一种农业物联网边缘中间件系统的制作方法
【专利摘要】一种农业物联网边缘中间件系统，安装在农业物联网的感知层，一方面通过物理连接方式与末端设备相连，另一方面通过农业物联网网络层与农业物联网上层应用相连；从末端设备接收多源异构的原始数据，对原始数据进行格式化、去重、聚合处理，并采用统一接口向多个农业物联网上层应用分发处理后的感知数据，从而实现应用层对感知层的透明访问。农业物联网边缘中间件系统由末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块、中间件控制服务接口以及系统配置模块组成。采用本发明，有利于提高物联网应用系统的可用性和可扩展性，降低感知数据的冗余性。
【专利说明】一种农业物联网边缘中间件系统
【技术领域】
[0001]本发明属于物联网中间件【技术领域】，尤其指一种农业物联网边缘中间件系统。
【背景技术】
[0002]物联网(The Internet Of Things)是信息技术与网络技术的新兴热点，它的目的在于将泛在(Ubiquitous)的末端设备和设施，包括传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等，通过各种通讯网络实现互联，进而实现数据交换与共享。农业物联网是物联网应用的重要领域，它服务于农业生产控制系统，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、C02传感器等末端设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、C02浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。在采用适当的信息安全保障机制的基础上，农业物联网可提供安全可控乃至个性化的农作物在线监测、设施农业智能控制，农业环境监测报警和联动，农业机械定位追溯、生产调度指挥、应急预案管理、设施设备远程维保等多种管理和服务功能。与通用物联网架构相同，农业物联网分为感知层、网络层和应用层三个层次。感知层由各种末端设备构成，主要功能是感知和采集信息、识别物体，包括各种环境传感器、农业设施设备控制器等。感知层位于物联网的最外围，因此也称为物联网边缘层。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网平台组成，负责分发和传递感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与农业生产管理需求结合，实现农业物联网上层智能应用(参见图1)。
[0003]物联网的基础在于大量的泛在的末端设备的互联互通。但是，目前物联网的末端设备并没有统一的技术接口和标准，尤其是在农业生产和设施农业领域，末端设备参数各异、型号各异、通信方式各异，使得农业物联网的上层应用必须直接面对异构的末端设备，增加了农业物联网的应用和推广的难度。因此如何屏蔽感知层的异构性，如何降低感知层数据的冗余，以及如何实现多末端设备与多个农业生产管理应用系统之间的互操作，一直是目前农业物联网应用领域所关注的重要问题。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种农业物联网边缘中间件系统，屏蔽位于农业生产现场的感知层异构设备的差异性，实现多源异构的感知数据的采集、去重和订阅分发，为农业物联网上层应用的开发提供统一接口，实现透明感知和控制，降低应用开发的复杂度。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种农业物联网边缘中间件系统，其是一个中间件服务器，安装在农业物联网的感知层，一方面通过串口、ZigBee、TCP/IP网络等物理连接方式与末端设备相连，另一方面通过农业物联网网络层与农业物联网上层应用相连。本发明从各种类型的末端设备接收多源异构的原始数据，对这些原始数据进行格式化、去重、聚合处理，并采用统一接口向多个农业物联网上层应用分发处理后的感知数据，从而实现应用层对感知层的透明访问。
[0006]本发明之农业物联网边缘中间件系统，由末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块、中间件控制服务接口以及系统配置模块组成。
