基于復雜事件處理的面向cps應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括若干區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器、系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊和事件存儲模塊，其中所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)用于對系統(tǒng)中某一個獨立區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控；所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器用于對整個CPS應用系統(tǒng)跨區(qū)域的事件進行監(jiān)控；所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊用于對所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器生成的制動事件進行響應，并通知相關(guān)區(qū)域系統(tǒng)來執(zhí)行控制器發(fā)出的控制命令；所述事件存儲模塊用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的事件流。本發(fā)明通過分層次的監(jiān)控模式，提高了CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的效率；使用基于語義和事件戳的復雜事件管理技術(shù)，消除了通信帶來的延時，提高查詢的準確度，提升系統(tǒng)監(jiān)控的有效性。
【專利說明】基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息物理融合系統(tǒng)(CPS)監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)是指基于計算、通信和控制相互滲透與深度協(xié)作，實現(xiàn)計算處理過程和物理控制過程緊密融合的一種新型混成系統(tǒng)。通常來說，計算機和網(wǎng)絡被用于實時監(jiān)控物理過程，根據(jù)物理系統(tǒng)的反饋進行控制，而物理環(huán)境又影響著監(jiān)控系統(tǒng)的運行，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0003]CPS應用系統(tǒng)建立大量的傳感器網(wǎng)絡的同時，產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)進行處理后可以產(chǎn)生大量的基本事件，使用復雜事件處理(Complex Event Processing, CEP)來處理來自不同傳感器的基本事件，通過定義好的事件查詢語句和事件模式匹配從大量的基本事件中提取相應的復雜事件，對系統(tǒng)運行情況進行判斷，實現(xiàn)對CPS應用系統(tǒng)的監(jiān)控。
[0004]目前，大多的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)更多地使用集中式的監(jiān)控方法，由監(jiān)控器監(jiān)控系統(tǒng)的每一步操作，而CPS應用系統(tǒng)涉及信息、物理等多方面，本身復雜度高，尤其是CPS應用系統(tǒng)往往包含很多通過網(wǎng)絡互聯(lián)的分布異構(gòu)子系統(tǒng)，集中式的監(jiān)控方式并不完全適合CPS應用系統(tǒng)。同時，事件驅(qū)動的思想也引入到了面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)中，在被監(jiān)控系統(tǒng)與監(jiān)控器之間以抽象事件進行通信和交互。但是，目前的CEP處理過程往往忽略了系統(tǒng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)具有時間和空間特征，無法達到面向CPS應用的實時監(jiān)控的實際要求。因此，目前急需一種能夠滿足CPS應用系統(tǒng)實際要求的更為有效的基于復雜事件處理的CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，其目的是通過分層次的監(jiān)控模式，將監(jiān)控工作“分而治之”，減輕系統(tǒng)總監(jiān)控器的負擔，提高CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的效率，提升系統(tǒng)的實時性；同時區(qū)域監(jiān)控器和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器使用相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便對CPS應用系統(tǒng)進行部署與擴展；使用基于語義和事件戳的復雜事件管理技術(shù)，使事件的抽象更貼近于實際的CPS應用系統(tǒng)，并在事件處理過程中消除通信帶來的延時，提高查詢的準確度，提升系統(tǒng)監(jiān)控的有效性。
[0006]本發(fā)明所述一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，其原理是通過分層次的監(jiān)控模式，對CPS的每個分布異構(gòu)子系統(tǒng)或某個獨立區(qū)域?qū)υ搮^(qū)域中的事件進行監(jiān)控，而系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器對跨區(qū)域的事件進行監(jiān)控，使得各類監(jiān)控器“各司其職”，提高了 CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的效率；使用基于語義和事件戳的復雜事件管理技術(shù)，對事件添加語義信息，并在進行事件查詢的時候檢查事件的時間戳，并根據(jù)情況選擇不同的事件處理方法，提高查詢的準確度。
[0007]本發(fā)明提出的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)，其包括若干區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)、系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)和事件存儲模塊
(104)，其中:
[0008]所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)用于對系統(tǒng)中相應獨立區(qū)域進行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控信息產(chǎn)生基本事件流，同時對區(qū)域內(nèi)事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理,生成制動事件,并對所生成的制動事件進行響應；同時其還將所產(chǎn)生的基本事件流發(fā)送給所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)；
[0009]所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)用于對從所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)接收到的基本事件流中跨區(qū)域的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，監(jiān)控整個CPS應用系統(tǒng)的運行，并生成制動事件；
[0010]所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)用于對所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)生成的制動事件進行響應，并通知相關(guān)區(qū)域系統(tǒng)來執(zhí)行所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)發(fā)出的控制命令；
[0011]所述事件存儲模塊(104)用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的事件流，便于對已發(fā)生的事件進行分析處理。
[0012]本發(fā)明提出的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控方法，其包括以下步驟:
[0013]步驟301:外部環(huán)境感知模塊(112)通過傳感器設備，從物理環(huán)境中收集得到物理環(huán)境下的物理量信息并將其傳遞給事件產(chǎn)生器(114)；
[0014]步驟302:事件產(chǎn)生器(114)將獲得的物理量信息抽象成具有統(tǒng)一格式的基本事件流；
[0015]步驟303:事件產(chǎn)生器(114)將所述基本事件流中的事件分別傳輸給區(qū)域監(jiān)控器
(116)和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)，并將事件存儲到事件存儲模塊(104)，同時進入步驟304和306 ；
[0016]步驟304:區(qū)域監(jiān)控器(116)對所述基本事件流中屬于本區(qū)域內(nèi)的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件；
[0017]步驟305:區(qū)域事件響應模塊(118)對本區(qū)域中所述區(qū)域監(jiān)控器(116)生成的制動事件進行響應；
[0018]步驟306:系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)對所述基本事件流中屬于跨區(qū)域的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件；
[0019]步驟307:系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)對系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)生成的制動事件進行響應。
[0020]本發(fā)明所公開的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，具有以下的一些優(yōu)勢和特點:
[0021]I)使用分層次的監(jiān)控模式，對CPS的每個分布異構(gòu)子系統(tǒng)或某個獨立區(qū)域進行區(qū)域監(jiān)控，同時系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器監(jiān)控每個子系統(tǒng)或區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)。通過這樣的監(jiān)控系統(tǒng)設計，將監(jiān)控工作“分而治之”，減輕了系統(tǒng)總監(jiān)控器的負擔，提高了 CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的效率，提升了系統(tǒng)的實時性；
[0022]2)分層次的監(jiān)控模式下，區(qū)域監(jiān)控器和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只是在進行事件處理的時候關(guān)注點不同，區(qū)域監(jiān)控器對該區(qū)域中的事件進行監(jiān)控，而系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器對跨區(qū)域的事件進行監(jiān)控。因此，在相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計下，方便對CPS應用系統(tǒng)進行部署與擴展；
[0023]3)考慮CPS應用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的時間和空間特性，通過語義處理模塊，對事件添加語義信息，使事件的抽象更貼近于實際的CPS應用系統(tǒng)；同時給每個事件設置時間戳，在進行事件查詢的時候檢查是否對所有滿足條件的事件進行查詢，若沒有，在事件存儲模塊中同樣進行查詢，否則對當前事件流進行處理。通過這樣的方法，消除通信帶來的延時，提高了查詢的準確度，提升了系統(tǒng)監(jiān)控的有效性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明提供的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明中區(qū)域/系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明提供的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控方法流程圖。
[0027]圖4為本發(fā)明中區(qū)域/系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器對事件的監(jiān)控方法流程圖。

