技术摘要：
本发明属于物联网技术领域，公开了一种物联网平台异构设备自适应接入方法、系统，物联网平台异构设备自适应接入系统包括协议标识获取模块，用于总体架构中的设备接入层非标准物联网协议的标识；还包括异构协议统一化中间件，包括虚拟设备模型层、模型映射层和应用数据  全部
背景技术：
目前，物联网市场规模庞大，据预计到2020年为止全球物联网市场规模将达到1.9 万亿美元。且物联网产业链冗长，涉及软硬件开发、嵌入式开发、云产品的购买、服务器的搭 建及维护等诸多环节。其中，物联网应用软件的开发周期及质量是物联网项目成败的关键。 因此，缩短物联网应用软件的开发周期、提高物联网软件质量是亟待解决的问题。 传统的物联网应用开发都是以设备为中心，由设备生产厂商开发上层应用，导致 物联网应用与设备间的强耦合、应用只适用于特定设备，导致应用的通用性差。而物联网项 目涉及多类数据采集、传输、分析以及复合场景的融合，以设备为中心开发的应用并不能满 足物联网的实际应用需求。要实现融合各类型物联网设备的应用，用户只能选择硬件设备 与应用的定制开发，导致高昂的软硬件开发及维护成本。且设备生产厂商因缺乏专业的软 件开发团队，软件质量及用户体验难以保障。 另外，以设备为中心的物联网应用开发方式导致物联网设备与物联网平台生态之 间的强耦合，致使用户在使用物联网解决实际问题时必须采购多套物联网平台且物联网应 用开发商或解决方案提供商也必须掌握不同平台的设备接入及开发方式或自行开发接入 模块，拉长了物联网应用的开发周期。 针对物联网协议异构问题，现有技术学术界主要集中在构建异构协议解析网关以 及标准协议之间的相互转换方面的研究，产业界主要的应用方案是在设备侧构建SDK、物联 网操作系统或通信模组。非标准协议的标识问题，不涉及协议之间的相互转换，在设备侧构 建SDK、物联网操作系统或通信模组的方案中，并不符合构建以应用开发为中心的物联网平 台异构协议解析模块的需求。异构协议解析网关是一个硬件实体，并不满足有些场景的需 求，如：智能门锁场景并不适合再额外添加一个硬件实体，且异构协议网关一般针对的是传 感网协议，如：蓝牙，zigbee等，并不针对MQTT、CoAP等应用层协议。 通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有技术针对物联网应用与设 备间存在强耦合，致使用户在使用物联网解决实际问题时必须采购多套物联网平台且物联 网应用开发商或解决方案，提供商也必须掌握不同平台的设备接入及开发方式或自行开发 接入模块，拉长了物联网应用的开发周期。 (2)现有技术对由标准组织主导的数据格式标准化方法无法满足物联网市场设备 种类众多且不断兴起的新型物联网设备市场化的需求问题。 解决以上问题及缺陷的难度为： (1)针对非标准物联网协议的平台侧标识问题。难点在于物联网设备接入协议可 分为标准通信协议，如MQTT、CoAP等和非标准通信协议，即厂商自定义协议。由于设备接入 协议，包括标准通信协议和非标准通信协议，并没有对其数据格式(payload)部分作出具体 5 CN 111585958 A 说　明　书 2/9 页 的规定，所以该部分由用户对异构的数据格式做适配工作。 (2)针对标准组织主导的数据格式标准化存在的问题。难点在于物联网协议数据 格式标准体系不完善、标准数量繁杂，单一的标准很难以适配物联网产业众多的物联网设 备。 解决以上问题及缺陷的意义为： (1)解决非标准物联网协议的平台侧标识问题。有利于实现非标准协议的快速接 入，提高应用程序的开发速度、降低维护系统带来的开销。 (2)解决标准组织主导的数据格式标准化存在的问题。有利于加强标准协议的相 互融合，在繁多的物联网协议中一个平衡，满足应用开发稳定的需求。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种物联网平台异构设备自适应接 入方法、系统。具体涉及一种基于IPaaS(IP&Port  as  a  Service,IP&端口即服务)物联网平 台异构设备自适应接入方法及系统。 本发明是这样实现的，一种物联网平台异构设备自适应接入系统，包括： 协议标识获取模块，用于总体架构中的设备接入层非标准物联网协议的标识； 异构协议统一化中间件，包括虚拟设备模型层、模型映射层和应用数据模型层；所 述虚拟设备模型层用于对同类型虚拟设备的抽象表示； 所述模型映射层用于将原始异构的数据格式转换成在平台上描述的应用数据模 型； 所述应用数据模型层，通过构建虚拟层的方式屏蔽底层异构的虚拟设备模型，为 应用开发提供设备模型，并与应用开发接口对接，对不同设备开发不同的模型映射描述文 件。 