本發(fā)明屬于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

語(yǔ)義網(wǎng)被認(rèn)為是未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)形式，由蒂姆·伯納斯-李提出。這種網(wǎng)絡(luò)是一種機(jī)器可理解的智能網(wǎng)絡(luò)，它能夠讓計(jì)算機(jī)理解概念及其相互之間的邏輯關(guān)系。其基本思想是，將一個(gè)領(lǐng)域的詞匯以及詞匯間的關(guān)系以無(wú)歧義的方式良好定義。使得計(jì)算機(jī)能夠以類(lèi)似于人腦的方式去理解網(wǎng)絡(luò)上的資源，從而以一種智能的方式處理網(wǎng)絡(luò)上的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，主要用于感知環(huán)境信息。尤其是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了巨大的作用。它們就像一張皮膚一樣感知周?chē)沫h(huán)境，從而輔助工作人員了解當(dāng)前的生產(chǎn)環(huán)境，并根據(jù)采集的環(huán)境信息做出一定的反應(yīng)。然而，傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化很低，大量數(shù)據(jù)的分析處理工作都需要人工去完成。因此，將語(yǔ)義技術(shù)引入傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，增強(qiáng)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理的智能化具有廣泛地實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)及方法，能夠解決傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化很低，大量數(shù)據(jù)的分析處理工作都需要人工去完成的問(wèn)題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)包括應(yīng)用層、中間件層、語(yǔ)義層、原始數(shù)據(jù)處理層以及感知層，其中：所述感知層包括傳感器節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)，所述感知層用于采集工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，并為本體實(shí)例的更新提供數(shù)據(jù)源；所述原始數(shù)據(jù)處理層，包括原始數(shù)據(jù)處理模塊和原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，所述原始數(shù)據(jù)處理層用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的表示、分類(lèi)和過(guò)濾，并且將數(shù)據(jù)格式通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)到所述原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中；所述語(yǔ)義層包括傳感器本體和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體，所述語(yǔ)義層用于支持本體的更新、擴(kuò)展、檢查和完善；在所述語(yǔ)義層中，本體被存儲(chǔ)到語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中；在所述語(yǔ)義層中，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值的判斷，其中，符合條件的數(shù)據(jù)通過(guò)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的接口對(duì)本體中的實(shí)例進(jìn)行數(shù)值更新；所述的中間件層，用于處理瀏覽器或者應(yīng)用程序的http請(qǐng)求，并查詢(xún)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，返回http響應(yīng)給用戶(hù)；所述應(yīng)用層中包括瀏覽器和/或應(yīng)用程序；其中，用戶(hù)通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、監(jiān)控傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)以及工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的實(shí)時(shí)信息；所述應(yīng)用層以知識(shí)圖譜的形式顯示當(dāng)前的信息，并且為用戶(hù)提供一個(gè)查詢(xún)接口，并通過(guò)該查詢(xún)接口向用戶(hù)反饋其感興趣的信息；通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序，可對(duì)傳感器的位置進(jìn)行部署。

進(jìn)一步地，所述用戶(hù)包含普通用戶(hù)和管理員用戶(hù)；其中，普通用戶(hù)只能對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看而不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制；管理員用戶(hù)不但能夠查看傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行控制。

一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理方法，所述管理方法包括：對(duì)傳感器以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模，為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供統(tǒng)一的本體模型；傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)表示、分類(lèi)和過(guò)濾，進(jìn)而存儲(chǔ)到原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中；網(wǎng)關(guān)設(shè)備將傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ipv4格式的數(shù)據(jù)，并將所述ipv4格式的數(shù)據(jù)發(fā)送至pc端；通過(guò)本體數(shù)據(jù)庫(kù)的接口將傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入本體數(shù)據(jù)庫(kù)；通過(guò)閾值判斷模塊將符合預(yù)設(shè)條件的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本體數(shù)據(jù)庫(kù)中；判斷本體數(shù)據(jù)庫(kù)中是否已經(jīng)存在預(yù)設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息；如果存在，將本體數(shù)據(jù)庫(kù)中所述預(yù)設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息更新；如果不存在，創(chuàng)建一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)例；應(yīng)用程序或者瀏覽器向web服務(wù)器發(fā)送http請(qǐng)求，并通過(guò)后端應(yīng)用程序?qū)Ρ倔w數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容進(jìn)行訪問(wèn)；所述web服務(wù)器通過(guò)http響應(yīng)向應(yīng)用程序或者瀏覽器返回結(jié)果。

