[发明专利]一种基于中间件架构的物联网数据集成管理方案

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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技术领域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。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容:

本发明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。本发明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。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明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，本发明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；