[0007]末端设备管理模块与末端设备、逻辑设备管理模块以及系统配置模块相连。末端设备管理模块从各种末端设备接收采集的原始数据，转换成感知数据并传递给逻辑设备管理模块。所述感知数据由源设备编号、采集时间、数据类型、数据值四个部分组成，是对异构的原始数据的规范化描述。末端设备管理模块从逻辑设备管理模块接收末端设备控制指令，产生对应末端设备的控制信号并通过底层物理连接发送给末端设备。所述末端设备控制指令由目标末端设备编号、目标设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成，是对异构的设备控制信号的规范化描述。末端设备管理模块还从系统配置模块接收末端设备配置操作，完成末端设备增加、删除和连接参数的修改配置。
[0008]逻辑设备管理模块与末端设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务器接口以及系统配置模块相连。逻辑设备管理模块从末端设备管理模块接收感知数据，对感知数据进行去重、逻辑聚合，并形成感知事件发送给感知事件缓存管理模块。所述感知事件是对感知数据进行去重和聚合后的数据结构，由&歷，soarce和--β三个元素组成，其中表示事件时间，source表示产生事件的源逻辑设备，data表示事件相关的数据，,其中iws表示事件时间，source表示产生事件的源逻辑设备，data表示事件数据，Emni表示感知事件；逻辑设备管 理模块从中间件控制服务器接口接收逻辑设备控制指令，进行去重和逻辑分解形成若干末端设备控制指令发送给对应末端设备管理模块。所述逻辑设备控制指令由目标逻辑设备编号、目标逻辑设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成，是针对由多个末端设备逻辑组合而成的逻辑设备设计的运行控制指令。逻辑设备管理模块还从系统配置模块接收逻辑设备配置操作，完成逻辑设备增加、删除和逻辑组合关系的修改配置。
[0009]感知事件缓存管理模块与逻辑设备管理模块、感知事件分发管理模块以及系统配置模块相连。感知事件缓存管理模块从逻辑设备管理模块接收感知事件，并对感知事件进行排序和缓存，形成感知事件缓存队列，并以FIFO方式向感知事件分发管理模块提供感知事件；感知事件缓存管理模块也从系统配置模块接收事件缓存配置操作，完成对输入时长阈值、最大缓存长度等参数的修改配置。
[0010]感知事件分发管理模块与感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口、物联网上层应用以及系统配置模块相连。感知事件分发管理模块从感知事件缓存管理模块获取感知事件，并将多个感知事件聚合成为感知报告，向订阅列表中的所有物联网上层应用进行分发。所述感知报告是符合订阅要求的感知事件集合。感知事件分发管理模块从中间件控制服务接口接收感知事件订阅指令，完成对感知事件订阅列表的维护。感知事件分发管理模块还从系统配置模块接收订阅分发配置操作，完成订阅列表的维护，以及分发时间间隔等参数的修改配置。
[0011 ]中间件控制服务接口与感知事件分发管理模块，逻辑设备管理模块、农业物联网上层应用以及系统配置模块相连。中间件控制服务接口从农业物联网上层应用接收远程指令，将其中的感知事件订阅指令发送感知事件分发管理模块，将其中的设备控制指令发送给逻辑设备管理模块。中间件控制服务接口还从系统配置模块接收服务接口配置操作，完成服务标示、服务名称和网络服务端口等参数的修改配置。
[0012]系统配置模块与末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口和感知事件分发管理模块相连系统配置模块提供基于Web的人机界面，并从人机交互界面接收操作指令，并转换为对应的配置操作，发送给末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块和中间件控制服务接口。
[0013]末端设备管理模块采用索引表方式，对多种末端设备驱动程序实现按名检索、增删和实例化调用。实例化的末端设备驱动程序，从异构的末端设备接收数据采集结果，并根据末端设备的通信特性和参数配置对采集结果进行解码，转换成为结构化的感知数据，然后将感知数据发送给逻辑设备。每种末端设备驱动程序采用动态库或C++类方式实现，并通过唯一的⑶ID进行标识。