進(jìn)一步地，對(duì)傳感器以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模包括：使用語(yǔ)義技術(shù)對(duì)前端感知設(shè)備以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模，使得領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)和詞匯具有明確的含義；其中，通過(guò)本體建模，術(shù)語(yǔ)及其之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系被以一種機(jī)器可理解的方式定義，同時(shí)，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被賦予了時(shí)間、空間以及主題語(yǔ)義。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：將動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)以空白節(jié)點(diǎn)的方式作為傳感器實(shí)例的一個(gè)屬性值；并且，應(yīng)用程序能夠檢測(cè)到傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)地更新空白節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)；所述動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)包括傳感器采集的數(shù)值和采集時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：通過(guò)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析，推測(cè)出當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況以及檢測(cè)的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的異常狀態(tài)，并發(fā)出指令對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。

進(jìn)一步地，所述瀏覽器或者所述應(yīng)用程序部署傳感器節(jié)點(diǎn)信息，所述傳感器節(jié)點(diǎn)信息包括傳感器節(jié)點(diǎn)的測(cè)量位置；相應(yīng)地，所述方法還包括：從瀏覽器或者應(yīng)用程序執(zhí)行部署傳感器節(jié)點(diǎn)的命令，并在語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中更新一個(gè)傳感器實(shí)例。

進(jìn)一步地，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中包含源地址、目的地址、數(shù)值、傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的至少一種；相應(yīng)地，本體實(shí)例更新模塊提取出相應(yīng)數(shù)據(jù)位數(shù)值，并將提取的相應(yīng)數(shù)據(jù)位數(shù)值用于更新本體數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)例。

進(jìn)一步地，所述瀏覽器或者所述應(yīng)用程序還用于為用戶(hù)提供查詢(xún)接口，通過(guò)用戶(hù)的輸入指令檢索到用戶(hù)感興趣的資源，并將查詢(xún)結(jié)果以表的形式或者以知識(shí)圖譜的形式展示給用戶(hù)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)本體建模，為傳感器數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的共享數(shù)據(jù)模型。因此，該方法可以有效地管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，能夠解決傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化很低，大量數(shù)據(jù)的分析處理工作都需要人工去完成的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的整體架構(gòu)圖；

圖2為傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ipv4報(bào)文后的數(shù)據(jù)格式；

圖3為傳感器本體以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體的構(gòu)建方法圖；

圖4為傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)更新本體實(shí)例的流程圖；

圖5語(yǔ)義傳感器web的交互圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請(qǐng)參閱圖1，本申請(qǐng)實(shí)施方式提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)包括應(yīng)用層、中間件層、語(yǔ)義層、原始數(shù)據(jù)處理層以及感知層，其中：

所述感知層包括傳感器節(jié)點(diǎn)和路由器節(jié)點(diǎn)，所述感知層用于采集工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，并為本體實(shí)例的更新提供數(shù)據(jù)源；

所述原始數(shù)據(jù)處理層，包括原始數(shù)據(jù)處理模塊和原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，所述原始數(shù)據(jù)處理層用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的表示、分類(lèi)和過(guò)濾，并且將數(shù)據(jù)格式通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)到所述原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中；

所述語(yǔ)義層包括傳感器本體和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體，所述語(yǔ)義層用于支持本體的更新、擴(kuò)展、檢查和完善；在所述語(yǔ)義層中，本體被存儲(chǔ)到語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中；在所述語(yǔ)義層中，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值的判斷，其中，符合條件的數(shù)據(jù)通過(guò)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的接口對(duì)本體中的實(shí)例進(jìn)行數(shù)值更新；

所述的中間件層，用于處理瀏覽器或者應(yīng)用程序的http請(qǐng)求，并查詢(xún)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，返回http響應(yīng)給用戶(hù)；

所述應(yīng)用層中包括瀏覽器和/或應(yīng)用程序；其中，用戶(hù)通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、監(jiān)控傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)以及工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的實(shí)時(shí)信息；所述應(yīng)用層以知識(shí)圖譜的形式顯示當(dāng)前的信息，并且為用戶(hù)提供一個(gè)查詢(xún)接口，并通過(guò)該查詢(xún)接口向用戶(hù)反饋其感興趣的信息；通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序，可對(duì)傳感器的位置進(jìn)行部署。

