一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统及其方法技术方案

本发明专利技术提出了一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统及其方法，该方法包括以下步骤：S1，规则控制器解析脚本配置文件，将智能实现分解为包含位置信息的计算单元，并基于智能节点的位置信息，将健康看护服务对应的规则集分配到相应位置的智能节点上；S2，智能节点基于脚本解释器编译脚本配置文件，将健康看护服务中功能算法对应的脚本文件编译为系统可执行的代码文件。本发明专利技术能够快速、有效地实现智能环境的智能服务、功能调整，并充分降低了系统开发的代价，提高了智能实现的灵活性。

A software definition intelligent architecture system and its method to support the rapid implementation of intelligent environment

【技术实现步骤摘要】
一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统及其方法
本专利技术涉及一种智能环境
，特别是涉及一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统及其方法。
技术介绍
随着人工智能与普适计算的迅速发展，以智能节点为基础的智能环境(SmartEnvironment)作为热门的研究领域在近几年得到了长足的发展与重视，其通过在家庭、办公、公共服务场所等环境安装智能传感器，提供更舒适、更安全、更方便的居住、办公、服务环境，并依据每个人不同的服务需求代替人完成各种体力劳动和重复性任务。另外，智能环境巨大的应用价值还体现在其具体的用途上，例如智能会议室、智能教室、智能家居等。近年来，研究人员也逐渐开始研究利用智能环境在老年人或残障人士的健康监测、生活辅助上能够提供更好的服务，具有代表性的工作包括乔治亚理工的AwareHome、英特尔西雅图研究院的Ageing-in-Place、英国布鲁内尔大学的MillenniumHome等。这些智能环境通过嵌入在智能家庭中的智能感知、通讯、交互设备(后面统称为“智能节点”)来监控、引导老年人的日常生活，从而延长他们可行的独立生活时间，并提供更好的安全保障。然而，经过多年的研究与发展，智能环境并未在老年看护等领域得到广泛地应用和推广，其主要问题包括三方面，如图1：1)智能环境中智能实施策略效率低：在传统智能节点的智能实施上，生产商一般会根据智能环境中特定的需求生产出含有对应传感器的节点设备，并将其功能算法在节点中烧录固化，然后按照既定的模式进行设备的安装和部署。然而，这种智能实施策略虽然性能良好，但是效率低下、调整困难、过分依赖设备生产商，导致当前智能环境大多被用在特定的应用。2)智能环境中系统开发方法代价高、难度大：在传统智能环境系统的开发中，开发人员需要针对不同厂商、不同功能的智能节点逐一进行底层代码开发，并将其在智能节点上烧录固化。然而一个功能丰富的智能环境大概需要近百个智能节点，这种系统开发方法需要开发人员投入大量的时间与精力，开发成本高、效率低。另外，不同生产商的智能节点设备异构性高，开发人员需要多种底层开发语言，智能环境系统开发难度大。3)智能环境中智能的实现不能应对用户合理的需求变化做出灵活的调整：在智能环境的具体应用中，一旦系统需要升级，或者人员、用户需求、设备发生一些变化时，(例如：新型传感器的接入、老年病并发症的出现，或者用户提出了新的服务需求等)，往往需要开发人员对智能设备重新进行嵌入式软件开发。因此，传统的智能环境需要大量的时间和资源去更新、维护系统中数量庞大的智能节点，智能的实现不能应对用户合理的需求变化做出灵活的调整，这无疑对系统升级、技术更新和智能环境的推广造成了巨大的阻碍。因此，为了提高智能环境的智能实施效率、降低系统开发的代价、保证智能实现的灵活性、实现系统的快速部署与重构，我们提出一种支撑智能快速实现的软件定义智能架构，将智能环境进行分层模型设计，降低不同层次间的关联度和耦合度，从而使整个系统的开发和升级更加灵活。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统及其方法。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统，包括OS层模块、智能层模块、控制层模块以及应用层模块；所述OS层模块由传感元件和特征数据计算器组成，负责智能环境中特征数据的计算、整合和存储，实现原始数据的实时采集，并通过实时数据通讯组件将特征数据或原始数据发送至智能层模块；智能层模块负责智能节点的脚本配置、服务控制、规则推理，基于脚本形式的规则实现计算、统计、推理、通讯服务，并为OS层模块和控制层模块分别提供数据采集服务和规则集处理服务；控制层模块负责智能节点的规则分配、地址解析、规则集配置更新服务，并连接应用层模块，向客户端应用发送系统所需的推理结论、特征数据；应用层模块包括程序开发接口和基于此接口开发的健康看护应用服务。在本专利技术的一种优选实施方式中，程序开发接口用于提供特征数据和相应计算、推理结论的实时查询、历史查询接口服务；基于此接口开发的健康看护应用服务用于远程接收实时智能节点特征数据，提供睡眠监测、摔倒检测、活动识别之一或者任意组合服务。本专利技术还公开了一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构方法，包括以下步骤：S1，规则控制器解析脚本配置文件，将智能实现分解为包含位置信息的计算单元，并基于智能节点的位置信息，将健康看护服务对应的规则集分配到相应位置的智能节点上；S2，智能节点基于脚本解释器编译脚本配置文件，将健康看护服务中功能算法对应的脚本文件编译为系统可执行的代码文件；S3，智能节点基于功能算法的数据需求，调用通讯服务，与相邻智能节点通讯，交换计算所需的特征数据；S4，智能节点执行编译后的代码文件，基于执行引擎完成健康看护服务中的计算、统计、推理任务，并将执行结果与服务反馈发送到规则控制器；S5，规则控制器通过数据通讯组件，将健康看护所需的特征数据、推理结论传输到应用层，实现健康看护服务。在本专利技术的一种优选实施方式中，在智能层模块中包括脚本推理引擎，脚本推理引擎包括脚本解释器、执行引擎和底层库；脚本解释器包括词法与语法分析、算法操作、统计操作、通讯操作和规则推理；底层库包括基础函数库、通讯实现库和推理知识库；脚本解释器用于识别输入的脚本文件，然后将识别后的输出命令作为执行引擎的输入，从而得到不同的执行结果；执行引擎包括计算引擎、通讯引擎、推理引擎和事件引擎，通过读入规则和上下文数据，进行上下文推理，最后得到推理结果。在本专利技术的一种优选实施方式中，脚本解释器的工作方法包括以下步骤：1)将脚本配置文件读入内存；2)根据预定义的词法解析规则进行脚本词法分割，得到token，或者执行对应的动作Action；3)语法解析器读入词法分析过程后的token，根据语法规则生成具有语义，当满足一模式下的语义则执行该模式下对应的动作Action；4)将步骤3)产生的动作作为执行引擎的输入，进而进行推理计算。在本专利技术的一种优选实施方式中，在脚本解释器中，用Flex&Bison工具生成词法、语法解析器的源程序，包含定义段、规则段和用户代码段；其中：1)定义段包含名字的定义，名字由一个或多个字母、数字、下划线、短横线组成，而名字的定义从其后的第一个非空白字符开始直到行尾；2)规则段包括模式和动作，其中模式为正则表达式，动作为C语句表达，即模式指出了一个单词的构成，当分析出一个符合该规则的单词时，就执行相应的动作；3)将用户代码原样拷贝到执行文件中。在本专利技术的一种优选实施方式中，智能节点的功能恢复包括以下步骤：1)当某个设备节点功能失效时，其他智能节点察觉到失效信息；2)智能节点将信息发送到规则控制器；3)规则控制器依据已掌握的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统，其特征在于，包括OS层模块、智能层模块、控制层模块以及应用层模块；/n所述OS层模块由传感元件和特征数据计算器组成，负责智能环境中特征数据的计算、整合和存储，实现原始数据的实时采集，并通过实时数据通讯组件将特征数据或原始数据发送至智能层模块；/n智能层模块负责智能节点的脚本配置、服务控制、规则推理，基于脚本形式的规则实现计算、统计、推理、通讯服务，并为OS层模块和控制层模块分别提供数据采集服务和规则集处理服务；/n控制层模块负责智能节点的规则分配、地址解析、规则集配置更新服务，并连接应用层模块，向客户端应用发送系统所需的推理结论、特征数据；/n应用层模块包括程序开发接口和基于此接口开发的健康看护应用服务。/n

