一种解决数据异构的融合物联网关系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种解决数据异构的融合物联网关系统和方法，包括智能感知层、物联网关层和网络层；智能感知层包含若干传感器，负责采集数据；物联网关层对智能感知层中不同类型的传感器进行动态适配和控制，并对传感器采集的数据进行解析和存储，然后传输至网络层；网络层包含数据存储服务器和驱动云端服务器，数据存储服务器存储从物联网关层接收的数据，驱动云端服务器存放不同类型的传感器的驱动程序，供物联网关层对不同类型的传感器进行动态适配和控制。本发明专利技术解决了物联网关中数据采集、存储的多源异构难题，解决了升级过程中带来的设备成本高、维护复杂、网关寿命短、系统稳定性和扩展性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种解决数据异构的融合物联网关系统和方法
本专利技术属于移动通信、物联网和信息处理领域，具体涉及一种解决数据异构的融合物联网关系统和方法。
技术介绍
物联网是一种通过各种接入技术将海量电子设备与互联网结合起来而形成一个巨大的网络，实现智能化的识别与管理，进而实现各类物品的远程感知和控制，由此生成一个更加智慧的生产和生活体系。一方面，由于物联网技术应用在不同业务上，如智能家居、医疗、安全、物流城市和环境监测等应用，因而产生了多样化数据源，如结构化关系数据库和面向对象数据源、半结构化的HTML/XML、无结构的文本等。这些数据源结构、语义存在差异。另一方面，从数据源的采集端来看，采集端传感器持续采集，形成了大量数据，各种厂家的数据格式也没有一个统一的标准，导致采集到的数据异构。如果解决这些异构性问题，我们就可以方便将数据运用到各种应用中。目前如何解决数据异构已经成为研究热点。目前解决物联网数据异构的解决方法有虚拟数据库方式、基于数据中间件、基于xml方案解析和视图方法。早期的数据集成复制方法包括联邦数据库，基于中介器、包装器的集成方法构架和数据仓库方式。数据仓库将不同数据源在中心位置映射成一个独立的结构，对用户来说，底层的请求数据是隐藏不可见的，只能通过中心位置来访问，该方式重新布局了实际的数据。基于xml文档方案解决异构数据问题，是用xml方案来规范请求数据和集成异构数据源的数据，将网络和关系数据库转换成xml视图集的形式，克服数据源异构，从而创建一个屏蔽底层数据源差异、数据存储模式差异和格式结构解析等差异，并且为上层用户提供了一个无缝请求的接口。虚拟数据库先将异构的数据源构成一个全局视图，然后它将用户的请求对应到各个本地的子请求，最后将结果转换为用户需求的格式。基于请求处理中心QPC研究中，将所有用户和数据通连接数据中心中，然后将请求转换成子请求生成XML格式的数据。网络分析环境中开发一个中间件能够屏蔽不同位置的关系数据库，通过一个web服务接口的方式访问。中间件的方式是在数据服务器上做策略，数据的产生者和使用者写入或查询分布式消息中间系统，没有考虑智能感知层传感器节点的多样性和异构传感网的控制。物化视图是通过空间换取时间，根据请求查找出结果集本地存储，然后维护一个表，根据这个表来本地查询和存储。其缺点是虽然响应速度快，但是无法保证数据的实时更新，满足不了用户多样化的功能需求。还有基于本体异构数据源集成，多知识融合异构数据源集成等，以上这些方法都是针对传统异构数据源提出来的，应用到物联网上不合适，因为没有考虑物联网数据的特征。文献“一个传感器网络服务网关的设计与实现”(《计算机技术与发展》，2013年1月1期23卷，褚伟杰等)采用OSGI架构设计网关，用户通过OSGI生命周期可以在传感器的网络中启动、更新、卸载等服务，每种类型的传感器对应一个相应的Agent，然后这些Agent产生的消息采用固定xml格式定义，和上层通信采用的是http无连接的形式。该文献设计了一个xml标准消息格式，还是通过xml的方法来屏蔽智能感知层格式差异。该网关利用OSGI框架的优点，增强了网关系统的扩展性。但是还没有达到灵活使用即插即用、自动识别、位置添加删除、传感器添加删除、历史数据变化等功能。物联网关系统中主要是对两种报文的处理操作，上行报文和下行报文，上行报文是感知层传感其采集到的数据，下行报文是对传感器和智能开关控制管理命令。由于物联网网关是嵌入式设备，感知层要接入海量的智能感知设备，随着这些接入设备数量增长和协议类型的多样化。物联网关的存储和处理能力需要不断升级提升，才能满足负载的需求，这些不定期升级的过程会导致物联网关设备使用寿命变短，也会影响整个系统的稳定性，更会增加物联网关系统维护的成本。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提供一种解决数据异构的融合物联网关系统和方法，用以解决物联网中数据的多源异构难题。本专利技术采用的技术方案如下：一种解决数据异构的融合物联网关系统，包括智能感知层、物联网关层和网络层；所述智能感知层包含若干传感器，负责采集数据，将对物体和环境的感知变成电信号传输；所述物联网关层对智能感知层中不同类型的传感器进行动态适配和控制，并对传感器采集的数据进行解析和存储，然后传输至网络层；所述网络层包含数据存储服务器和驱动云端服务器，所述数据存储服务器存储从物联网关层接收的数据，所述驱动云端服务器存放不同类型的传感器的驱动程序，供物联网关层对不同类型的传感器进行动态适配和控制。