一种仿真物联网资源服务系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种仿真物联网资源服务系统，包括交互层、引擎层和数据层；数据层用于生成仿真物理数据并将各个时刻和位置下的仿真物理数据传递给引擎层中相应的物联网资源，作为该物联网资源在对应时刻和位置所采集的仿真数据；引擎层用于生成和维护物联网资源；交互层用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供物联网资源的统一访问入口；以及向外部返回所命中的物联网资源所采集的仿真数据。本发明专利技术还提供了相应的仿真物联网资源服务方法。本发明专利技术能够提供海量的仿真传感数据服务，使得待调试物联网设备和系统能够在接近真实的测试环境下完成调试或测试。并且，待调试物联网设备和系统能够与仿真平台之间进行大量的实时交互，拓宽了应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网技术和仿真
，具体地说，本专利技术涉及一种仿真物联网资源服务系统及方法。
技术介绍
随着物联网需求的快速增长，为了保障物联网设备与后台服务的功能与性能需求，需要在物联网系统开发阶段进行大量的调试、测试工作。现有技术中，存在专门服务于物联网的调试与测试的工具，如实验床、物联网仿真工具，以及半实物物联网仿真平台等，但现有工具存在不同方面的功能缺失，往往无法满足物联网设备之间、设备与后台服务之间的测试需求。其中，实验床方法通过在与生产环境类似的物理环境中部署大量的物联网设备节点和相应软件实现。通过评估这些设备节点的执行状态对物联网设备在真实环境下的运行状态进行模拟和测试。WISBED、FIT Iot-lab是当前两类功能最为完整的实验床，这两类实验床可以包含大量异构的、移动性的节点，可满足基本的物联网仿真任务的需求。但这种使用真实节点进行模拟具有较高的开发和部署成本。尤其是当待调试物联网需要海量的传感器数据服务时，这种真实节点的实验床无法满足。物联网仿真工具通过现有的信号、设备执行模型，对物联网设备进行软件建模，通过使用PC进行离散仿真或其他类似手段，对物联网系统在真实环境中的执行过程进行模拟。诸如Tossim、INET等仿真器就是典型的物联网仿真工具，它们偏重于对无线通讯协议、路由协议性能的测试，而对基本的物联网功能支持不足。并且，在与物理环境参量(例如温度、湿度)作为感知输入的场景中，使用现有的物联网仿真工具需要通过编程定义大量环境模型，使用十分不便，且难以保证仿真的真实性。尤其是在物理环境本身动态多变的情况下，使用软件仿真往往会导致最终结果与实际结果有较大的偏差。半实物物联网仿真平台是实验床方法和仿真方法的结合，它试图保留
两者的优势。半实物仿真一般使用少量部署于环境中的真实设备，基于真实设备所测传感数据，依据一定的模型进行扩展，生成大量的仿真数据。这种方案可更真实地模拟和调试节点程序，然而，现有的半实物物联网仿真平台的场景重现能力较弱，应用领域受限，尤其是难以支持交互性要求较高的物联网仿真调试和测试。这里交互性要求较高主要是指：物联网仿真调试和测试过程中，待调试物联网设备与仿真平台之间需要进行大量的实时交互。综上所述，当前迫切需要一种交互性好、能够为物联网调试提供海量的传感数据服务的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种交互性好、能够为物联网调试提供海量的传感数据服务的解决方案。本专利技术提供了一种仿真物联网资源服务系统，包括交互层、引擎层和数据层；所述数据层用于生成仿真物理数据并将各个时刻和位置下的仿真物理数据传递给引擎层中相应的物联网资源，作为该物联网资源在对应时刻和位置所采集的仿真数据；所述引擎层用于生成和维护物联网资源；所述交互层用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供物联网资源的统一访问入口；以及向外部返回所命中的物联网资源所采集的仿真数据。其中，所述交互层还用于通过交互界面，从外部读入用户创建、配置、控制物联网资源的请求，生成标准格式的配置文件并将所述配置文件分别发送给引擎层和数据层。其中，所述交互层包括：任务与环境配置工具，用于提供设置物联网资源的数量、运行参数的界面，以及对各类环境模型进行调整的界面；还用于在接收到设置物联网资源的数量、运行参数的命令之后，或者接收到对各类环境模型进行调整的命令之后，将这些命令参数格式化为配置文件并发送到引擎层进行解析；用户访问接口，用于提供系统运行控制功能，它为每个已经配置的任务提供实时交互的命令的输入界面；以及资源访问接口，用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供资源的统一访问入口。其中，所述引擎层包括：任务解析器，用于解析配置文件的种类，并根据解析结果将相应的配置文件发送给资源配置模块、场景配置模块或者任务配置模块；资源配置模块，用于解析资源配置文件，获得资源的运行行为、资源的输入输出方式以及外界通过资源访问接口进行访问时支持的协议，并将每个资源运行的行为以状态转换图的形式存储在内存中；任务配置模块，用于从任务解析器获得并解析任务配置文件，并将解析结果发送给任务构建模块，其中任务配置文件定义了每次任务的起始时间以及每次任务需要何种资源的参与；控制命令解析器，用于实时响应用户对任务发送的控制命令；资源调度器，用于根据资源配置文件中定义的资源行为规则维护所生成的物联网资源；还用于根据资源配置模块发送来的资源执行的行为以及任务配置模块发送的任务安排，并对每个任务的执行进行对应调度、按需从数据层获取仿真物理数据以及对资源容器中所维护的资源进行定时的更新；资源容器，用于存放系统生成的资源，根据资源的行为定义，存储资源本身所处的执行状态；以及协议库与性能库，用于支持不同种类的协议以及定义常规性能测量方法。其中，所述数据层包括：环境库，用于存储常规的环境模型和规则，设计不同地形、场景、环境属性类型下的基本参数信息；环境配置模块，用于根据用户指定的场景配置文件，读取环境库中模型的基本参数，为新任务生成对应的场景；所述场景配置文件的内容包括设备本身的位置信息、使用何种场景以及场景的初始参数；环境模型生成模块，用于以场景的配置信息和真实数据为输入，通过对少量真实数据的回归分析，建立指定场景下的环境模型以生成物联网资源执行所需数据；以及物理数据获取模块，用于支持从外围设备实时读入数据。本专利技术还提供了一种基于上述仿真物联网资源服务系统的仿真物联