[0014]逻辑设备管理模块同样采用索引表方式，对多个逻辑设备实现按名检索、增删和修改。逻辑设备是对末端设备的公共抽象，一个逻辑设备可由一个或多个末端设备根据逻辑组合关系组成。逻辑组合关系是对感知数据进行聚合的逻辑关系，逻辑组合关系的运算符包括关系运算(与、或等)和数学运算(均值、累加等)。逻辑设备管理模块启动两个并发的流程:数据采集流程持续从末端设备管理模块接收来自多个末端设备的感知数据，并将数据存储至模块内的临时队列；数据处理流程采用Google的网页去重算法simhash实现感知数据的去重，然后根据设备的逻辑组合关系对感知数据进行聚合处理，形成感知事件并向感知事件缓存管理模块输出。所述simhash是一种局部敏感哈希方法,最早由MosesCharikar 在((similarity estimation techniques from rounding algorithms)) 一文中提出。
[0015]感知事件缓存管理模块对逻辑设备产生的感知事件进行缓存和按时间排序，并为感知事件分发管理模块提供感知事件。感知事件缓存管理模块实现感知事件的缓存、检索和批量读取功能。感知事件缓存采用FIFO队列方式进行组织。如果队列中缓存事件的最早时间超过指定阈值，则将自动删除该感知事件并进行日志。所属时间阈值可由系统配置模块提供的交互界面指定。
[0016]感知事件分发管理模块实现基于事件订阅列表的感知报告生成与分发功能。感知事件订阅列表是保存当前的事件订阅请求的列表，其每表项保存一个事件订阅请求，列表最大长度为24，即最大可支持24个事件订阅请求。事件订阅请求是一个由订阅地址和订阅内容两个元素组成的数据结构，其中订阅地址包含农业物联网上层应用接收感知事件的IP地址和端口号，订阅内容是指感知事件的订阅条件集。订阅条件集是多个独立订阅条件的集合。订阅条件由JS0W ,和办三个元素组成，JigW表示感知事件中事件
时间、事件源(逻辑设备)和事件数据包含的字段名表示匹配规则，有串匹配模式和数值比较模式两种条件定义模式'ruk表示条件之间的与、或、排除三种逻辑关系。感知事件分发管理模块采用TCP通信方式实现，与农业物联网上层应用直接相连，定时从感知事件缓存管理模块中获取感知事件集，针对感知事件订阅列表中每个事件订阅请求，分别按照其对应的订阅条件进行事件过滤，并将过滤结果集封装为XML编码的感知事件报告，通过TCP网络发送到该订阅请求中指定的事件订阅地址。感知事件分发时间间隔可根据系统网络性能和实时性要求综合设定，最低间隔不低于5秒。
[0017]中间件控制服务接口提供网络服务接口，接收来自于物联网上层引用的远程控制和事件调阅指令。中间件控制服务接口采用TCP通信和WebService两种方式实现,与农业物联网上层应用直接相连，接受物联网上层应用提交的网络通信报文或WebService调用请求并进行解析，解析结果包括三种类型:(I)设备控制指令，将其发送给逻辑设备管理模块；(2)事件订阅或取消订阅请求，则对应地新增事件订阅或从时间订阅列表中删除；(3)逻辑设备的查询，对逻辑设备管理模块中的逻辑设备表进行查询，并向物联网上层应用返回符合查询条件的逻辑设备集，物联网上层应用可以此来枚举中间件系统的所有逻辑设备并设计订阅条件。
[0018]系统配置模块是基于Web的边缘中间件系统配置界面，由末端设备驱动管理界面、逻辑设备管理界面、感知事件缓存管理界面、事件分发管理界面和中间件控制服务接口界面五个部分组成。末端设备驱动管理界面用于增加和删除末端设备驱动，增加、删除末端设备以及修改末端设备连接参数(如端口号、数据率等)。逻辑设备管理界面用于定义、修改和删除逻辑设备，修改和维护逻辑设备进行时间去重的阈值。感知事件缓冲管理模块用于定义缓存队列组最大超时长度等运行参数。感知事件分发管理界面用于管理和维护事件订阅列表，以及修改分发时间间隔等运行参数。中间件控制服务接口界面用于维护控制服务的网络参数。
[0019]本发明的工作过程是:
(O读取系统配置文件，获取各个功能模块的运行参数；
(2)启动数据采集和预处理功能，自动从多个连接的末端设备采集数据、去重聚合时间，存储至事件缓存。该功能在系统运行期间持续进行，直到系统退出为止。
[0020](3)启动感知事件分发功能，从感知事件缓存中提取事件集，分别按照各订阅请求的订阅条件形成感知报告，并采用TCP方式发送到各订阅请求指定的订阅地址。该功能在系统运行期间持续进行，直到系统退出为止。
