專利名稱：一種基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及語義網(wǎng)和傳感網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于本體的語義傳感網(wǎng)體系框架。
背景技術(shù)：
隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，作為連接物理世界和虛擬世界的橋梁-傳感器網(wǎng)絡(luò)也得到了迅速發(fā)展。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)已被廣泛應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境、智能家居、城市交通和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。但由于傳感器網(wǎng)絡(luò)沒有統(tǒng)ー的標(biāo)準(zhǔn)和體系結(jié)構(gòu)，相互異構(gòu)，各個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)之間不能交互，因而存在一定的缺陷:(I)對于采集的傳感器原始數(shù)據(jù)，其解釋最終交給用戶，即必須經(jīng)過該領(lǐng)域的專業(yè)人員進(jìn)行分析、處理，才能得到易理解的數(shù)據(jù)；(2) —個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)只適應(yīng)于特定的領(lǐng)域，范圍狹窄、不能通用。結(jié)合語義網(wǎng)和傳感網(wǎng)理論和技術(shù)，本文提出了一種基于本體的語義傳感網(wǎng)體系框架，該框架基于本體，通過為傳感數(shù)據(jù)提供共享概念模型，增強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)語義，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)在Web上的通信和訪問，從而實(shí)現(xiàn)傳感器信息的共享和重用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)是以本體為核心，在傳感網(wǎng)和語義網(wǎng)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳感網(wǎng)和語義網(wǎng)體系架構(gòu)，整合擴(kuò)展而來。該框架通過本體技木，為傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建共享概念模型，增強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)語義，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)在Web上的交互和訪問，以解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的局部性。該框架主要包括如下結(jié)構(gòu)，如圖1所示:物理層(1)，傳感器層(2)、語義層(3)、服務(wù)層(4)、應(yīng)用層(5)，其中:
物理層:由各種異構(gòu)的傳感設(shè)備構(gòu)成，如傳感器、無線射頻設(shè)備和エ業(yè)檢測器等，實(shí)現(xiàn)各種傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)部署和數(shù)據(jù)的采集。傳感器層:利用云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；傳感數(shù)據(jù)過濾模塊則根據(jù)傳感器閾值和條件實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的過濾。傳感器數(shù)據(jù)規(guī)范化則利用SWE規(guī)范描述過濾后的傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的分類和標(biāo)識(shí)(為每個(gè)傳感器提供全球獨(dú)立的唯一的ID號(hào))等基本功能。傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對規(guī)范化后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。語義層:本體分為傳感器本體和情景感知本體，其中傳感器本體主要是面向傳感器，為傳感器和傳感器觀測值提供明確的共享概念模型，實(shí)現(xiàn)傳感器自身特性的語義描述以及傳感數(shù)據(jù)的時(shí)空主題語義；情景感知本體主要是面向用戶，根據(jù)用戶興趣度構(gòu)建本體，關(guān)聯(lián)傳感器本體中主題信息，實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理等功能。語義處理模塊:實(shí)現(xiàn)傳感器及其觀測值的語義標(biāo)注，為傳感器及其觀測值 提供上下文信息，如時(shí)間、空間和主題等語義信息，并通過概念抽取實(shí)現(xiàn)本體的自動(dòng)完善。服務(wù)層:連接語義層和應(yīng)用層的中間件。提供相關(guān)的服務(wù)，如傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)、傳感器規(guī)劃服務(wù)、Web通知服務(wù)等。本文將以傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)為主，并逐步實(shí)現(xiàn)傳感器的自動(dòng)注冊、規(guī)劃部署、主動(dòng)服務(wù)等功能。應(yīng)用層:以B/S和C/S方式供用戶使用，B/S方式將提供一個(gè)在線的用戶訪問頁面，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)，利用時(shí)間、空間和主題查找相關(guān)的傳感器信息，而不必了解底層信息。C/S方式提供傳感器虛擬系統(tǒng)下載安裝，供專業(yè)用戶數(shù)據(jù)分析?；谠摽蚣?