專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)中的高效的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體地說，本發(fā)明涉及一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的高效的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是“The Internet ofThings(1T) ”。由此，顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。具體地，物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，以方便識別、管理和控制。大多數(shù)1T接入網(wǎng)絡(luò)是無線的，在某些情況下，用于采集各種信息的傳感器甚至可能被部署在野外。在這種情況下，傳感器的電力由電池提供，因此其電量是有限的，并且這些傳感器幾乎不移動。當(dāng)傳感器的電量耗盡時，到野外人工更換傳感器的電池可能是不現(xiàn)實(shí)的(例如，傳感器被部署在探空氣球上或者被部署在海底或火山口中的情況)。另外，在傳感器非常廉價(jià)的情況下，為了更換傳感器中的電池而去尋找部署在野外的傳感器也是十分費(fèi)力的。那么，如何保持整個物聯(lián)網(wǎng)的能量以使之更長久地工作就成為一個極大的挑戰(zhàn)。圖2是示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的物聯(lián)網(wǎng)能量管理服務(wù)器在物聯(lián)網(wǎng)中的部署位置的示意圖。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在部署在接入網(wǎng)層的應(yīng)用，用于對單個域內(nèi)的傳感器進(jìn)行能量管理。然而，這種層級的管理存在局限性。例如，以一個提供北京市的平均溫度的服務(wù)為例，假定該服務(wù)提供的平均溫度是基于在物理上位于北京北部的域A中的溫度傳感器a以及在物理上位于北京南部的域B中的溫度傳感器b的感測值的平均值。當(dāng)按照接入網(wǎng)的層級來對傳感器進(jìn)行能量管理時，由于在不同的域之間的能量管理方式可能不同并且這些管理往往并不相關(guān)，所以很可能出現(xiàn)以下情況:溫度傳感器a的電量剩余很多，但溫度傳感器b的電量已耗盡。這樣就得不到北京南部的溫度，從而無法繼續(xù)提供北京市平均溫度服務(wù)，造成了服務(wù)質(zhì)量(QoS)低下的結(jié)果。這些現(xiàn)有技術(shù)例如包括ffiEE 802.1lPower Save Mode (PSM)。該技術(shù)通過使裝置定期進(jìn)入休眠狀態(tài)來減少裝置的空閑監(jiān)聽時間，從而使該裝置節(jié)電。另外，在公知的Sensor-MAC(S-MAC)協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定期地休眠，并且相鄰節(jié)點(diǎn)形成虛擬集群從而針對休眠調(diào)度進(jìn)行自動同步。以上的現(xiàn)有技術(shù)均是針對特定網(wǎng)絡(luò)域或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而設(shè)計(jì)的，并且不支持提供的服務(wù)能力的靈活組合
發(fā)明內(nèi)容
基于以上的描述，希望提供一種能夠在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下高效地調(diào)度傳感器的開關(guān)狀態(tài)從而在長期實(shí)現(xiàn)較大程度的節(jié)能并且同時滿足QoS要求的方法和系統(tǒng)。為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的發(fā)明人提出了面向服務(wù)實(shí)例執(zhí)行能量管理，而不是直接面向傳感器執(zhí)行能量管理。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理方法，包括:基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例；根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)，選擇為了提供所述目標(biāo)服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)而要開啟的開啟傳感器集合；以及響應(yīng)于所述時段的開始，對物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器的開關(guān)進(jìn)行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關(guān)閉開啟傳感器集合以外的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)，包括:預(yù)測裝置，被配置為基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例；選擇裝置，被配置為根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)，選擇為了提供所述目標(biāo)服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)而要開啟的開啟傳感器集合；以及控制裝置，被配置為響應(yīng)于所述時段的開始，對物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器的開關(guān)進(jìn)行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關(guān)閉開啟傳感器集合以外的傳感器。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)不依賴于任何MAC層的協(xié)議，對于下層的通信協(xié)議是透明的，并且與任何MAC層的協(xié)議兼容。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)支持所提供的服務(wù)能力的靈活組合。另外，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠考慮到應(yīng)用運(yùn)行的動態(tài)變動情況。


