CN103747453B - 一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法及系统，包括通过互联网在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务、构建并在线安装智能无线传感器规划插件、在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务、在线获取智能无线传感器任务规划参数描述、设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性、在线提交智能无线传感器任务规划请求、基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据七步骤；本发明实现了异质智能无线传感器在互联网环境下在线和开放的任务规划，为异质智能无线传感器控制的互操作和实现异质智能无线传感器的主动和按需观测提供了支持，同时提高了异质智能无线传感器数据收集管理的便捷性和开放性。

Description

一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法及系统

技术领域

本发明涉及智慧城市传感器规划控制技术领域，尤其涉及一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法及系统。

背景技术

智慧地球建设已经成为世界发达国家及部分发展中国家制定本国发展战略的重点。智慧地球也称为智能地球，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，实时感知现实世界的各种变化，并且被广泛地互联，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。智能无线传感器作为智慧地球中重要的传感器，能够同时测量多种物理和/或化学量，给出能够比较全面反映物质运动规律的信息，并通过智能单元用通信网络以数字形式进行双向通信。智能无线传感器一般采用蓄电池、太阳能电池等进行供电，能量有限，遇上持续阴雨天，常常出现能量耗尽而无法工作的情形，这种情况下需要降低智能无线传感器数据采集频率，以实现长周期观测；另一方面，在特定情形下（如发生严重环境污染时），需要提高智能无线传感器数据采集频率以进行加密观测。因此，有必要对智能无线传感器的数据采集状态进行规划控制，按照用户需求，制定数据收集策略，实现智能无线传感器的主动和按需观测。

目前常用的智能无线传感器控制方法包括采用基于IEEE802.15.4的Zigbee技术进行控制，采用嵌入式Internet技术进行控制和结合前述两种技术进行控制的方法等。这些方法存在如下不足：

（1）难以实现互联网环境下在线的异质智能无线传感器规划控制；

（2）异质传感器或传感器网络常常采用不同的控制技术进行控制，难以实现互操作；另一方面，为了对同一传感器或传感器系统进行控制，不同的客户端常常需要各自实现整个控制功能模块，增加了开发难度，降低了开发效率；

（3）不支持智能无线传感器执行规划任务期间观测数据基于时空位置的访问和获取。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法及系统。

本发明的方法所采用的技术方案是：1. 一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务；

步骤2：构建并在线安装智能无线传感器规划插件；

步骤3：在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务；

步骤4：在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；

步骤5：设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性；

步骤6：构建并在线提交智能无线传感器任务规划请求；

步骤7：基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据。

作为优选，步骤1所述的在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务，包括以下子步骤：

步骤1.1：构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息；

步骤1.2：构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息；

步骤1.3：通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据。

作为优选，步骤2所述的构建并在线安装智能无线传感器规划插件，包括以下子步骤：

步骤2.1：构建智能无线传感器规划插件；

步骤2.2：构建智能无线传感器规划插件安装请求；

步骤2.3：通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件。

作为优选，步骤3所述的在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务，包括以下子步骤：

步骤3.1：构建智能无线传感器SPS注册请求；

步骤3.2：通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据。

作为优选，步骤4所述的在线获取智能无线传感器任务规划参数描述，包括以下子步骤：

步骤4.1：构建智能无线传感器任务规划参数描述请求；

步骤4.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述。

作为优选，步骤5所述的设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性，包括以下子步骤：

步骤5.1：设置智能无线传感器任务规划参数值；

步骤5.2：构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求；

步骤5.3：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；若通过验证，进入步骤6；否则，重复执行所述的步骤5，重新设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性，直至通过验证为止。

作为优选，步骤6所述的构建并在线提交智能无线传感器任务规划请求，包括以下子步骤：

步骤6.1：构建智能无线传感器任务规划提交请求；

步骤6.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务。

作为优选，步骤7所述的基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据，包括以下子步骤：

步骤7.1：构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求；

步骤7.2：通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式；

步骤7.3：构建智能无线传感器观测数据获取请求；

步骤7.4：通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的系统，其特征在于，包括SOS服务注册子系统、规划插件构建安装子系统、SPS服务注册子系统、规划参数描述获取子系统、设置并验证任务规划参数子系统、任务规划请求构建提交子系统和在线获取智能无线传感器观测数据子系统；

