語義物聯(lián)網(wǎng)中基于網(wǎng)關(guān)的語義協(xié)同方法研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)將傳感器和智能設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和服務(wù)，然而由于不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的領(lǐng)域特殊性，它們使用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各不相同，導(dǎo)致這些應(yīng)用間互操作性差。將語義網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成的語義物聯(lián)網(wǎng)（Semantic Web of Things）是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的有效手段。語義物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是語義協(xié)同，語義協(xié)同是否能夠成功完成與語義信息的豐富程度有直接關(guān)系。
　　本文在語義物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，提出了基于網(wǎng)關(guān)的

2、語義協(xié)同方法。該方法結(jié)合了網(wǎng)關(guān)技術(shù)和語義技術(shù)，以語義協(xié)同為目標(biāo)，以屏蔽協(xié)議異構(gòu)和豐富語義信息為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于網(wǎng)關(guān)的語義協(xié)同架構(gòu)。實(shí)現(xiàn)了在語義物聯(lián)網(wǎng)中屏蔽協(xié)議異構(gòu)查詢傳感器數(shù)據(jù)，并對其添加語義信息進(jìn)一步推理出上下文信息。該架構(gòu)的功能模塊主要包含用戶請求處理模塊、基于多協(xié)議代理的異構(gòu)傳感器數(shù)據(jù)處理模塊、基于SSN的語義標(biāo)注模塊和基于規(guī)則的推理模塊。
　　通過基于多協(xié)議代理的數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)以統(tǒng)一的方式處理異構(gòu)協(xié)議的傳感器數(shù)據(jù)。該模

3、塊引入了兩個(gè)組件，消息存儲和主題路由，傳感器的每一個(gè)有意義的狀態(tài)都會被描述為主題，由主題路由管理，消息存儲用于緩存協(xié)議客戶端發(fā)送的消息。該協(xié)議代理實(shí)現(xiàn)了基于REST風(fēng)格的CoAP協(xié)議、基于訂閱者/發(fā)布者模式的MQTT協(xié)議和XMPP協(xié)議之間的協(xié)議代理。
　　設(shè)計(jì)基于SSN(Semantic Sensor Network)本體的語義標(biāo)注，使用最短路徑算法解決標(biāo)注過程中的語義消歧問題，通過語義標(biāo)注實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的語義標(biāo)注的有效性和正

4、確性。將此標(biāo)注方法用于標(biāo)注傳感器，本文提出了傳感器的ER建模模型以及標(biāo)注規(guī)則。通過基于SSN本體的語義標(biāo)注將傳感器本身以及傳感器數(shù)據(jù)添加語義信息有重要意義，一方面增強(qiáng)傳感器數(shù)據(jù)的語義處理能力，增強(qiáng)了其使用價(jià)值;另一方面以語義的方式注冊傳感器有利于獲取更多上下文信息，有利于為用戶提供高質(zhì)量的語義協(xié)同服務(wù)。
　　本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了語義物聯(lián)網(wǎng)中基于網(wǎng)關(guān)的語義協(xié)同原型系統(tǒng)，利用測試數(shù)據(jù)集對系統(tǒng)進(jìn)行上下文查詢驗(yàn)證，從查準(zhǔn)率和查全率兩方面評估系