以下通過結(jié)合附圖閱讀參考下述對說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明本身、實(shí)施方式、其它目的及其優(yōu)點(diǎn)。在附圖中:圖1示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算系統(tǒng)100的框圖。圖2是示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的物理網(wǎng)能量管理服務(wù)器在物聯(lián)網(wǎng)中的部署位置的示意圖。圖3通過簡單的例子示出了應(yīng)用與服務(wù)實(shí)例之間的關(guān)系。圖4示出了基于圖3的例子的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖5示出了基于圖3的例子的帶有轉(zhuǎn)移概率的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖6是示出了用于例示傳感器與服務(wù)實(shí)例的部署關(guān)系的示意圖。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理方法的流程圖。圖8是示出了傳感器與服務(wù)實(shí)例的部署關(guān)系的例子的示意圖。圖9是示出了對應(yīng)于圖8中的例子的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)和服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史的例子的示意圖。圖10是示出了基于圖9的例子的傳感器開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖11示出了基于圖9的例子的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例的用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能
量管理方法的流程圖。
圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)?，F(xiàn)在參照附圖描述優(yōu)選方法和系統(tǒng)，其中，在附圖中相同的附圖標(biāo)號用來指相同的部件。在下面的描述中，為了解釋的目的，闡述大量特定的細(xì)節(jié)，以便幫助完全了解系統(tǒng)及方法等。在其它的例子中，為了簡化描述，以框圖的形式示出常用的結(jié)構(gòu)和裝置。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以想到很多修改和其它實(shí)施例，同時擁有在說明書和附圖中所教導(dǎo)的益處。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的特定實(shí)施例，另外可選的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的范圍和范例發(fā)明構(gòu)思內(nèi)。雖然本文采用了一些特定術(shù)語，但是僅僅為了一般的描述意義而非限制目的使用它們。
具體實(shí)施例方式下列討論中，提供大量具體的細(xì)節(jié)以幫助徹底了解本發(fā)明。然而，很顯然對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，即使沒有這些具體細(xì)節(jié)，并不影響對本發(fā)明的理解。并且應(yīng)該認(rèn)識到，使用如下的任何具體術(shù)語僅僅是為了方便描述，因此，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)局限于只用在這樣的術(shù)語所表示和/或暗示的任何特定應(yīng)用中。圖1示出了適于用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性計(jì)算系統(tǒng)100的框圖。如所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100可以包括:CPU(中央處理單元)101、RAM(隨機(jī)存取存儲器)102、R0M(只讀存儲器)103、系統(tǒng) 總線104、硬盤控制器105、鍵盤控制器106、串行接口控制器107、并行接口控制器108、顯示控制器109、硬盤110、鍵盤111、串行外部設(shè)備112、并行外部設(shè)備113和顯示器114。在這些設(shè)備中，與系統(tǒng)總線104耦合的有CPU 10URAM 102, ROM 103、硬盤控制器105、鍵盤控制器106、串行控制器107、并行控制器108和顯示控制器109。硬盤110與硬盤控制器105耦合，鍵盤111與鍵盤控制器106耦合，串行外部設(shè)備112與串行接口控制器107耦合，并行外部設(shè)備113與并行接口控制器108耦合，以及顯示器114與顯示控制器109耦合。應(yīng)當(dāng)理解，圖1所述的結(jié)構(gòu)框圖僅僅為了示例的目的而示出的，而不是對本發(fā)明范圍的限制。在某些情況下，可以根據(jù)具體情況而增加或者減少某些設(shè)備。在以下的說明中，首先，對本公開中使用的關(guān)鍵術(shù)語和概念進(jìn)行描述。物聯(lián)網(wǎng)中的不同的傳感器提供不同的感測能力，例如，溫度傳感器可以感測溫度，濕度傳感器可以感測濕度，等等。在本發(fā)明中，將這些感測能力包裝成多種不同的服務(wù)(Service)以提供給應(yīng)用。本發(fā)明中的服務(wù)指的是能夠提供給應(yīng)用的最基本的服務(wù)，例如，“3樓房間301的溫度”和“3樓房間301的濕度”。也就是說，本發(fā)明中的服務(wù)是提供特定物聯(lián)網(wǎng)感測服務(wù)的基本粒度。應(yīng)用只需要通過對不同的服務(wù)進(jìn)行組合來實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用場
旦
