CN104679518B - 一种实现物联网语义建模的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现物联网语义建模的方法及装置，包括物联网平台服务器使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；物联网平台服务器根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。通过本发明提供的技术方案，简单地实现了物联网语义Mashup功能，具有良好的可扩展性。

Description

一种实现物联网语义建模的方法及装置

技术领域

本发明涉及物联网应用技术，尤指一种实现物联网语义建模的方法及装置。

背景技术

随着物联网的快速发展，物联网用户的需求也在不断提高，用户开始表现出对多设备联动以及多数据融合的需求。为了满足用户需求，物联网应用对物联网平台的资源提供和处理能力提出了更高的要求，期望物联网平台能够准确、智能地提供物联网应用需求的数据和设备资源，以简化物联网应用的处理。为了满足这些新出现的需求，语义技术被引入物联网系统。采用语义的方式来描述资源，使得资源的描述具有良好的可读性，易于物联网平台理解和处理。来自物联网应用的资源请求也是基于语义描述的，实现了物联网平台准确地根据物联网应用的资源请求来返回相应的资源。

物联网在应用中最根本的问题之一在于建立设备和环境的关联方式，比如温度与温度传感器的关联。传统的关联方式是一种映射方式，比如温度----温度传感器，无法在映射中体现关联的逻辑，比如：假设有两个温度传感器如温度传感器A和温度传感器B，现有的映射方式中，只能体现为温度值与温度传感器的简单映射关系，不能体现出室内温度的数值与不同温度传感器即温度传感器A和温度传感器B的关系，也不能体现出温度传感器A和温度传感器B对该温度值的影响，即温度传感器A和温度传感器B的权值系数。

由于物联网应用的复杂性，物联网应用请求的资源往往无法直接对应到某个单独的物理设备，而可能是多个物理设备的融合。为了简化物联网应用的处理，语义Mashup功能被引入到物联网平台中。其中，Mashup是一种对已有资源和服务进行混搭来创建新的资源和服务的技术。

目前，物联网语义Mashup功能实现的基础是语义注释，即根据本地库中的概念对原始资源添加语义描述。物联网语义Mashup功能的实现过程大致包括：物联网平台根据原始资源的语义注释，并参考目标融合概念对应的融合规则，采用语义Mashup对原始资源进行组合以形成虚拟资源，并为虚拟资源添加与目标融合概念匹配的语义注释。也就是说，在语义组合业务中，一个环境参数可能与多个设备通过某种逻辑关联，为了满足这种关联方式，现有方法是将多个设备按照逻辑虚拟成一个设备，再利用传统映射的关联方式将环境参数与该虚拟设备关联。但是，这样处理，一方面，虚拟设备的实现方法并不是公开的，其他用户无法确认虚拟设备的实现方式是否满足需求，更无法根据自身需求对虚拟设备进行调整；另一方面，设备与环境参量在实际中其实是软关联的，并不是简单的映射，比如不同位置的温度传感器对房间温度表示质量是不同的，这个质量并不等同于温度传感器的自身固有精度属性而是与实际部署相关，应当体现在不同温度传感器之间的关系中而不是设备属性中。

基于这种技术，物联网平台往往会利用软件模拟模块来模拟多个设备或者数据资源融合后的虚拟设备或者虚拟资源，这种方法存在的问题主要就是无法共享平台内实现虚拟设备或虚拟资源的具体逻辑。而其他平台由于无法知道具体的逻辑，也就很难对其进行重用和扩展。

比如：计算城市的空气质量，需要对多个空气传感器的数值进行计算，物联网平台A可能有自己的计算方法，当物联网平台B向物联网平台A请求城市的空气质量时，物联网平台A只会返回计算后的空气质量，但是物联网平台B是无法知道计算的依据和方法的，因此，物联网平台B无法对获得的数据进行加工、扩展和重用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现物联网语义建模的方法及装置，能够简单地实现物联网语义Mashup功能，具有良好的可扩展性。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现物联网语义建模的方法，包括：物联网平台服务器使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；

