[发明专利]一种受限环境下的语义数据构建方法

说明书

技术领域

本发明属于数据存储与处理技术领域，具体涉及一种受限环境下的语义数据构建办法。

背景技术

传感器网络，是由许多在空间上分布的自动装置组成的一种计算机网络，这些装置使用传感器协作地监控不同位置的物理或环境状况。尽管应用场景和硬件部署不尽相同，且采集的感知数据存在异构性，但传感器网络的最终目的均为对感知数据进行获取、处理和传输，使用户从中获得感兴趣的信息。传感器网络必须充分利用有限的能量与传输带宽来及时收集与发布关键信息。

无线传感器网络(wireless sensor network，WSN)是以数据为中心的网络，无线指的是节点间通过无线协议相连，WSN简称为传感器网络(sensor network，SN)。从数据存储的角度来看，可以视为一个分布式数据库，且支持查询操作。但同时，传感器网络中节点数量庞大，且传感器节点产生的是无限的数据流，此外，对传感器网络数据的查询经常是连续或随机抽样的查询，这无法通过传统的分布式数据库的数据管理技术进行分析处理。

一个典型的传感器数据网络结构中，多个传感器节点通过一个网关节点与外界交流。

目前，实现互联传感世界还存在障碍。不同的SN以不同的方式捕获信息后通常采用不同的方式进行表达。数据模型框架各不相同，数据类型和数据结构也不一定兼容，即使是相同的数值，也可能采用不同的方式表达。例如，多个SN测量了同一种物理现象，而每个传感器部署各有一套方法来表达语义上一致的信息。比如“wind speed”和“average wind speed”，“temperature”和“thermometer”。假如一个用户想要在一个部署了各种SN的区域，获取最新的风速和温度数据，就必须有一套机制来让系统理解语义等同但表达不同的数据，以完全响应用户的查询。

不同的传感器网络间缺少融合与交流，常使重要的数据流被孤立，加剧了数据过多，知识过少的问题，也使得数据的重用十分困难。为了解决这些问题，以语义网技术为基础，语义传感器网络(Semantic Sensor Network，SSN)应运而生。

在SSN中，传感器数据包含语义元数据的注释，以增强互用性，并提供情景知识关键的上下文信息。传感器数据的注释里特别包括空间、时间和主题的语义元数据。SSN ontology是由W3C语义传感网孵化器工作组发布的一个领域独立的模型，用以定义传感器的信息，以及传感器产生的观测结果。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种受限环境下的语义数据构建办法，该方法解决了由于传感器网络多样性导致传感器数据共享与重用困难问题，为复杂语义查询提供基础。

一种受限环境下的语义数据构建办法，包括以下步骤：

(1)基于语义传感器网络本体和领域本体以资源描述框架(RDF)格式描述需要构建语义数据的设备，得到设备描述数据；

(2)基于设备描述数据，采用R2RML语言构建映射定义；

(3)利用支持R2RML的工具将传感器网关传来的数据根据映射定义转换为三元组，存入三元组数据库中，完成语义数据的构建。

所述的语义传感器网络本体，指的是由W3C语义传感网孵化器工作组发布的一个领域独立的模型SSN ontology(Semantic Sensor Networkontology)，用以定义传感器的信息，以及传感器产生的观测结果。

所述领域本体，指的是描述设备语义所需要的其他本体。由于语义传感器网络本体的模型偏向概括性，它没有定义所有可能观测到的属性类型，但是这些属性类型定义可以从其他领域本体中获得，根据描述设备语义的需求选用。常见领域本体包括经纬度本体WGS84，有关“Quantity,Unit,Dimension and Type”的基础物理现象的本体QUDT，时间本体OWL-Time，环境测量类本体SWEET(Semantic Web for Earth and Environmental Terminology)。

所述的设备描述数据包括设备元数据与设备某一刻的观测值；所述的设备元数据指的是设备名称、设备类型、设备在传感器网络中的位置(是一个底层传感器，还是一个上层网关)、与其他设备的关联关系(比如一个底层传感器从属于哪一个上层网关)以及设备能够观测的内容(如风速，温度)。

所述的设备某一时刻的观测值指的监测对象某一时刻的变量值，例如：若检测对象是温度，则此时的观测值即为温度值。