-5^ O根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施層(參見圖2)中，例如實(shí)現(xiàn)于圖2中的1T能量管理服務(wù)器中，該1T能量管理服務(wù)器用于控制物理傳感器的占空比以使整個系統(tǒng)的能效最高。1T應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施是用于支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的執(zhí)行的分布式中間件平臺。該應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施平臺提供管理物理傳感器作為服務(wù)的能力。例如，“3樓房間301的溫度”和“3樓房間301的濕度”都是通過應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)的服務(wù)的例子。利用通過基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)的各種服務(wù)的靈活組合，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以形成適于各種實(shí)用場景的應(yīng)用邏輯。每個服務(wù)可能會要求來自不同網(wǎng)絡(luò)域的物理傳感器的參與，例如，上述的北京平均溫度的例子。
對于每一種服務(wù),其運(yùn)行時實(shí)例被定義為服務(wù)實(shí)例(Service Instance, SI)。月艮務(wù)實(shí)例是基于傳感器的組合而能夠提供的服務(wù)的實(shí)例。當(dāng)一個應(yīng)用實(shí)際使用(調(diào)用)一種服務(wù)時，該服務(wù)的服務(wù)實(shí)例就在物聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)生并運(yùn)行，該運(yùn)行需要相應(yīng)的物理傳感器工作。根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)進(jìn)行的能量管理基于服務(wù)實(shí)例而非傳感器。這樣做的好處有:1、對于服務(wù)而言，每個服務(wù)實(shí)例可由不同的傳感器組合完成，向應(yīng)用屏蔽了具體的傳感器設(shè)備管理的細(xì)節(jié)，從而增強(qiáng)應(yīng)用開發(fā)的靈活性；2、對于傳感設(shè)備而言，在管理具體傳感設(shè)備時能充分考慮到其所提供的服務(wù)，從而保證服務(wù)的可靠性，因此，基于服務(wù)實(shí)例的能量管理模式在最小化系統(tǒng)能耗的同時兼顧了靈活性與可靠性，并能方便地移植到其它物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支持平臺。圖3通過簡單的例子示出了應(yīng)用與服務(wù)實(shí)例之間的關(guān)系。在圖3中，例如，服務(wù)實(shí)例I是監(jiān)測房間301的溫度，服務(wù)實(shí)例2是檢測房間301的濕度，服務(wù)實(shí)例3是房間301照明。在圖3中，應(yīng)用1-3分別使用了服務(wù)實(shí)例1-3構(gòu)成自身的應(yīng)用邏輯。參見圖3中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)用I例如循環(huán)執(zhí)行如下的應(yīng)用邏輯:檢測房間301的溫度，然后檢測房間301的濕度，然后調(diào)節(jié)房間301的照明。應(yīng)用2例如循環(huán)執(zhí)行如下的應(yīng)用邏輯:檢測房間301的溫度，然后調(diào)節(jié)房間301的照明，然后檢測房間301的濕度。在應(yīng)用3中分別循環(huán)執(zhí)行如下的服務(wù)實(shí)例:檢測房間301的溫度，檢測房間301的濕度，以及調(diào)節(jié)房間301的照明。圖3僅僅是為了簡化說明而給出的例子。在實(shí)際情況下，應(yīng)用可以具有由很多不同的服務(wù)實(shí)例構(gòu)成的復(fù)雜應(yīng)用邏輯。對于圖3中的例子，當(dāng)多個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(應(yīng)用1-3)同時執(zhí)行時，在特定時段內(nèi)，存在如下的狀態(tài)之一:服務(wù)實(shí)例1、2、3在單獨(dú)執(zhí)行、服務(wù)實(shí)例(1，2)在執(zhí)行、服務(wù)實(shí)例(1，3)在執(zhí)行、服務(wù)實(shí)例(2，3)在執(zhí)行、服務(wù)實(shí)例(1，2、3)在執(zhí)行。圖4示出了基于圖3的例子的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。在圖4中，存在7個狀態(tài)，從每個狀態(tài)都可以轉(zhuǎn)移到其余6個狀態(tài)之一。在假定應(yīng)用I至3出現(xiàn)的概率均為1/3并且應(yīng)用i (i = I 3)的服務(wù)實(shí)例j轉(zhuǎn)移到服務(wù)實(shí)例k的概率均相等的情況下，得到圖5中的帶有轉(zhuǎn)移概率的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。該帶有轉(zhuǎn)移概率的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖在本發(fā)明中被稱為服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型。所述服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型是通過對服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史在離線狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)而得到的，這將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。另外，圖5中給出的概率僅僅是示例性的，并不對本發(fā)明具有限制性。下面引入關(guān)鍵覆蓋集的概念。