，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的自動(dòng)分類、傳感器的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、傳感數(shù)據(jù)融合、知識(shí)推理以及產(chǎn)生如報(bào)警信號(hào)、能量耗盡等事件和傳感器的規(guī)劃部署、自動(dòng)注冊功能。本發(fā)明的有益效果是:基于模塊化部件靈活擴(kuò)展的特性，主要是指新型體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，可以進(jìn)行靈活的配置，包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件等操作。這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某ー模塊吋，基本不用或很少對其他模塊進(jìn)行復(fù)雜的配置工作，從而減少系統(tǒng)管理的復(fù)雜程度。高可用、高可擴(kuò)展的模塊化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，使得其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帯來的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展等諸多特性，使其更適用于復(fù)雜的高性能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。


圖1是基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)? 圖2是基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參照說明書附圖對本發(fā)明的方法作以下詳細(xì)地說明。下面參照附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容以ー個(gè)具體實(shí)例來描述實(shí)現(xiàn)這一體系結(jié)構(gòu)的過程。正如發(fā)明內(nèi)容中所描述的，本發(fā)明體系結(jié)構(gòu)主要包括:物理層(1)，傳感器層(2)，語義層(3)，服務(wù)層(4)，應(yīng)用層(5)。在這一體系結(jié)構(gòu)中物理層是數(shù)據(jù)的來源。常用的采集設(shè)備如傳感器；傳感器層主要用來處理物理層采集的數(shù)據(jù)，可由傳感器自身或計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，根據(jù)SWE規(guī)范對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，最后存儲(chǔ)到云端。語義層則主要用來構(gòu)建本體，采用本體中的類及其關(guān)系標(biāo)注處理后的傳感器數(shù)據(jù)，最后以XML形式呈現(xiàn)出來。服務(wù)層則主要提供傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)、Web通知服務(wù)、傳感器規(guī)范服務(wù)等。應(yīng)用層則是根據(jù)提供的服務(wù)，通過Web實(shí)現(xiàn)傳感器信息的發(fā)布和共享。此外，語義層為此體系結(jié)構(gòu)的核心，實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的語義標(biāo)注、傳感器數(shù)據(jù)的Web化(將專業(yè)的、難懂傳感器的數(shù)據(jù)采用XML進(jìn)行表示)、傳感器本體的半自動(dòng)構(gòu)建、知識(shí)推理等功能。在ー個(gè)典型的配置環(huán)境中，我們可以采用兩臺(tái)小型異構(gòu)的傳感器作為物理層的數(shù)據(jù)采集和部分?jǐn)?shù)據(jù)處理模塊；采用3臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器搭建云環(huán)境，作為傳感器數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)模塊，以及語義處理模塊；1臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)通訊；其上集成了各個(gè)協(xié)議通信及轉(zhuǎn)換模塊。我們提出的基于本體的語義傳感網(wǎng)體系框架以語義層為核心，通過數(shù)據(jù)采集、源數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)的語義處理、以及傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)傳感器及傳感器信息的Web發(fā)布。
如圖2所示，本框架核心的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要包括:物理層的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊
(1)，傳感器層的源數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)模塊(2)語義層的語義處理模塊和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換模塊(3)，服務(wù)層的傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)模塊(4 )，應(yīng)用層的信息發(fā)布和共享模塊(5 )。與傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相比，這種新型的體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了傳感器數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)、傳感器及傳感器數(shù)據(jù)的語義處理、傳感器信息Web發(fā)布和共享等特性。其中，傳感器數(shù)據(jù)的語義描述包括傳感器本體的半自動(dòng)構(gòu)建、語義轉(zhuǎn)換、語義標(biāo)注、XML表示。傳感器信息Web發(fā)布和共享表示在Web上通過查詢傳感器ID (傳感器的URI)，獲取傳感器的位置、傳感器某段時(shí)間或某ー時(shí)間的觀測值以及傳感器物理信息描述。