一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统和方法，包括物联网感知设备、物联网网关设备、云端设备仿真中心和MQTT服务器。物联网感知设备是接入传感网络的智能感知设备；物联网网关设备为异构传感网络提供接入；云端设备仿真中心包括用于接收、推送和处理仿真数据的仿真数据处理模块以及用于建立与物联网感知设备保持同步的云端仿真节点的仿真节点模块；MQTT服务器是物联网感知设备和其对应的云端仿真节点交互的中介。本发明专利技术根据物联网感知设备发送来的实时数据在云端建立一个与其对应的云端仿真节点，使云端仿真节点与物联网实体感知设备具有相同的功能，便于云端应用服务对实体传感设备的访问和操作。

【技术实现步骤摘要】
一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统和方法
本专利技术涉及物联网和云计算
，尤其是一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统和方法。
技术介绍
云计算技术和物联网技术的快速发展必将给人类的生产、生活带来一场巨大变革，物联网技术的发展离不开云计算技术的支撑。感知设备是构建物联网的最基础元素，随着物联网应用范围和规模的不断扩大，物联网感知设备的数量和类型也在不断的增长，由于物联网传感设备时时刻刻都在产生着各种不同类型的数据，对多种类多类型大数据的处理就需要用云计算平台做支撑。物联网的一个重要特性就是多智能传感设备交互联动，不同区域和不同网络中传感设备的联动必将成为人类未来智能生活的基础。然而，由于设备和网络的复杂性，设备之间以及服务与设备之间的直接通信受到很大的限制，多个设备之间特别是处于不同区域中的多个设备之间的实时联动效率较低。当云服务程序同时需要大量处于不同地区具有不同类型的物联网感知设备的实时数据时，与每种设备直接进行通信的方式不但会在同一时间给网络和云服务器带来巨大负载而且无法保证同时获取到所有设备的最新数据。当多个应用或服务程序同时访问同一个物联网感知设备时，同一设备同时与多个应用或服务程序进行通信就有可能造成对同一设备的访问冲突。物联网系统的安全性保证是物联网技术的一个极其重要方面，未来物联网感知设备的联动必然需要感知设备之间或感知设备与云服务程序之间相互开放，设备的直接对外开放势必给感知设备本身和感知设备所在网络带来巨大安全威胁。另外，由于物联网感知设备的复杂性，其数据以及数据处理流程也是多种多样的，提供一种简化设备数据处理的方法就能够降低云服务程序数据处理的复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中存在的缺点，提出一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统和方法，在云端建立云端仿真节点对物联网感知设备进行实时仿真，使物联网感知设备和其所对应的云端仿真节点的数据和属性保持一致性，使得云端仿真节点具有同其对应的感知设备同样的功能，云服务程序或应用程序通过访问云端仿真节点的形式与物联网感知设备进行数据的交互而不必关心实际感知设备的位置及访问方式。本专利技术的技术方案是：一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，包括：用于进行数据采集和处理的物联网感知设备、用于实现多种异构网络接入和融合的物联网网关设备以及云端设备仿真中心；所述物联网感知设备处于异构网络中；所述物联网网关设备接入互联网中，该物联网网关设备通过直接或间接的方式与接入其中的物联网感知设备进行数据的交互；所述云端设备仿真中心是物联网感知设备进行云端仿真的载体。上述系统还包括用于对外提供实时数据的发布和订阅服务的MQTT服务器，该MQTT服务器处于所述云端，是所述物联网网关设备与云端设备仿真中心的数据传输中介，物联网网关设备采用MQTT协议作为一个客户端利用MQTT服务器进行消息的发布和订阅；所述云端设备仿真中心作为另外一个客户端利用MQTT服务器进行消息的发布和订阅。上述物联网感知设备包括用于采集环境数据和根据传输命令控制设备组件的数据感知模块，以及用于与感知网络中物联网感知设备的主设备进行通信或与所述数据感知模块进行直接交互以实现数据的发送、处理和接收的数据处理模块。上述云端设备仿真中心包括用于仿真数据处理的仿真数据处理模块和用于云端仿真的仿真节点模块，该仿真节点模块从仿真数据处理模块获取所需要的仿真数据。上述物联网网关设备有数据需要推送时通过MQTT服务器发布消息，有订阅的消息到达时通过MQTT服务器进行接收。所述云端设备仿真中心包括用于仿真数据处理的仿真数据处理模块和用于云端仿真的仿真节点模块，该仿真节点模块从仿真数据处理模块获取所需要的仿真数据。所述仿真数据处理模块将要发送给物联网网关设备的数据转化成MQTT消息的格式，将以订阅形式从物联网网关设备得到的消息转换成key-value形式的数据。上述仿真节点模块包括云端分布式内存数据库系统，利用所述云端分布式内存数据库系统在云端建立多个云端仿真节点。上述仿真节点模块包括云端分布式内存数据库系统，利用所述云端分布式内存数据库系统在云端建立多个云端仿真节点；所述仿真数据处理模块将接收到并且已处理的数据以key-value形式将对应的ID和数据存入云端分布式内存数据库系统中；所述云端仿真节点根据自身属性从云端分布式内存数据库系统中得到所需数据以与对应物联网感知设备保持同步；所述云端仿真节点将所得到的数据进行封装以接口形式对外提供服务供云服务程序调用，如果对应的是可控的物联网感知设备对外提供数据传入接口供云服务程序调用，将得到的数据传送给仿真数据处理模块。