關(guān)鍵覆蓋集對應(yīng)于服務(wù)實(shí)例，其是具有能夠提供該服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)的能力的一個或多個傳感器的各種組合的集合。圖6是示出了用于例示傳感器與服務(wù)實(shí)例的部署關(guān)系的示意圖。在圖6中，示出了 10個傳感器(圓形點(diǎn))和3個服務(wù)實(shí)例(方形點(diǎn))。這些傳感器可能位于物聯(lián)網(wǎng)的不同域中?？梢愿鶕?jù)傳感器的信息和服務(wù)實(shí)例的信息在離線狀態(tài)下自動生成關(guān)鍵覆蓋集。例如，傳感器的信息例如可以包括傳感器的覆蓋范圍(射程)以及傳感器的坐標(biāo)，服務(wù)實(shí)例的信息例如可以包括服務(wù)實(shí)例的坐標(biāo)。以圖6中的服務(wù)實(shí)例I為例，根據(jù)傳感器的信息和服務(wù)實(shí)例的信息，可以在離線狀態(tài)下自動生成服務(wù)實(shí)例I的關(guān)鍵覆蓋集S1 = {{I},⑶，{5}，{1,3}, {1,5}, {3,5}, {1,3,5}}。該關(guān)鍵覆蓋集中的每種組合(即每個元素)都具有能夠提供該服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)的能力。也就是說，單獨(dú)開啟傳感器1、3、5，同時開啟傳感器(1，3)、(1，5)、(3，5)或(1，3，5)，均能夠提供服務(wù)實(shí)例I所基于的服務(wù)。
除了自動生成關(guān)鍵覆蓋集以外，有時考慮到其它復(fù)雜因素，可以人工預(yù)先設(shè)置所述關(guān)鍵覆蓋集。例如，對于圖6中的例子，可以預(yù)先設(shè)置如下的各個關(guān)鍵覆蓋集:S1 = {{I}, {3,5}}S2 = {{2,4}, {2,5}, {4,5}}S3 = {{6}, {5,8}, {8,9}}Su^ = S1XS2S{2,3} = S2X S3Su^ = S1XS3S{1,2,3} = S1X S2 X S3其中，Si表示服務(wù)實(shí)例i的關(guān)鍵覆蓋集，S{1,2}表示滿足服務(wù)實(shí)例I和2同時執(zhí)行的關(guān)鍵覆蓋集并且其等于s1+s2，這里的“ X ”算符表示S1與S2的笛卡爾積。例如，這里Su,2} = {{1,2,4}, {1,2,5}, {1,4,5}, {2,3,4,5}, {2,3,5}, {3，4，5}}。另外，S{2,3}、S{1,3}和 S{1,2,3}的定乂與類似。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理方法的流程圖。該能量管理方法是在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施中的物聯(lián)網(wǎng)能量管理服務(wù)器中執(zhí)行的，該物聯(lián)網(wǎng)能量管理服務(wù)器用于對整個物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行集中式能量管理。圖7中的流程圖中的處理包括如下步驟:步驟710:預(yù)測步驟。步驟720:選擇步驟。步驟730:控制步驟。下面，詳細(xì)描述圖7中的本發(fā)明的能量管理方法中的各個步驟。步驟710:預(yù)測步驟在步驟710中，基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例。下面，結(jié)合一個具體的簡單例子對本發(fā)明的能量管理方法中的各個步驟進(jìn)行說明。圖8是示出了傳感器與服務(wù)實(shí)例的部署關(guān)系的例子的示意圖。在圖8中，存在兩個傳感器和一個服務(wù)實(shí)例，即，傳感器1、傳感器2和服務(wù)實(shí)例I。根據(jù)圖8中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這兩個傳感器均能夠單獨(dú)滿足服務(wù)實(shí)例I的執(zhí)行。步驟710中的服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型是通過對服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史在離線狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)而得到的。圖9是示出了對應(yīng)于圖8中的例子的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)和服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史的例子的示意圖。本發(fā)明的能量管理方法例如在圖9中的判定點(diǎn)處執(zhí)行。圖9中的下部示出了服務(wù)實(shí)例I的執(zhí)行歷史。根據(jù)圖9中的服務(wù)實(shí)例I的執(zhí)行歷史，可以得出服務(wù)實(shí)例I的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的如下統(tǒng)計(jì):假定從原點(diǎn)到判定點(diǎn)為45個時間單位，其中，有33單位時間為持續(xù)執(zhí)行(即，前一單位時間在執(zhí)行，緊接著的后一單位時間也在執(zhí)行)，有4單位時間為從執(zhí)行到消失， 有4單位時間為從消失到執(zhí)行，有4單位時間為持續(xù)消失。根據(jù)以上的對服務(wù)實(shí)例I的執(zhí)行歷史的統(tǒng)計(jì)，可以得出:在下一時段(從判定點(diǎn)開始的預(yù)定時段)中，服務(wù)實(shí)例I持續(xù)執(zhí)行的概率為33/(33+4) = 0.89;服務(wù)實(shí)例I停止的概率為4/(33+4) = 0.11 ;從無服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移到服務(wù)實(shí)例I執(zhí)行的概率為4/(4+4)=0.5 ;無服務(wù)實(shí)例狀態(tài)繼續(xù)保持的概率為4/(4+4) = 0.5。據(jù)此，得出圖11所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。圖11示出了基于圖9的例子的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。帶有轉(zhuǎn)移概率的該服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖對應(yīng)于步驟710中的服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型。根據(jù)圖11中的服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型，給定當(dāng)前為服務(wù)實(shí)例I被服務(wù)(見圖9)，在步驟710中，預(yù)測下一個應(yīng)被服務(wù)的服務(wù)實(shí)例。本發(fā)明采取隨機(jī)選擇的策略，在此，生成一個隨機(jī)數(shù)rand(rand是