所述的SOS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息、构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息、通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

所述的规划插件构建安装子系统，用于构建智能无线传感器规划插件、构建智能无线传感器规划插件安装请求、通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件；

所述的SPS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SPS注册请求、通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

所述的规划参数描述获取子系统，用于构建智能无线传感器任务规划参数描述请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；

所述的设置并验证任务规划参数子系统，用于设置智能无线传感器任务规划参数值、构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；

所述的任务规划请求构建提交子系统，用于构建智能无线传感器任务规划提交请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务；

所述的在线获取智能无线传感器观测数据子系统，用于构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求、通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式、构建智能无线传感器观测数据获取请求、通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据。

本发明具有以下优点和积极效果：

（1）支持互联网环境下在线的智能无线传感器任务规划。本发明提供了一种互联网环境下在线的智能无线传感器规划方法，支持用户通过互联网提交规划任务，提高了任务规划的便捷性；同时由于是基于互联网环境，用户可以通过各种联网终端，包括桌面计算机、手机及PDA等，随时随地进行规划，摆脱了时间和空间的限制；

（2）支持互联网环境下开放的异质智能无线传感器任务规划。本发明基于开放标准（SPS和SOS）并针对异质智能无线传感器进行拓展，所有智能无线传感器采用统一开放接口进行任务制定规划，屏蔽了智能无线传感器底层控制的复杂细节和差异性，支持智能无线传感器控制的互操作，降低了开发的难度和复杂性；

（3）支持智能无线传感器执行规划任务期间观测数据基于时空位置的访问和获取。现有的智能无线传感器数据和控制相互分离，传感器执行观测任务期间观测数据基于时空位置获取困难。本发明提出的规划方法不仅可以对智能无线传感器的观测任务进行规划，还能够较好地支持对智能无线传感器执行规划任务期间观测数据的基于时间和地理位置的获取和访问，不仅实现了有计划的观测，还实现了观测数据的共享。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能无线传感器在线开放规划流程图。

图2是本发明实施例提供的智能无线传感器任务执行流程图。

具体实施方式

开放地理信息联盟（Open Geospatial Consortium：OGC）的传感器网信息服务体系（Sensor Web Enablement: SWE）项目组制订的传感器规划服务（Sensor Planning Service: SPS）使数据收集设备互操作的控制和维护成为可能，支持对所需数据的收集过程进行管理。它设计的目的是提供一个基于互联网的互操作服务，通过这个服务，客户端可以对对于一个或多个传感器/平台收集数据的网络请求的可行性做出判断，或者客户端可以直接通过互联网给这些传感器或平台提交数据收集请求。SPS给收集设备（例如，传感器，和其他的信息收集设备）和支持这些收集设备的周边系统提供了一套标准和开放的接口。SPS的操作被划分为信息操作和功能操作，信息操作包括GetCapabilities、DescribeTasking、DescribeResultAccess和GetStatus。其中，GetCapabilities、DescribeResultAccess和GetStatus操作提供用户需要知道的元数据信息， 而DescribeTasking操作提供了设备管理系统需知的描述任务的信息。功能操作包括GetFeasibility、Submit、Update及Cancel。其中，GetFeasibility操作用于向用户反馈任务请求的可行性，Submit操作用于提交用户指派的请求。

为了实现传感器观测数据的网络共享和发现，OGC制定了传感器观测服务（Sensor Observation Service，SOS）接口规范，用于查询、过滤和获取观测及传感器系统的信息，是客户端和观测存储库之间的媒介或近实时的传感器通道。SOS提供的操作GetObservation通过时空查询和观测现象过滤，提供对传感器观测和测量数据的访问；RegisterSensor用于在SOS服务中注册新的传感器实例；InsertObservation用于向SOS发布传感器观测与测量数据。

