基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统与流程

1.本发明涉及无线通讯的技术领域，特别是涉及一种基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统。


背景技术：

2.仅以灯光控制为例，物联网的计算可以抽象为公式iot＝f(resource)。其中f()对应于crudnl六种操作，分别如下：
3.新建c：create(resource)，即在网络里新建、部署新的设备，如新建led灯；
4.获取r：read(resource)，即获得网络设备的物理量、内容、文本，如获得灯的状态；
5.更新u：update(resource)，即更新网络设备的属性、内容，如打开灯、关闭灯；
6.删除d：delete(resource)，即撤除旧设备，如把损坏的led灯从网络中取出；
7.通知n：notify(resource)，即推送信息，如某个led灯被关闭后，对外发出状态变更推送；
8.列表l：list(resource)，即列出网内所有资源，或者设备中所有控制点的资源。
9.需要说明的是，以上公式普遍适用于各类物联网设备的计算。
10.现有技术中，物联网设计大多数以云计算模型为主。如图1所示，大多数数据经过设备端的简单预处理(如数字滤波)后都需要上传到云端中心服务器进行集约化数据处理。这种设计更加适合一些广域覆盖的离散型应用场景。比如人员定位、远程医疗设备、共享单车都可以作为离散型应用场景进行理解。在这类应用中，因为数据处理发生在中心服务器中，大多数通讯通道针对的也是单一类型设计，即单独的逻辑通道往往只针对某一类型的设备提供服务。如果同时接入多种设备，则会大大增加云服务器中数据处理的算法复杂度。
11.在一些区域性控制应用中，大多数设备都是面向设备提供云计算平台。如图2所示，设备间的互动大多是通过云端api互联互通、或者通过路由器和网关进行互联互通。即数据需要从设备，经由网关、送达服务器，控制信号再从服务器下发到网关，转发给受控设备。其中，典型的应用场景包括homekit，是一种以ipad/appletv作为中控设备的设计。
12.然而，上述两种模式存在以下缺陷：
13.(1)需要大量的、冗余的多级数据传输，尤其是需要将大量的原始物理量上传服务器、网关进行处理；
14.(2)过长的端到端控制回路，导致实时性很难得到保证；
15.(3)为了满足实时性，设备需要持续上电，传输大量数据，无法满足低功耗要求。
16.因此，在低功耗、多设备互动、区域控制、实时反应的应用场景中，亟需一种新的数据传输模型。