网资源服务方法，包括下列步骤：1)创建物联网资源；2)创建物联网资源所处的场景；3)根据任务配置文件使各个物联网资源执行对应的任务；4)对外界请求进行响应。其中，所述步骤1)中，创建物联网资源包括：根据资源的输入输出形式与执行状态变化的规则、资源所处场景的形式、整个任务需要什么类别与多少数量的资源，为任务的启动与执行在引擎层创建物联网资源，所述交互层向用户返回操作是否成功，并同时生成资源配置文件、场景配置文件、任务配置文件。其中，所述步骤2)中，创建物联网资源所处的场景包括：数据层对实验场景进行建模，利用配置文件和函数库中的模型，以及外部数据集或实时读入的数据，完成对物理环境的模拟，数据层根据配置文件对原始的真实数据进行拆分或合并，之后根据引擎层发起的请求，返回不同种类的仿真物理数据，所述仿真物理数据需求由引擎层发送给数据层，数据层异步地、连续地生成仿真数据，以维护引擎层中的物联网资源。其中，所述步骤4)中，对外界请求进行响应包括：交互层首先拦截用户的请求，将请求发送到引擎层，引擎层判断现有物联网资源是否可以满足当前的请求，是否需要对资源进行维护，是否需要创建新的物联网资源，以及是否需要向数据层请求新的仿真物理数据；然后基于上述判断结果，引擎层获取相应的响应，并将这条响应投递给交互层，由交互层对数据进行封装并作为用户请求的结果返回。与现有技术相比，本专利技术具有下列技术效果：1、本专利技术能够为物联网设备的调试提供海量的仿真传感数据(特别是环境数据)服务，使得物联网能够在接近真实的测试环境下完成调试或测试。2、本专利技术不仅能够为物联网设备调试提供环境数据服务，还能够模拟真实传感器的行为，这使得本专利技术的仿真系统对于待调试物联网设备来说是透明的，即待调试物联网设备从仿真系统获取环境数据的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿真物联网资源服务系统，其特征在于，包括交互层、引擎层和数据层；所述数据层用于生成仿真物理数据并将各个时刻和位置下的仿真物理数据传递给引擎层中相应的物联网资源，作为该物联网资源在对应时刻和位置所采集的仿真数据；所述引擎层用于生成和维护物联网资源；所述交互层用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供物联网资源的统一访问入口；以及向外部返回所命中的物联网资源所采集的仿真数据。

【技术特征摘要】
1.一种仿真物联网资源服务系统，其特征在于，包括交互层、引擎层和数据层；所述数据层用于生成仿真物理数据并将各个时刻和位置下的仿真物理数据传递给引擎层中相应的物联网资源，作为该物联网资源在对应时刻和位置所采集的仿真数据；所述引擎层用于生成和维护物联网资源；所述交互层用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供物联网资源的统一访问入口；以及向外部返回所命中的物联网资源所采集的仿真数据。2.根据权利要求1所述的仿真物联网资源服务系统，其特征在于，所述交互层还用于通过交互界面，从外部读入用户创建、配置、控制物联网资源的请求，生成标准格式的配置文件并将所述配置文件分别发送给引擎层和数据层。3.根据权利要求2所述的仿真物联网资源服务系统，其特征在于，所述交互层包括：任务与环境配置工具，用于提供设置物联网资源的数量、运行参数的界面，以及对各类环境模型进行调整的界面；还用于在接收到设置物联网资源的数量、运行参数的命令之后，或者接收到对各类环境模型进行调整的命令之后，将这些命令参数格式化为配置文件并发送到引擎层进行解析；用户访问接口，用于提供系统运行控制功能，它为每个已经配置的任务提供实时交互的命令的输入界面；以及资源访问接口，用于封装引擎层的物联网资源，向外部提供资源的统一访问入口。4.根据权利要求3所述的仿真物联网资源服务系统，其特征在于，所述引擎层包括：任务解析器，用于解析配置文件的种类，并根据解析结果将相应的配置文件发送给资源配置模块、场景配置模块或者任务配置模块；资源配置模块，用于解析资源配置文件，获得资源的运行行为、资源的输入输出方式以及外界通过资源访问接口进行访问时支持的协议，并将每个资源运行的行为以状态转换图的形式存储在内存中；任务配置模块，用于从任务解析器获得并解析任务配置文件，并将解析结果发送给任务构建模块，其中任务配置文件定义了每次任务的起始时间以及每次任务需要何种资源的参与；控制命令解析器，用于实时响应用户对任务发送的控制命令；资源调度器，用于根据资源配置文件中定义的资源行为规则维护所生成的物联网资源；还用于根据资源配置模块发送来的资源执行的行为以及任务配置模块发送的任务安排，并对每个任务的执行进行对应调度、按需从数据层获取仿真物理数据以及对资源容器中所维护的资源进行定时的更新；资源容器，用于存放系统生成的资源，根据资源的行为定义，存储资源本身所处的执行状态；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔莉，李勐，石海龙，赵泽，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11