【技术特征摘要】
1.一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统，其特征在于，包括OS层模块、智能层模块、控制层模块以及应用层模块；
所述OS层模块由传感元件和特征数据计算器组成，负责智能环境中特征数据的计算、整合和存储，实现原始数据的实时采集，并通过实时数据通讯组件将特征数据或原始数据发送至智能层模块；
智能层模块负责智能节点的脚本配置、服务控制、规则推理，基于脚本形式的规则实现计算、统计、推理、通讯服务，并为OS层模块和控制层模块分别提供数据采集服务和规则集处理服务；
控制层模块负责智能节点的规则分配、地址解析、规则集配置更新服务，并连接应用层模块，向客户端应用发送系统所需的推理结论、特征数据；
应用层模块包括程序开发接口和基于此接口开发的健康看护应用服务。


2.根据权利要求1所述的支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构系统，其特征在于，程序开发接口用于提供特征数据和相应计算、推理结论的实时查询、历史查询接口服务；
基于此接口开发的健康看护应用服务用于远程接收实时智能节点特征数据，提供睡眠监测、摔倒检测、活动识别之一或者任意组合服务。


3.一种支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，规则控制器解析脚本配置文件，将智能实现分解为包含位置信息的计算单元，并基于智能节点的位置信息，将健康看护服务对应的规则集分配到相应位置的智能节点上；
S2，智能节点基于脚本解释器编译脚本配置文件，将健康看护服务中功能算法对应的脚本文件编译为系统可执行的代码文件；
S3，智能节点基于功能算法的数据需求，调用通讯服务，与相邻智能节点通讯，交换计算所需的特征数据；
S4，智能节点执行编译后的代码文件，基于执行引擎完成健康看护服务中的计算、统计、推理任务，并将执行结果与服务反馈发送到规则控制器；
S5，规则控制器通过数据通讯组件，将健康看护所需的特征数据、推理结论传输到应用层，实现健康看护服务。


4.根据权利要求3所述的支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构方法，其特征在于，在智能层模块中包括脚本推理引擎，脚本推理引擎包括脚本解释器、执行引擎和底层库；脚本解释器包括词法与语法分析、算法操作、统计操作、通讯操作和规则推理；底层库包括基础函数库、通讯实现库和推理知识库；
脚本解释器用于识别输入的脚本文件，然后将识别后的输出命令作为执行引擎的输入，从而得到不同的执行结果；
执行引擎包括计算引擎、通讯引擎、推理引擎和事件引擎，通过读入规则和上下文数据，进行上下文推理，最后得到推理结果。


5.根据权利要求4所述的支撑智能环境快速实现的软件定义智能架构方法，其特征在于，脚本解释器的工作方法包括以下步骤：
1)将脚本配置文件读入内存；
2)根据预定义的词法解析规则进行脚本词法分割，得到token，或者执行对应的动作Action；
3)语法解析器读入词法分析过程后的token，根据语法规则生成具有语义，当满足一模式下的语义则执行该模式下对应的动作Action；
4)将步骤3)产生的动作作为执行引擎的输入，进而进行推理计算。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪成亮，马飞，张寻，曾卓，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50