魏 歌

(長沙學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)系，湖南 長沙 410003)

覆蓋網(wǎng)絡(luò)上物聯(lián)網(wǎng)工作流框架的設(shè)計

魏 歌

(長沙學(xué)院 計算機科學(xué)與技術(shù)系，湖南 長沙 410003)

針對物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)的構(gòu)建，文中提出一種通用的實現(xiàn)方法。遵照YD/T 2437—2012標(biāo)準(zhǔn)給出的框架，把網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層中的應(yīng)用支撐網(wǎng)，作為支撐虛擬的覆蓋網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。在此框架中，覆蓋網(wǎng)絡(luò)被視為一種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的支持平臺。在此基礎(chǔ)上，參照工作流管理聯(lián)盟對于工作流系統(tǒng)框架建立的要求，對該系統(tǒng)的建立、運行和實現(xiàn)的三個階段及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。通過在此框架中的層次結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系等方面的問題逐一得到處理，這些方法得到了進一步的說明。

物聯(lián)網(wǎng)；工作流系統(tǒng)；覆蓋網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用開發(fā)平臺

1 概 述

在物聯(lián)網(wǎng)的概念提出之前，工作流的技術(shù)路線發(fā)展已相當(dāng)成熟。伴隨物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的拓展，近幾年來，已有一些文獻提及對工作流研發(fā)的需求。文獻[1]指出物理對象或“事物”的物理位置的改變，一定情況下提供工作流中的上下文相關(guān)特征。文獻[2]強調(diào)服務(wù)工作流在物聯(lián)網(wǎng)中起到了至關(guān)重要的作用。通過面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)的方法，使得業(yè)務(wù)過程的開發(fā)成為協(xié)調(diào)服務(wù)的工作流設(shè)計[3-4]。文獻[5]專注于物聯(lián)網(wǎng)中的面向服務(wù)計算，提出面向工作流屬性的訪問控制模型。物聯(lián)網(wǎng)工作流還必須是適應(yīng)新的分散途徑業(yè)務(wù)流程的智能對象[6-7]。為此,物聯(lián)網(wǎng)中間件在現(xiàn)實企業(yè)應(yīng)用中需要一個強有力的過程工作流和涉及互操作性的組織方面的相關(guān)語義Web服務(wù)的支持[8]。

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的特點和工作流建模的要求，有的文獻選擇基于端對端的覆蓋網(wǎng)絡(luò)(P2P網(wǎng)絡(luò))上的工作流設(shè)計途徑[3]。為了支持各種外部設(shè)備、傳感器和服務(wù)的互操作，并無縫集成進入到主流的企業(yè)系統(tǒng)中，文獻[8-10]提供了物聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)方法的linksmart中間件平臺的設(shè)計。該平臺把面向服務(wù)架構(gòu)、端對端(P2P)組網(wǎng)和Web語義服務(wù)技術(shù)開發(fā)進行了組合。但是，在已查閱的文獻中，基于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)平臺，提供通用的工作流系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn)途徑的研究，尚未被考慮。

物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)就是建立在物聯(lián)網(wǎng)上的一個軟件系統(tǒng)，它在物聯(lián)網(wǎng)上完成工作流的定義和管理，并按照計算機中預(yù)先定義好的工作流邏輯推進工作流實例的執(zhí)行[11]。物聯(lián)網(wǎng)運行在異構(gòu)環(huán)境下，系統(tǒng)前端的分布式使得物聯(lián)網(wǎng)資源存在多樣性，不能排除對工作流運行狀況造成影響。目前物聯(lián)網(wǎng)的研究聚焦在前端，對后端重視不夠，有學(xué)者建議需要有針對性地推進后端的研發(fā)[12]。物聯(lián)網(wǎng)工作流管理系統(tǒng)的建立，更多關(guān)注的是用計算機能理解和執(zhí)行的形式對工作流的表達，主要依賴物聯(lián)網(wǎng)的后端。在物聯(lián)網(wǎng)的工作流框架模型的設(shè)計中，要求過程定義采用覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點來表達?？紤]物聯(lián)網(wǎng)的實際情況，工作流運行在異構(gòu)環(huán)境下要面臨諸多的不確定性，所設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)工作流管理系統(tǒng)應(yīng)該具備環(huán)境交互性和自適應(yīng)性[13]。

