面向智慧家庭的CPS资源协调服务技术及系统

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在智慧家庭领域中,家庭控制系统已经渐渐地从封闭系统转向CPS开放系统,CPS开放系统中集成多应用共同运行,应用之间共同协作、信息共享,虽然有很多优势,但同时集成多个应用系统是极具挑战性的,因为每个独立的应用系统都有自己的内部逻辑,而他们相互之间并不了解,在多个应用系统共享底层设备资源时,很容易导致冲突矛盾的发生。因此本文研究CPS资源复杂特性、冲突的多类型多维度,从而管理资源生命周期,合理分配及调度资源,解决检测冲突、消解冲突的问题。为了使平台上多个应用程序统一的获取资源,我们将要完成一个公共的资源协调服务,统一地、集中地管理资源。并且通过将配置信息直接生成为代码源文件,简化开发难度,方便开发操作。首先,论文分析智慧家庭领域的CPS资源与应用的复杂特性,并对其进行建模,并对Home OS[1]平台进行剖析,建立一个基于Home OS平台的资源协调扩展服务,提出了本文需要解决的问题,在多应用运行的平台上共享使用资源存在发生冲突的可能,进一步阐述资源协调服务的目标。其次,对基于Home OS扩展的资源协调服务系统涵盖的关键技术以及关键技术实现原理进行说明,包括:基于状态机的状态管理、应用程序域隔离机制与跨域访问、基于MQTT消息传输机制、基于优先级抢占式调度方法、以及基于XSLT代码生成技术。进一步,设计并实现了面向智慧家庭CPS资源协调服务系统,核心部分是资源协调调度引擎,基于状态机的管理,考虑资源运行状态的特征,结合优先级抢占式调度,设计出多维度的解决冲突的资源协调方案,使资源协调服务更好地完成任务。设计出代码生成工具,简化开发者开发难度,并且设计实现资源协调服务管理工具,方便对资源、对应用程序运行的监控和管理。最后,为了验证资源协调服务系统的合理性,设计出多组简单场景的应用程序,使其并发运行在扩展的平台上,对其进行性能与功能的测试与评价。
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