一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案制造技术

本发明专利技术公开了一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案，该数据集成管理方案将物联网数据的采集及集成管理架构分为四层，分别是用户接口层，应用层，数据集成层和底层异构层。在物联网的大环境下，针对数据集成层，提出了物联网中数据采集的中间件架构，并详细阐述了该中间件的各个功能模块以及具体设计流程。本发明专利技术基于中间件，提出了物联网异构数据库集成管理框架，将中间件架构和集成管理框架组合在一起，可以实现物联网中数据的统一管理，很好的满足用户的需求，因此，具有一定的实际使用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案
本专利技术涉及物联网数据管理技术应用领域，特别涉及一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案。
技术介绍
物联网是目前国际和国内新兴的热门技术，正在给人们的生产和生活方式带来深刻的变革。物联网在带来诸多好处的同时，也给软件乃至整个信息
带来了前所未有的挑战。伴随着物联网的迅速发展，可以获取的异构数据呈现爆炸式的增长趋势，一个物联网系统中，可以包含形形色色的传感器，如交通传感器、地质传感器、气象类传感器等，其中每一类又包括诸多具体的传感器，如温湿度传感器节点（sensor）数据、RFID或者条形码阅读器数据等，而且由于节点采集的数据格式不同、语义不同、数据结构不同、功能不同等，对物联网数据采集以及集成管理提出了新的挑战性问题。另一方面，物联网中通常需要存储长时间的历史与当前采样数据，以满足溯源处理和统计分析的需要，而传感器节点和RFID阅读器的存储能力是相对有限的，难以满足长时间采样数据存储的要求。所以就需要将采样数据存储到数据库中，物联网中节点采集的数据可能被存入不同的数据库中，而这些异构数据库的运行环境、数据存储方式、数据模型以及访问控制策略等各不相同，导致用户不能同时查询和处理各数据库上的数据，会阻碍数据流通和信息共享。因此，如何设计出满足物联网信息节点的数据统一集成管理方案，以满足用户对数据量日益增长的信息访问的多样化要求，以及如何在不改变原有这些异构数据库的基础上，为用户提供一个集成、透明的访问环境，使得用户以一种统一的模式访问这些异构的数据库，已经成为阻碍物联网发展的数据处理技术难题。物联网中如何充分处理各种各样的传感器数据，以满足用户对多种异构数据的时间约束查询、群体数据查询和统计分析等操作一直是研究的重点。而本专利技术能够很好地解决上面的问题。
技术实现思路
:本专利技术主要解决物联网中的数据应用存在的两个问题：针对传感器节点采集的数据，基于时间约束的实时群体数据查询；物联网中异构数据库集成管理。本专利技术的主要目的在于提供一种面向物联网数据采集的基于中间件架构的数据集成管理方案，重点阐述数据采集中间件的架构和工作流程以及基于代理的全局模式的异构数据集成接口，并有效合理的利用这两者来处理物联网中的数据，以达到以一种统一的模式操作数据，具有高效、方便快捷的特点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供了一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案，该方案将整个物联网数据的采集及集成管理架构分为四层体系结构，分别是用户接口层，应用层，数据集成层和底层异构层。如图1所示。底层异构层：该层是整个物联网各种业务平台所有数据的来源，即物联网环境中部署的各种传感器，包括温湿度传感器、RFID传感器等。数据集成层：该层对物联网中的所有数据进行集成处理，包括来自传感器节点的数据和存入到异构数据库中的历史数据。通过该层的处理，最终呈现给应用程序或者用一种统一的模式访问数据。应用层：该层主要功能是面向各类型的有不同需求的用户，是包含各种物联网业务的平台。用户接口层：由于应用层包含各种物联网业务，那么用户接口层就针对用户的特殊应用，展现给用户的可视化界面，是对应用层的扩展。综合以上四层的划分，当有新的温湿度传感器或者RFID传感器加入到物联网环境中时，首先，各种传感器节点按照一定的需求规范连入底层异构层。此时在数据集成层中的数据采集中间件负责对新添加的传感器进行注册并确认，并保存传感器的设备信息，以及对传感器数据的基于时间约束的实时群体数据查询，而基于代理的全局模式的异构数据库集成接口负责对异构数据库集成，以满足统计分析等操作。此时应用层中的物联网业务平台可以通过访问数据集成层中的实时数据库进行数据的查询和统计分析，实时数据库将存储着当前获取的实时数据或者用户最近经常访问的历史数据，如果实时数据库中没有平台所需的数据，则就可以通过数据采集中间件或者基于代理的全局模式的异构数据库集成接口访问数据。用户接口层则会根据用户的特定需求，定制出满足用户需求的物联网业务平台中的相应业务。随着物联网传感器采样数据管理中所面临的数据的异构性、时间敏感性、数据海量性等问题，如何对采集到的数据进行合理、有效的集成管理，以及成为物联网研究重点之一。根据以上提出的四层体系结构下，本专利技术对数据采集中间件和基于代理的全局模式的异构数据库集成接口进行了详细的设计和说明。一、物联网中数据采集的中间件架构该中间件架构旨在设计和实现如下的功能：以数据为中心的物联网数据采集系统；统一的异构设备的接口；支持高度动态变化的网络（比如，无线传感网络）；当有新设备接入时，最小化编码工作。如图2所示，为物联网中数据采集的中间件架构：下面对该中间件架构各个部件进行说明。如图2所示，该中间件架构的组件分为两个宏观层：底层支持层（Low-LevelSupportLayer,LLSL）和高层支持层（High-levelSupportLayer,HLSL）。1.底层支持层（LLSL）底层支持层（Low-LevelSupportLayer,LLSL）管理和运营所有物联网中的不同的传感设备。下面对该层的几个概念或部分进行说明：（1）XML设备描述符XML设备描述符是一个包含所有与硬件和软件模块交互信息的文档，是由物联网中的设备发送的信息文档。当一个XML设备描述符发送到中间件时，中间件会按照XML设备描述符中的信息，组合所有传感器节点所需要的软件处理组件。终端用户和扩展节点并不需要进行额外编写代码。（2）统一格式功能组件（UFFC）底层支持层（LLS）的主要软件模块是统一模式功能组件（theUnifiedFormatFunctionalityComponent,UFFC），UFFC充当一个代理，介于传感器节点和其余的物联网数据集成管理系统。借助于UFFC的统一访问接口，高层支持层的组件和传感设备直接通信，而不用去关心底层的传感设备如何具体地完成任务。一个UFFC就是一个Java对象，对给定的一个或者一组传感设备的功能进行抽象。中间件借助于UFFC和传感器节点进行交互。UFFC实际上实现了对传感器设备节点的抽象，可以理解为一个逻辑对象。HLSL中的LLQE（低级别查询执行器）就是利用UFFC来获取从传感器节点收集的数据。UFFC就是一个JAVA对象，传感器节点收集的信息可以被抽象成为UFFC属性。这些属性可以被用来检索节点的状态（例如，电池状态，内存使用情况状态等），访问采样数据（如温度、压力等），或者改变某些传感器设备上的参数（采样频率，节点参数等）。本专利根据类型的抽象值，将UFFC属性分为三类：●静态属性。即恒定值，描述传感器节点不可改变的特性，这些静态属性通常用来定义如设备名称，最大采样频率，固定节点的位置等。可以使用XML的设备描述符来设置这些类型的属性，静态属性在整个UFFC生命周期中都不会发生改变。●主动上传属性。主动上传属性是根据XML设备描述符中设定的值，由传感器节点自身进行计算和判断，只有当规定的条件满足时才上传数据到本地缓存中，UFFC从缓存中读取该属性值，而不是真正的去读取传感器节点中该属性的值。简单地说，当有新的属性值产生或者改变时，设备主动发送一个消息到UFFC。这种方式具有较好的数据传输效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案，其特征在于：所述数据集成管理方案分为四层，分别为：底层异构层、数据集成层、应用层、用户接口层；所述数据集成管理方案应用于物联网数据管理技术领域。