2 物聯(lián)網(wǎng)上的工作流框架模型

多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，覆蓋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置與應(yīng)用層較緊密。文獻[14]在需求描述層和底層之間建立虛擬的PSON，使得基于協(xié)議描述的需求可以平滑地映射到底層。應(yīng)用被部署并不意味著該應(yīng)用的實現(xiàn)[15]。從業(yè)務(wù)需求描述的視角，因為覆蓋網(wǎng)絡(luò)子層的提出，應(yīng)用層的業(yè)務(wù)需求被解耦為業(yè)務(wù)需求模型和覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的覆蓋網(wǎng)元及其拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)元及其拓撲結(jié)構(gòu)不是業(yè)務(wù)需求模型，而是為業(yè)務(wù)需求描述提供一個軟件支撐。從應(yīng)用支撐網(wǎng)作為承載覆蓋網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)的視角，覆蓋網(wǎng)元的設(shè)計依賴下端接口接入的應(yīng)用支撐網(wǎng)元。物聯(lián)網(wǎng)底層的基礎(chǔ)設(shè)施向應(yīng)用支撐網(wǎng)提供所需的資源，使得覆蓋網(wǎng)元的業(yè)務(wù)活動轉(zhuǎn)化為應(yīng)用支撐網(wǎng)元的業(yè)務(wù)實例成為可能。文獻[8]的應(yīng)用層包含可定制的用戶應(yīng)用程序，即包括工作流管理模塊?；赑2P的覆蓋網(wǎng)絡(luò)工作流系統(tǒng)是一種新的工作流管理系統(tǒng)，符合下一代工作流管理系統(tǒng)去中心化的發(fā)展趨勢，更好地反映了工作流的分布特性和群組協(xié)作的社會屬性[16]。所以，根據(jù)YD/T 2437—2012[17]的三層架構(gòu)(見圖1)，給出物聯(lián)網(wǎng)工作流框架模型。該模型由節(jié)點組合容器、感知延伸代理、應(yīng)用支撐網(wǎng)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)組成。圖1左側(cè)涉及工作流系統(tǒng)的三個階段:

(1)在建立階段考慮工作流的過程定義；

(2)在運行階段考慮工作流的執(zhí)行與控制；

(3)在實現(xiàn)階段考慮工作流應(yīng)用的實現(xiàn)。

圖1 YD/T 2437—2012物聯(lián)網(wǎng)上的工作流框架模型

圖1中，物聯(lián)網(wǎng)工作流定義依托在應(yīng)用層的覆蓋網(wǎng)絡(luò)子層；物聯(lián)網(wǎng)工作流的執(zhí)行與控制運行在網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層中的應(yīng)用支撐網(wǎng)，并通過感知延伸層的感知延伸代理獲得底層的支持；物聯(lián)網(wǎng)工作流的應(yīng)用交付給感知延伸層的節(jié)點組合容器來實現(xiàn)。

3 物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)的三個階段

物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)的三個階段及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)的三個階段及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.1 覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的工作流定義