进一步，所述设备接入层用于完成设备的接入，包括标准协议接入模块和非标准 协议接入模块； 所述标准协议适配模块使用协议默认端口号并按照协议标准进行协议的实施； 所述非标准协议适配模块，以五元组中的目的IP和目的端口号作为非标准协议的 唯一标识，为每一种非标准协议分配固定且唯一的IP 端口用于适配相应的非标准协议。 进一步，所述虚拟设备模型层中虚拟设备的属性包括Id、Name、Description、  Protocol、DeviceList、RawdataId、Namespace和Manufacturer； 所述Id为虚拟设备模型的唯一标识； 所述Name为虚拟设备模型名称； 所述Description为虚拟设备模型的描述信息； 所述Proctocol为虚拟设备模型所使用的协议； 所述DeviceList为使用该虚拟模型的虚拟设备列表； 所述RawdataId为设备接入层用于异构协议的标识； 所述SN为应用模版的标识， 所述Manufacturer表示设备的生产厂家； 所述RawdataId为设备接入层用于异构协议的标识。 6 CN 111585958 A 说　明　书 3/9 页 进一步，所述模型映射层还通过模型映射方法分别对JSON物联网协议和二进制形 式的物联网协议完成映射； 所述JSON形式的物联网协议用于在原始数据中查找数据模型中对应的数据，然后 再将数据进行处理成数据模型规定的形式，实施协议原始数据到数据模型的映射工作； 所述二进制形式的物联网协议用于通过预先定义协议状态的形式进行有限确定 状态机组装；实施二进制物联网协议的模型映射任务；所述有限确定状态机由帧头、帧尾、 长度标识位、功能码、数据和校验位构建，所述帧头、帧尾、长度标识位、功能码、数据和校验 位与应用数据模型层中应用数据模型的属性名称进行映射。 进一步，所述应用数据模型层的应用数据模型属性包括： SN为应用数据模型的标识； Name为应用数据模型的名称； Description为应用数据模型的描述信息； NodeList表示应用数据模型下所有的节点列表； Namespace为虚拟设备统一描述模型的命名空间； Version为虚拟设备统一描述模型的版本号，与Namespace共同标识虚拟设备统一 描述模型。 虚拟节点为针对应用的虚拟设备标识。 本发明的另一目的在于提供一种物联网平台异构设备自适应接入方法，包括： 步骤一，通过图形化用户接口构建应用数据模型及绑定； 步骤二，进行平台协议解析； 步骤三，基于异构协议统一化中间件进行应用数据标识及发送。 进一步，所述步骤一进一步包括： (1)在平台构建应用数据模型； (2)在平台上创建虚拟设备模型并与应用数据模型及虚拟设备进行绑定。 所述步骤二进一步包括： 1)所有协议适配层组件均运行于Docker容器中，并由kubernetes统一调度管理； 标准协议在接收到数据后进行协议相关处理，非标准协议直接进行转发；标准协议采用的 开源中间件为：mosquitto处理MQTT协议，californium处理  CoAP协议； 2)发布原始数据到消息队列，topic:rawdata{id:{#rawdataId}}，{#}中值为变 量，RawdataId为设备接入层用于异构协议的标识； 3)由异构协议统一化中间件消费原始数据，根据id查找协议对应的数据模型映射 文件并进行统一化处理，将统一化处理后的结果再次发布到消息队列供平台其他模块使 用，发布主题为topic:nomalized  protocol{id:{#namespace}}； 所述步骤三进一步包括：(i)订阅消息中间件上的rawdata主题，进行原始数据的 接收； (ii)根据rawdata中的id字段查询对应的虚拟设备模型的Id、SN、DeviceList  信 息； (iii)模型映射文件由虚拟设备模型Id命名，根据虚拟设备模型Id查找到对应的 模型映射文件； 7 CN 111585958 A 说　明　书 4/9 页 (iv)进行原始数据到应用数据模型的映射工作，并获取虚拟设备标识  DeviceId； (v)根据虚拟设备标识在DeviceList虚拟设备列表中查询设备是否注册； (vi)在应用数据模型中根据SN查询DeviceId对应的NodeId； (vii)组织数据并重新发布到消息中间件。 