【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0029]本發(fā)明所公開的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過分層次的監(jiān)控模式，對CPS的每個分布異構(gòu)子系統(tǒng)或某個獨立區(qū)域?qū)υ搮^(qū)域中的事件進行監(jiān)控，而系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器對跨區(qū)域的事件進行監(jiān)控，將監(jiān)控工作“分而治之”，各類監(jiān)控器“各司其職”，提高了 CPS應用系統(tǒng)監(jiān)控的效率；使用基于語義和事件戳的復雜事件管理技術(shù)，對事件添加語義信息，使事件的抽象更貼近于實際的CPS應用系統(tǒng)，并在進行事件查詢的時候檢查事件的時間戳，并根據(jù)情況選擇不同的事件處理方法，消除通信帶來的延時，提高查詢的準確度，提升系統(tǒng)監(jiān)控的有效性。
[0030]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。所述系統(tǒng)包括若干區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)101、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102、系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊103和事件存儲模塊104，其中:
[0031]所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)101用于對系統(tǒng)中某一個獨立區(qū)域進行監(jiān)控，包括外部環(huán)境感知模塊112、事件產(chǎn)生器114、區(qū)域監(jiān)視器116和區(qū)域事件響應模塊118。其中:
[0032]所述外部環(huán)境感知模塊112為整個系統(tǒng)提供物理環(huán)境下的各種信息，其通過傳感器等設備收集物理環(huán)境下待感知物體的相關(guān)物理量，并將收集到的各種信息通過無線傳感網(wǎng)絡傳遞給事件產(chǎn)生器114 ；
[0033]所述事件產(chǎn)生器114由計算機或計算機群組構(gòu)成，對從外部實體環(huán)境中獲得的信息進行預處理，并將信息抽象成具有統(tǒng)一格式的基本事件流，為區(qū)域監(jiān)控器116提供數(shù)據(jù)來源；
[0034]所述區(qū)域監(jiān)控器116是區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)101的核心，其對該區(qū)域內(nèi)的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件，達到對CPS應用系統(tǒng)的監(jiān)控目的；
[0035]所述區(qū)域事件響應模塊118對所述區(qū)域監(jiān)視器116生成的制動事件進行響應，并通知本區(qū)域待監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行監(jiān)控器的控制命令；
[0036]同時，所述區(qū)域監(jiān)視器116通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)與事件產(chǎn)生器114和區(qū)域事件響應模塊116進行事件通信與交互。
[0037]所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102用于對整個CPS應用系統(tǒng)對跨區(qū)域的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，監(jiān)控整個CPS應用系統(tǒng)的運行，并生成制動事件；其通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)與事件發(fā)生器114和系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊103進行事件通信與交互；
[0038]可選地，在本發(fā)明的一個實施例中，區(qū)域監(jiān)控器116和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102具有同樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0039]所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊103用于對所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102生成的制動事件進行響應，并通知相關(guān)區(qū)域系統(tǒng)執(zhí)行所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102發(fā)出的控制命令；
[0040]所述事件存儲模塊104用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的事件流，便于對已發(fā)生的事件進行分析處理。由于產(chǎn)生的事件流數(shù)據(jù)特別大，在本發(fā)明的一個實施例中，選擇使用事件云技術(shù)進行數(shù)據(jù)存儲。
[0041]如圖2所示，圖2為本發(fā)明中區(qū)域/系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器的結(jié)構(gòu)示意圖，所述監(jiān)控器在事件中引入語義的概念，在復雜事件處理過程中對帶有時間戳的事件處理，減少通信延遲帶來的監(jiān)控誤差；其包括事件語義庫201、事件查詢定義模塊202、語義處理模塊203和事件處理引擎204，其中:
[0042]所述事件語義庫201用來存儲系統(tǒng)中事件的語義信息；
[0043]在本發(fā)明的一個實施例中，所述事件語義庫201基于本體進行構(gòu)建，由系統(tǒng)人員對其進行事先定義。例如，在火災預警系統(tǒng)中，通過傳感器對溫度和濕度進行監(jiān)控，但是傳感器本身還含有位置、類型等信息，其中位置、類型等信息可以看做是對火災預警時的事件所包含的語義信息。
[0044]所述事件查詢定義模塊202用來定制系統(tǒng)所需的查詢語句；查詢語句主要用來對事件進行監(jiān)控，例如，在火災預警系統(tǒng)中，查詢溫度大于80度，濕度小于20%的情況?？梢哉f，查詢語句是事件模式匹配的另一種表現(xiàn)形式。