[0021](4)启动中间件控制服务接口功能，等待接受农业物联网上层应用发送过来的网络指令，对网络指令进行解析并分别发送给对应的功能模块。该功能在系统运行期间持续进行，直到系统退出为止。
[0022](5)启动系统设置Web服务功能，为中间件系统管理员操作维护提供交互界面。该功能在系统运行期间持续进行，直到系统退出为止。
[0023]采用本发明可以达到以下技术效果:
(I)农业物联网边缘中间件系统提高了物联网应用系统的可用性和可扩展性。农业物联网边缘中间件系统屏蔽农业生产现场末端设备的异构性，农业物联网上层应用的开发无须关心末端设备的型号类型和通信协议细节，只需要遵循边缘中间件的事件订阅接口开发相应模块，就可以完成农业生产现场数据的采集。当末端设备发生变动时，边缘中间件系统仅需要进行相应的系统配置，增加和修改相应的末端设备连接和逻辑设备，物联网上层应用也无须修改就可继续使用。
[0024](2)农业物联网边缘中间件系统降低了感知数据的冗余性。一方面，边缘中间件系统对末端设备的采集数据进行了去重，降低了原始数据的冗余性。另一方面，实际应用中通常存在多种物联网上层应用对同一组末端设备的不同数据要求，比如一种应用需要获取部分末端设备的最大数据值，而另一种应用需要获取部分末端设备的平均数据值，此时不仅物联网上层应用开发要增加数据聚合计算的功能，还容易产生重复的末端设备通信，给末端设备的能耗和网络传输拥塞都带来负面影响。边缘中间件系统通过对同一组末端设备分别定义不同的逻辑设备，不同的应用订阅仅需订阅不同逻辑设备的感知数据即可满足上述需求，无须增加末端设备的通信压力，也减轻了农业物联网上层应用的数据处理压力，物联网上层应用能够更好地设计和处理业务流程。
[0025]
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为现有常用的物联网分层结构示意图；
图2为本发明农业物联网边缘中间件系统的应用示意图；
图3为本发明农业物联网边缘中间件系统的总体结构图；
图4为本发明农业物联网逻辑设备的流程图；
图5为本发明农业物联网感知事件缓存管理模块的逻辑结构图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0028]图1物联网分层结构图。
[0029]图2是本发明边缘中间件系统的在物联网分层结构中的应用示意图。本发明之农业物联网边缘中间件系统，是一个中间件服务器，安装在农业物联网的感知层，一方面通过串口、ZigBee、TCP/IP网络等物理连接方式与末端设备相连，另一方面通过农业物联网网络层与农业物联网上层应用相连。本发明从各种类型的末端设备接收多源异构的原始数据，对这些原始数据进行格式化、去重、聚合处理，并采用统一接口向多个农业物联网上层应用分发处理后的感知数据，从而实现应用层对感知层的透明访问。
[0030]本发明边缘中间件系统是物联网感知设备和物联网上层应用之间的中介，它安装在物联网的边缘层，对物联网末端设备采集的感知数据进行去重、聚合和排序，压缩数据容量，向物联网上层应用分发它感兴趣的感知事件。
[0031]图3为本发明的组成结构和连接图。由末端设备管理、逻辑设备管理、感知事件缓存管理、事件分发管理、控制服务接口以及系统配置模块组成。
[0032]末端设备管理模块与末端设备、逻辑设备管理模块以及系统配置模块相连。末端设备管理模块从各种末端设备接收采集的原始数据，转换成感知数据并传递给逻辑设备管理模块。所述感知数据由源设备编号、采集时间、数据类型、数据值四个部分组成，是对异构的原始数据的规范化描述。末端设备管理模块从逻辑设备管理模块接收末端设备控制指令，产生对应末端设备的控制信号并通过底层物理连接发送给末端设备。所述末端设备控制指令由目标末端设备编号、目标设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成，是对异构的设备控制信号的规范化描述。末端设备管理模块还从系统配置模块接收末端设备配置操作，完成末端设备增加、删除和连接参数的修改配置。