物联网平台服务器根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。

其他物联网平台及设备对环境参数进行查询时，该方法还包括：

所述物联网平台服务器返回所述关系实体的地址标识，其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

所述关系类还包括测量关系子类和调整关系子类；

其中，测量关系子类用于测量关系关联的关系目标；调整关系子类用于调整关系关联的关系目标。

所述按照建立的关系模型生成对应的关系实体为对所述建立的关系模型的实例化。

所述用于外接访问的地址标识为URL地址。

本发明还公开了一种实现物联网语义建模的装置，至少包括建模单元、处理单元；其中，

建模单元，用于使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；

处理单元，用于根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。

还包括：接收处理模块，用于接收来自其他物联网平台服务器及设备对关系目标的查询时，返回关系实体的地址标识，以便其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

所述关系类还包括测量关系子类和调整关系子类；

其中，测量关系子类用于测量关系关联的关系目标；调整关系子类用于调整关系关联的关系目标。

与现有技术相比，本发明包括物联网平台服务器使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；物联网平台服务器根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。通过本发明提供的技术方案，简单地实现了物联网语义Mashup功能，具有良好的可扩展性。

进一步地，在其他物联网平台及设备需要对环境参数进行查询时，物联网平台会将关系对象的地址标识返回给其他物联网平台及设备，这样，其他物联网平台及设备根据返回的地址标识实现了对关系对象的访问。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实现物联网语义建模的方法的流程图；

图2为本发明关系模型的关系示意图；

图3(a)为本发明实现物联网语义建模的第一实施例及第二实施例中环境实体的建模的示意图；

图3(b)为本发明实现物联网语义建模的第一实施例中设备实体的建模的示意图；

图4为本发明实现物联网语义建模的第一实施例中关系实体的建模的示意图；

图5为本发明实现物联网语义建模的第二实施例中设备实体的建模的示意图；

图6为本发明实现物联网语义建模的第二实施例中关系实体的建模的示意图；

图7为本发明实现物联网语义建模的装置的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为本发明实现物联网语义建模的方法的流程图，如图1所示，包括：

步骤100：物联网平台服务器使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类。

建立关系模型时，关系模型通过属性的方式关联涉及的关系目标类，关系对象类和关系逻辑类，一个关系模型可以包含有多个关系对象类与一个目标对象类以一个关系逻辑类描述的逻辑关联；涉及的关系对象类可以通过属性的方式关联相关的操作类和质量类。关系逻辑类可以通过属性的方式关联具体的逻辑表达式。质量类可以通过属性的方式关联具体的质量值。如图2所示，图2为本发明关系模型的关系示意图。

其中，关系目标为关系所匹配的目标概念，如“平均温度”；关系对象为会对关系目标产生影响的要素；关系逻辑为多个关系对象对关系目标影响的逻辑；操作为物联网设备或者应用的操作；质量为衡量物联网设备的操作对关系目标影响程度的量。

本步骤中，描述方法为一种计算机语义描述语言，比如资源描述框架(RDF，Resource Description Framework)语言，在RDF语言中，类和属性是不同的概念，所有的联系采用三元组方式表达，即[类A属性类B]。比如：[room hasdevice light],其中room和light是类，hasdevice是属性。对于本步骤，假设采用RDF三元组方式进行描述以建立关系模型，即是[关系属性1关系目标]、[关系属性2关系对象]、[关系属性3关系逻辑]、[关系对象属性4关系操作]、[关系对象属性5质量]。本步骤的具体实现属于本领域技术人员的惯用技术手段，只要在本发明公开的上述技术方案的基础上是容易实现的，具体如何实现并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。

进一步地，

关系类还可以包括测量关系子类和调整关系子类。其中，测量关系子类用于测量关系关联的关系目标；调整关系子类用于调整关系关联的关系目标。

操作类通过属性的方式关联操作中与关系目标相关的参数类，或者，关系对象类通过属性的方式关联与关系对象中操作与关系目标相关的参数类。

在建立关系模型时，操作类可以通过属性的方式关联操作中对关系目标有影响的参数类，并进一步关联具体的参数值；或者，关系对象类通过属性的方式直接关联与关系对象类中的操作类和关系目标类相关的参数类，并进一步关联具体的参数值。