區(qū)間中的隨機(jī)數(shù))并和從服務(wù)實(shí)例I向外轉(zhuǎn)移的概率進(jìn)行比較，得到:如果rand ( 0.89,—服務(wù)實(shí)例 I ;如果rand > 0.89,—無其中，“無”表示沒有任何服務(wù)實(shí)例被服務(wù)的狀態(tài)?；诖?，根據(jù)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，對下一時段(周期)中要服務(wù)的服務(wù)實(shí)例進(jìn)行預(yù)測。假定rand = 0.3，則在步驟710中，預(yù)測出下一時段中要服務(wù)的是服務(wù)實(shí)例I。以上僅僅為了便于說明而給出了一個最簡單的例子。實(shí)際上，在物聯(lián)網(wǎng)中會存在多個服務(wù)實(shí)例同時執(zhí)行。根據(jù)這些服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史，同樣可以得出類似于圖5和11的服務(wù)實(shí)例狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。服務(wù)實(shí)例越多，轉(zhuǎn)移圖將會越復(fù)雜。本發(fā)明的發(fā)明人提出了面向服務(wù)實(shí)例執(zhí)行能量管理，而不是直接面向傳感器執(zhí)行能量管理。在此借助圖8和9的例子給出原因。這里，定義圖8中的傳感器的開關(guān)狀態(tài)為:開:1 ;關(guān):0，從而得到傳感器的四種開關(guān)狀態(tài)(傳感器2，傳感器I): (O, I)、(1，0)、(1，I)、(0,0)。假定傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)如圖9的上部所示，同樣，從原點(diǎn)到判定點(diǎn)為45個時間單位。并且假定從該圖中測量得到:傳感器I開啟總計(jì)32單位時間，關(guān)閉總計(jì)13單位時間；傳感器2開啟總計(jì)20單位時間，關(guān)閉總計(jì)25單位時間。根據(jù)圖9可以計(jì)算得到如下的傳感器開關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移頻度和轉(zhuǎn)移概率:
權(quán)利要求
1.一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理方法，包括: 基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例； 根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)，選擇為了提供所述目標(biāo)服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)而要開啟的開啟傳感器集合；以及 響應(yīng)于所述時段的開始，對物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器的開關(guān)進(jìn)行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關(guān)閉開啟傳感器集合以外的傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理方法，其中，所述服務(wù)實(shí)例是基于傳感器的組合而能夠提供的服務(wù)的實(shí)例。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能量管理方法，其中，與服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集是具有能夠提供該服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)的能力的一個或多個傳感器的各種組合的集合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，該能量管理方法還包括根據(jù)所述時段中的傳感器的使用情況，更新傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)的步驟， 其中，所述選擇、所述控制和所述更新被周期性地執(zhí)行，并且從第二次執(zhí)行起，每次執(zhí)行時在所述選擇中使用的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)均是在上一次執(zhí)行時在所述更新中進(jìn)行更新后的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，其中，所述傳感器的能量參數(shù)至少包括傳感器的初始能量、傳感器的單位時間消耗的能量以及傳感器的單次開關(guān)消耗的能量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，其中，所述選擇是基于根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)而計(jì)算的在關(guān)鍵覆蓋集中的每種組合被選擇的情況下的能量消耗率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，其中，所述關(guān)鍵覆蓋集是預(yù)先設(shè)置的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，其中，所述關(guān)鍵覆蓋集是根據(jù)傳感器的信息和服務(wù)實(shí)例的信息而在離線狀態(tài)下自動生成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