基于服務(wù)聚類的分布式工作流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)流程中任務(wù)之間的邏輯關(guān)系被分布到各執(zhí)行節(jié)點中[18]。在這里，沒有拘泥于工作流定義與工作流實例運行分離的傳統(tǒng)。為完成預(yù)定目標(biāo)而定義工作流，由多個業(yè)務(wù)活動及它們之間的關(guān)聯(lián)所構(gòu)成，可以映射到覆蓋網(wǎng)絡(luò)上，通過覆蓋網(wǎng)元及它們之間的連接來描述。定義在覆蓋網(wǎng)元上的業(yè)務(wù)活動，是業(yè)務(wù)需求的計算化表示形式，用來支持業(yè)務(wù)的自動化處理的最小邏輯單位。工作流定義工具依托覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)活動，構(gòu)建抽象的工作流。覆蓋網(wǎng)元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(見圖2右側(cè)上端)包括:使用邏輯標(biāo)識符來表示的網(wǎng)元活動標(biāo)識和生成工作流定義的活動程序模塊?；顒映绦蚰K包含推理規(guī)則模板、開始結(jié)束與轉(zhuǎn)移條件，以及下端接口接入控制等程序。其中，推理規(guī)則模板負責(zé)綁定網(wǎng)元活動及其拓撲結(jié)構(gòu)相應(yīng)的程序，用以生成覆蓋網(wǎng)元上的業(yè)務(wù)活動的一個服務(wù)鏈，進行工作流的合成；開始結(jié)束與轉(zhuǎn)移程序，包括業(yè)務(wù)活動的開始條件、結(jié)束條件與轉(zhuǎn)移條件，執(zhí)行隊列管理以及對它們的檢驗；下端接口/接入控制程序中，下端接口接入對應(yīng)的應(yīng)用支撐網(wǎng)元，接入控制給出該網(wǎng)元由此產(chǎn)生的業(yè)務(wù)實例。工作流定義工具負責(zé)識別用戶的請求，協(xié)調(diào)整個工作流模型中的各個業(yè)務(wù)活動，根據(jù)用戶的需要提交給相應(yīng)的覆蓋網(wǎng)元。定義在覆蓋網(wǎng)元上的業(yè)務(wù)活動被組織起來，合成為工作流過程的定義。以覆蓋網(wǎng)元作為工作流過程的業(yè)務(wù)活動節(jié)點，在網(wǎng)元的活動程序模塊的開始結(jié)束與轉(zhuǎn)移程序上保存節(jié)點執(zhí)行過程的執(zhí)行隊列管理信息，并通過下端接口/接入控制程序?qū)⑦@些信息傳輸?shù)綄?yīng)的應(yīng)用支撐網(wǎng)元。每當(dāng)有應(yīng)用支撐網(wǎng)元的業(yè)務(wù)實例執(zhí)行完畢，返回執(zhí)行狀態(tài)的信息到活動程序模塊，它將啟動結(jié)束或轉(zhuǎn)移的程序。如果需要進行下一輪運行時，按照工作流過程的定義，覆蓋網(wǎng)元將啟動轉(zhuǎn)移程序觸發(fā)新的覆蓋網(wǎng)元，開始新一輪的后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元來執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)實例，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動化處理進程。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)上工作流的執(zhí)行與控制

3.2.1 應(yīng)用支撐網(wǎng)對工作流的執(zhí)行與控制的支持

在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中，通常的覆蓋網(wǎng)絡(luò)被配置在網(wǎng)絡(luò)層，分簇的事件代理形成的拓撲結(jié)構(gòu)[19-20]。在這里，將通常的覆蓋網(wǎng)絡(luò)剝離開來，形成應(yīng)用層的覆蓋網(wǎng)絡(luò)和位于網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)層的應(yīng)用支撐網(wǎng)子層。按YD/T 2437—2012的規(guī)定，應(yīng)用支撐網(wǎng)子層具有網(wǎng)絡(luò)的連接能力、支撐信息的雙向傳遞和控制的能力。實際上，這也就是直觀上說的物聯(lián)網(wǎng)，可以看成是智能物品的互聯(lián)[21]。通常它的網(wǎng)元也可以具有互聯(lián)網(wǎng)一致的IP或IPv6地址，具有端到端(P2P)的通信能力[22]。由于物聯(lián)網(wǎng)工作流本身所具有的分布性特征，要求相應(yīng)的工作流管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對工作流模型分布式執(zhí)行的功能。把覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的過程定義與應(yīng)用支撐網(wǎng)元進行綁定，一方面，由于這種一一對應(yīng)的關(guān)系，使得每一個應(yīng)用支撐網(wǎng)元的業(yè)務(wù)實例能夠直接適應(yīng)每一個業(yè)務(wù)活動。另一方面，覆蓋網(wǎng)元上存放有工作流過程定義的業(yè)務(wù)活動執(zhí)行的信息。每一個覆蓋網(wǎng)元被激活后，都能獨立地啟動結(jié)束或轉(zhuǎn)移的程序，完成工作流的業(yè)務(wù)過程的自動執(zhí)行。因此，覆蓋網(wǎng)元與應(yīng)用支撐網(wǎng)元的綁定，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式工作流引擎的執(zhí)行功能。

