的原始材料，也是系统的有效数据来源。
[0024] 2、网关
[0025] 由于需要应对种类繁多的硬件设备，他们的数据传输方式各有不同，在设备和设 备群的管理上将会是十分复杂的。网关设备是支持整个系统运行的基础，资源层的核心模 块在其上实现。首先它是一个具备一定计算能力的嵌入式设备，承担了系统感知层识别，同 时，网络层接入的所有需求，需要识别和统一不同源的数据格式，数据访问方式，数据传输 方式，进行资源格式化，提供资源的描述信息，资源调用接口，执行某些专项策略，并且具备 一定数据表现能力等等，因此为了划分功能十分复杂的网关系统，将功能模块化，由资源层 和网络层各自负责通信处理模块和数据处理模块，减少功能的耦合性。其内部功能的设计 与实现方式参考之后章节。
[0026] 3、业务平台
[0027] 平台作为下层设备和上层应用的接口，提供了通用的功能，比如数据访问，服务提 供等。而对于平台的需求第一是将资源泛化为具体的业务流程和数据信息。第二，需要考 虑到资源的安全性和私有性处理数据，存储和管理它所部属的资源。它是业务的功能基础 模块，好的运营平台能够为用户群提供更加专业化的数据服务。
[0028] 4、资源服务器
[0029] 资源服务器，就是对整个体系结构提供多请求资源定位的系统，它主要面向应用 群提供服务。当多个应用请求相同资源时，资源服务器分析信息后，仅向网关发送一次资源 请求信息，以减少网络通信量，避免造成不必要的浪费。
[0030] 本发明认为，物联网业务纷繁复杂，如果为每个业务都定义一套运行流程，显然是 繁琐、不科学的，因此，可将物联网网络终端能力的基本类型进行抽象，并采用适当的规则、 约束条件对这些基本类型进行组合与重用，以灵活地生成各式各样的物联网应用业务。
[0031] 从宏观角度将物联网网络终端看做资源，并采用引入资源层层次结构的思想对物 联网体系架构进行功能层次划分，支持物联网业务平台对物联网资源的识别、管控。这样 做也利于物联网整体架构的开发人员专注于某个层次的技术手段，通过层次之间的接口交 互，从而降低物联网开发的复杂性和耦合性。
[0032] 设备的即插即用机制是指网络中各种程序和设备能够声明自己的功能以及提供 的服务，而应用业务则可以在鉴权过后自动发现并访问所需资源的一种机制。
[0033] 资源层功能的设计要求是：
[0034] 1、保证用户可以通过服务的某些给定属性信息查找到所需的资源；
[0035] 2、允许用户可以基于服务的访问方式来请求资源；
[0036] 3、支持平台在对整个资源一无所知的条件下获取资源信息；
[0037] 4、实现一种机制保证在新节点进入物联网网络时它所提供的资源可以被发现；
[0038] 5、实现一种机制保证在节点失效时可以判断服务不可使用；
[0039] 6、保证资源的唯一性；
[0040] 7、支持网关对资源发现信息的缓存，快速的创建和定义新资源，以提高即插即用 的速度。
[0041] 资源模型统一了物联网网络资源，资源描述则涵盖资源外部关系、内部结构和本 身特征三个层次。即描述怎样、何时、谁收集了哪些特定的信息，还有这些信息的格式为何。
[0042] 作为数据信息交换和网络计算基础的可扩展标记语言（XML)，其已经成为网络上 通用的描述语言。通过具有平台无关性的XML来表达信息，可以跨越平台、设备传递数据 [36]。同时，XML具有如下优点：
[0043] 1、简单的数据交换。在XML中，可以使用文本格式的配置方式保存数据和标记。同 时可以使用固定的XML编辑器或其他软件编写XML文档，没有强制性的要求，当需要检查错 误时，可以放入W3C网站直接检查和修改文档。同时，需要描述的数据量较大时，使用XML 更加高效的。
[0044] 2、可自定制标签。在XML中，可以使用自己定义的标志语言，这反映出XML强大的 功能，不仅如此，还可以与他人创建的XML标记相融合，进行扩展、添加使用，从而达到复用 的目的。
[0045] 3、自描述数据。XML可以用纯ASCII编写，也可以用几种其他定义好的格式来编 写，因此在其基本的模式规定之上，数据格式的扩展性非常灵活。ASCII文本在丢失一些字 或者相当多的字节时，剩下的数据还是可以读取的。因此，XML语言具有自描述性。
[0046] 4、结构化的数据。XML的使用者不但可以指定数据内容，还可以为指定的数据的设 计灵活的结构，同时也可以将不同的元素组合成其它的元素。这一点对于扩展处理复杂的 量级数据极为重要。
[0047] 因此，选用XML语言描述网络中资源的详细内容，使其被资源管理平台识别、解 析，并为用户查阅。
[0048] 本发明中设计的资源模型，使用以XML为基础的网络描述语言，描述物联网网络 泛在资源，其描述标签和格式的定义如下：
[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] 在资源描述中，各字段意义以及取值如下。