【技术特征摘要】
1.一种基于中间件架构的物联网数据集成管理系统，其特征在于：所述系统分为四层，分别为：底层异构层、数据集成层、应用层、用户接口层；底层异构层是整个物联网各种业务平台所有数据的来源，即物联网环境中部署的各种传感器节点，包括温湿度传感器、RFID传感器；数据集成层对物联网中的所有数据进行集成处理，包括来自传感器节点的数据和存入到异构数据库中的历史数据，通过数据集成层的处理，最终呈现给应用程序或者用户一种统一的数据模式；应用层面向各类型的有不同需求的用户，是包含各种物联网业务的平台；用户接口层是通过可视化界面，由用户组合自己需要的业务，用户接口层是对应用层的扩展；当有新的温湿度传感器或者RFID传感器加入到物联网环境中时，首先，各种传感器节点按照一定的需求规范连入底层异构层，此时在数据集成层中的数据采集中间件负责对新添加的传感器节点进行注册并确认，并保存传感器节点的信息，以及对传感器数据的基于时间约束的实时群体数据查询，而基于代理的全局模式的异构数据库集成接口负责对异构数据库集成，以满足统计分析操作，此时应用层中的物联网业务平台通过访问数据集成层中的实时数据库进行数据的查询和统计分析，实时数据库存储当前获取的实时数据或者用户最近经常访问的历史数据，如果实时数据库中没有平台所需的数据，则通过数据采集中间件或者基于代理的全局模式的异构数据库集成接口访问数据，用户接口层则会根据用户的特定需求，定制出满足用户需求的物联网业务平台中的相应业务；数据集成层由三部分组成：数据采集中间件、基于代理的全局模式的异构数据库集成接口、实时数据库；所述中间件架构的组件分为两个宏观层：底层支...

【专利技术属性】
技术研发人员：暴建民，王欢，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：