【摘要】：無線傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心,主要解決物聯(lián)網(wǎng)中的信息感知問題,通過散布在特定區(qū)域的成千上萬的傳感器節(jié)點,采集環(huán)境中各種信息并連接到互聯(lián)網(wǎng)上.然而,傳感設備所采集到的數(shù)據(jù)是實時的、數(shù)量龐大且無良好結(jié)構的,要將采集到的數(shù)據(jù)映射到應用系統(tǒng)的問題域空間,就不得不編寫大量的映射代碼.為了快速定制和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),提出一種基于運行時模型的無線傳感網(wǎng)管理方法:首先,在傳感設備管理接口基礎上構造運行時模型,并維護運行時模型與采集到信息的數(shù)據(jù)同步;其次,基于運行時模型,對不同傳感設備采集到的數(shù)據(jù)進行定制、抽取和合并,實現(xiàn)通過組合模型對場景中不同的傳感設備進行統(tǒng)一管理;最后,通過模型轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)組合模型到應用場景模型的映射,從而能夠面向應用場景進行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的開發(fā).還實現(xiàn)了基于運行時模型的智慧社區(qū)原型系統(tǒng),并對方法的可行性和有效性進行了驗證.
【圖文】：

陳星等:基于運行時模型的無線傳感網(wǎng)管理方法1699訪問模型.元模型定義了目標系統(tǒng)的結(jié)構及可管理的元素.訪問模型聲明了元模型中管理這些元素的方法,即調(diào)用目標系統(tǒng)的API.SM@RTgenerator在元模型和訪問模型作為輸入的基礎上,能夠自動生成維護運行時軟件體系結(jié)構的基礎設施,將底層系統(tǒng)的實時狀態(tài)反映到運行時模型.如圖2所示,id為158的RFID(radiofrequencyidentificationdevice)標簽從1434房間移動到了1621房間;同步引擎檢測到1621房間新增了一個RFID標簽,并自動在id為1621的Reader元素(RFID讀取器)的關聯(lián)元素中增加一個Tag元素(RFID標簽);同時,同步引擎也檢測到id為158的RFID設備離開了1434房間,并自動在id為1434的Reader元素的關聯(lián)元素中刪除這個Tag元素.在之前的工作中,我們對運行時模型的構造方法與支撐機制進行了深入的研究[15,16],并對傳感設備運行時模型的構造方法進行了初步探討[17],本文不再贅述.Fig.2Synchronizationbetweenruntimemodelsandwirelesssensordevices圖2運行時模型與無線傳感設備的同步3分布式運行時模型的合并方法無線傳感網(wǎng)往往由眾多不同類型的傳感設備構成,應用系統(tǒng)需要根據(jù)管理目標對不同傳感設備所采集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的分析和處理.例如,安保系統(tǒng)需要對區(qū)域內(nèi)所有位置感知設備進行監(jiān)控,而節(jié)能系統(tǒng)需要對區(qū)域內(nèi)所有照明設備和亮度感知設備進行監(jiān)控.這些傳感設備需要被統(tǒng)一管理起來,以實現(xiàn)不同類型的復雜管理任務.本文提出一種分布式運行時模型的合并方法,在傳感設備運行時模型的基礎上,以組合模型的形式對其進行重組織,實現(xiàn)不同類型傳感設備的統(tǒng)一管理,主要工作包括模型定制和數(shù)據(jù)同步.3.1模型定制模型定制是指,針對特定的管理需求,在多個傳感設備運行時模型中截取相應的模型片段,將它們組合成一個新的模型,即組合模?

陳星等:基于運行時模型的無線傳感網(wǎng)管理方法1705等位置信息的關聯(lián)關系發(fā)出險情通告.例如,在寵物獨自離開社區(qū)時發(fā)出警告:首先,構造了RFID感知設備和居民信息系統(tǒng)的運行時模型;其次,通過組合模型對目標信息進行了抽取和合并;最后,根據(jù)險情通報的管理需求構造應用場景模型,并實現(xiàn)了組合模型到應用場景模型的轉(zhuǎn)換.此外,本文還將方法與傳統(tǒng)解決方案進行了比較,對方法的可行性和有效性進行了評估.Fig.9Exampleofthecodegenerationbasedonmappingrules圖9基于映射規(guī)則的代碼生成示例5.1RFID感知設備與居民信息系統(tǒng)的運行時模型RFID感知設備能夠確定人員與物品的位置信息,主要包含RFID讀寫器和RFID標簽;在社區(qū)內(nèi)的關鍵地區(qū)布置RFID讀寫器,并為每一個目標人員或物品發(fā)放RFID標簽;RFID讀寫器可以實時采集到區(qū)域內(nèi)的標簽信息,以此能夠判斷目標人員或物品所在的位置.圖10描述了RFID感知設備包含的主要元素及其屬性,其中:Reader描述了RFID讀寫器的基本配置信息,并包含一個RFID標簽的列表;Tag則描述了RFID標簽的基本狀態(tài)信息.Reader元素與Tag元素的關聯(lián)關系,反映了Tag元素代表的RFID標簽的位置信息.當RFID標簽的位置發(fā)生變化時,其Tag元素相關聯(lián)的Reader元素也會改變.Fig.10Architecture-BasedmodelsofRFIDsystemandinformationsystem圖10RFID系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的體系結(jié)構模型1*1*11**11**一對一一對多多對一
【作者單位】： 福州大學數(shù)學與計算機科學學院;福建省網(wǎng)絡計算與智能信息處理重點實驗室;北京大學信息科學技術學院軟件研究所;高可信軟件技術教育部重點實驗室(北京大學);
【基金】：國家自然科學基金(61222203,11271002,61103175) 教育部科技重點項目(212086)
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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