智能无线传感器的规划主要包含两个层面的含义：一是为智能无线传感器制定观测任务，即如何观测的问题，包括观测时间和观测频率的设定；二是共享智能无线传感器执行观测任务期间的观测数据。本发明针对智能无线传感器的特点，基于SPS提供的开放的传感器规划服务框架，设计了一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，提出了从智能无线传感器元数据在SOS服务的在线注册，到智能无线传感器规划插件的构建及在线安装，到智能无线传感器元数据在SPS服务的在线注册，到智能无线传感器任务规划参数描述的在线获取，到智能无线传感器任务规划参数的在线设置、有效性验证及规划请求的在线提交，到最后的智能无线传感器在执行规划任务期间的观测数据基于时空位置的在线获取的整个流程，是一种互联网环境下在线和开放的智能无线传感器任务规划方法，为实现异质智能无线传感器控制的互操作和主动按需观测提供了支持，同时提高了智能无线传感器数据收集管理的便捷性和开放性。

下面以具体实施并结合附图对本发明作进一步说明。

请见图1，本发明的方法所采用的技术方案是：一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，包括以下步骤：

步骤1：在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务；包括以下子步骤：

步骤1.1：构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息；智能无线传感器SOS注册请求中的传感器描述信息包含了对智能无线传感器基本信息的详细描述，一般用SensorML（Sensor Model Language，传感器描述语言）语言进行表达。实施例以三维电子罗盘为例，其描述信息包括智能无线传感器的标识（sml:identification）信息（标识信息中的“标识码”是一个全球唯一的ID，用于对传感器进行唯一的标识，本实施例中为智能无线传感器分配的”标识码”为“urn:liesmars:insitusensor:BaoxieLandslideStation-DCM308”，其中“urn:liesmars:insitusensor”表示前缀，“BaoxieLandslideStation-DCM308”表示智能无线传感器的别名。

位置（sml:position）信息记录了传感器的地理空间位置，它以一个swe:Position作为值，位置值的参考框架（referenceFrame）取值“urn:ogc:def:crs:EPSG:4329”，表明传感器的位置坐标是相对于该地理空间参考框架的。传感器的位置包含“纬度”、“经度”和“海拔高度”三个坐标分量，对应的坐标轴（axisID）分别为“y”、“x”、“z”，定义（definitioin）分别为“urn:ogc:def:property:OGC:latitude”、“urn:ogc:def:property:OGC:longitude”、“urn:ogc:def:property:OGC:altitude”。三个坐标分量均为数量（swe:Quantity）类型，数量单位分别为“deg”、“deg”、“m”，其中“deg”表示角度单位度，“m”为长度单位米。智能无线传感器（本实施例为三维电子罗盘）的一个位置取值的三个分量分别为“30.47023”、“114.52685”和“41”，表示纬度为30.47023度，经度为114.52685度，海拔高度为41米。

输出（sml:outputs）信息描述了传感器的观测结果输出，它包含一个输出列表（sml:OutputList），列表中可以有一个或多个输出（sml:output），对于本实施例中的智能无线传感器-三维电子罗盘而言，输出有三个，分别为“倾角航向”、“倾角俯仰角”和“倾角翻滚角”。这三个输出均为数量（swe:Quantity）类型,对应的定义分别为“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassHeading”、“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassPitch”和“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassRoll”，其中“urn:ogc:def:property:OGC:1.0”表示前缀，“compassHeading”、“compassPitch”和“compassRoll”分别是三个输出的英文别名。gml:metaDataProperty进一步描述了该智能无线传感器的观测结果输出，它包含对该智能无线传感器观测数据在SOS服务中所属逻辑分组（offering）的描述，具体包括该逻辑分组的简短的标识（id）和名称（name），本实施例所采用的智能无线传感器（三维电子罗盘）的观测数据所属逻辑分组名称为“测绘遥感信息工程国家重点实验室（武汉大学）”，标识为“LIESMARS”。