步骤101：物联网平台服务器根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外部访问的地址标识。

本步骤中的业务逻辑指的是物联网平台自身的业务逻辑，业务逻辑通常根据一定的预先设置的规则决定，比如计算城市空气质量的公式等。而关系模型中的关系逻辑类会关联一个逻辑表达式，用于描述这个业务逻辑。

本步骤中的生成对应的关系实体是对步骤100中建立的关系模型的实例化，比如日光灯是一个类，日光灯A是日光灯的一个实例化，称为一个日光灯实体。在步骤100建立的关系模型中，关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类。实例化后，关系实体通过属性的方式关联关系目标实体、关系对象实体和关系逻辑实体。关系对象实体通过属性的方式关联操作实体和质量实体。具体地，在关系目标实体中，会指明关系要描述的目标实体即语义组合的目标概念，比如房间A的温度；在关系对象实体中，会指明对关系目标实体产生影响的要素，比如房间A中的温度传感器A；在关系逻辑实体中，会指明多个关系对象实体对关系目标实体影响的具体逻辑即语义组合的业务逻辑，比如房间A的温度＝温度传感器A的温度/2+温度传感器B的温度/2。本步骤中具体如何进行实例化属于本领域技术人员的惯用技术手段，具体实现并不用于限定本发明的保护范围，这里不再赘述。这里强调的是，按照步骤100中间的关系模型进行实例化，并为实例化后的关系实体分配用于外接访问的地址标识，比如：关系实体的存在形式是一个RDF或者XML文件，为关系实体分配用于外部访问的地址，相当于为关系实体对应的RDF或XML文件分配一个统一资源地址(URL)地址，外部通过访问这个URL地址即可访问这个关系实体。

进一步地，本发明方法还包括：

步骤102：其他物联网平台服务器及设备对关系目标进行查询时，物联网平台服务器返回关系实体的地址标识，其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

下面结合具体实施例对本发明方法进行详细描述。

图3(a)为本发明实现物联网语义建模的第一实施例及第二实施例中环境实体的建模的示意图，如图3(a)所示，是对平均温度的描述，假设是房间701中卧室A的平均温度。图3(b)为本发明实现物联网语义建模的第一实施例中设备实体的建模的示意图，如图3(b)所示，对温度传感器A和温度传感器B的描述，说明包含有相应的测温操作A和测温操作B，以及相应的操作输出参数即温度A和温度B。图4为本发明实现物联网语义建模的第一实施例中关系实体的建模的示意图，如图4所示，对关系实体描述，说明关系A的关系目标是平均温度A，包含有两个关系对象即关系对象A和关系对象B，关系逻辑为逻辑A。hasTarget是关系实体到关系目标实体的属性，类似地，hasLogic是关系实体到关系逻辑实体的属性，hasObject是关系实体到关系对象实体的属性，Typeof是表明关系实体属于测量关系子类的属性。需要说明的是，附图中箭头上的英文只是代表用于关联两个特定类的属性的名称，没有特别含义，可以随意命名，只要方便理解即可，并不用于限定本发明的保护范围。

为了建立温度传感器A和温度传感器B对平均温度的关系，在建立相应的关系实体时，关系类型为测量关系。逻辑A的值即字符串A可以表示为[质量数值A×coreParameterValueof(测温操作A)+质量数值B×coreParameterValueof(测温操作B)]与(质量数值A+质量数值B)的比值，其中，coreParameterValueof()函数返回的操作的主要参数数值即返回测温操作A的主要参数温度A的数值。质量数值A和质量数值B为度量温度传感器A和温度传感器B测量室内温度的重要程度，可以根据温度传感器A和温度传感器B的位置设定，比如温度传感器A位于卧室中央，可以设置其值为1，温度传感器B在卧室角落可以设置其值为0.6。

关系实体建立后，无论本地平台，其他平台还是应用都可以根据关系实体的描述对房间701中卧室A的平均温度，与温度传感器A和温度传感器B的关系实体进行应用或者修正。本地平台也无需创建虚拟资源来测量房间701中卧室A的平均温度。