應(yīng)用支撐網(wǎng)的功能將通過該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元結(jié)構(gòu)(見圖2右側(cè)下端)和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)來體現(xiàn)。業(yè)務(wù)活動解析器是覆蓋網(wǎng)元的業(yè)務(wù)活動轉(zhuǎn)化為應(yīng)用支撐網(wǎng)元的業(yè)務(wù)實例的入口。當(dāng)應(yīng)用支撐網(wǎng)的網(wǎng)元讀取到對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)元傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)活動執(zhí)行過程信息，包括活動標(biāo)識符、輸入與輸出的控制連接、開始結(jié)束與轉(zhuǎn)移條件等。通過業(yè)務(wù)活動解析器對覆蓋網(wǎng)元定義的業(yè)務(wù)活動進行解析，提供業(yè)務(wù)活動對應(yīng)的應(yīng)用支撐網(wǎng)元，進行初始化，并激活該應(yīng)用支撐網(wǎng)元，業(yè)務(wù)實例管理工具負責(zé)執(zhí)行的業(yè)務(wù)實例的取消、掛起、重新啟動等操作，并將執(zhí)行狀態(tài)信息發(fā)送到路由選擇器，根據(jù)該業(yè)務(wù)活動過程列舉后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元，形成路由選擇表保存到業(yè)務(wù)實例管理模塊。該模塊還承擔(dān)上傳下達的功能，對上下層間的數(shù)據(jù)通信格式進行統(tǒng)一，并且屏蔽底層及上層系統(tǒng)的異構(gòu)性。完成業(yè)務(wù)實例后，業(yè)務(wù)實例管理模塊負責(zé)將業(yè)務(wù)實例執(zhí)行相關(guān)的信息返回對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)元。如果覆蓋網(wǎng)元將啟動轉(zhuǎn)移程序觸發(fā)新的覆蓋網(wǎng)元，開始新一輪的后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元來執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)實例時，路由選擇器負責(zé)將業(yè)務(wù)實例執(zhí)行相關(guān)的信息傳輸?shù)胶罄^應(yīng)用支撐網(wǎng)元。因此，要求它實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)間協(xié)議的轉(zhuǎn)換，封裝和解讀相關(guān)數(shù)據(jù)包。此外，還要啟動資源分配器分配具體執(zhí)行需要的資源。資源分配器事先儲存來自感知/執(zhí)行延伸代理中的資源項的信息，建立網(wǎng)元/資源項表，具有讀取和配置資源項的功能。當(dāng)一個應(yīng)用支撐網(wǎng)元被激活后，資源分配器負責(zé)讀取網(wǎng)元/資源項表，綁定應(yīng)用支撐網(wǎng)元/資源項，完成資源分配的過程。系統(tǒng)涉及激活后應(yīng)用支撐網(wǎng)元/資源項比較多時，必須開辟一個緩沖區(qū)，把最常使用的應(yīng)用支撐網(wǎng)元/資源項進行記錄，以規(guī)范的文檔格式存儲在存儲日志管理模塊中，此外還涉及異常情況的記錄。

3.2.2 感知延伸代理對工作流的執(zhí)行與控制

感知延伸代理具有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的功能[23]。對應(yīng)YD/T 2437—2012的規(guī)定，感知延伸層中物聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)、智能控制等部件納入感知延伸代理。一方面將底層的節(jié)點組合接收到的環(huán)境狀態(tài)信息進行解釋和分類后，并將其分配到相關(guān)的部件中；另一方面截取來自物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)層的消息，并向節(jié)點組合容器發(fā)起會話，實現(xiàn)節(jié)點構(gòu)件之間的動態(tài)協(xié)作，完成來自應(yīng)用支撐網(wǎng)的網(wǎng)元的業(yè)務(wù)部署。所以，物聯(lián)網(wǎng)工作流的執(zhí)行與控制運行需要通過感知延伸代理獲得底層的支持；工作流的應(yīng)用要通過感知延伸代理交付給感知延伸層的節(jié)點組合容器來實現(xiàn)。值得注意的是，覆蓋網(wǎng)元之間或者應(yīng)用支撐網(wǎng)元之間涉及網(wǎng)絡(luò)/業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層，存在數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕾囮P(guān)系。但是，位于感知延伸層的感知延伸代理相對獨立，是離散的，它們之間沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕾囆?，控制問題主要體現(xiàn)在資源的分配與搜索，通過滿足條件的制定和限制，構(gòu)建來自工作流定義的任務(wù)的實現(xiàn)策略。

感知延伸代理置于節(jié)點組合容器之上，包含兩個模塊(協(xié)調(diào)控制器和感知/執(zhí)行適配器)，并對節(jié)點組合容器提供相關(guān)的管理接口和功能接口(如圖2中部所示)。感知/執(zhí)行適配器負責(zé)將節(jié)點組合容器中異構(gòu)性的感知/執(zhí)行資源描述文件核實，進行統(tǒng)一抽象，轉(zhuǎn)換成規(guī)范的資源功能描述格式進行緩存。然后，通過監(jiān)視傳遞解析上報，由協(xié)調(diào)控制器發(fā)送到應(yīng)用支撐網(wǎng)元進行注冊，建立網(wǎng)元/資源項表。執(zhí)行資源調(diào)用時，將資源項發(fā)送到協(xié)調(diào)控制器。然后通過推理決策，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的資源功能描述格式，感知/執(zhí)行適配器將資源功能描述格式發(fā)送到節(jié)點組合容器，調(diào)用相關(guān)的節(jié)點組合。