步骤1.2：构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息；观测模板（ObservationTemplate）是传感器或系统的将要插入到SOS服务的观测数据的模板，以om:Observation作为值，具体内容包括采样时间（om:samplingTime），观测过程（om:procedure），观测属性（om:observedProperty），感兴趣的要素（om:featureOfInterest）和观测结果（om:result）。此处只是注册智能无线传感器元数据信息，每个元素的内容均为空。

步骤1.3：通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据，将步骤1.1和步骤1.2共同构建的智能无线传感器SOS注册请求通过互联网发送到SOS服务，利用SOS提供的传感器注册操作RegisterSensor，将智能无线传感器元数据在线注册到SOS服务中。注册完成后，SOS服务会返回一个为该智能无线传感器分配的唯一的ID，该ID值与S1.1步骤构建的智能无线传感器描述信息中智能无线传感器的“标识码”相同，为“urn:liesmars:insitusensor:BaoxieLandslideStation-DCM308”。通过上述步骤即可完成智能无线传感器元数据信息在SOS服务中的在线注册。

步骤2：构建并在线安装智能无线传感器规划插件；包括以下子步骤：

步骤2.1：构建智能无线传感器规划插件；由于SPS是一个框架，其提供的接口并非仅仅针对某些特定的传感器，它采用的是一种插件机制，为了实现智能无线传感器的任务规划，需要结合智能无线传感器的特点，构建智能无线传感器规划插件，通过实现SPS提供的信息操作和功能操作，实现智能无线传感器的规划控制功能：

（1）实现智能无线传感器规划服务的信息操作。智能无线传感器规划服务的信息操作包括GetCapabilities、DescribeTasking、DescribeResultAccess和GetStatus。其中，GetCapabilities、DescribeResultAccess和GetStatus操作提供用户需要知道的元数据信息，而DescribeTasking操作提供了设备管理系统需要知道的描述任务的信息。

（2）实现智能无线传感器规划服务的功能操作。功能操作包括GetFeasibility、Submit、Update及Cancel。其中GetFeasibility操作用于向用户反馈任务请求的可行性。Submit操作用于提交用户指派的任务。Submit操作中需要实现的逻辑包括智能无线传感器任务规划参数解析、任务构建及任务提交。其中任务规划参数解析主要获取智能无线传感器任务参数值；任务构建主要是编写用于智能无线传感器控制的Web服务的调用逻辑，即任务的详细流程；任务提交则是实例化定时器，为定时器指定要执行的逻辑及开始执行和结束执行的时间，同时启动定时器。

请见图2，是本发明实施例提供的智能无线传感器任务执行流程图，描述了Submit操作中应编写的逻辑：在用户提交了智能无线传感器观测任务之后，Submit操作首先解析参数（包括命令序数ordernum，传感器唯一标识符sensorID，命令类别order，采样周期sampling，采集次数loop，命令接收时间receivedate，任务开始时间starttime，任务结束时间endtime），然后根据参数值判断应该构建何种观测任务（order值为0，表示休眠；order值为1并且sampling值为22，表示间隔22秒连续采集3次；order值为1并且sampling值为12，表示间隔12秒连续采集6次），并判断该观测任务是否和智能无线传感器当前观测状态相同，如果相同，则维持当前观测状态；否则实例化定时器对象并为其指定要执行的逻辑及开始执行和结束执行的时间（定时器包括主定时器和辅助定时器，主定时器用于控制任务开始时间，辅助定时器用于控制任务结束时间），在到达任务开始时间时，调用预先发布的智能无线传感器控制服务（WebService，网络服务），使其执行规划的观测任务（如果当前要执行的任务是数据采集，即图2中的任务2或3，则在采集数据过程中实时共享智能无线传感器观测数据；若当前要执行的观测任务是休眠，即图中的任务1，则智能无线传感器进入休眠状态，不采集数据）。当到达观测任务结束时间时，辅助定时器结束当前观测任务，并调用预先发布的智能无线传感器控制服务，恢复先前采集状态。