[0033]逻辑设备管理模块与末端设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务器接口以及系统配置模块相连。逻辑设备管理模块从末端设备管理模块接收感知数据，对感知数据进行去重、逻辑聚合，并形成感知事件发送给感知事件缓存管理模块。所述感知事件是对感知数据进行去重和聚合后的数据结构，由，scrorc?和tiifa三个元素组成，其中S--表示事件时间，source表示产生事件的源逻辑设备，data表示事件相关的数据；逻辑设备管理模块从中间件控制服务器接口接收逻辑设备控制指令，进行去重和逻辑分解形成若干末端设备控制指令发送给对应末端设备管理模块。所述逻辑设备控制指令由目标逻辑设备编号、目标逻辑设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成，是针对由多个末端设备逻辑组合而成的逻辑设备设计的运行控制指令。逻辑设备管理模块还从系统配置模块接收逻辑设备配置操作，完成逻辑设备增加、删除和逻辑组合关系的修改配置。
[0034]感知事件缓存管理模块与逻辑设备管理模块、感知事件分发管理模块以及系统配置模块相连。感知事件缓存管理模块从逻辑设备管理模块接收感知事件，并对感知事件进行排序和缓存，形成感知事件缓存队列，并以FIFO方式向感知事件分发管理模块提供感知事件；感知事件缓存管理模块也从系统配置模块接收事件缓存配置操作，完成对输入时长阈值、最大缓存长度等参数的修改配置。
[0035]感知事件分发管理模块与感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口、物联网上层应用以及系统配置模块相连。感知事件分发管理模块从感知事件缓存管理模块获取感知事件，并将多个感知事件聚合成为感知报告，向订阅列表中的所有物联网上层应用进行分发。所述感知报告是符合订阅要求的感知事件集合。感知事件分发管理模块从中间件控制服务接口接收感知事件订阅指令，完成对感知事件订阅列表的维护。感知事件分发管理模块还从系统配置模块接收订阅分发配置操作，完成订阅列表的维护，以及分发时间间隔等参数的修改配置。
[0036]中间件控制服务接口与感知事件分发管理模块，逻辑设备管理模块、农业物联网上层应用以及系统配置模块相连。中间件控制服务接口从农业物联网上层应用接收远程指令，将其中的感知事件订阅指令发送感知事件分发管理模块，将其中的设备控制指令发送给逻辑设备管理模块。中间件控制服务接口还从系统配置模块接收服务接口配置操作，完成服务标示、服务名称和网络服务端口等参数的修改配置。
[0037]系统配置模块与末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口和感知事件分发管理模块相连。系统配置模块提供基于Web的人机界面，并从人机交互界面接收操作指令，并转换为对应的配置操作，发送给末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块和中间件控制服务接口。
[0038]图4为本发明中逻辑设备的工作流程图。逻辑设备是对末端设备的公共抽象的软件，它通过末端设备管理模块接收来自一个或者多个末端设备的感知事件，对这些数据进行去重，并根据逻辑组合规则聚合形成感知事件。其流程如下:
(1)逻辑设备启动时创建感知数据缓存队列；
(2)创建两个并发的工作子例程，即创建数据处理例程和感知数据接收例程；
(3)感知数据接收例程控制所属末端设备采集感知数据:
3.1从末端设备接收感知数据；
3.2将感知数据加入数据队列，转3.1。[0039](4)创建数据处理例程实现感知数据处理:
4.1基于感知数据的simhash值，去除重复数据；
4.2根据逻辑设备的逻辑组合规则，将感知数据聚合成为感知事件；
4.3将感知事件输出至感知事件缓存管理模块，转4.1。
[0040]图5为本发明中感知事件分发管理模块和中间件控制服务接口的逻辑结构图。感知事件分发管理模块读取事件订阅列表，针对感知事件订阅列表中每个事件订阅请求，分别按照其对应的订阅条件进行事件过滤，封装形成XML编码的感知事件报告，并通过TCP网络发送到该订阅请求中指定的事件订阅地址。中间件控制服务接口由接口函数组成，采用TCP通信和WebService两种方式实现，与农业物联网上层应用直接相连，接受物联网上层应用提交的网络请求报文，并向各连接的功能模块发送对应的控制或订阅管理指令。中间件控制服务接口提供接口函数包括以下几类:
(I)Subscribe:农业物联网上层应用向边缘中间件系统发送事件订阅请求。
[0041](2) UnSubscribe:农业物联网上层应用向边缘中间件系统取事件订阅请求。
[0042](3) Control:农业物联网上层向边缘中间件发送逻辑设备控制指令。
