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2024-01-20 06:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

AIOT-物模型(产品模型、数据模板)

使用 TSL 描述的物联网中的实体模型,就是“物模型”也称产品模型、数据模板。

模型和设备的关系是什么?

物模型是物理世界的实体东西的一个抽象,是进行数字化描述后,用于数字世界的数字模型。抽象就是要提取出产品的共同特征,形成模型。以智能灯为例,不同的灯,尽管规格不同,但它们的属性是相似,比如都有开关状态的属性,功能逻辑也相仿。我们可以将这些特征标准化,形成智能灯的物模型。 反过来,物模型也规约了设备的功能。新增加的设备,如果是同一类型的,在设计、研发中,会遵循相同的功能定义,有相同的特征,实现相同的服务。比如,灯都应该有“开”和“关”两种状态。

在这里插入图片描述

要使用物模型?

基于共同的抽象特征,物模型可以让应用程序不再针对一个个的产品设备,而是同一类设备采用相同的处理逻辑。这实际上是应用开发的基础。当烟感传感器的数值触发报警时,即使是不同品牌的烟感产品,应用程序也可以对数值做相同的处理和判断,否则只能分别进行数值分析。 另外,物模型中,设备的功能是明确定义的,可以方便地实现场景联动。比如,光线传感器可以基于光照强度,向智能电灯发送亮度的控制命令,或者开和关的命令。

定义物模型的三种功能元素 属性–了产品设备运行时的某种状态

我们知道,智能电灯的状态,要么是打开,要么是关闭;当进行控制时,这两种状态还会相互转换。此外,有些灯还可以根据需求设置不同的亮度、颜色和色温等。 属性的特点是可读可写。也就是说,应用程序可以读取属性,也可以设置设备的属性。我们还可以看到类似的例子,比如环境监测设备的温度、湿度这两个属性等。

事件–由产品设备在运行过程中产生的信息、告警和故障等

如果智能电灯在运行过程中,出现了低电压的情况,或者发生了硬件故障,那么联网的设备可以将这些信息发送出去,通知你来及时作出处理。 一个事件可以包含多个输出参数。事件不同于属性,事件是设备上报的,不能由应用来设置。类似的例子,还有某任务完成时的消息,环境传感器检测到污染物的告警等。

动作(服务)–被调用的能力或者方法

我们再看生活中关于灯的一个使用场景:第一次约会的时候,你希望灯能够烘托出浪漫的气氛,就要调节灯的颜色、亮度和色温。如果分别设置属性,将会非常繁琐,这时你会想到要为灯增加一个场景模式的功能,一个命令就可以设置到浪漫模式。 这种设备 动作由应用下发给设备,设备可以返回结果给应用。从执行的流程看,动作还可以进一步分为同步和异步。这取决于动作是否是个耗时的操作,以及其他应用逻辑对于动作执行结果的依赖关系。 在这里插入图片描述

物模型的六种数据类型

和编程语言一样,作为一种模型语言,物模型的数据也有不同的数据类型。它们主要包括六种: 布尔型(Bool):非真即假的二值型变量。例如,开关功能只有开、关两种状态。 整数型(Int):可用于线性调节的整数变量。例如,电灯的亮度是一个整数范围。 字符串型(String):以字符串形式表达的功能点。例如,灯的位置。 浮点型(Float):精度为浮点型的功能点。例如,电压值的范围是 0.0 - 24.0。 枚举型(Enum):自定义的有限集合值。例如,灯的颜色有白色、红色、黄色等。 时间型(Timestamp):String 类型的 UTC 时间戳。 对于整数型、浮点型的数值,它们的单位可以是百分比、电压、米等。 物模型一般是用 JSON 格式来表述模型元素。JSON 是 Web 开发中,经常使用的数据格式,相比于 XML,它更加简洁、清晰,也更轻量级。

按照属性、事件、动作 / 服务这三个要素,一起看看如何用 JSON 格式来定义智能电灯的物模型吧。

智能电灯的物模型

智能电灯的开关属性是布尔类型,是必须有的属性。它可以通过 JSON 表述如下:

{ "id": "power_switch", //属性的唯一标识 "name": "电灯开关", //名称 "desc": "控制电灯开灭", //属性的详细描述 "required": true, //表示此属性是否必需包含,是 "mode": "rw", //属性的模式,r代表读,w代表写 "define": { //属性的数值定义 "type": "bool", //数值的类型,布尔 "mapping": { //具体数值的含义 "0": "关", //0表示灯关闭 "1": "开" //1表示灯打开 } } } 智能电灯的电压是需要监控的数值,当电压低时,可以上报这个事件。这个事件有一个参数,即电压值,数据类型是浮点类型。JSON 格式的描述如下: { "id": "low_voltage", //事件唯一标识 "name": "LowVoltage", //事件名称 "desc": "Alert for device voltage is low", //事件的描述 "type": "alert", //事件的类型,告警 "required": false, //表示此属性是否必需包含,否 "params": [ //事件的参数 { "id": "voltage", //事件参数的唯一标识 "name": "Voltage", //事件参数的名称 "desc": "Current voltage", //参数的描述 "define": { //参数的数值定义 "type": "float", //数值类型,浮点数 "unit": "V", //数值的单位,伏 "step": "1", //数值变化的步长,1 "min": "0.0", //数值的最小值 "max": "24.0", //数值的最大值 "start": "1" //事件的起始值 } } ] } 动作的定义,和属性、事件的定义过程类似,这里我就不再单独解释了。我们直接将所有属性、事件和动作合并,就得到了智能电灯物模型的完整 JSON 格式: { "version": "1.0", //模型版本 "properties": [ //属性列表 { "id": "power_switch", //电灯开关属性 "name": "电灯开关", "desc": "控制电灯开灭", "required": true, "mode": "rw", "define": { "type": "bool", "mapping": { "0": "关", "1": "开" } } }, { "id": "brightness", //亮度属性 "name": "亮度", "desc": "灯光亮度", "mode": "rw", "define": { "type": "int", "unit": "%", "step": "1", "min": "0", "max": "100", "start": "1" } }, { "id": "color", //电灯颜色属性 "name": "颜色", "desc": "灯光颜色", "mode": "rw", "define": { "type": "enum", "mapping": { "0": "Red", "1": "Green", "2": "Blue" } } }, { "id": "color_temp", //色温属性 "name": "色温", "desc": "灯光冷暖", "mode": "rw", "define": { "type": "int", "min": "0", "max": "100", "start": "0", "step": "10", "unit": "%" } } ], "events": [ //事件列表 { "id": "status_report", //运行状态报告 "name": "DeviceStatus", "desc": "Report the device status", "type": "info", "required": false, "params": [ //事件参数列表 { "id": "status", "name": "running_state", "desc": "Report current device running state", "define": { "type": "bool", "mapping": { "0": "normal", "1": "fault" } } }, { "id": "message", "name": "Message", "desc": "Some extra message", "define": { "type": "string", "min": "0", "max": "64" } } ] }, { "id": "low_voltage", //低电压告警事件 "name": "LowVoltage", "desc": "Alert for device voltage is low", "type": "alert", "required": false, "params": [ { "id": "voltage", "name": "Voltage", "desc": "Current voltage", "define": { "type": "float", "unit": "V", "step": "1", "min": "0.0", "max": "24.0", "start": "1" } } ] }, { "id": "hardware_fault", //硬件错误事件 "name": "Hardware_fault", "desc": "Report hardware fault", "type": "fault", "required": false, "params": [ { "id": "name", "name": "Name", "desc": "Name like: memory,tf card, censors ...", "define": { "type": "string", "min": "0", "max": "64" } }, { "id": "error_code", "name": "Error_Code", "desc": "Error code for fault", "define": { "type": "int", "unit": "", "step": "1", "min": "0", "max": "2000", "start": "1" } } ] } ], "actions": [], //动作列表 "profile": { //产品参数 "ProductId": "8D1GQLE4VA", //产品ID "CategoryId": "141" //产品分类编号 } } 创建模型–拷贝和继承

创建模型的时候,有拷贝和继承两种模式,这两种创建模式的不同主要体现在模型关系上。

**“拷贝”**模式类似于编程语言中的值拷贝,新建模型与被拷贝模型有完全相同的三元素,两个模型相互独立,模型变更互不影响。

**“继承”**模式就是面向对象编程中的继承概念,新建模型被定义为“子模型”,被继承的模型定义为“父模型”。 继承的具体特征是: 1.子模型继承父模型的所有要素,且继承的元素无法被修改。 2.子模型可以再被继承,支持多层的继承关系。 3.子模型可以创建独立的要素,但子模型中新增的要素不可以和所有上级父模型中的元素重名。 4.当父模型中的元素发生变更时,子模型中继承自父模型的元素同步变更,保持与父模型一致。

以我们刚刚定义的智能电灯的物模型为例,如果要增加安装位置的属性,可以继承已有的模型,然后再增加安装位置的属性。(注意:下面的 JSON 表述省略了与父模型重复的内容。)

{ ... { "id": "name", //灯位置属性 "name": "灯位置名称", "desc": "灯位置名称:书房、客厅等", "mode": "rw", "required": false, "define": { "type": "string", "min": "0", "max": "64" } } ... }

学习笔记总结自‘物联网开发实战’–郭朝斌 –笔记只用于学习交流,请不要用于商业用途。



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