Minimising the overhead for developing IoT applications:A prototyping JavaScript platform for abstracting the business logic of IoT devices

摘要

本文旨在解决物联网应用开发中所遇到的问题和难点，并提供一种能有效解决该问题的方法，进而降低新开发人员的壁垒，同时加快应用原型设计和测试过程。为了成功实现物联网的美好愿景，物联网应用开发应该在开发社区变得更主流。只有通过吸引更多愿意创建并提供多种物联网应用的开发者，物联网的真正潜力才能得以实现。
　　通过提供集成工具来协助开发者与他们的设备进行交互并开发应用程序来使用它们，物联网平台在创建一个物联网应用的生态系统中起着至关重要的作用。这些平台试图简化应用程序的开发过程并协助应用程序的提供者完成其他操作过程，从而使得生态级系统的开发成为更易于实现、可能性更大的任务。
　　目前存在大量的这类平台，从简单的用户级数据记录平台到复杂的企业级平台。这些平台能实现需要管理传感或驱动设备的常用功能，同时也试图简化基于它们的(web)应用的开发过程。而为了使其对应用提供商可用,对于如何在一个给定的私有或公共云基础设施上部署该功能的关注已经给定，通常是以平台即服务(Platform as a Service，PaaS)的形式提供。
　　为了实现该目标，本文从参考文献中研究了网关、中间件及物联网平台插件等相关问题，并确定了现有的最佳方法。更重要的是，本文设法分析每种已有实现方式中所引进的复杂因子，在消除一些不必要的复杂性问题的同时找到合并这些最佳方法的途径，从而实现我们的目标。
　　根据这些研究成果，我们认为，尽管很多物联网平台都有有价值高昂的产品，我们研究的平台中也没有一个能为应用开发者提供全面的支持。所以，大多数平台都热衷于对底层技术有着深刻了解并有着充足资源的热心专业的客户，而不是潜在的应用开发者广泛的社区，来给这些平台增加正在失去但又必不可少的功能。这就是为什么这些平台在当前被接受的很慢的原因，也就导致了物联网生态系统总的来说起步缓慢。
　　本文的主要贡献在于提供了一个平台，这个平台无需致力于产品应用的开发和部署。我们提出的平台可以代替很多现有的平台，它能够作为测试新的物联网的应用创意和给新的开发者介绍物联网的概念的工具。我们根据研究，并且对不同的物联网原型系统思想进行了融合，设计了一个新颖的平台，它能够减轻开发和测试应用的过程，而这个过程往往导致接入网络的不同设备相互消耗和相互影响。其他人员正在提供易使用的测试台架，而我们正致力于提供一个促动物联网开发者的附属工具，使向物联网领域的转型变得更加容易。
　　根据各类物联网原型系统中的设计思想，本文设计了一个新型平台。该平台试图改善应用的开发和测试过程，与这些应用与接入到网络中的不同终端进行交互。本文的原型设计平台Intellinect负责与终端进行通信，并在用于应用程序时，通过不同的抽象层将终端公开为编程对象。它们可以看作为标准的object，其中object指用在面向对象编程模型中的编程元素。
　　此平台同时也可作为应用主机。用户可以通过用JavaScript编写脚本的形式部署应用。在事件触发的情况下，平台会负责启用每个应用的实例。为了制定应用程序启动和停止的时间，开发者需要通过各种可用的事件关联来连接应用程序，在微功能周围形成业务逻辑，对触发事件做出响应。为了减轻应用程序开发工作量，此平台提供了编程层，即终端API，它提供了允许应用程序访问终端和它们的值的必要抽象概念，从而无需考虑平台的实现细节。
　　根据我们的目标，Intellinect配备了一套集成工具，使得原型和测试新的想法更加容易。通过这个工具，Intellinect旨在为新的物联网开发人员提供一个功能测试平台，从而将由实际系统带来的复杂问题推迟到稍晚阶段。除了一些极少的手动安装要求，整个平台可以通过一个单一的安装脚本部署。该平台与系统无关从而使其能够在任何普通的操作环境中运行,如Windows、MacOS和所有的Unix及Linux风格。这使得开发人员更易于开始使用我们的平台，无需复杂的系统设置或更改他们平常的工作站配置。
　　该平台便于使用GUI来管理设备和应用程序，开发者可以通过一个单独的配置文件来配置系统。该配置文件包括所有的设备，网络位置的相关信息以及安装帮助。这允许底层基础设施在成型过程中，仅仅通过重新导入新建的配置文件就可以很快的完成改变。
　　最后，该平台提供了一个易于使用的基本仿真工具。使用该仿真工具，开发人员可以创建虚拟物联网设备，设备的参数可以随机设置，也可以根据需要调用该平台的图形用户界面进行相关设置。这样，开发人员可以在虚拟环境下进行物联网应用的开发工作，而不需要有实际的物联网设备，因此，只要有一台PC机就可以开始应用程序的设计。
　　我相信智能可以让新的开发者更快的加入到物联网应用开发团队中，并且这比他们加入到普通商业应用或者更多的其他的现在已经存在的系统中花费更少，因为我们的平台具有监控和分段功能，还具有及时烧录的运用设备和上述的快捷方式和工具。

目录

封面

声明

英文摘要

中文摘要

目录

Chapter 1: Introduction

1.1 An Internet of Things

1.2 Overview of“Things”

1.3 Towards a Web of Things

1.4 Motivation

1.5 Research goals and contribution

1.6 Outline

1.7 Summary

Chapter 2: Background and literature review

2.1 IoT Application areas

2.2 Architecture of IoT

2.3 Achieving interoperability

2.4 Platforms and Toolkits

2.5 Related Work

2.6 Summary

Chapter 3: Developing IoT Applications

3.1 Minimizing IoT application development entry barriers

3.2 Summary

Chapter 4: Intellinect, a prototyping platform for IoT Applications

4.1 Platform Overview

4.2 Platform Architecture

4.3 The Device Handler

4.4 The Value Store

4.5 The Signal Handler

4.6 The Application runtime Container

4.7 Design Di?culties and Solutions

4.8 Summary

Chapter 5: Implementation

5.1 Core technologies

5.2 Device Handler

5.3 Value Store

5.4 The Application Container

5.5 Platform Walkthrough

5.6 Summary

Chapter 6: Conclusions and Future Work

6.1 Conclusions

6.2 Practical applications

6.3 Future work

6.4 Summary

Chapter 1: Detailed English Abstract

参考文献