智慧實訓模式的研究探討

[摘 要] 以智慧實訓室感知層的建設為實踐平臺，將物聯網服務與設備感知融合，提出一種基于數據驅動的、支持各感知設備直接感知控制的物聯網智慧服務模式，實現以數據驅動感知，以感知實現服務。闡述了該模式中用到的數據驅動控制過程的新實現方法，詳細描述了通信對象、數據驅動感知、控制以及智慧服務等概念的內涵，并結合高校校園應用實際給出了基于數據驅動智慧實訓室服務模式的結構。

[關 鍵 詞] 智慧實訓室；數據驅動；物聯網服務模式；通信對象；智慧感知

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）16-0029-01

物聯網的感知和服務模式，即如何根據物理環境動態變化，自主感知、融合、控制各種設備上的信息，提供智能化的物聯網服務，是物聯網理論和技術的一個研究熱點。目前，已有許多學者關注這方面的研究，嘗試從感知內容、情境及交互機制等角度研究物聯網智慧感知和服務模式。本研究將物聯網服務與設備感知進行融合，對物聯網中的“物”進行標識、賦予物理屬性和實質特性，運用智能接口，實現個體間的信息交換和通信，實現個體與信息網絡的無縫整合。本文以智慧實訓室的感知建設為實踐平臺，設計了一種基于數據驅動的智慧服務模式，實現以數據驅動感知，以感知實現服務，應用通信對象綁定、組地址、物理地址等的設計使感知層節點設備間能直接進行智能識別與智慧感知，各現場終端感知數據可直接觸發某種應用功能，甚至完成某全局性的服務，實現智慧實訓室的無中心智慧感知。

一、數據驅動的控制過程

（一）數據驅動控制過程及傳統實現方式

數據點是系統中的過程和控制變量，是數字化、信息化過程中關注的各種基本的數據信息單元，可以是各種數字I/O、模擬量I/O、字符串數據、日期參數、時間參數、配置屬性參數、診斷數據或其他系統參數等。在傳統的處理方案中，數據點都必須借助于各種信息采集器將系統中所有輸入數據采集到一種稱為主控制器的處理裝置中，經過在主控制器中預先編寫的控制算法和處理程序，將各種輸入數據進行綜合分析處理后，將處理結構再送到各種輸出執行器中。在這里，信息采集器和輸出執行器僅僅承擔了數據的收集與輸出功能，不能處理各數據點之間的邏輯關系。

（二）基于數據驅動的物聯網系統控制過程新實現方式

根據設備需求來定義通信對象，用以存放協議中的數據點，同時將數據點間的邏輯關系進行封裝綁定。對數據點類型進行了規范，并且引入通信對象、功能組、關聯矩陣等概念，數據點之間的邏輯關系用功能服務來描述，功能服務與通信對象之間的關聯關系通過組地址進行綁定。借助運行在各節點設備中的通信對象服務器所提供的一套精簡指令，讀 /寫數據點的值，實現基于“數據驅動”的“全局事件”。

以EIB協議為例，在每一個節點設備中，根據該節點需要進行網絡交互的信息內容，事先定義全局通信對象，通信對象的描述遵循 EIS 的交互規則。每個節點中可以定義一個或多個通信對象，并以對象表的方式對通信對象及其描述信息進行存儲。如某智能節點定義了開關和調光功能，則需定義開關對象（1 bit）和調光對象（4 bit）。為實現通信和管理的需求，每一個對象都包含有自己的通信標記和描述信息。

二、數據驅動的智慧服務模式描述

（一）通信對象的標示與識別

感知層所有感知設備直接聯網，具有智能識別能力。單個設備數據在網絡中交互時以通信對象的形式出現，設備的功能屬性以對象屬性的方式存在于設備數據中。包含對象的信息來源（或身份ID）、類型、名稱、數值、工程量單位、量綱、精度等級等各種屬性信息，統一編碼，同時建立相應的解析服務體系，使對象信息的含義豐富、明確，具有智能識別能力。

（二）數據驅動的感知和控制

一個智能終端由一個或幾個通信對象構成，能直接對物理世界的信息進行智能識別和智慧控制，不需要另配控制器對現場采集信息進行綜合分析與處理，直接實現基于數據驅動的全局服務功能。具體可根據需求設置數據驅動條件，通信對象值變化滿足條件即發送數據幀，形成局部或全局的功能服務。各種控制策略與復雜算法處理功能通過設置條件或功能組綁定的方式下放到感知層的現場設備本身。末端的設備分為智能感知設備和智能執行設備兩大類，感知和控制設備之間的關聯與功能聯動根據需求進行功能組綁定。

（三）數據驅動智慧服務

數據驅動的智慧服務摒棄中心的思想，脫離區域控制器進行信息收集，每個終端設備可以通過網絡直接交互。根據應用原子服務劃分各式各樣的功能服務模塊，每種原子服務由一些獨立的智能感知設備觸發，直接驅動本功能組內的其他智能執行設備完成預定的應用服務，若干原子服務組合形成大型場景服務，各級別服務設置可在應用層集中更新。

在感知層主要包括各種環境感知、安防感知、RFID節點，各智慧節點根據預先設置的服務實現智慧感知和控制。以溫度服務為例，溫度感知節點定時感知溫度，到達下限即發送感知數據控制空調節點，空調節點狀態變化自動上報數據，至此完成溫控子服務。

參考文獻：

[1]李力行.基于時間自動機的物聯網服務建模和驗證[J].計算機學報，2011，34（8）：1365-1377.

[2]肖融，孫波，陳文龍，等.基于內容的物聯網尋徑模型及節點休眠機制[J].計算機學報，2014，37（10）：2165-2175.