量管理方法，其中，所述傳感器位于物聯(lián)網(wǎng)的不同域中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量管理方法，其中，所述服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型是通過對服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史在離線狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)而得到的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能量管理方法，其中，所述學(xué)習(xí)被定期執(zhí)行從而使所述服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型得到定期更新。
12.一種用于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)，包括: 預(yù)測裝置，被配置為基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例； 選擇裝置，被配置為根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)，選擇為了提供所述目標(biāo)服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)而要開啟的開啟傳感器集合；以及 控制裝置，被配置為響應(yīng)于所述時段的開始，對物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器的開關(guān)進(jìn)行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關(guān)閉開啟傳感器集合以外的傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述服務(wù)實(shí)例是基于傳感器的組合而能夠提供的服務(wù)的實(shí)例。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的能量管理系統(tǒng)，其中，與服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集是具有能夠提供該服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)的能力的一個或多個傳感器的各種組合的集合。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述傳感器的能量參數(shù)至少包括傳感器的初始能量、傳感器的單位時間消耗的能量以及傳感器的單次開關(guān)消耗的倉tfi。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，其中，在所述選擇裝置中，所述選擇是基于根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)而計(jì)算的在關(guān)鍵覆蓋集中的每種組合被選擇的情況下的能量消耗率。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述關(guān)鍵覆蓋集是預(yù)先設(shè)置的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述關(guān)鍵覆蓋集是根據(jù)傳感器的信息和服務(wù)實(shí)例的信息而在離線狀態(tài)下自動生成的。
19.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述傳感器位于物聯(lián)網(wǎng)的不同域中
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型是通過對服務(wù)實(shí)例的執(zhí)行歷史在離線狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)而得到的。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的能量管理系統(tǒng)，其中，所述學(xué)習(xí)被定期執(zhí)行從而使所述服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型得到定期更新。
22.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的能量管理系統(tǒng)，還包括:更新裝置，該更新裝置被配置為根據(jù)所述時段中的傳感器的使用情況，更新傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)中的高效的面向服務(wù)實(shí)例的能量管理系統(tǒng)和方法。該方法包括預(yù)測步驟，基于服務(wù)實(shí)例轉(zhuǎn)移模型預(yù)測在隨后的時段中要服務(wù)的目標(biāo)服務(wù)實(shí)例；選擇步驟，根據(jù)與目標(biāo)服務(wù)實(shí)例對應(yīng)的關(guān)鍵覆蓋集、該關(guān)鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)以及所述傳感器的能量參數(shù)，選擇為了提供所述目標(biāo)服務(wù)實(shí)例所基于的服務(wù)而要開啟的開啟傳感器集合；控制步驟，在所述時段開始時，對物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器的開關(guān)進(jìn)行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關(guān)閉開啟傳感器集合以外的傳感器；以及更新步驟，根據(jù)所述時段中的傳感器的使用情況，更新傳感器的使用歷史數(shù)據(jù)。
文檔編號H04W52/04GK103179650SQ20111045681
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉馳, 于琦, 馮偵探, 楊博, 孫占偉 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司