进一步地，所述智能感知层将采集得到的数据上传到物联网关层的方式分为两种：自动上传和轮询上传。进一步地，所述物联网关层包括多协议动态适配加载模块、可视化的操作界面模块、厂家驱动模块、信息解析模块、存储模块、上传模块和驱动下载更新模块。进一步地，所述多协议动态适配加载模块支持从驱动云端服务器端下载驱动，支持多个驱动动态查找、加载、卸载、工作和删除；所述可视化的操作界面模块支持位置的动态添加或删除，以及在位置界面上传感器的动态添加或删除。进一步地，所述物联网关层支持本地数据实时显示，本地采集信息预警，本地最近历史信息变化和查询功能，并对外提供数据接口，外部移动端跨互联网或者本地局域网访问本地数据接口。进一步地，所述物联网关层中的每个网关配置独立的ID，所述数据存储服务器将接收到的信息按统一的格式解析并存储数据库中，并根据ID来区分多个网关；所述智能感知层中的每个传感器也配置独立的ID，物联网关层中的网关具有数据实时显示和报警功能，通过位置或者传感器的ID快速找到对应的传感器。一种采用上述系统解决数据异构的方法，其包括如下步骤：1)通过智能感知层中的传感器采集数据，将对物体和环境的感知变成电信号传输；2)通过物联网关层对智能感知层中不同类型的传感器进行动态适配和控制，并对传感器采集的数据进行解析和存储，然后传输至网络层；3)网络层中的数据存储服务器存储从物联网关层接收的数据，网络层中的数驱动云端服务器存放不同类型的传感器的驱动程序，供物联网关层对不同类型的传感器进行动态适配和控制。本专利技术针对物联网中数据的多源异构难题，设计并实现了物联网网关多协议动态适配的系统，包括智能感知层、物联网关层和网络层。智能感知层可接入多种厂家和多种类型传感器和智能开关等。物联网关层一方面提供可操作的界面，实现了位置的动态添加或删除和在位置界面上传感器的动态添加或删除，方便了用户的操作；另一方面物联网关层提供的功能包括：历史数据变化、实时报警、对外提供数据接口等功能。网络层将物联网关层上传的数据存储到数据存储服务器，方便用户的二次开发。本专利技术解决了物联网关中数据采集、存储的多源异构难题，通过实现现有物联网关对多协议动态适配的支持，进而解决了升级过程中带来的设备成本高、维护复杂、网关寿命短、系统稳定性和扩展性差问题。附图说明图1为融合物联网关系统的三层体系架构示意图。图2为融合物联网关系统的功能架构图。图3为多协议融合物联网关的主要功能示意图。图4为主程序、插件、多协议库之间的工作模式示意图。图5为主要界面和功能设计示意图。图6为动态加载驱动的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本专利技术做进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决数据异构的融合物联网关系统，其特征在于，包括智能感知层、物联网关层和网络层；所述智能感知层包含若干传感器，负责采集数据，将对物体和环境的感知变成电信号传输；所述物联网关层对智能感知层中不同类型的传感器进行动态适配和控制，并对传感器采集的数据进行解析和存储，然后传输至网络层；所述网络层包含数据存储服务器和驱动云端服务器，所述数据存储服务器存储从物联网关层接收的数据，所述驱动云端服务器存放不同类型的传感器的驱动程序，供物联网关层对不同类型的传感器进行动态适配和控制。

【技术特征摘要】
1.一种解决数据异构的融合物联网关系统，其特征在于，包括智能感知层、物联网关层和网络层；所述智能感知层包含若干传感器，负责采集数据，将对物体和环境的感知变成电信号传输；所述物联网关层对智能感知层中不同类型的传感器进行动态适配和控制，并对传感器采集的数据进行解析和存储，然后传输至网络层；所述网络层包含数据存储服务器和驱动云端服务器，所述数据存储服务器存储从物联网关层接收的数据，所述驱动云端服务器存放不同类型的传感器的驱动程序，供物联网关层对不同类型的传感器进行动态适配和控制。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能感知层还包括GPS设备、控制开关、监控摄像设备和通信模块。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能感知层将采集得到的数据上传到物联网关层的方式分为两种：自动上传和轮询上传。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物联网关层包括多协议动态适配加载模块、可视化的操作界面模块、厂家驱动模块、信息解析模块、存储模块、上传模块和驱动下载更新模块。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述多协议动态适配加载模块支持从驱动云端服务器端下载驱动，支持多个驱动动态查找、加载、卸载、工作和删除；所述可视化的操作界面模块支持位置的动态添加或删除，以及在位置界面上传感器的动态添加或删除。6.如权利要求4所述的系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国立，唐鼎，
申请(专利权)人：中国科学院信息工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11