基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控的系统及方法，所述系统包括若干区域监控系统、系统协同监控器、系统响应执行模块和事件存储模块，其中所述区域监控系统用于对系统中某一个独立区域内的监控；所述系统协同监控器用于对整个CPS应用系统跨区域的事件进行监控；所述系统响应执行模块用于对所述系统协同监控器生成的制动事件进行响应，并通知相关区域系统来执行控制器发出的控制命令；所述事件存储模块用来存储系统产生的事件流。本发明专利技术通过分层次的监控模式，提高了CPS应用系统监控的效率；使用基于语义和事件戳的复杂事件管理技术，消除了通信带来的延时，提高查询的准确度，提升系统监控的有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法
本专利技术涉及信息物理融合系统(CPS)监控
，尤其涉及一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法。
技术介绍
信息物理融合系统(Cyber-PhysicalSystems，CPS)是指基于计算、通信和控制相互渗透与深度协作，实现计算处理过程和物理控制过程紧密融合的一种新型混成系统。通常来说，计算机和网络被用于实时监控物理过程，根据物理系统的反馈进行控制，而物理环境又影响着监控系统的运行，形成闭环控制系统。CPS应用系统建立大量的传感器网络的同时，产生了大量的数据。这些数据进行处理后可以产生大量的基本事件，使用复杂事件处理(ComplexEventProcessing，CEP)来处理来自不同传感器的基本事件，通过定义好的事件查询语句和事件模式匹配从大量的基本事件中提取相应的复杂事件，对系统运行情况进行判断，实现对CPS应用系统的监控。目前，大多的面向CPS应用的实时监控系统更多地使用集中式的监控方法，由监控器监控系统的每一步操作，而CPS应用系统涉及信息、物理等多方面，本身复杂度高，尤其是CPS应用系统往往包含很多通过网络互联的分布异构子系统，集中式的监控方式并不完全适合CPS应用系统。同时，事件驱动的思想也引入到了面向CPS应用的实时监控系统中，在被监控系统与监控器之间以抽象事件进行通信和交互。但是，目前的CEP处理过程往往忽略了系统中产生的数据具有时间和空间特征，无法达到面向CPS应用的实时监控的实际要求。因此，目前急需一种能够满足CPS应用系统实际要求的更为有效的基于复杂事件处理的CPS应用系统监控的技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法，其目的是通过分层次的监控模式，将监控工作“分而治之”，减轻系统总监控器的负担，提高CPS应用系统监控的效率，提升系统的实时性；同时区域监控器和系统协同监控器使用相同的系统结构，方便对CPS应用系统进行部署与扩展；使用基于语义和事件戳的复杂事件管理技术，使事件的抽象更贴近于实际的CPS应用系统，并在事件处理过程中消除通信带来的延时，提高查询的准确度，提升系统监控的有效性。本专利技术所述一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法，其原理是通过分层次的监控模式，对CPS的每个分布异构子系统或某个独立区域对该区域中的事件进行监控，而系统协同监控器对跨区域的事件进行监控，使得各类监控器“各司其职”，提高了CPS应用系统监控的效率；使用基于语义和事件戳的复杂事件管理技术，对事件添加语义信息，并在进行事件查询的时候检查事件的时间戳，并根据情况选择不同的事件处理方法，提高查询的准确度。本专利技术提出的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统，其包括若干区域监控系统(101)、系统协同监控器(102)、系统响应执行模块(103)和事件存储模块(104)，其中：所述区域监控系统(101)用于对系统中相应独立区域进行监控，并根据监控信息产生基本事件流，同时对区域内事件使用复杂事件处理技术进行处理，生成制动事件，并对所生成的制动事件进行响应；同时其还将所产生的基本事件流发送给所述系统协同监控器(102)；所述系统协同监控器(102)用于对从所述区域监控系统(101)接收到的基本事件流中跨区域的事件使用复杂事件处理技术进行处理，监控整个CPS应用系统的运行，并生成制动事件；所述系统响应执行模块(103)用于对所述系统协同监控器(102)生成的制动事件进行响应，并通知相关区域系统来执行所述系统协同监控器(102)发出的控制命令；所述事件存储模块(104)用来存储系统产生的事件流，便于对已发生的事件进行分析处理。本专利技术提出的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控方法，其包括以下步骤：步骤301：外部环境感知模块(112)通过传感器设备，从物理环境中收集得到物理环境下的物理量信息并将其传递给事件产生器(114)；步骤302：事件产生器(114)将获得的物理量信息抽象成具有统一格式的基本事件流；步骤303：事件产生器(114)将所述基本事件流中的事件分别传输给区域监控器(116)和系统协同监控器(102)，并将事件存储到事件存储模块(104)，同时进入步骤304和306；步骤304：区域监控器(116)对所述基本事件流中属于本区域内的事件使用复杂事件处理技术进行处理，并生成制动事件；步骤305：区域事件响应模块(118)对本区域中所述区域监控器(116)生成的制动事件进行响应；步骤306：系统协同监控器(102)对所述基本事件流中属于跨区域的事件使用复杂事件处理技术进行处理，并生成制动事件；步骤307：系统响应执行模块(103)对系统协同监控器(102)生成的制动事件进行响应。本专利技术所公开的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法，具有以下的一些优势和特点：1)使用分层次的监控模式，对CPS的每个分布异构子系统或某个独立区域进行区域监控，同时系统协同监控器监控每个子系统或区域之间的关联。通过这样的监控系统设计，将监控工作“分而治之”，减轻了系统总监控器的负担，提高了CPS应用系统监控的效率，提升了系统的实时性；2)分层次的监控模式下，区域监控器和系统协同监控器具有相同的系统结构，只是在进行事件处理的时候关注点不同，区域监控器对该区域中的事件进行监控，而系统协同监控器对跨区域的事件进行监控。