图3(a)为本发明实现物联网语义建模的第一实施例及第二实施例中环境实体的建模的示意图，如图3(a)所示，是对平均温度的描述，假设是房间701中卧室A的平均温度。图5为本发明实现物联网语义建模的第二实施例中设备实体的建模的示意图，如图5所示，对暖气机A和空调B的描述，说明包含有相应的升温操作A和降温操作B，以及相应的操作输入参数即温度A和温度B。图6为本发明实现物联网语义建模的第二实施例中关系实体的建模的示意图，如图6所示，对关系实体描述，说明关系实体“关系A”关联的关系目标实体是“平均温度A”，关系实体“关系A”关联有两个关系对象实体即关系对象A和关系对象B，关联的关系逻辑实体为逻辑A。hasTarget是关系实体到关系目标实体的属性，类似地，hasLogic是关系实体到关系逻辑实体的属性，hasObject是关系实体到关系对象实体的属性，Typeof是表明关系实体是调整关系子类的属性。

为了建立暖气机A和空调B对平均温度的关系，在建立相应的关系实体时，逻辑A的值即字符串A可以表示为:

质量数值A×(coreParameterValueof(升温操作A)>Valueof(平均温度A)？coreParameterValueof(升温操作A)-Valueof(平均温度A)：0)+质量数值B×(coreParameterValueof(降温操作B)<Valueof(平均温度A)？coreParameterValueof(降温操作B)-Valueof(平均温度B)：0))+Valueof(平均温度A)。

其中，coreParameterValueof()函数返回的操作的主要参数数值即返回升温操作A的主要参数温度A的数值。质量数值A和质量数值B为度量升温操作A和降温操作B对室内平均温度的影响程度，可以根据暖气机A和空调B的位置和工况设定，比如暖气机A位于卧室中央，可以设置其值为1，空调B在卧室角落，可以设置其值为0.8。Valueof(平均温度A)返回平均温度A的值，具体可以参考第一实施例。

关系实体建立后，无论本地平台，其他平台还是应用都可以根据关系实体的描述对房间701中卧室A的平均温度与暖气机A和空调B的关系实体进行应用或者修正。本地平台也无需创建虚拟资源来改变房间701卧室A的平均温度。

图6为本发明实现物联网语义建模的装置的组成结构示意图，该装置设置在物联网平台服务器中，如图6所示，至少包括建模单元、处理单元；其中，

建模单元，用于使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；

处理单元，用于根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。

本发明装置还包括：接收处理模块，用于接收来自其他物联网平台服务器及设备对关系目标的查询时，返回关系实体的地址标识，以便其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种实现物联网语义建模的方法，其特征在于，包括：

物联网平台服务器使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；其中，一个关系模型包含有多个关系对象类与一个目标对象类以一个关系逻辑类描述的逻辑关联；

物联网平台服务器根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其他物联网平台及设备对环境参数进行查询时，该方法还包括：

所述物联网平台服务器返回所述关系实体的地址标识，其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述关系类还包括测量关系子类和调整关系子类；

其中，测量关系子类用于测量关系关联的关系目标；调整关系子类用于调整关系关联的关系目标。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述按照建立的关系模型生成对应的关系实体为对所述建立的关系模型的实例化。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述用于外接访问的地址标识为统一资源地址URL。

6.一种实现物联网语义建模的装置，其特征在于，至少包括建模单元、处理单元；其中，

建模单元，用于使用语义注释对原始资源和融合概念之间的关系进行描述以建立关系模型：关系建模为类；关系类通过属性的方式关联关系目标类、关系对象类和关系逻辑类；关系对象类通过属性的方式关联操作类和质量类；其中，一个关系模型包含有多个关系对象类与一个目标对象类以一个关系逻辑类描述的逻辑关联；

处理单元，用于根据语义组合的概念、业务逻辑和涉及的原始资源，按照建立的关系模型生成对应的关系实体，并为关系实体分配用于外接访问的地址标识。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：接收处理模块，用于接收来自其他物联网平台服务器及设备对关系目标的查询时，返回关系实体的地址标识，以便其他物联网平台服务器及设备根据返回的地址标识访问关系实体。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述关系类还包括测量关系子类和调整关系子类；

其中，测量关系子类用于测量关系关联的关系目标；调整关系子类用于调整关系关联的关系目标。