技术实现要素：

17.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统，通过数据前置分布式计算及按需数据分级传输，有效地提升了
系统实时性，且降低了功耗。
18.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于无线自组网微服务的数据传输方法，包括以下步骤：将无线自组网中每个微服务的设备划分为数据生产设备和数据消费设备；基于所述数据生产设备基于预设行为规则生成数据信息；基于所述数据消费设备接收所述数据信息，并根据预设传输规则对所述数据信息进行传输处理。
19.于本发明一实施例中，所述数据生产设备和数据消费设备通过广播播报自身的服务，以构建成微服务。
20.于本发明一实施例中，所述预设行为规则存储至所述数据生产设备的mcu中，所述预设传输规则存储至所述数据消费设备的存储空间中。
21.于本发明一实施例中，所述预设传输规则通过标记语言、代码、脚本中的一种或多种实现。
22.于本发明一实施例中，所述预设传输规则根据预定义的场景进行分级按需传输。
23.对应地，本发明提供一种基于无线自组网微服务的数据传输系统，包括数据生产设备和数据消费设备；所述数据生产设备和数据消费设备在无线自组网中构建成一个微服务；
24.所述数据生产设备用于基于预设行为规则生成数据信息；
25.所述数据消费设备用于接收所述数据信息，并根据预设传输规则对所述数据信息进行传输处理。
26.于本发明一实施例中，所述数据生产设备和数据消费设备通过广播播报自身的服务构建成微服务。
27.于本发明一实施例中，所述预设行为规则存储至所述数据生产设备的mcu中，所述预设传输规则存储至所述数据消费设备的存储空间中。
28.于本发明一实施例中，所述预设传输规则通过标记语言、代码、脚本中的一种或多种实现。
29.于本发明一实施例中，所述预设传输规则根据预定义的场景进行分级按需传输。
30.如上所述，本发明的基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统，具有以下有益效果：
31.(1)通过引入微服务概念实现数据前置分布式计算，提高了系统的实时性；
32.(2)通过规则设置，实现数据分级传输、减少冗余数据传输，降低了系统功耗。
附图说明
33.图1显示为现有技术中的基于公共蜂窝数据网络的物联网于一实施例中的架构示意图；
34.图2显示为现有技术中的基于私有网络网关的物联网于一实施例中的架构示意图；
35.图3显示为本发明的基于无线自组网微服务的数据传输方法于一实施例中的流程图；
36.图4显示为本发明的预设传输规则于一实施例中的流程图；
37.图5显示为本发明的基于无线自组网微服务的物联网于一实施例中的架构示意
图；
38.图6显示为本发明的基于无线自组网微服务的数据传输系统于一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
39.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
40.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
41.无线自组网是由一组带有无线收发装置的可移动节点所组成的一个临时性多跳自治系统，它不依赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点，在军事方面和民事方面和民用方面都具有广阔的应用前景，是网络研究中的热点问题。
42.微服务是对于面向服务的架构(service-oriented architecture，soa)的优化重塑，由一系列微小应用，构成一个完整的分布式应用系统。每个分别独立部署的微服务都有自己的业务层和数据库，彼此之间通过http/rest等协议进行通讯。
43.本发明的基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统通过引入微服务概念实现数据前置分布式计算，提高了系统实时性，降低了服务器的压力；通过按需原则，实现数据分级传输、减少冗余数据传输，降低了系统功耗，极具实用性。
44.如图3所示，于一实施例中，本发明的基于无线自组网微服务的数据传输方法包括以下步骤：
45.步骤s1、将无线自组网中每个微服务的设备划分为数据生产设备和数据消费设备。
46.在本发明中，微服务将宏观的计算任务(如某种物联网设备的自动控制)分解为若干微任务，部署在分布在自组网内多个彼此独立的mcu系统中，彼此通过自组网协议进行通讯。分布在自组网内的各个设备彼此之间保留原有的phy/mac/net底层协议，只是在应用层上采用各类标记语言json/cbor及其变种，也可以使用自定义的二进制协议，主要目的是下发规则、设置参数、更新和选择算。具体地，基于微服务概念，将整个无线自组网系统内部设备按照数据走向区分为两类设备，即数据生产设备和数据消费设备。
47.所述数据生产者是指产生数据的设备，比如pir被动红外、门磁、欠压设备、煤气报警器等，能够生成的各类推送消息。所述数据消费设备是指消费数据的设备，比如订阅以上各类推送消息的led控制器、门锁、报警器、煤气开关等临近设备、网关或服务器。
48.在本发明中，微服务将应用层的部分设计下移前置到了mesh网络内部，即某个设备在无线mesh网内通过广播播报自己的服务和执行能力，从而构建成一个个微服务。例如，温度传感、湿度传感、门磁感应、用户按键、灯光控制、空调控制、门禁控制等等通过广播播
