[发明专利]投入决定的基于数据图谱、信息图谱和知识图谱的物联网监控系统设计方法

摘要

本发明是一种投入决定的基于数据图谱、信息图谱和知识图谱的物联网监控系统设计方法，主要用于解决在有限的带宽资源下面对海量监控资源时的存储和计算问题，属于物联网技术和软件工程学技术交叉领域。监控资源包括视频、语音、图像和其他传感器数据等，应用布置在目标监控地景的传感器网络采集以数据、信息和知识等形式存在的原始资源。本发明基于数据图谱、信息图谱和知识图谱的三层资源处理框架处理资源，并根据系统实际的存储和计算资源动态调整计算和处理代价，资源拥有者的投入确定最终的资源存储方案。有效降低了资源在处理和实时传输时的信息损耗、计算资源损耗，具有较高的可靠性和实时性。

主权项

投入决定的基于数据图谱、信息图谱和知识图谱的物联网监控系统设计方法，其特征在于使用布置在目标监测场景的传感器组采集以数据（DataDIK）、信息（InformationDIK）和知识（KnowledgeDIK）等形态存在的原始资源(ORG)，在资源进行压缩和解压等处理时，为了使计算资源损耗最小，根据实际的计算资源动态调整计算代价最小的资源组织方案合理分配不同类型资源的计算类型，并在有限带宽资源下传输至中心节点，为了优化资源的存储使资源在损耗最小的情况下实现实时传输，仅仅从资源类型上无法判断资源应在哪一层图谱上进行存储，本发明通过原始资源类型转移代价、资源存储空间资源类型转移代价的计算，并根据实际的存储资源动态调整存储代价最小合理分配不同类型资源的存储类型，通过资源拥有者的投入确定资源存储方案，将资源存储在数据图谱、信息图谱和知识图谱的资源处理架构上，属于物联网技术和软件工程学技术交叉领域，主要用于解决在有限的带宽资源下面对海量监控资源时的存储和计算问题，有效降低了资源在处理和实时传输时的信息损耗、计算资源损耗，具有较高的可靠性和实时性；本发明将原始资源集合定义为ORG:={ORGD, ORGI, ORGK }，ORG的类型集合为TORG={TORGD, TORGI, TORGK },每种资源的规模为AORG={AORGD, AORGI, AORGK }，资源空间为PRO={PROD, PROI, PROK}, PRO的类型集合为TPRO={TPROD, TPROI, TPROK },每种资源的规模为APRO={APROD, APROI, APROK }，假定ORG中所有类型资源已在当前资源存储空间(PRO)以任意一种存储方案存储完毕；具体实现步骤为：步骤1）利用布置在目标监控场景的传感器网络采集以数据、信息和知识等形式存在的原始资源（ORG）；步骤2）列出9种ORG的资源组合情{ORGD,ORGI,ORGK}，并依次取其中一种资源组合情形，资源组合情形如下：ORGD={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIk}ORGI={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIk}ORGK={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIk}；步骤3）对每种情形，根据公式1计算TORG中资源当前情形向每种情形转移的代价（CostMT1）：   (1)步骤4）列出9种PRO的资源组合情{PROD,PROI,PROK}，并依次取其中一种资源组合情形，资源组合情形如下：PROD={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIK}PROI={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIK}PROK={DataDIK|InformationDIK|KnowledgeDIK}步骤5）对TPRO中每种情形，根据公式2计算TPRO中每种资源形态向PRO中资源当前情形转移的代价（CostMT2）：   (2)步骤6）根据公式3计算存储代价（ST_Costi），根据公式(4)计算在压缩或者解压原始资源时所要花费的计算代价（CostCC）：   （3）   (4)其中α和β分别表示图谱规模和资源类型转换代价占Cost计算的权重，均可通过数据训练得出，λ=0时表示在PRO中压缩ORG时PRO中资源类型与ORG中资源类型一致，可直接在PRO中压缩资源；λ=1时表示在PRO中压缩ORG时PRO中资源类型与ORG中资源类型不一致，需要将ORG中资源转换成与PRO中资源一致的类型，PRO中压缩或解压单位资源ORG的原子代价如表4所示，APRO’ 表示进行类型转换的资源的规模；步骤7）获取用户预期投入，用户投入分为存储资源投入（）和计算资源投入（），用户投入计算方法如公式5和公式6所示：   (5)  (6)其中γ表示单位代价所需用户投入，可通过数据训练得出；步骤8）依据资源目前的状态，判断是解决资源处理时的计算问题还是资源传输时的存储问题，若带宽重要，处理以存储代价最小，若计算资源重要，处理以计算代价最小，从而进行下一步操作；步骤9）获取用户的两种投入后，本发明设定一个存储代价（ST_Cost0）和计算代价（Inve_CC0），当对资源进行有限带宽资源下传输时，对应于图2中操作009(1)，将不同情形下ST_Costi的值与ST_Cost0进行比较，并将对应情形所需用户投入(Inve_STi)和Inve_ST0作比较，判断是否满足条件“ST_Costi<ST _Cost0 & Inve_STi < Inve_ST0”，010（1）当ST_Cost小于ST_Cost0时，令ST_Cost0等于当前ST_Cost，若ST_Cost大于Total_Cost0时，执行下一步操作；当对资源进行压缩或者解压时，对应于图2中操作009(2)，将不同情形下CostCCi的值与CostCC0进行比较，并将对应情形所需用户投入(Inve_CCi)和Inve_CC0作比较，判断是否满足条件“CostCCi< CostCC0 & Inve_CCi < Inve_CC0”；010（2）当CostCC小于CostCC0时，令CostCC0等于当前CostCC，若CostCC大于CostCC0时，执行下一步操作；步骤10）判断TORG或TPRO中的组合是否穷举完毕，若还有资源组合，则返回操作002，若资源的组合情形已列举完毕，则进行下一步操作，对应于图2中的操作012（1）和012（2），若是处理存储问题，则根据按照ST_Cost0对应方案调整ORG和PRO，若是解决计算问题，则按照CostCC0对应方案调整ORG和PRO。