步骤2.2：构建智能无线传感器规划插件安装请求；步骤2.1构建了智能无线传感器插件之后，需要将其安装到SPS的框架中，才能执行智能无线传感器插件的相关功能，实现智能无线传感器规划的相关操作。要安装智能无线传感器插件到SPS框架，首先需要构建智能无线传感器规划插件安装请求，定义插件类型和插件实现类的映射关系。

智能无线传感器插件安装请求的核心是插件类型PluginType和插件逻辑类Class的映射关系。插件逻辑类Class是实现了智能无线传感器规划服务相关操作的类文件的完整路径，插件类型PluginType是该插件的一个简易的别名。本实施例中插件类型（PluginType）命名为“SmartWirelessSensor-DCM-Plugin”，插件逻辑类（Class）的完整路径为“org.n52.sps.plugintype.smartwirelesssensor.DCMPlugin”。

步骤2.3：通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件；将步骤2.2构建的智能无线传感器规划插件安装请求通过互联网发送到SPS服务，利用SPS的Update操作，将该插件在线注册到SPS的资产管理器（AM，AssetManager）中，实现步骤2.1构建的智能无线传感器（本实施例中为三维电子罗盘）规划插件的在线安装。

步骤3：在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务；包括以下子步骤：

步骤3.1：构建智能无线传感器SPS注册请求；智能无线传感器SPS注册请求中包含了智能无线传感器所属的插件类型（PluginType），智能无线传感器实例别名（n52sps:Alias），智能无线传感器实例配置（testconfig:InstanceConfig）信息、智能无线传感器任务规划输入参数（testconfig:InputDescription）信息。其中智能无线传感器所属的插件类型（PluginType）值和步骤2.2中的PluginType值相同，表明该智能无线传感器（三维电子罗盘）实例规划服务利用步骤2.2中的插件逻辑类“org.n52.sps.plugintype.smartwirelesssensor.DCMPlugin”实现。传感器别名（n52sps:Alias）是指该智能无线传感器（三维电子罗盘）实例的名称，不同的智能无线传感器实例具有不同的别名，本实施例为“SmartWirelessSensor-DCM308”。

传感器配置（n52sps:SensorConfiguration）信息中的实例配置信息（testconfig:InstanceConfig）主要包括智能无线传感器的观测现象（testconfig:Phenomenon）、默认数据服务（testconfig:DefaultDataService）和传感器基本描述（testconfig:SensorDescription，可以利用步骤1.1构建的智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息），服务区域（testconfig:AreaOfService）和观测数据的访问（testconfig:TaskAccess）信息等。智能无线传感器任务规划输入参数（testconfig:InputDescription）信息包含对智能无线传感器任务参数的必选与可选（use）、参数含义描述（gml:Description）、参数取值约束的描述（sps:definition）。

步骤3.2：通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据；将步骤3.1构建的智能无线传感器SPS注册请求通过互联网发送到SPS服务，在线完成智能无线传感器（三维电子罗盘）实例的元数据在SPS资产管理器（AM，AssetManger）中的注册。注册完成后，SPS服务会返回一个为该智能无线传感器分配的唯一标识符（v1:SensorID），值为“SID1387719801946891838319675075”和一个合格的别名（v1:QualifiedAlias）“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu:SmartWirelessSesor-DCM308”，别名中的“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu”为前缀，“SmartWirelessSensor-DCM308”为步骤3.1中指定的传感器实例别名。

步骤4：在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；包括以下子步骤：

步骤4.1：构建智能无线传感器任务规划参数描述请求；智能无线传感器任务规划参数描述请求中需要指定的元素值为智能无线传感器ID（SensorID），其值为步骤3.2得到的传感器别名“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu:SmartWirelessSensor-DCM308”或者传感器ID“SID1387719801946891838319675075”。