[0053] <devicc> 网关设备描述字段，包含以下子字段： <resourceList> 可选，网关设备所见网络提供的资源列表，含如下子字段。 <resource> 可选，子字段包含一个资源类基本信息 <resourceName> 资源名称，取值为字符串。 <url> 资源访问接口取值为URL描述方式的字符串。 <actionList> 提供的动作列表。 <action> 动作信息字段，包含以下子字段： < actionName > 动作名称。 < argumentList > 参数列表包含以下子字段。 <argment> 参数字段，包含以下信息： <argName> 动作参数名称 <inout> 参数方向，in表示输入参数，out表示输出参数 〈description〉 描述文本，字符串。 <resourceStateTable> 资源类的属性列表。 〈Variable event=''S5> 属性变量描述，其子属性选项event表明是否支持订阅可选YES或NO <varName> 属性名称。 <dataType> 属性数据类型，可取字符串、整型、浮点型等。 <instanceList> 资源实例列表。 <instance> 实例信息字段，包含以下子字段： <name>
[0054] 实例名 <StateVariabIe> 划分实例的属性键值对 <VariableName> 属性名称 <VaIue> 厲性取值
[0055] 三个设备携带的资源类S1、S2、S3为例，图3展示XML语言描述的网络资源信息的 摘要字段示例。
[0056] 如图可以看出，标签对〈resourceList〉表明当前网关所管理的网络设备的资源 列表，标识网络资源队列。由于一个网关所管理的网络中存在多个传感器或RFID设备，因 此网关设备需要管理多个资源信息，本例中的列表包含三个资源为Sl，S2, S3。
[0057] 以资源类S2为例，多个设备可以支持这种资源的能力，此时，在网关接收的信息 中会出现同一资源的重复描述信息，但从全网角度看仅为一种能力，因此需要通过抽象整 合后，将这些重复信息以一种资源的形式告知平台即可，标签对〈resource〉单独描述这种 资源，网关处理时仅需记录一遍描述信息和多个设备的对应关系。在每个资源的描述基本 信息中，其访问接口使用URL标签标识而命名规则的格式为：
[0058] /IP/resource/资源名/实例名/动作名/属性键-值对，具体如图3所示。
[0059] 每种资源的动作和属性描述列表由〈resource〉的子标签对〈actionList〉与 〈resourceStateTable〉标记，与资源标签的标识方式相同，为了处理一对多的映射关系，使 用〈action〉和〈Variable〉标签单独描述所述资源的每个动作和属性信息。
[0060] 在资源模型中，资源实例对资源类进行实例化，一个资源类可能包含一个或多个 资源实例，因此由XML的自定义标签〈instanceList〉标识资源实例列表，其中多个实例的 冗余信息（包括动作和属性的共同描述）在上面介绍的两对标签中描述，而由〈instance〉 标签划分的每个实例之间，用于互相区分的属性或属性族由一组或多组〈StateVariable〉 描述，这种描述方式保证了对资源模型的完整呈现。
[0061] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围不限于此，任何熟 悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简 单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种物联网泛在设备资源模型的构建方法，其特征在于， 步骤1 :感执层设备上电以后，首先向网关发送设备发现包，在收到网关回复的ACK消 息后，向网关顺序发送描述自身能力的数据包； 步骤2 :得到描述设备能力的数据包后，解析数据包；得到设备能力，将设备拥有的不 同能力抽象为不同的资源，建立资源模型； 步骤3 :从设备能力描述包中获得访问设备抽象资源的URI (统一资源标识符）信息； 步骤4 :从设备能力描述包中得到上述设备抽象资源对应的动作描述信息； 步骤5 :从设备能力描述包中得到上述设备抽象资源所对应的属性信息； 步骤6 :屏蔽底层的设备异构性，生成XML格式的资源模型描述文件，统一以资源的形 式提供给平台。
【文档编号】H04L29/08GK104144215SQ201410360027
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】张羽, 李士宁, 张艳, 夏先进, 李君伟 申请人:西北工业大学