3.3 基于節(jié)點組合容器的工作流應(yīng)用的實現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)工作流的執(zhí)行到實現(xiàn)所關(guān)注的是用戶的業(yè)務(wù)過程請求怎樣才能獲得基礎(chǔ)設(shè)施的響應(yīng)并在相應(yīng)的實例中準(zhǔn)確地獲得執(zhí)行與實現(xiàn)，它更多地依賴物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的前端。前端的物聯(lián)網(wǎng)低層的異構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)施資源存在多樣性，影響工作流實現(xiàn)時所執(zhí)行工作流實例綁定的資源的要求。因此，屏蔽處理這些資源，是物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的關(guān)鍵之一。IoT-A以簡單設(shè)備和其他的(物聯(lián)網(wǎng)外部)服務(wù)為基元進行資源的復(fù)雜性處理和簡單化。同理，根據(jù)YD/T 2437—2012標(biāo)準(zhǔn)，提出節(jié)點組合容器的概念。將物聯(lián)網(wǎng)終端、物聯(lián)網(wǎng)端、感知延伸網(wǎng)等節(jié)點，按照業(yè)務(wù)功能進行節(jié)點組合。節(jié)點組合可以獨立部署或被組裝，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建節(jié)點組合容器。物聯(lián)網(wǎng)的感知延伸層的部件及其相應(yīng)功能，都將融入到節(jié)點組合容器和感知延伸代理這兩個主要成分中。為了有效指導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)軟件體系結(jié)構(gòu)開發(fā)，文獻[24]提出了3個模型(物理模型、感執(zhí)模型和應(yīng)用模型)組成的架構(gòu)設(shè)計。而節(jié)點組合容器就起著物理模型的作用(見文獻[25])。

4 實 例

家居智能系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)[26]。該系統(tǒng)需要組合服務(wù)來進行實時控制，可以采用工作流建模[27-28]。通過實踐，有如下體會。

4.1 家居智能的工作流定義

該定義涉及室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)、室內(nèi)燈光調(diào)節(jié)、安防監(jiān)控和健康監(jiān)護等多項并行的工作流的啟用、運行和停止的自動操作。實例中的覆蓋網(wǎng)元的構(gòu)建關(guān)鍵是推理規(guī)則模板的設(shè)計。通過實踐，此項工作可以依托智能家居業(yè)務(wù)活動的需求和業(yè)務(wù)實例執(zhí)行形成路由選擇表的歷史數(shù)據(jù)記錄，獲得業(yè)務(wù)活動上下文的拓撲結(jié)構(gòu)的一個推理規(guī)則。

4.2 智能家居的應(yīng)用支撐網(wǎng)

在家居智能系統(tǒng)中，要求克服兩個方面的困難。一個方面是業(yè)務(wù)活動解析器的設(shè)計。業(yè)務(wù)活動解析器是覆蓋網(wǎng)元的業(yè)務(wù)活動轉(zhuǎn)化為應(yīng)用支撐網(wǎng)元的業(yè)務(wù)實例的入口。當(dāng)應(yīng)用支撐網(wǎng)的網(wǎng)元讀取到對應(yīng)的覆蓋網(wǎng)元傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)活動執(zhí)行的大量過程信息，業(yè)務(wù)活動解析器成為瓶頸。另一個方面是解決后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元的觸發(fā)問題。完成業(yè)務(wù)實例后，如果覆蓋網(wǎng)元將啟動轉(zhuǎn)移程序觸發(fā)新的覆蓋網(wǎng)元，開始新一輪的后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元來執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)實例時，路由選擇器負責(zé)將業(yè)務(wù)實例執(zhí)行相關(guān)的信息，傳輸?shù)胶罄^應(yīng)用支撐網(wǎng)元。但應(yīng)用支撐網(wǎng)元之間鏈路不存在。因此，要求訪問網(wǎng)內(nèi)的其他中繼節(jié)點后到達。所以，該實例挖掘了應(yīng)用支撐網(wǎng)系統(tǒng)，對每個節(jié)點添加了一個定位和路由協(xié)議，用于維護覆蓋網(wǎng)結(jié)構(gòu)完整，確保完成后繼應(yīng)用支撐網(wǎng)元的觸發(fā)。