在本實(shí)施方式中，所述用戶(hù)包含普通用戶(hù)和管理員用戶(hù)；其中，普通用戶(hù)只能對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看而不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制；管理員用戶(hù)不但能夠查看傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行控制。

在本實(shí)施方式中，設(shè)備和軟件構(gòu)成如下：傳感器節(jié)點(diǎn)采用2.4ghz無(wú)線射頻收發(fā)及控制模塊cc2530，433mhz無(wú)線射頻收發(fā)模塊及stm32f103控制器，470mhz無(wú)線射頻收發(fā)模塊及stm32f103控制器，780mhz無(wú)線射頻收發(fā)模塊及stm32f103控制器。傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)互通的網(wǎng)關(guān)采用揚(yáng)創(chuàng)s3c2440開(kāi)發(fā)板，圖形數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的服務(wù)器為曙光a840-g10，操作系統(tǒng)為centos6。本體構(gòu)建軟件為topquadrant公司的topbraidcomposer(maestroedition)，語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)為franz公司的allegrograph。

本申請(qǐng)還提供一種傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理方法，所述管理方法包括：

對(duì)傳感器以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模，為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供統(tǒng)一的本體模型；

傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)表示、分類(lèi)和過(guò)濾，進(jìn)而存儲(chǔ)到原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中；

網(wǎng)關(guān)設(shè)備將傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ipv4格式的數(shù)據(jù)，并將所述ipv4格式的數(shù)據(jù)發(fā)送至pc端；

通過(guò)本體數(shù)據(jù)庫(kù)的接口將傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入本體數(shù)據(jù)庫(kù)；

通過(guò)閾值判斷模塊將符合預(yù)設(shè)條件的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到本體數(shù)據(jù)庫(kù)中；

判斷本體數(shù)據(jù)庫(kù)中是否已經(jīng)存在預(yù)設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息；如果存在，將本體數(shù)據(jù)庫(kù)中所述預(yù)設(shè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息更新；如果不存在，創(chuàng)建一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)例；

應(yīng)用程序或者瀏覽器向web服務(wù)器發(fā)送http請(qǐng)求，并通過(guò)后端應(yīng)用程序?qū)Ρ倔w數(shù)據(jù)庫(kù)中的內(nèi)容進(jìn)行訪問(wèn)；所述web服務(wù)器通過(guò)http響應(yīng)向應(yīng)用程序或者瀏覽器返回結(jié)果。

在本實(shí)施方式中，對(duì)傳感器以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模包括：

使用語(yǔ)義技術(shù)對(duì)前端感知設(shè)備以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域建模，使得領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)和詞匯具有明確的含義；其中，通過(guò)本體建模，術(shù)語(yǔ)及其之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系被以一種機(jī)器可理解的方式定義，同時(shí)，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)被賦予了時(shí)間、空間以及主題語(yǔ)義。

在本實(shí)施方式中，所述方法還包括：

將動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)以空白節(jié)點(diǎn)的方式作為傳感器實(shí)例的一個(gè)屬性值；并且，應(yīng)用程序能夠檢測(cè)到傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)地更新空白節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)；所述動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)包括傳感器采集的數(shù)值和采集時(shí)間。

在本實(shí)施方式中，所述方法還包括：

通過(guò)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析，推測(cè)出當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況以及檢測(cè)的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的異常狀態(tài)，并發(fā)出指令對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。

在本實(shí)施方式中，所述瀏覽器或者所述應(yīng)用程序部署傳感器節(jié)點(diǎn)信息，所述傳感器節(jié)點(diǎn)信息包括傳感器節(jié)點(diǎn)的測(cè)量位置；相應(yīng)地，所述方法還包括：

從瀏覽器或者應(yīng)用程序執(zhí)行部署傳感器節(jié)點(diǎn)的命令，并在語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中更新一個(gè)傳感器實(shí)例。

在本實(shí)施方式中，所述傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中包含源地址、目的地址、數(shù)值、傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的至少一種；相應(yīng)地，本體實(shí)例更新模塊提取出相應(yīng)數(shù)據(jù)位數(shù)值，并將提取的相應(yīng)數(shù)據(jù)位數(shù)值用于更新本體數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)例。