步骤4.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；将步骤4.1构建的智能无线传感器任务规划参数描述请求通过互联网发送到SPS服务，利用SPS提供的信息操作DescribeTasking，在线获取智能无线传感器任务规划参数的详细描述。该请求返回的响应中对任务所需的参数（InputDescriptor），参数的必选与可选（use），是否可更新（updateable），参数取值约束（sps:definition）等进行了详细描述，以任务开始时间参数“starttime”为例，响应中说明其是一个必选参数（use=”required”），不可更新（updateable=”false”），取值类型为swe:Time类型，取值范围（这里指时间范围）为“1990-01-01”到“9999-01-01”（1990年01月01日到9999年01月01日）。

步骤5：设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性；包括以下子步骤：

步骤5.1：设置智能无线传感器任务规划参数值；根据需求，通过用于智能无线传感器任务规划参数设置的装置设置智能无线传感器任务规划参数值。对于必选参数，必须设置其值；对于可选参数，根据实际需要进行设置，可以留空。本实施例中任务开始时间“starttime”和结束时间“endtime”分别设置值为“2013-12-23T18:35:00+08:00”和“2013-12-23T19:00:00+08:00“，命令序数ordernum为0，命令类别order为1，采样周期sampling为22（单位为秒），采集次数loop为3次，命令接收时间receivedate为当前时间“2013-12-23T18:33:00+08:00”，传感器ID（sensorID）为步骤1.3注册智能无线传感器到SOS服务时得到的“ urn:liesmars:insitusensor:BaoxieLandslideStation-DCM308”。

步骤5.2：构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求；传感器有效性验证请求中包含通知目标（notificationTarget）信息，传感器ID（sensorID）、参数（parameters）和时间帧（timeFrame）信息。通知目标（notificationTarget）用于指定网络通知服务（Web Notification Service，WNS）以通知用户响应结果。传感器ID（sensorID）用于指定要规划的传感器，本实施例为“SID1387719801946891838319675075”或“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu:SmartWirelessSensor-DCM308”。参数（paramters）中包含一系列输入参数InputParameter，每一个参数均有一个paramterID属性，属性值必须和步骤4中获取的任务规划参数描述匹配。参数值（value）为步骤5.1设置的参数值。时间帧（timeFrame）规定了该请求维持有效的最大时间点，一般介于任务开始时间和任务结束时间之间。

步骤5.3：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；若通过验证，进入步骤6；否则，重复执行所述的步骤5，重新设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性，直至通过验证为止。

步骤6：构建并在线提交智能无线传感器任务规划请求；包括以下子步骤：

步骤6.1：构建智能无线传感器任务规划提交请求；任务规划请求中包含通知目标（notificationTarget）信息，传感器参数（sensorParam）信息。传感器参数信息包括两大部分：要规划的传感器ID（sensorID）和任务参数（parameters）值。智能无线传感器ID填写步骤3.2中得到的传感器别名“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu:SmartWirelessSensor-DCM308”或者SensorID“SID1387719801946891838319675075”，任务参数值为步骤5中通过有效性验证的参数值。

步骤6.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务。将步骤6.1构建的智能无线传感器任务规划请求通过互联网发送到SPS服务，利用SPS提供的功能操作Submit，在线完成智能无线传感器规划任务的提交，实现对智能无线传感器任务的在线规划。任务提交后，SPS服务会返回一个响应，响应中包含了SPS服务为刚刚提交的任务所分配的ID（taskID）“TID1387795394429967429938418820”，任务状态（status）“confirmed”，任务描述“the task you submit has been confirmed successfully”，以及最迟响应时间（LastestResponseTime）“2013-12-23T18:38:00+08:00”。

步骤7：基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据；包括以下子步骤：

步骤7.1：构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求；智能无线传感器规划结果获取方式描述请求中，传感器ID（SensorID）填写步骤3.2中得到的传感器别名“urn:ogc:object:feature:sensor:swewhu:SmartWirelessSensor-DCM308”或者SensorID“SID1387719801946891838319675075”。