4.3 智能家居的感知延伸代理

感知延伸代理是封裝好的具有智能家居系統(tǒng)控制功能的控制器硬件和軟件，支持對智能家居分子系統(tǒng)的節(jié)點組合容器的管理和控制，并支持來自應(yīng)用支撐網(wǎng)元根據(jù)工作流定義的預(yù)先安排。一方面，在工作流執(zhí)行前，感知延伸代理采集來自節(jié)點組合容器中的各種家庭服務(wù)資源的信息。通過感知/執(zhí)行適配器負責(zé)核實，監(jiān)視傳遞，統(tǒng)一描述格式，由協(xié)調(diào)控制器解析上報應(yīng)用支撐網(wǎng)元，使得工作流的執(zhí)行符合家庭服務(wù)的需要。另一方面，感知延伸代理還要具體執(zhí)行家居工作流定義涉及的對服務(wù)資源的安排。在這種情況下，應(yīng)用支撐網(wǎng)元將涉及家居智能系統(tǒng)的資源項發(fā)送到協(xié)調(diào)控制器。然后，通過推理決策，感知/執(zhí)行適配器將相應(yīng)的功能描述格式發(fā)送到節(jié)點組合容器，啟用、運行和停止相關(guān)的家庭資源節(jié)點組合，實現(xiàn)智能照明、家電控制、家庭安防、家庭能源管理等功能。

4.4 家居智能的節(jié)點組合容器

作為節(jié)點組合容器涉及的節(jié)點組合實例，可參照2012年中國室內(nèi)裝飾協(xié)會智能化委員會提出的智能家居子系統(tǒng)分類。該分類分別列舉了它們的功能、實現(xiàn)的技術(shù)和組成。智能家居的子系統(tǒng)均采用單片機組裝在節(jié)點組合容器中來實現(xiàn)特定的感知和執(zhí)行功能，它的資源描述模塊將這些獨立部署的感知/執(zhí)行資源描述文件進行緩存。通過連接到的感知延伸代理，形成智能家居工作流實現(xiàn)的穩(wěn)定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

文中基于覆蓋網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)框架，將工作流系統(tǒng)涉及的三個階段納入物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)，提出了物聯(lián)網(wǎng)的工作流框架模型，給出了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)上工作流系統(tǒng)的設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上，分別對三個階段的設(shè)計進行了詳細的闡述，為開發(fā)者提供了一個通用的設(shè)計途徑。最后，通過家居智能系統(tǒng)設(shè)計的案例對該框架進行說明，對需要解決的關(guān)鍵問題進行了分析，進一步為應(yīng)用開發(fā)提供借鑒。

構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)工作流系統(tǒng)有利于物聯(lián)網(wǎng)后端的開發(fā)。然而，如何提供一種通用框架是尚未解決的問題之一。所以，該框架的構(gòu)建對這個領(lǐng)域的探討提供了新的視角，希望有助于該系統(tǒng)更好地發(fā)展和完善。

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Design of Internet of Things Workflow Framework on Overlay Network

WEI Ge

(Department of Computer Science & Technology,Changsha University,Changsha 410003,China)

In order to construct the workflow system on the Internet of Things (IoT),a general approach is put forward as the way of implementing it.According to given framework under the standard YD/T 2437—2012,the application supporting network in network layer/business network layer are regarded as the basis of supporting virtual overlay network.In this framework,the overlay network is considered a kind of the Internet of Things platform for the support of application development.And on this basis,according to the requirements of Workflow Management Coalition(WfMC)to establish workflow system framework,three stages of the system (the establishment,operation and implementation) and their internal structure are designed.These methods receive further explanation by problems with hierarchy,functions and their mutual relations in the framework to be tackled one by one.

IoT (Internet of Things);workflow system;overlay network;application development platform

2015-04-24

2015-08-12

時間：2016-07-29

湖南省教育廳科研基金項目(13C1085)；長沙市科技計劃項目(K1309022-11)

魏 歌(1974-)，男，碩士，高級實驗師，CCF會員，研究方向為計算機應(yīng)用、無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)。

http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20160729.1833.012.html

TP393

A

1673-629X(2016)08-0195-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2016.08.042