一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的方法，包括以下步骤：1）物联网感知设备通过其所在的传感网络与物联网网关设备建立socket连接以进行数据的传送，所述物联网感知设备或其所在网络的主设备作为客户端，所述物联网网关设备作为服务端；2）物联网网关设备利用MQTT协议作为一个客户端利用MQTT服务器4进行消息的发布和订阅，所述物联网网关设备一旦接到由物联网感知设备发送的数据就以MQTT发布消息的形式实时推送出去，同时以MQTT订阅消息的形式接收来自于仿真数据处理模块发送的数据；3）仿真数据处理模块利用MQTT协议作为另外一个客户端利用MQTT服务器同物联网网关设备进行消息的订阅和发布，仿真数据处理模块以MQTT消息订阅的形式接收来自于物联网网关设备推送的实时数据，以消息发布的形式推送来自于仿真数据处理模块的数据给物联网网关设备；4）仿真数据处理模块将得到的数据进行处理并根据物联网感知设备的ID以key-value的形式将得到的数据存入到云服务器中的云端分布式内存数据库系统中；5）仿真节点模块根据物联网感知设备的属性在内存数据库中为每个云端仿真节点分配一个实时数据存储空间，当有同一key对应的新数据到来时替换原有数据以保证云端仿真节点与其所对应的物联网感知设备保持实时同步；6）云端仿真节点通过仿真节点模块在内存数据库中获取到其所对应的最新数据，当云服务程序访问云端仿真节点时，仿真节点模块以接口的形式将最新数据传送给云服务程序。上述步骤5）中一个云端仿真节点可以由一个物联网感知设备组成也可以由多个物联网感知设备组成，由多个物联网感知设备组成的云端仿真节点，其对应的物联网感知设备可以是从同一物联网网关设备接入的多个物联网感知设备也可是从多个不同物联网网关设备接入的多个物联网感知设备，据此云端仿真节点可分为独立仿真节点、本地组合仿真节点和远程组合仿真节点。上述步骤6）中仿真节点模块如果对应的物联网感知设备具有数据接收功能或受控功能，仿真节点模块还需要有供云服务程序使用的数据接收的接口，当云服务程序需要传输命令或数据给物联网感知设备时直接调用云端仿真节点的接口，云端仿真节点将命令或数据传送给仿真节点处理模块，仿真节点处理模块将命令反向推送给物联网感知设备以保持物联感知设备和其对应的云端仿真节点的同步。本专利技术的有益效果：本专利技术具有如下优点：1、在云端虚拟物联网感知设备就如同感知设备处于云端一样，便于云服务程序或远程应用程序对物联网感知设备的访问；2、组合仿真设备的建立便于云服务程序或远程应用程序同时访问多个处于不同区域的设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，包括：用于进行数据采集和处理的物联网感知设备（1）、用于实现多种异构网络接入和融合的物联网网关设备（2）以及云端设备仿真中心；所述物联网感知设备（1）处于异构网络中；所述物联网网关设备（2）接入互联网中，该物联网网关设备（2）通过直接或间接的方式与接入其中的物联网感知设备（1）进行数据的交互；所述云端设备仿真中心是物联网感知设备（1）进行云端仿真的载体。

【技术特征摘要】
1.一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，包括：用于进行数据采集和处理的物联网感知设备（1）、用于实现多种异构网络接入和融合的物联网网关设备（2）以及云端设备仿真中心；所述物联网感知设备（1）处于异构网络中；所述物联网网关设备（2）接入互联网中，该物联网网关设备（2）通过直接或间接的方式与接入其中的物联网感知设备（1）进行数据的交互；所述云端设备仿真中心是物联网感知设备（1）进行云端仿真的载体；还包括用于对外提供实时数据的发布和订阅服务的MQTT服务器（4），该MQTT服务器（4）处于所述云端，是所述物联网网关设备（2）与云端设备仿真中心的数据传输中介，物联网网关设备（2）采用MQTT协议作为一个客户端利用MQTT服务器（4）进行消息的发布和订阅；所述云端设备仿真中心作为另外一个客户端利用MQTT服务器（4）进行消息的发布和订阅。2.如权利要求1所述的一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，所述物联网感知设备（1）包括用于采集环境数据和根据传输命令控制设备组件的数据感知模块，以及用于与感知网络中物联网感知设备（1）的主设备进行通信或与所述数据感知模块进行直接交互以实现数据的发送、处理和接收的数据处理模块。3.如权利要求1所述的一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，所述云端设备仿真中心包括用于仿真数据处理的仿真数据处理模块（3）和用于云端仿真的仿真节点模块，该仿真节点模块从仿真数据处理模块（3）获取所需要的仿真数据。4.如权利要求2所述的一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，物联网网关设备（2）有数据需要推送时通过MQTT服务器（4）发布消息，有订阅的消息到达时通过MQTT服务器（4）进行接收；所述云端设备仿真中心包括用于仿真数据处理的仿真数据处理模块（3）和用于云端仿真的仿真节点模块，该仿真节点模块从仿真数据处理模块（3）获取所需要的仿真数据；所述仿真数据处理模块（3）将要发送给物联网网关设备（2）的数据转化成MQTT消息的格式，将以订阅形式从物联网网关设备（2）得到的消息转换成key-value形式的数据。5.如权利要求4所述的一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，所述仿真节点模块包括云端分布式内存数据库系统（5），利用所述云端分布式内存数据库系统（5）在云端建立多个云端仿真节点。6.如权利要求5所述的一种对物联网感知设备进行云端实时仿真的系统，其特征在于，所述仿真节点模块包括云端分布式内存数据库系统（5），利用所述云端分布式内存数据库系统（5）在云端建立多个云端仿真节点；所述仿真数据处理模块（3）将接收到并且已处理的数据以key-value形式将对应的ID和数据存入云端分布式内存数据库系统（5）中；所述云端仿真节点根据自身属性从云端分布式内存数据库系统（5）中得到所需数据以与对应物联网感知设备（1）保持同步；所述云端仿真节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建东，沈玉龙，刘茜，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61