步骤7.2：通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式；将步骤7.1构建的智能无线传感器规划结果获取方式描述请求通过互联网发送到SPS服务，利用SPS提供的信息操作DescribeResultAccess，在线获取智能无线传感器任务执行期间观测数据获取方式。该请求所返回的响应中对该智能无线传感器实例规划结果访问方式进行了描述：观测数据需要从服务类型（ServiceType）为SOS，服务地址（ServiceURL）为“http://gsw.whu.edu.cn:8080/SOSv3.5.0/sos”的服务中获取。

步骤7.3：构建智能无线传感器观测数据获取请求；智能无线传感器观测数据获取请求中offering表示观测数据所属逻辑分组，由于步骤1.1中向SOS服务注册的智能无线传感器元数据中offering的值为“LIESMARS“，此处与其相同，为”LIESMARS“，获取观测数据起点和终点分别设置成步骤5.1中的”startime“和”endtime“的值“2013-12-23T18:35:00+08:00”和“2013-12-23T19:00:00+08:00”。观测属性（observedProperty）的值和步骤1.3中的智能无线传感器的输出相同，本实施例中为“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassHeading”、“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassPitch”和“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassRoll”。感兴趣的要素信息（featureOfInterest）主要是对要获取的观测数据进行空间范围上的约束，这里设置空间范围为一个点列表（gml:posList）“29.985941 113.69685 31.364 113.69685 31.364 115.07628 29.985941 115.07628 29.985941 113.69685”，选定的空间关系为相交（ogc:Intersects），表示要获取观测位置与设置的空间范围为相交关系的观测值。

步骤7.4：通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据；将步骤7.3构建的智能无线传感器观测数据获取请求通过互联网发送到步骤7.2得到的SOS服务地址“http://gsw.whu.edu.cn:8080/SOSv3.5.0/sos“，得到观测数据获取请求的响应文档。响应文档中om:result元素用于存放满足查询过滤条件的所有观测记录及其说明，后代元素swe:elementCount的后代元素swe:value的值为6，表示满足查询条件的观测记录条数为6。swe:elementType对返回结果记录的每个字段（swe:field）进行了说明，本实施例依次为“SamplingTime”、“compassPitch”、“compassHeading”、“compassRoll”，分别表示采样时间、倾角俯仰角、倾角航向和倾角翻滚角，对应的字段定义分别为“http://www.opengis.net/def/property/OGC/0/SamplingTime”、“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassPitch”、“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassHeading”、“urn:ogc:def:property:OGC:1.0:compassRoll”，单位分别为“http://www.opengis.net/def/uom/ISO-8601/0/Gregorian“所指向的OGC定义的格林尼治时间单位、“°”、“°”、“°”。swe:DataArray的子元素swe:value 存放了所有满足条件的观测记录值，本实施例中满足查询条件的其中一条记录为 “2013-12-23T18:35:06.000+08:00,-40.6,105.3,-5.9; “，表示三维电子罗盘在采样时间2013-12-23T18:35:06.000+08:00得到的三个观测属性（倾角俯仰角、倾角航向和倾角翻滚角）的值依次为-40.6°，105.3°，-5.9°。

通过上述步骤，可以在互联网环境下在线地对异质智能无线传感器观测任务进行规划，实现对智能无线传感器数据收集过程开放和有效地管理。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的系统，包括SOS服务注册子系统、规划插件构建安装子系统、SPS服务注册子系统、规划参数描述获取子系统、设置并验证任务规划参数子系统、任务规划请求构建提交子系统和在线获取智能无线传感器观测数据子系统；

SOS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息、构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息、通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

规划插件构建安装子系统，用于构建智能无线传感器规划插件、构建智能无线传感器规划插件安装请求、通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件；

SPS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SPS注册请求、通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

规划参数描述获取子系统，用于构建智能无线传感器任务规划参数描述请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；

设置并验证任务规划参数子系统，用于设置智能无线传感器任务规划参数值、构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；

任务规划请求构建提交子系统，用于构建智能无线传感器任务规划提交请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务；

在线获取智能无线传感器观测数据子系统，用于构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求、通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式、构建智能无线传感器观测数据获取请求、通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1. 一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务，其中SOS服务表示传感器观测服务；

