【技术实现步骤摘要】
多传感器物联网资源自适应部署管控中间件
[0001]本申请涉及一种传感器物联网部署管控中间件，特别涉及一种多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，属于物联网中间件
技术介绍
[0002]随着无线传感器网络和移动互联网的发展，以及云计算技术的涌现，物联网已在环境监测、智能家居、智慧农业、城市交通管控等各种应用中得到广泛部署。它融合了智能感知、数字身份、泛在网络与云计算技术，将终端传感设备与互联网相连，实现全面感知与智能服务。物联网包括嵌入式电子设备、软件、传感器与通信网络，这些对象能够收集、转发、交换数据，而且远程网络设施能交互管理这些对象，每个对象又都能唯一识别和相互配合工作。
[0003]物联网架构为以下几层：(1)感知层：包括感知设备和设备之间组成的通信网络。(2)网络层：将感知层采集到的各种环境数据通过各种网络基础设施传入应用层,是局域的传感器网络与广域的移动通信网络和互联网之间通信的桥梁。(3)应用层：借助云计算等技术对感知数据进行处理和分析，提供满足各种行业需求的服务，实现行业智能化，同时它也是一个决策层，根据需求变化来分配和管控下两层的感知任务。
[0004]物联网要达到全面观测、智能感知的目的，就需要吸收和融合信息领域的各种技术优点。单一的感知网络环境下，通信距离、传输带宽、网络拓扑较为固定，不能同时满足不同类型数据的感知，而应用环境情况复杂多变，采集的数据种类和数据量不断增长，仅部署单一的感知网络已经无法适应当前的应用需求。
[0005]异构网络的部署实现了传感器网络...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，其特征在于，分为A部分
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无线传感器结点资源虚拟化管控模型，B部分
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虚拟化传感器结点动态部署管控；其中A部分包括：A1
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结点数字身份融合标识；A2
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结点资源抽象描述，包括：物联网传感器结点描述模型、虚拟传感器抽象池；A3
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基于消息代理的端对端管控，包括：端对端资源管控、消息动态发布订阅模型、基于重心的资源管控模型；其中B部分包括：B1
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物联网结点动态接入方法，包括：结点虚拟化流程、动态数据接入及处理；B2
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传感器结点部署管控，包括：物联结点发现机制、物联结点删除机制；B3
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感知结点运行状态监测，包括：链路故障类型划分、结点运行状态监测流程；B4
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结点工作模式自适应调整，包括：传感器工作模式分类、结点工作模式调整流程；B5
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数据的边缘管控解析；第一，设计同时接入ZigBee、6Lowpan、蓝牙和WiFi四种不同通信网络，并对四种网络下的各个传感器结点资源进行融合数字身份标识，应用端进行融合访问和端对端管控；第二，对各个结点及结点数据处理过程进行软件虚拟化描述，将感知网络各节点转化成虚拟传感器抽象池，屏蔽感知层资源的各种异构性，感知层资源加入或变动时系统立即接入并适配，同时将复杂而结构各异的传感器原始数据融合成具有固定属性的元数据，增强数据的语义性，简化数据的存储和传输方式；第三，以物联网MQTT协议为基础，以中间件作为应用端和结点之间的通信代理，设计应用端结点发现和删除、感知结点运行状态监测、结点工作模式调整管控时端对端管控流程，中间件加入数据预处理和分析调配，配合通信代理机制协同实现应用层对结点的透明化管控；第四，基于物联网数据处理环境贴近计算，在中间件中加入数据过滤计算，使网络边缘设备能执行初步的数据计算和分析任务。2.根据权利要求1所述多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，其特征在于，无线传感器结点资源虚拟化管控模型：采用抽象封装的方式将物理结点资源通过软件描述虚拟化成方便处理的虚拟传感器，其中抽象模型分为融合资源描述模型和端对端管控模型，前者针对结点属性、数据处理和存储进行集中协定，将具有唯一标识物理结点和结点所带传感器的属性、数据感知过程相对应，实现硬件结点的抽象；后者是应用端不同层次管控方式的描述,让应用端融合对不同结点端对端的管控，两种模型中，中间件都作为通信代理负责各种数据和管控消息的转发。3.根据权利要求1所述多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，其特征在于，结点数字身份融合标识：提出“结点数字身份+NetSort”资源标识方法，其中结点数字身份是设备出厂时结点自身的MAC地址或者IP地址，NetSort是某个结点所属的通信网络类型，标志该结点属于的网络通信类型；综合各无线网络的设备地址特点,实现中间件以融合模式确定和访问某一网络下的结点资源，中间件以资源数字身份信息来识别感知层各结点；NetSort用一个字节描述，由中间件不同的数据接入通道确定，结点数字身份为各个网络下结点的MAC地址或者IP地址，结点在与中间件建立通信连接后，将其Res数字身份发送至中间件，后者将其记录，融合数字身份描述模型能保证中间件准备区分结点所在的通信网络及结点是该网络下具体设备，应用端掌握每个结点的Res数字身份后，将其管控信息端对端地发送至指定结点。