在本實(shí)施方式中，所述瀏覽器或者所述應(yīng)用程序還用于為用戶(hù)提供查詢(xún)接口，通過(guò)用戶(hù)的輸入指令檢索到用戶(hù)感興趣的資源，并將查詢(xún)結(jié)果以表的形式或者以知識(shí)圖譜的形式展示給用戶(hù)。

具體地，針對(duì)現(xiàn)有本體構(gòu)建方法在傳感器本體以及領(lǐng)域本體的不適用性，整合現(xiàn)有本體構(gòu)建方法后，本發(fā)明提出了一種本體構(gòu)建方法。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法的具體方案為：提取傳感器屬性特征，規(guī)劃項(xiàng)目需求；利用本體構(gòu)建工具進(jìn)行分析建模，形成初步的本體文件；對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)分類(lèi)和初步篩選，構(gòu)造用于更新傳感器本體實(shí)例的數(shù)據(jù)格式；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將傳感器采集數(shù)據(jù)更新到語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中；根據(jù)需求不斷更新和維護(hù)本體文件。

上述傳感器屬性特征包括傳感器id、傳感器數(shù)據(jù)源地址和目的地址、協(xié)議版本、生產(chǎn)商、相關(guān)聯(lián)的人、設(shè)備或環(huán)境等。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的本體構(gòu)建方法應(yīng)考慮采用owl和shacl語(yǔ)言結(jié)合的方式或者以單純地shacl語(yǔ)言進(jìn)行建模。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理方法，傳感器數(shù)據(jù)、時(shí)間信息等動(dòng)態(tài)變化的信息，需要綁定在一個(gè)空白節(jié)點(diǎn)上。在這種方式下，一個(gè)空白節(jié)點(diǎn)具有多個(gè)相互之間具有聯(lián)系的信息。這時(shí)，空白節(jié)點(diǎn)使用屬性rdf:nodeid表示，并且只與當(dāng)前的本體文件相關(guān)。

所述傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理方法，能夠從傳感器節(jié)點(diǎn)采集的信息從捕獲到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的知識(shí)。例如，當(dāng)溫度低于零度且空氣濕度大于80，則可推斷出該生產(chǎn)環(huán)境可能會(huì)結(jié)冰。這時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該向用戶(hù)發(fā)送報(bào)警信息。并且，系統(tǒng)應(yīng)該發(fā)出對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的指令，使得生產(chǎn)環(huán)境恢復(fù)到正常水平。

所述感知層包括傳感器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)以及具有采集數(shù)據(jù)能力的設(shè)備。該層采集工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)，為本體實(shí)例更新提供數(shù)據(jù)源。

所述原始數(shù)據(jù)處理層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的表示、分類(lèi)和過(guò)濾，并且將數(shù)據(jù)格式通過(guò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)換后存儲(chǔ)到原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

所述語(yǔ)義層包括傳感器本體和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體。該層還應(yīng)支持本體的更新、擴(kuò)展、檢查和完善功能。本體在該層被存儲(chǔ)到語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中。另外，傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)首先會(huì)進(jìn)行閾值的判斷，符合條件的數(shù)據(jù)通過(guò)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)api將會(huì)對(duì)本體中的實(shí)例進(jìn)行數(shù)值更新。

所述的中間件層，處理瀏覽器或者應(yīng)用程序的http請(qǐng)求，并查詢(xún)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，返回http響應(yīng)給用戶(hù)。該層的后端應(yīng)用程序應(yīng)包含對(duì)語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作。

所述應(yīng)用層為瀏覽器或者應(yīng)用程序。用戶(hù)可以通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、監(jiān)控傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)以及工業(yè)應(yīng)用環(huán)境的實(shí)時(shí)信息。該層應(yīng)能夠以知識(shí)圖譜的形式顯示當(dāng)前的信息，并且為用戶(hù)提供一個(gè)查詢(xún)接口，用以智能地查詢(xún)用戶(hù)感興趣的信息。另外通過(guò)瀏覽器或者應(yīng)用程序，用戶(hù)可以對(duì)傳感器進(jìn)行部署，例如傳感器位置。