步骤2：构建并在线安装智能无线传感器规划插件；

步骤3：在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务，其中SPS服务表示传感器规划服务；

步骤4：在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；

步骤5：设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性，具体实现括以下子步骤：

步骤5.1：设置智能无线传感器任务规划参数值；

步骤5.2：构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求；

步骤5.3：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；若通过验证，进入步骤6；否则，重复执行所述的步骤5，重新设置智能无线传感器任务规划参数并在线验证任务规划参数有效性，直至通过验证为止；

步骤6：构建并在线提交智能无线传感器任务规划请求；

步骤7：基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据。

2. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤1所述的在线注册智能无线传感器元数据到SOS服务，包括以下子步骤：

步骤1.1：构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息；

步骤1.2：构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息；

步骤1.3：通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据。

3. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤2所述的构建并在线安装智能无线传感器规划插件，包括以下子步骤：

步骤2.1：构建智能无线传感器规划插件；

步骤2.2：构建智能无线传感器规划插件安装请求；

步骤2.3：通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件。

4. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤3所述的在线注册智能无线传感器元数据到SPS服务，包括以下子步骤：

步骤3.1：构建智能无线传感器SPS注册请求；

步骤3.2：通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据。

5. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤4所述的在线获取智能无线传感器任务规划参数描述，包括以下子步骤：

步骤4.1：构建智能无线传感器任务规划参数描述请求；

步骤4.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述。

6. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤6所述的构建并在线提交智能无线传感器任务规划请求，包括以下子步骤：

步骤6.1：构建智能无线传感器任务规划提交请求；

步骤6.2：通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务。

7. 根据权利要求1所述的支持异质智能无线传感器在线开放规划的方法，其特征在于：步骤7所述的基于时空位置在线获取智能无线传感器观测数据，包括以下子步骤：

步骤7.1：构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求；

步骤7.2：通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式；

步骤7.3：构建智能无线传感器观测数据获取请求；

步骤7.4：通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据。

8. 一种支持异质智能无线传感器在线开放规划的系统，其特征在于，包括SOS服务注册子系统、规划插件构建安装子系统、SPS服务注册子系统、规划参数描述获取子系统、设置并验证任务规划参数子系统、任务规划请求构建提交子系统和在线获取智能无线传感器观测数据子系统；其中SOS服务表示传感器观测服务，SPS服务表示传感器规划服务；

所述的SOS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SOS注册请求的传感器描述信息、构建智能无线传感器SOS注册请求的观测模板信息、通过互联网发送智能无线传感器SOS注册请求到SOS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

所述的规划插件构建安装子系统，用于构建智能无线传感器规划插件、构建智能无线传感器规划插件安装请求、通过互联网发送智能无线传感器规划插件安装请求到SPS服务，在线安装智能无线传感器规划插件；

所述的SPS服务注册子系统，用于构建智能无线传感器SPS注册请求、通过互联网发送智能无线传感器SPS注册请求到SPS服务，在线注册智能无线传感器元数据；

所述的规划参数描述获取子系统，用于构建智能无线传感器任务规划参数描述请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器任务规划参数描述；

所述的设置并验证任务规划参数子系统，用于设置智能无线传感器任务规划参数值、构建智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划参数有效性验证请求到SPS服务，在线验证智能无线传感器任务规划参数有效性；

所述的任务规划请求构建提交子系统，用于构建智能无线传感器任务规划提交请求、通过互联网发送智能无线传感器任务规划提交请求到SPS服务，在线提交规划任务；

所述的在线获取智能无线传感器观测数据子系统，用于构建智能无线传感器规划结果获取方式描述请求、通过互联网发送智能无线传感器规划结果获取方式描述请求到SPS服务，在线获取智能无线传感器规划结果获取方式、构建智能无线传感器观测数据获取请求、通过互联网发送智能无线传感器观测数据获取请求到SOS服务，在线获取智能无线传感器执行规划任务期间的观测数据。