傳感器數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)，通過搭建公司的云環(huán)境，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的在云端存儲(chǔ)。除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于以本體為核心，在傳感網(wǎng)和語義網(wǎng)理論和技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳感網(wǎng)和語義網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整合擴(kuò)展而來，通過本體技木，為傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建共享概念模型，增強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)語義，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)在Web上的交互和訪問，以解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的局部性，該系統(tǒng)包括:物理層(I)、傳感器層(2)、語義層(3)、服務(wù)層(4)、應(yīng)用層(5)、語義處理模塊(6)其中: 物理層:由各種異構(gòu)的傳感設(shè)備構(gòu)成，如傳感器、無線射頻設(shè)備和エ業(yè)檢測器，實(shí)現(xiàn)各種傳感設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)部署和數(shù)據(jù)的采集； 傳感器層:利用云存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；傳感數(shù)據(jù)過濾模塊則根據(jù)傳感器閾值和條件實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的過濾，傳感器數(shù)據(jù)規(guī)范化則利用SWE規(guī)范描述過濾后的傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)傳感器的分類和標(biāo)識(shí)，即為每個(gè)傳感器提供全球獨(dú)立的唯一的ID號(hào)的基本功能，傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對規(guī)范化后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)； 語義層:本體分為傳感器本體和情景感知本體，其中傳感器本體主要是面向傳感器，為傳感器和傳感器觀測值提供明確的共享概念模型，實(shí)現(xiàn)傳感器自身特性的語義描述以及傳感數(shù)據(jù)的時(shí)空主題語義；情景感知本體是面向用戶，根據(jù)用戶興趣度構(gòu)建本體，關(guān)聯(lián)傳感器本體中主題信息，實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理的功能； 語義處理模塊:實(shí)現(xiàn)傳感器及其觀測值的語義標(biāo)注，為傳感器及其觀測值提供上下文信息，如時(shí)間、空間和主題的語義信息，并通過概念抽取實(shí)現(xiàn)本體的自動(dòng)完善； 服務(wù)層:連接語義層和應(yīng)用層的中間件，提供相關(guān)的服務(wù)，包括:傳感器發(fā)現(xiàn)服務(wù)、傳感器規(guī)劃服務(wù)、Web通知服務(wù)，逐步實(shí)現(xiàn)傳感器的自動(dòng)注冊、規(guī)劃部署、主動(dòng)服務(wù)的功能；應(yīng)用層:以B/S和C/S方式供用戶使用，B/S方式將提供一個(gè)在線的用戶訪問頁面，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)，利用時(shí)間、空間和主題查找相關(guān)的傳感器信息，而不必了解底層信息，C/S方式提供傳感器虛擬系統(tǒng)下載安裝，供專業(yè)用戶數(shù)據(jù)分析； 基于該框架，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的自動(dòng)分類、傳感器的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、傳感數(shù)據(jù)融合、知識(shí)推理以及產(chǎn)生如報(bào)警信號(hào)、能量耗盡的事件和傳感器的規(guī)劃部署、自動(dòng)注冊功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于本體的語義傳感網(wǎng)系統(tǒng)，基于模塊化部件靈活擴(kuò)展的特性，主要是指新型體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，可以進(jìn)行靈活的配置，包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件等操作。這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某一模塊時(shí)，基本不用或很少對其他模塊進(jìn)行復(fù)雜的配置工作，從而減少系統(tǒng)管理的復(fù)雜程度。高可用、高可擴(kuò)展的模塊化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)所具有的上述優(yōu)點(diǎn)，使得其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帶來的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展等諸多特性，使其更適用于復(fù)雜的高性能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)H04L29/08GK103118128SQ20131005667
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者張現(xiàn)忠, 顏秉珩 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司