所述用戶(hù)應(yīng)包含普通用戶(hù)和管理員用戶(hù)。普通用戶(hù)只能對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看而不能對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，因此他們的權(quán)限比較低；管理員用戶(hù)不但能夠查看傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行控制。

本發(fā)明針對(duì)目前傳感器數(shù)據(jù)語(yǔ)義不足，難以共享和重用的問(wèn)題，提出一種支語(yǔ)義化的方式管理傳感器數(shù)據(jù)的方法，保證了傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義明確性和關(guān)聯(lián)性，該方法可以被借鑒到其他諸如智能家居、天氣預(yù)測(cè)、智能交通等領(lǐng)域。

本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)以shacl和owl語(yǔ)言建模，保證了傳感器及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域本體的準(zhǔn)確性以及表達(dá)的完備性。

(2)由于本體和推理工具的使用，實(shí)現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的智能化管理和豐富的知識(shí)推理。

如圖2所示，傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ipv4報(bào)文。該報(bào)文中包含了源地址、目的地址、傳感器采集數(shù)值等用于本體實(shí)例更新的信息。

如圖3所示，本申請(qǐng)綜合了七步法、tove法和methontology法等提出了一種用于構(gòu)建傳感器本體以及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體的方法。該方法分為本體規(guī)劃階段、本體構(gòu)建預(yù)分析階段、本體構(gòu)建階段、本體檢查階段和本體應(yīng)用和維護(hù)階段。本體規(guī)劃主要完成項(xiàng)目的規(guī)劃、需求分析和相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)研工作。本體構(gòu)建預(yù)分析階段明確本體的領(lǐng)域、領(lǐng)域概念以及概念之間的關(guān)系。本體構(gòu)建階段使用本體構(gòu)建工具定義類(lèi)、屬性、屬性的定義域和值域、約束以及創(chuàng)建類(lèi)的實(shí)例。本體檢查階段采用圖形化工具對(duì)本體中的類(lèi)和屬性進(jìn)行檢查，并通過(guò)測(cè)試平臺(tái)驗(yàn)證其功能的有效性。本體構(gòu)建過(guò)程中對(duì)本體構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行記錄，并形成使用說(shuō)明文檔。本體的應(yīng)用和維護(hù)階段對(duì)本體進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，并在使用過(guò)程中出現(xiàn)的不足和新的需求進(jìn)行完善和維護(hù)。

如圖4傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理流程圖所示，應(yīng)用程序讀取特定端口和ip的傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)中的ip地址，判斷該傳感器節(jié)點(diǎn)是否在語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)。如果傳感器節(jié)點(diǎn)未注冊(cè)，則先在語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建一個(gè)傳感器實(shí)例；如果傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)注冊(cè)，則將傳感器數(shù)據(jù)中各數(shù)據(jù)位上的信息通過(guò)匹配規(guī)則更新到本體實(shí)例中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在語(yǔ)義圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)。

在本申請(qǐng)中，可以根據(jù)傳感器本體涉及的類(lèi)及其相互之間的關(guān)系，構(gòu)建應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的傳感器本體。具體地，本體構(gòu)建階段，通過(guò)定義類(lèi)、屬性、屬性定義域和值域以及約束的方式，可以實(shí)現(xiàn)傳感器本體和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域本體的構(gòu)建。

如圖5所示，瀏覽器表示語(yǔ)義化傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。通過(guò)瀏覽器，用戶(hù)可以管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。agwebview是allegrograph圖形數(shù)據(jù)庫(kù)提供的一個(gè)存儲(chǔ)和管理本體數(shù)據(jù)的界面。gruff是一個(gè)以圖形化的方式查看allegrograph圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中本體的軟件。

如圖5所示，瀏覽器向web服務(wù)器發(fā)送http請(qǐng)求，web服務(wù)器將http請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到后端應(yīng)用程序去處理。后端應(yīng)用程序通過(guò)sparql語(yǔ)言操作數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)用戶(hù)請(qǐng)求將結(jié)果返回給web服務(wù)器。web服務(wù)器再將返回結(jié)果以http響應(yīng)的方式發(fā)送給瀏覽器。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明通過(guò)本體建模，為傳感器數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的共享數(shù)據(jù)模型。因此，該方法可以有效地管理傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，能夠解決傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化很低，大量數(shù)據(jù)的分析處理工作都需要人工去完成的問(wèn)題。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。