[0045]在本發(fā)明的一個實施例中，所述事件查詢定義模塊202可以由系統(tǒng)人員對其進行事先定義，也支持隨時添加查詢語句?？蛇x地，使用SPARQL查詢語言根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)控的目的進行查詢語句的定義。
[0046]所述語義處理模塊203根據(jù)所述事件語義庫201中的事件語義信息，對接受到的基本事件添加語義信息，并根據(jù)事件查詢語句中的語義條件約束，對事件流進行篩選，將不符合約束的事件舍棄，只保留符合語義條件約束的事件；
[0047]所述事件處理引擎204對篩選后的事件流通過復雜事件處理技術(shù)找出符合查詢條件的事件，并產(chǎn)生監(jiān)控系統(tǒng)過程中的制動事件。
[0048]如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控方法流程圖，包括以下步驟:
[0049]步驟301:外部環(huán)境感知模塊112通過傳感器等設備，從物理環(huán)境中獲得源數(shù)據(jù)；
[0050]步驟302:事件產(chǎn)生器114將獲得的源數(shù)據(jù)抽象成具有統(tǒng)一格式的基本事件；
[0051 ] 該步驟中，所述的源數(shù)據(jù)是從不同的數(shù)據(jù)源經(jīng)過不同的傳感器或直接采集到事件產(chǎn)生器114中的，因此，需要對采集到的數(shù)據(jù)進行預處理，將其抽象成相應的具有統(tǒng)一格式的基本事件。
[0052]在本發(fā)明的一個實施例中，事件產(chǎn)生器114抽象而成的基本事件Event表現(xiàn)為以下形式:
[0053]Event = < EventID, SensorID, EventName, Attributes, Time >
[0054]Attributes = < AttributeName, Value >
[0055]其中,EventID是唯一標識一個Event的字符串，SensorID是標識事件來源的字符串，如傳感器的標示符等；EventName是標識基本事件名稱的字符串，Attributes是所有與事件Event相關(guān)聯(lián)的變量組成的集合,每一個Attribute由其屬性名AttributeName和屬性值Value來標識。Time是與事件Event綁定的唯一的時間戳,標明該事件的生成時刻。
[0056]步驟303:將事件分別傳輸給區(qū)域監(jiān)控器116和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102，并將事件存儲到事件存儲模塊104，同時進入步驟304和306 ；
[0057]該步驟中，事件通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)傳輸給所述區(qū)域監(jiān)視器116、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102和事件存儲模塊104，區(qū)域監(jiān)控和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控同步進行。
[0058]步驟304:區(qū)域監(jiān)控器116對本區(qū)域產(chǎn)生的事件進行監(jiān)控；
[0059]該步驟中，區(qū)域監(jiān)控器116根據(jù)針對本區(qū)域的事件查詢語句對本區(qū)域產(chǎn)生的事件進行處理，產(chǎn)生符合查詢條件的制動事件，達到對本區(qū)域進行監(jiān)控的目的。所述制動事件是指由監(jiān)控器(116、102)進行事件處理后產(chǎn)生的對系統(tǒng)進行控制的事件。
[0060]在本發(fā)明的一個實施例中，監(jiān)控器產(chǎn)生的制動事件ActuatorEvent的表示形式為:
[0061]ActuatorEvent = < ActEventID, ActSensorID, ActAttributes, Rule >
[0062]ActAttributes = < ActAttributeName, ActValue >
[0063]其中，ActEventID是唯一標識一個制動事件的字符串，ActSensorID是標識事件操作對象的字符串，ActAttributes是所有與事件相關(guān)聯(lián)的變量組成的集合，每一個ActAttribute由其屬性名ActAttributeName和屬性值A(chǔ)ctValue來標識。Rule是事件的事件處理規(guī)則。所述事件操作對象為對制動事件進行響應的傳感器，與所述傳感器相對應的執(zhí)行單元完成對制動事件的響應操作。
[0064]步驟305:區(qū)域事件響應模塊118對本區(qū)域監(jiān)控器116生成的制動事件進行響應；
[0065]該步驟中，區(qū)域事件響應模塊118對接收到的制動事件進行分析，根據(jù)制動事件中ActSensorID的值，對相應的物理環(huán)境根據(jù)Rule的要求進行事件響應。具體來說，區(qū)域事件響應模塊118接收到制動事件后,對制動事件進行分析,根據(jù)ActSensorID的值確定對制動事件進行響應的傳感器，然后與該傳感器相應的執(zhí)行單元根據(jù)Rule進行事件響應，例如發(fā)出警報等。
[0066]步驟306:系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102對所有區(qū)域產(chǎn)生的相關(guān)聯(lián)的事件進行監(jiān)控；
[0067]該步驟中，系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102對整個CPS應用系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)或區(qū)域間的關(guān)聯(lián)性進行監(jiān)控，具體表現(xiàn)為根據(jù)針對所有區(qū)域的事件查詢語句對跨區(qū)域的事件進行處理，產(chǎn)生符合查詢條件的制動事件。在本發(fā)明的一個實施例中，該步驟中產(chǎn)生的制動事件與步驟304產(chǎn)生的制動事件具有相同的表達形式。
[0068]步驟307:系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊103對系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器102生成的事件進行響應。