本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程 序使电子设备执行所述的物联网平台异构设备自适应接入方法，包括下列步骤： 步骤1，通过图形化用户接口构建应用数据模型及绑定； 步骤2，进行平台协议解析； 步骤3，基于异构协议统一化中间件进行应用数据标识及发送。 本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包 括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的物联网平台 异构设备自适应接入方法。 本发明的另一目的在于提供一种搭载所述物联网平台异构设备自适应接入系统， 所述物联网平台异构设备自适应接入系统包括：协议标识获取模块，用于总体架构中的设 备接入层非标准物联网协议的标识； 异构协议统一化中间件，包括虚拟设备模型层、模型映射层和应用数据模型层；所 述虚拟设备模型层用于对同类型虚拟设备的抽象表示； 所述模型映射层用于将原始异构的数据格式转换成在平台上描述的应用数据模 型； 所述应用数据模型层，通过构建虚拟层的方式屏蔽底层异构的虚拟设备模型，为 应用开发提供设备模型，并与应用开发接口对接，对不同设备开发不同的模型映射描述文 件。 结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：各协议接入模块 完成异构设备的接入工作，是IPaaS方案设备接入层的具体实现，包括标准协议MQTT、CoAP 协议的接入和协议标识获取模块实现非标准物联网协议的接入与标识，物联网网络协议识 别方法在协议标识获取模块中实现，已接入虚拟设备列表系统截图。其中，接入协议为非标 准协议且数据格式原始标识形如"192.168.10.3:51673"的设备采用的标识方法为IPaaS的 标识方法，数据格式原始标识形如"{datastreams,[{temp,humi,sn}]}"的设备采用的标识 方法为JSON形式的网络协议特征识别方法，数据格式原始标识形如"——"的设备采用的标 识方法为二进制形式的网络协议特征识别方法。 本发明基于TCP或UDP服务端口与网络应用协议之间的映射关系，提出了  IPaaS的 物联网异构协议平台侧自适应解析方法。针对物联网应用与设备间的强耦合问题，提出了 针对应用开发稳定的虚拟设备数据模型三层映射方法。针对由标准组织主导的数据格式标 准化方法无法满足物联网市场设备种类众多且不断兴起的新型物联网设备市场化的需求 问题，提出了面向应用开发人员的虚拟设备统一描述模型开源协同机制。通过对应用程序 开发稳定的虚拟设备数据模型三层映射方法和面向应用开发人员的虚拟设备统一描述模 型开源协同机制作为IPaaS的一部分，构建针对应用开发稳定的虚拟设备数据模型及其共 享共建机制。 相比于现有技术，本发明的优点进一步包括：本发明提出构建以应用开发为中心 8 CN 111585958 A 说　明　书 5/9 页 的物联网平台，以更好的利用现有的软件开发公司与人员，提高构建物联网应用的灵活性、 用户体验与软件质量。打造以应用开发为中心的物联网平台最核心的就是在平台侧解决任 意协议已知的物联网设备的接入问题和构建针对应用开发稳定的虚拟设备数据模型映射 机制的分析，并适用于软件开发人员的虚拟设备数据模型共享共建方法。基于市面上的物 联网设备只能够修改设备指向(即：设备信息上报的目的IP和端口)的事实，提出IPaaS的物 联网平台侧设备接入方案，让应用开发者以最小代价接入设备与维护应用。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使 用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的 附图。 图1是本发明实施例提供的物联网平台异构设备自适应接入方法流程图。 图2是本发明实施例提供的物联网平台异构设备自适应接入方法原理图。 图3是本发明实施例提供的平台协议解析流程图。 图4是本发明实施例提供的异构协议统一化中间件的操作流程图。 图5是本发明实施例提供的虚拟设备列表系统示意图。 图6是本发明实施例提供的统一化中间件功能验证测试数据示意图。 图7是本发明实施例提供的统一化中间件功能验证测试数据示意图。