[0043](4)GetLogicalDevices:农业物联网上层应用获取边缘中间件系统中的逻辑设备列表。
[0044](5) GetEdgeServerInfo:农业物联网上层应用获取边缘中间件系统名称、编号等
配置信息。
【权利要求】
1.一种农业物联网边缘中间件系统，其特征在于，安装在农业物联网的感知层，一方面通过物理连接方式与末端设备相连，另一方面通过农业物联网网络层与农业物联网上层应用相连；从末端设备接收多源异构的原始数据，对原始数据进行格式化、去重、聚合处理，并采用统一接口向多个农业物联网上层应用分发处理后的感知数据，从而实现应用层对感知层的透明访问。
2.根据权利要求1所述的农业物联网边缘中间件系统，其特征在于，由末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块、中间件控制服务接口以及系统配置模块组成； 末端设备管理模块与末端设备、逻辑设备管理模块以及系统配置模块相连；末端设备管理模块从各种末端设备接收采集的原始数据，转换成感知数据并传递给逻辑设备管理模块；所述感知数据由源设备编号、采集时间、数据类型、数据值四个部分组成；末端设备管理模块从逻辑设备管理模块接收末端设备控制指令，产生对应末端设备的控制信号并通过底层物理连接发送给末端设备；所述末端设备控制指令由目标末端设备编号、目标设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成；末端设备管理模块还从系统配置模块接收末端设备配置操作，完成末端设备增加、删除和连接参数的修改配置； 逻辑设备管理模块与末端设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务器接口以及系统配置模块相连；逻辑设备管理模块从末端设备管理模块接收感知数据，对感知数据进行去重、逻辑聚合，并形成感知事件发送给感知事件缓存管理模块；所述感知事件是对感知数据进行去重和聚合后的数据结构，由?—，sowre.和akto三个元素组成,其中?臓表示事件时间，source表示产生事件的源逻辑设备，data表示事件数据，；逻辑设备管理模块从中间件控制服务器接口接收逻辑设备控制指令，进行去重和逻辑分解形成末端设备控制指令发送给对应末端设备管理模块；所述逻辑设备控制指令由目标逻辑设备编号、目标逻辑设备类型、控制指令名和控制指令参数四个部分组成，是针对由多个末端设备逻辑组合而成的逻辑设备设计的运行控制指令；逻辑设备管理模块还从系统配置模块接收逻辑设备配置操作，完成逻辑设备增加、删除和逻辑组合关系的修改配置； 感知事件缓存管理模块与逻辑设备管理模块、感知事件分发管理模块以及系统配置模块相连；感知事件缓存管理模块从逻辑设备管理模块接收感知事件，并对感知事件进行排序和缓存，形成感知事件缓存队列，并以FIFO方式向感知事件分发管理模块提供感知事件；感知事件缓存 管理模块也从系统配置模块接收事件缓存配置操作，完成对输入时长阈值、最大缓存长度参数的修改配置； 感知事件分发管理模块与感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口、物联网上层应用以及系统配置模块相连；感知事件分发管理模块从感知事件缓存管理模块获取感知事件，并将多个感知事件聚合成为感知报告，向订阅列表中的所有物联网上层应用进行分发；所述感知报告是符合订阅要求的感知事件集合；感知事件分发管理模块从中间件控制服务接口接收感知事件订阅指令，完成对感知事件订阅列表的维护；感知事件分发管理模块还从系统配置模块接收事件分发配置操作，完成订阅列表的维护，以及分发时间间隔等参数的修改配置； 中间件控制服务接口与感知事件分发管理模块，逻辑设备管理模块、农业物联网上层应用以及系统配置模块相连；中间件控制服务接口从农业物联网上层应用接收远程指令，将其中的感知事件订阅指令发送感知事件分发管理模块，将其中的设备控制指令发送给逻辑设备管理模块；中间件控制服务接口还从系统配置模块接收服务接口配置操作，完成服务标示、服务名称和网络服务端口参数的修改配置； 系统配置模块与末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、中间件控制服务接口和感知事件分发管理模块相连；系统配置模块提供基于Web的人机界面，并从人机交互界面接收操作指令，并转换为对应的配置操作，发送给末端设备管理模块、逻辑设备管理模块、感知事件缓存管理模块、感知事件分发管理模块和中间件控制服务接口。