[0069]該步驟中，與步驟305中的操作類似，系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊103對收到的制動事件進行分析，根據(jù)制動事件中ActSensorID的值，對相應的物理環(huán)境根據(jù)Rule的要求進行事件響應。
[0070]如圖4所示，圖4為本發(fā)明中區(qū)域/系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器對事件的監(jiān)控方法流程圖，包括以下步驟:
[0071]步驟401:預先定制事件語義庫和事件查詢語句；
[0072]步驟402:根據(jù)事件語義庫對事件流進行語義注釋，添加事件語義信息；
[0073]步驟403:根據(jù)事件查詢語句的語義條件約束，對事件流進行篩選；
[0074]該步驟中，選擇將不符合約束的事件舍棄，只保留符合語義條件約束的事件，方便后面對于事件的進一步處理；
[0075]步驟404:判斷查詢語句最早時間約束點Tquwy start是否早于接受查詢命令后的第一個處理的事件時間戳顯不的時間Tfiret—evmt，即判斷是否滿足!^”—start < Tfirst event ;若是,則轉(zhuǎn)入步驟405，否則準入步驟406 ；
[0076]步驟405:對當前事件流和存儲事件分別進行查詢，并將查詢結(jié)果合并，并轉(zhuǎn)入步驟 407 ；
[0077]該步驟中，當

Tquery—start〈 ^firs^event 日明^^ [TqUery—start，^firs^event
]的時間區(qū)域內(nèi)的事件已經(jīng)不在當前的事件流中，為了保證查詢結(jié)果的準確性，在[Tquwy start, Tfirst event]的時間區(qū)域內(nèi)的事件將在存儲事件中進行查詢。對當前事件流和存儲事件分別進行查詢后將查詢結(jié)果合并。
[0078]步驟406:對當前事件流進行查詢；
[0079]該步驟中，Tquery start ^ Tfirst event時，表明所有滿足查詢時間約束的事件都在當前事件流中，對當前事件流進行查詢即可。
[0080]步驟407:生成針對符合查詢條件的事件的制動事件。
[0081]上述方法中，區(qū)域監(jiān)控器和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器結(jié)構(gòu)相同，但是處理的事件不同，使用的查詢語句也不相同；它們同時對事件進行處理，但是區(qū)域監(jiān)控器根據(jù)自己的查詢語句只處理涉及本區(qū)域的事件，而系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器根據(jù)其定義的查詢語句處理涉及多個區(qū)域(即跨區(qū)域)的事件。區(qū)域內(nèi)事件是指該區(qū)域的事件(復雜事件和基本事件)都產(chǎn)生于單個區(qū)域；而跨區(qū)域事件則產(chǎn)生于多個區(qū)域。
[0082]本發(fā)明通過以上的基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)及方法，通過分層次的監(jiān)控模式和基于語義和事件戳的復雜事件管理技術(shù)，提高了系統(tǒng)監(jiān)控的效率，提高查詢的準確度，提升系統(tǒng)監(jiān)控的有效性。
[0083]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括若干區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)、系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)和事件存儲模塊(104)，其中: 所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)用于對系統(tǒng)中相應獨立區(qū)域進行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控信息產(chǎn)生基本事件流，同時對區(qū)域內(nèi)事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，生成制動事件，并對所生成的制動事件進行響應；同時其還將所產(chǎn)生的基本事件流發(fā)送給所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)； 所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)用于對從所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)接收到的基本事件流中跨區(qū)域的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，監(jiān)控整個CPS應用系統(tǒng)的運行，并生成制動事件； 所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)用于對所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)生成的制動事件進行響應，并通知相關(guān)區(qū)域系統(tǒng)來執(zhí)行所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)發(fā)出的控制命令； 所述事件存儲模塊(104)用來存儲系統(tǒng)產(chǎn)生的事件流，便于對已發(fā)生的事件進行分析處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)包括外部環(huán)境感知模塊(112)、事件產(chǎn)生器(114)、區(qū)域監(jiān)視器(116)和區(qū)域事件響應模塊(118)，其中: 所述外部環(huán)境感知模塊(112)為整個系統(tǒng)提供物理環(huán)境下的各種信息，通過傳感器設備收集物理環(huán)境下的相關(guān)物理量，并通過無線傳感網(wǎng)絡傳遞給事件產(chǎn)生器(114)； 所述事件產(chǎn)生器(114)對從所述外部環(huán)境感知模塊(112)獲得的信息進行預處理，并將信息抽象成具有統(tǒng)一格式的基本事件流；通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)與區(qū)域監(jiān)控器(116)、系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)和事件存儲模塊(104)事件通信與交互； 