4.根据权利要求1所述多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，其特征在于，结点资源抽象描述：1.物联网传感器结点描述模型面向多传感器改进XML的虚拟传感器描述模型，中间件将实体传感器的各个属性和数据处理过程通过XML文件形式封装成虚拟传感器，虚拟传感器中包含必要的传感器结点部署和使用信息，包括：1)结点测量类型；2)传感器元数据信息；3)数据流转换和处理接口信息；4)数据流的过滤接口和SQL查询存储流程；5)数据边缘分析接口信息；某一个或者同一类传感器资源采用一个虚拟传感器来代替，中间件实现传感器虚拟化，动态处理资源接入过程；针对中间件资源虚拟化任务以及应用端的端对端管控任务，将传感器的元数据信息内容归纳，元数据信息包括结点资源数字身份、测量数据的单位、传感器观测类型、测量范围、采样周期、结点运行状态以及必要的时间属性；对于功能单一的传感器或需要协同工作的多种传感器，用一个虚拟传感器来进行多个传感器融合描述,即将各个传感器信息集中在一个XML文件中描述，通过虚拟传感器中定义的数据流转换和数据存储流程,来融合处理和存储异构不同源的传感器数据；2.虚拟传感器抽象池某一个或者同类型的传感器结点用虚拟传感器描述文件来进行软件上的抽象描述，当感知网络接入多种不同类型的结点后，中间件用不同虚拟传感器描述文件对各类型结点都进行描述,这些虚拟传感器描述文件的组合作为一个虚拟传感器资源池，虚拟传感器资源池看作整个感知网络的逻辑视图，中间件内部预先被写入感知结点对应的虚拟传感器描述文件,每一个实体结点资源接入至中间件后会匹配内部虚拟传感器抽象池中对应的虚拟传感器来进行数据处理分析和存储转发；虚拟传感器资源池中已存在的一个描述模型可被其它中间件直接使用，实现中间件间的资源共享，避免传感器网络资源利用过程中，不同应用单独在对同一类资源进行部署和管控时重复性编程。5.根据权利要求1所述多传感器物联网资源自适应部署管控中间件，其特征在于，基于消息代理的端对端管控：1.端对端资源管控将资源管控分为四个方面：应用端对结点资源部署管控、结点工作模式管控、结点运行状态监测和基于环境贴近计算的边数据缘分析和管控，四个方面的管控涵盖应用层管控任务，其中结点资源部署管控是对结点资源的注册和删除；工作模式管控是应用端根据传感器自身的管控指令对结点工作模式进行管控；结点运行状态监测是监测感知网络中结点与应用层双向通信是否出现故障；数据边缘分析是指将感知数据直接在中间件中进行基本分析和计算，整个管控由应用端负责，中间件作为辅助平台，其中结点工作模式管控、结点运行状态监测和资源部署管控属于应用端直接管控,而数据边缘分析任务则由中间件进行执行；端对端资源的管控通过感知层和应用层的双向通信，在应用端与结点资源之间建立可靠通信机制，使应用端对任何结点资源和通信网络都能融合管控,无需针对具体资源单独开辟管控通道，以物联网MQTT通信协议的消息发布与订阅机制为原型，基于重心改进的异
构资源融合管控模型；2.消息动态发布订阅模型将感知网络中的结点和应用端作为消息发布者或者订阅者,中间件作为消息代理，传感器结点不断发布具有标识的采集数据到中间件，供应用端订阅接收,应用端需要对结点进行管控时会发布管控信息给中间件并由后者转发给指定的结点，整个消息通信都根据各个消息通信目的的不同定义的不同的重心，结合多传感器网络监测场景采用集聚连接模式,所有的结点都通过中间件实现平台与应用端保持一个连接，便于中间件处理，采用融合的消息通信模型和双向消息传递机制，确保中间平台能在资源虚拟化描述的基础上，发挥应用端和感知结点之间的管控服务代理；3.基于重心的资源管控模型根据应用端对结点四个方面的管控分别设计管控消息中的重心名，重心是一个UTF
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8的字符串,实现消息代理服务的平台根据主题重心来对消息进行分类和过滤，重心的组成分级,传感器结点发送这种重心名的publish消息来将数据传至中间消息代理,根据重心名获取这个消息包含的数据类型，应用端订阅此信息时使用MQTT中的重心通配符来同时订阅多个重心的消息；基于MQTT协议，设计应用端和结点基于重心的消息通信机制，将结点数据发送和应用端管控信息两类Publish消息和Subcribe消息用既定的主题重心进行标定，当结点需要上传感知数据和应用端需要下达管控命令时，都发送指定重心名的消息供对方订阅，根据传递消息的不同，将消息主题进行分类：(1)以感知数据为内容的结点Publish消息和应用端Subcribe消息主题标定当结点正常工作时不断将感知数据发送至中间件,此时每个结点内部周期性的循环发布Publish消息，消息中包含结点采集到的感知数据，包含具体采集数据的Publish消息的主题名由结点具体连接的传...
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