3.根据权利要求2所述的农业物联网边缘中间件系统，其特征在于，末端设备管理模块采用索引表方式，对末端设备的驱动程序实现按名检索、增删和实例化调用；实例化的末端设备驱动程序，从异构的末端设备接收数据采集结果，并根据末端设备的通信特性和参数配置对采集结果进行解码，转换成为结构化的感知数据，然后将感知数据发送给逻辑设备；每种末端设备驱动程序采用动态库或C++类方式实现，并通过唯一的GUID进行标识； 逻辑设备管理模块同样采用索引表方式，对逻辑设备实现按名检索、增删和修改；逻辑设备是对末端设备的公共抽象，一个逻辑设备可由一个或多个末端设备根据逻辑组合关系组成；逻辑组合关系是对感知数据进行聚合的逻辑关系，逻辑组合关系的运算符包括关系运算和数学运算；逻辑设备管理模块启动两个并发的流程:数据采集流程持续从末端设备管理模块接收来自多个末端设备的感知数据，并将数据存储至模块内的临时队列；数据处理流程采用Google的网页去重算法simhash实现感知数据的去重，然后根据设备的逻辑组合关系对感知数据进行聚合处理，形成感知事件并向感知事件缓存管理模块输出； 感知事件缓存管理模块对逻辑设备产生的感知事件进行缓存和按时间排序，并为感知事件分发管理模块提供感知事件；感知事件缓存管理模块实现感知事件的缓存、检索和批量读取功能；感知事件缓存采用FIFO队列方式进行组织；如果队列中缓存事件的最早时间超过指定阈值，则将自动删除该感知事件并进行日志；所属时间阈值可由系统配置模块提供的交互界面指定； 感知事件分发管理模块实现基于事件订阅列表的感知报告生成与分发功能；感知事件订阅列表是保存当前的事件订阅请求的列表，其每表项保存一个事件订阅请求，列表最大长度为24;事件订阅请求是一个由订阅地址和订阅内容两个元素组成的数据结构，其中订阅地址包含农业物联网上层应用接收感知事件的IP地址和端口号，订阅内容是指感知事件的订阅条件集；订阅条件集是多个独立订阅条件的集合；订阅条件由,maichjmsde和^ 三个元素组成，表示感知事件中事件时间、事件源和事件数据包含的字段名表示匹配规则，有串匹配模式和数值比较模式两种条件定义模式'ruk表示条件之间的与、或、排除三种逻辑关系；感知事件分发管理模块采用TCP通信方式实现，与农业物联网上层应用直接相连，定时从感知事件缓存管理模块中获取感知事件集，针对感知事件订阅列表中每个事件订阅请求，分别按照其对应的订阅条件进行事件过滤，并将过滤结果集封装为XML编码的感知事件报告，通过TCP网络发送到该订阅请求中指定的事件订阅地址；感知事件分发时间间隔可根据系统网络性能和实时性要求综合设定，最低间隔不低于5秒；中间件控制服务接口提供网络服务接口，接收来自于物联网上层引用的远程控制和事件调阅指令；中间件控制服务接口采用TCP通信和WebService两种方式实现，与农业物联网上层应用直接相连，接受物联网上层应用提交的网络通信报文或WebService调用请求并进行解析，解析结果包括三种类型:(I)设备控制指令，将其发送给逻辑设备管理模块；(2)事件订阅或取消订阅请求，则对应地新增事件订阅或从时间订阅列表中删除；(3)逻辑设备的查询，对逻辑设备管理模块中的逻辑设备表进行查询，并向物联网上层应用返回符合查询条件的逻辑设备集，物联网上层应用可以此来枚举中间件系统的所有逻辑设备并设计订阅条件； 系统配置模块是基于Web的边缘中间件系统配置界面，由末端设备驱动管理界面、逻辑设备管理界面、感知事件缓存管理界面、事件分发管理界面和中间件控制服务接口界面五个部分组成；末端设备驱动管理界面用于增加和删除末端设备驱动，增加、删除末端设备以及修改末端设备连接参数；逻辑设备管理界面用于定义、修改和删除逻辑设备，修改和维护逻辑设备进行时间去重的阈值； 感知事件缓冲管理模块用于定义缓存队列组最大超时长度等运行参数；感知事件分发管理界面用于管理和维护事件订阅列表，以及修改分发时间间隔等运行参数；中间件控制服务接口界面用于维 护控制服务的网络参数。
【文档编号】H04L29/08GK103997532SQ201410234277
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】邓学锋, 姜志宏 申请人:长沙瑞和数码科技有限公司