所述區(qū)域監(jiān)控器(116)是區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)(101)的核心，用于對所述事件產(chǎn)生器(114)產(chǎn)生的基本事件流中屬于本區(qū)域內(nèi)的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件，達到對CPS應用系統(tǒng)的監(jiān)控目的； 所述區(qū)域事件響應模塊(118)對所述區(qū)域監(jiān)視控器(116)生成的制動事件進行響應，并通知相應待監(jiān)控系統(tǒng)來執(zhí)行所述區(qū)域監(jiān)視控器(116)的控制命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述區(qū)域監(jiān)控器(116)和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)具有同樣的結(jié)構(gòu)，包括事件語義庫模塊(201)、事件查詢定義模塊(202)、語義處理模塊(203)和事件處理引擎模塊(204)，其中: 所述事件語義庫模塊(201)用來存儲系統(tǒng)事件的語義信息； 所述事件查詢定義模塊(202)用來定制系統(tǒng)所需的查詢語句； 所述語義處理模塊(203)根據(jù)所述事件語義庫模塊(201)中的事件語義信息，對接收到的基本事件流中的事件添加語義信息，并根據(jù)事件查詢語句中的語義條件約束，對基本事件流進行篩選，將不符合約束的事件舍棄，只保留符合語義條件約束的事件； 所述事件處理引擎(204)對篩選后的事件流通過復雜事件處理技術(shù)找出符合查詢條件的事件，并廣生制動事件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于:由系統(tǒng)人員通過所述事件查詢定義模塊(202)事先制定系統(tǒng)所需的查詢語句，還支持隨時添加查詢語句。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)與所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)進行事件通信與交互；所述區(qū)域監(jiān)控器(116)通過系統(tǒng)總線或因特網(wǎng)與所述區(qū)域事件響應模塊(118)進行事件通信與交互。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述事件存儲模塊(104)使用事件云或其他大規(guī)模事件存儲技術(shù)進行存儲。
7.一種基于復雜事件處理的面向CPS應用的實時監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟301:外部環(huán)境感知模塊(112)通過傳感器設備，從物理環(huán)境中收集得到物理環(huán)境下的物理量信息并將其傳遞給事件產(chǎn)生器(114)； 步驟302:事件產(chǎn)生器(114)將獲得的物理量信息抽象成具有統(tǒng)一格式的基本事件流； 步驟303:事件產(chǎn)生器(114)將所述基本事件流中的事件分別傳輸給區(qū)域監(jiān)控器(116)和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)，并將事件存儲到事件存儲模塊(104)，同時進入步驟304和306 ；步驟304:區(qū)域監(jiān)控器(116)對所述基本事件流中屬于本區(qū)域內(nèi)的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件； 步驟305:區(qū)域事件響應模塊(118)對本區(qū)域中所述區(qū)域監(jiān)控器(116)生成的制動事件進行響應； 步驟306:系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)對所述基本事件流中屬于跨區(qū)域的事件使用復雜事件處理技術(shù)進行處理，并生成制動事件； 步驟307:系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)對系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)生成的制動事件進行響應。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述步驟302中基本事件的統(tǒng)一格式表不為:< EventID, SensorID, EventName, Attributes, Time >，其中，EventID 是唯一標識一個基本事件的字符串，SensorID是標識事件來源的字符串，EventName是標識基本事件名稱的字符串，Attributes是所有與基本事件相關(guān)聯(lián)的變量組成的集合，Time是與事件綁定的唯一的時間戳，表明該事件的生成時刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述步驟304和306中區(qū)域監(jiān)控器(116)和系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)控器(102)對事件的處理過程相同，包括以下步驟: 步驟401:預先定制事件語義庫和事件查詢語句； 步驟402:根據(jù)事件語義庫對事件流進行語義注釋，添加事件語義信息； 步驟403:根據(jù)事件查詢語句的語義條件約束，對事件流進行篩選； 步驟404:判斷時間查詢語句最早時間約束點Tquwy start是否早于接受查詢命令后的第一個處理的事件時間戳顯不的時間Tfiret—evmt，即判斷是否滿足!^”—start < Tfirst event ;若是,則轉(zhuǎn)入步驟405，否則轉(zhuǎn)入步驟406 ； 步驟405:對當前事件流和存儲事件分別進行查詢，并將查詢結(jié)果合并，并轉(zhuǎn)入步驟407 ； 步驟406:對當前事件流進行查詢； 步驟407:生成針對符合查詢條件的事件的制動事件。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述區(qū)域事件響應模塊(118)和所述系統(tǒng)響應執(zhí)行模塊(103)對制動事件的響應過程為:對接收到的制動事件進行分析，根據(jù)制動事件中所標識的事件操作對象，對相應的物理環(huán)境根據(jù)所述制動事件中表明的時間處理規(guī)則的要求進行事件響應。
【文檔編號】G06F11/30GK104268056SQ201410478026
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】譚杰, 毛娜 申請人:中國科學院自動化研究所