报自己的服务和执行能力，然后自动或者由用户手动构建一组简单的微服务。
49.下面通过具体实施例来说明微服务的构建。
50.温度传感器广播自己的能力：温度参数检测。
51.空调调温器广播自己的能力：根据温度参数控制空调。
52.温度传感器和空调调温器之间实现某种协议，当温度超过某个阈值时，温度传感器触发事件，由空调调温器对空调系统进行控制；当温度达到目标温度时，空调调温器自动进入维持状态，降低压缩机电机转速，维持在一定范围内。
53.步骤s2、基于所述数据生产设备基于预设行为规则生成数据信息。
54.具体地，所述数据生产设备基于预设行为规则生成数据信息。所述预设行为规则存储至所述数据生产设备的mcu中，对应于各类算法库，以及各类物联网资源的操作函数。例如，对于用户按键，对应的预设行为规则为当按键被按下时，生成点亮数据；当按键没有被按下时，不生成数据。
55.其中，所述预设行为规则不仅仅包括crudnl，还包括在数据生产设备和数据消费设备内部的各类算法，包括数字滤波、融合、分类、聚类、深度学习推导以及其他任意算法。
56.步骤s3、基于所述数据消费设备接收所述数据信息，并根据预设传输规则对所述数据信息进行传输处理。
57.具体地，所述数据消费设备接收所述数据生产设备发送来的所述数据信息，并根据预设传输规则对所述数据信息进行传输处理。其中，所述预设传输规则存储至所述数据消费设备的存储空间，如ram或flash中。所述预设传输规则中条件的判断，需要在mcu中有单独的规则线程，进行条件的读取和执行。
58.于本发明一实施例中，所述预设传输规则通过标记语言、代码、脚本中的一种或多种实现。法。
59.以浏览器为例，呈现一个宏观的网页，既需要html/xml/json标记语言，也需要javascript脚本实现交互。而浏览器的规则由w3c/ecma制定。如图4所示，于一实施例中，本发明的预设传输规则使用标记语言如json/cbor来描述，同时使用c/c /python/javascript/lua或者自己定义的虚拟机汇编语言等编程语言实现设备间交互。
60.再例如，物联网设备管理服务器中也有规则引擎。此类规则引擎数据传输以json形式提供，同样需要开发提供代码包，例如以java的jar包形式，或者lua/javascript脚本形式提供。而这些脚本和代码包还需要以json标记语言适配对应到合适的设备(群)中。
61.在本发明中，所述预设传输规则可以实现分级传输的目的。在海量的物联网数据中，要获得及时、准确、急需的数据不是一件容易的事情。需要大量的基础架构，如大数据处理进行数据清洗、切片、统计、可视化、挖掘、学习。但大多数情况下，需要的仅仅是最及时的核心提示。如icu病人的病情急救提示、电梯的应急处理等等。
62.下面通过具体实施例来说明本发明的基于无线自组网微服务的物联网的数据传输流程。如图5所示，在该实施例中，红外传感器生成人体检测信息，判断是否有人；按钮生成状态信息，判断是否被按下；灯控设备根据所述人体检测信息和状态信息，在有人和/或按钮按下时发送点亮信息至网关，有网关将点亮信息发送至服务器；在无人或按钮没有被按下时，不发送信息至网关，从而根据所述预设传输规则中预定义的场景进行分级按需传输，避免了冗余信息的传输，降低了系统功耗。
63.于另一实施例中，以icu病人看护为例，自组网微服务有多个数据生产设备、数据消费者设备。数据生产设备包括各类传感器如血氧仪、呼吸机、血压计、吊针滴数监护仪、综合监护仪。当所有仪器的生化指标均在正常范围内，则数据无需实时转发到所有电脑和数据库。因为此时的数据体量最大，但是却最缺乏足意义，也不会有人关注。当单个传感器如血氧仪、呼吸机出现故障时，综合监护仪作为数据消费设备，可以通过其他生化指标来判断，是设备偶发问题，还是病人生化指标出问题，并通过网络和本地声光警报提示护士进行干预。此时，数据可以记录在数据库中。部分受控设备，如呼吸机，吊针加压设备可以接收到护理仪的指令，而执行自动通气以及暂停给药的动作。当多个传感器出现参数异常，超出阈值，综合监护仪通过内部规则引擎，判断出病人出现紧急情况，则会将数据直接向所有相关科室、医生、数据库进行实时推送。并记录后续处理。因此，可以看到所有的设备将通过微服务自行自我管理，而数据也是根据当时的情况，根据预设传输规则进行分级按需传输。
64.如图6所示，于一实施例中，本发明的基于无线自组网微服务的数据传输系统包括数据生产设备61和数据消费设备62。所述数据生产设备61和所述数据消费设备62在无线自组网中通过广播播报自身的服务构建成一个微服务。
65.所述数据生产设备61用于基于预设行为规则生成数据信息。于本发明一实施例中，所述预设行为规则存储至所述数据生产设备的mcu中。
66.所述数据消费设备62用于接收所述数据信息，并根据预设传输规则对所述数据信息进行传输处理。于本发明一实施例中，所述预设传输规则存储至所述数据消费设备的存储空间中。所述预设传输规则通过标记语言、代码、脚本中的一种或多种实现，能够根据预定义的场景进行分级按需传输。
67.综上所述，本发明的基于无线自组网微服务的数据传输方法及系统通过引入微服务概念实现数据前置分布式计算，提高了系统的实时性；通过规则设置，实现数据分级传输、减少冗余数据传输，降低了系统功耗。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
68.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。