基于运行时模型的无线传感网管理方法

发布时间：2019-09-11 16:10

【摘要】：无线传感网是物联网的核心,主要解决物联网中的信息感知问题,通过散布在特定区域的成千上万的传感器节点,采集环境中各种信息并连接到互联网上.然而,传感设备所采集到的数据是实时的、数量庞大且无良好结构的,要将采集到的数据映射到应用系统的问题域空间,就不得不编写大量的映射代码.为了快速定制和开发物联网系统,提出一种基于运行时模型的无线传感网管理方法:首先,在传感设备管理接口基础上构造运行时模型,并维护运行时模型与采集到信息的数据同步;其次,基于运行时模型,对不同传感设备采集到的数据进行定制、抽取和合并,实现通过组合模型对场景中不同的传感设备进行统一管理;最后,通过模型转换,实现组合模型到应用场景模型的映射,从而能够面向应用场景进行物联网系统的开发.还实现了基于运行时模型的智慧社区原型系统,并对方法的可行性和有效性进行了验证.
【图文】：

运行时,模型,传感设备

陈星等:基于运行时模型的无线传感网管理方法1699访问模型.元模型定义了目标系统的结构及可管理的元素.访问模型声明了元模型中管理这些元素的方法,即调用目标系统的API.SM@RTgenerator在元模型和访问模型作为输入的基础上,能够自动生成维护运行时软件体系结构的基础设施,将底层系统的实时状态反映到运行时模型.如图2所示,id为158的RFID(radiofrequencyidentificationdevice)标签从1434房间移动到了1621房间;同步引擎检测到1621房间新增了一个RFID标签,并自动在id为1621的Reader元素(RFID读取器)的关联元素中增加一个Tag元素(RFID标签);同时,同步引擎也检测到id为158的RFID设备离开了1434房间,并自动在id为1434的Reader元素的关联元素中删除这个Tag元素.在之前的工作中,我们对运行时模型的构造方法与支撑机制进行了深入的研究[15,16],并对传感设备运行时模型的构造方法进行了初步探讨[17],本文不再赘述.Fig.2Synchronizationbetweenruntimemodelsandwirelesssensordevices图2运行时模型与无线传感设备的同步3分布式运行时模型的合并方法无线传感网往往由众多不同类型的传感设备构成,应用系统需要根据管理目标对不同传感设备所采集到的数据进行统一的分析和处理.例如,安保系统需要对区域内所有位置感知设备进行监控,而节能系统需要对区域内所有照明设备和亮度感知设备进行监控.这些传感设备需要被统一管理起来,以实现不同类型的复杂管理任务.本文提出一种分布式运行时模型的合并方法,在传感设备运行时模型的基础上,以组合模型的形式对其进行重组织,实现不同类型传感设备的统一管理,主要工作包括模型定制和数据同步.3.1模型定制模型定制是指,针对特定的管理需求,在多个传感设备运行时模型中截取相应的模型片段,将它们组合成一个新的模型,即组合模?

体系结构模型,标签

陈星等:基于运行时模型的无线传感网管理方法1705等位置信息的关联关系发出险情通告.例如,在宠物独自离开社区时发出警告:首先,构造了RFID感知设备和居民信息系统的运行时模型;其次,通过组合模型对目标信息进行了抽取和合并;最后,根据险情通报的管理需求构造应用场景模型,并实现了组合模型到应用场景模型的转换.此外,本文还将方法与传统解决方案进行了比较,对方法的可行性和有效性进行了评估.Fig.9Exampleofthecodegenerationbasedonmappingrules图9基于映射规则的代码生成示例5.1RFID感知设备与居民信息系统的运行时模型RFID感知设备能够确定人员与物品的位置信息,主要包含RFID读写器和RFID标签;在社区内的关键地区布置RFID读写器,并为每一个目标人员或物品发放RFID标签;RFID读写器可以实时采集到区域内的标签信息,以此能够判断目标人员或物品所在的位置.图10描述了RFID感知设备包含的主要元素及其属性,其中:Reader描述了RFID读写器的基本配置信息,并包含一个RFID标签的列表;Tag则描述了RFID标签的基本状态信息.Reader元素与Tag元素的关联关系,反映了Tag元素代表的RFID标签的位置信息.当RFID标签的位置发生变化时,其Tag元素相关联的Reader元素也会改变.Fig.10Architecture-BasedmodelsofRFIDsystemandinformationsystem图10RFID系统与信息系统的体系结构模型1*1*11**11**一对一一对多多对一
【作者单位】：福州大学数学与计算机科学学院;福建省网络计算与智能信息处理重点实验室;北京大学信息科学技术学院软件研究所;高可信软件技术教育部重点实验室(北京大学);
【基金】：国家自然科学基金(61222203,11271002,61103175) 教育部科技重点项目(212086)
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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