因此，在相同的系统结构的设计下，方便对CPS应用系统进行部署与扩展；3)考虑CPS应用系统中数据的时间和空间特性，通过语义处理模块，对事件添加语义信息，使事件的抽象更贴近于实际的CPS应用系统；同时给每个事件设置时间戳，在进行事件查询的时候检查是否对所有满足条件的事件进行查询，若没有，在事件存储模块中同样进行查询，否则对当前事件流进行处理。通过这样的方法，消除通信带来的延时，提高了查询的准确度，提升了系统监控的有效性。附图说明图1为本专利技术提供的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统结构示意图。图2为本专利技术中区域/系统协同监控器的结构示意图。图3为本专利技术提供的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控方法流程图。图4为本专利技术中区域/系统协同监控器对事件的监控方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术所公开的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统及方法，通过分层次的监控模式，对CPS的每个分布异构子系统或某个独立区域对该区域中的事件进行监控，而系统协同监控器对跨区域的事件进行监控，将监控工作“分而治之”，各类监控器“各司其职”，提高了CPS应用系统监控的效率；使用基于语义和事件戳的复杂事件管理技术，对事件添加语义信息，使事件的抽象更贴近于实际的CPS应用系统，并在进行事件查询的时候检查事件的时间戳，并根据情况选择不同的事件处理方法，消除通信带来的延时，提高查询的准确度，提升系统监控的有效性。如图1所示，图1为本专利技术提供的基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统结构示意图。所述系统包括若干区域监控系统101、系统协同监控器102、系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统，其特征在于：包括若干区域监控系统(101)、系统协同监控器(102)、系统响应执行模块(103)和事件存储模块(104)，其中：所述区域监控系统(101)用于对系统中相应独立区域进行监控，并根据监控信息产生基本事件流，同时对区域内事件使用复杂事件处理技术进行处理，生成制动事件，并对所生成的制动事件进行响应；同时其还将所产生的基本事件流发送给所述系统协同监控器(102)；所述系统协同监控器(102)用于对从所述区域监控系统(101)接收到的基本事件流中跨区域的事件使用复杂事件处理技术进行处理，监控整个CPS应用系统的运行，并生成制动事件；所述系统响应执行模块(103)用于对所述系统协同监控器(102)生成的制动事件进行响应，并通知相关区域系统来执行所述系统协同监控器(102)发出的控制命令；所述事件存储模块(104)用来存储系统产生的事件流，便于对已发生的事件进行分析处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于复杂事件处理的面向CPS应用的实时监控系统，其特征在于：包括若干区域监控系统(101)、系统协同监控器(102)、系统响应执行模块(103)和事件存储模块(104)，其中：所述区域监控系统(101)用于对系统中相应独立区域进行监控，并根据监控信息产生基本事件流，同时对区域内事件使用复杂事件处理技术进行处理，生成制动事件，并对所生成的制动事件进行响应；同时其还将所产生的基本事件流发送给所述系统协同监控器(102)；所述系统协同监控器(102)用于对从所述区域监控系统(101)接收到的基本事件流中跨区域的事件使用复杂事件处理技术进行处理，监控整个CPS应用系统的运行，并生成制动事件；所述系统响应执行模块(103)用于对所述系统协同监控器(102)生成的制动事件进行响应，并通知相关区域系统来执行所述系统协同监控器(102)发出的控制命令；所述事件存储模块(104)用来存储系统产生的事件流，便于对已发生的事件进行分析处理。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述区域监控系统(101)包括外部环境感知模块(112)、事件产生器(114)、区域监控器(116)和区域事件响应模块(118)，其中：所述外部环境感知模块(112)为整个系统提供物理环境下的各种信息，通过传感器设备收集物理环境下的相关物理量，并通过无线传感网络传递给事件产生器(114)；所述事件产生器(114)对从所述外部环境感知模块(112)获得的信息进行预处理，并将信息抽象成具有统一格式的基本事件流；通过系统总线或因特网与区域监控器(116)、系统协同监控器(102)和事件存储模块(104)事件通信与交互；所述区域监控器(116)是区域监控系统(101)的核心，用于对所述事件产生器(114)产生的基本事件流中属于本区域内的事件使用复杂事件处理技术进行处理，并生成制动事件，达到对CPS应用系统的监控目的；所述区域事件响应模块(118)对所述区域监控器(116)生成的制动事件进行响应，并通知相应待监控系统来执行所述区域监控器(116)的控制命令。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述区域监控器(116)和系统协同监控器(102)具有同样的结构，包括事件语义库模块(201)、事件查询定义模块(202)、语义处理模块(203)和事件处理引擎模块(204)，其中：所述事件语义库模块(201)用来存储系统事件的语义信息；所述事件查询定义模块(202)用来定制系统所需的查询语句；所述语义处理模块(203)根据所述事件语义库模块(201)中的事件语义信息，对接收到的基本事件流中的事件添加语义信息，并根据事件查询语句中的语义条件约束，对基本事件流进行筛选，将不符合约束的事件舍弃，只保留符合语义条件约束的事件；所述事件处理引擎(204)对筛选后的事件流通过复杂事件处理技术找出符合查询条件的事件，并产生制动事件。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：由系统人员通过所述事件查询定义模块(202)事先制定系统所需的查询语句，还支持随时添加查询语句。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述系统协同监控器(102)...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭杰，毛娜，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11