專利名稱：用于傳感器的本體驅(qū)動的查詢和編程的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于傳感器的本體驅(qū)動的查詢和編程的方法和系統(tǒng)。具體地，傳感器可以是與節(jié)點通信的遠程傳感器網(wǎng)絡的一部分，該節(jié)點是使用公共網(wǎng)絡可訪問的。
背景技術(shù)：
眾所周知，在傳感器網(wǎng)絡中對用于數(shù)據(jù)采集的傳感器節(jié)點進行編程是比較困難的。程序員必須不僅考慮到在網(wǎng)絡范圍上要達到的結(jié)果，還要考慮到如何處理消息路由、數(shù)據(jù)丟失、能量節(jié)省、無線電行為、無線電管理和局部事件交互，以及底層傳感器架構(gòu)、傳感器能力和這些傳感器支持的編程語言的異質(zhì)性。 希望解決或改善與用于傳感器的數(shù)據(jù)采集和/或編程的現(xiàn)有技術(shù)關聯(lián)的一個或多個不足或不利之處，或者至少提供有用的備選方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種對至少一個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的方法，所述方法包括在查詢源處產(chǎn)生用于相對于所述至少一個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令；經(jīng)由第一網(wǎng)絡將所述查詢或命令傳輸給本體變換器；根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力，對所述查詢或命令進行分類；使用所述本體變換器可訪問的存儲器中存儲的一個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令，產(chǎn)生變換后的查詢或程序；將所述變換后的查詢或程序傳輸給與所述至少一個傳感器通信的至少一個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序；從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少一個結(jié)果；以及返回所述至少一個結(jié)果。本發(fā)明還涉及一種對至少一個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于在查詢源處產(chǎn)生用于相對于所述至少一個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令并經(jīng)由第一網(wǎng)絡將所述查詢或命令傳輸給本體變換器的裝置；用于根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力對所述查詢或命令進行分類的裝置；用于使用所述本體變換器可訪問的存儲器中存儲的一個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令來產(chǎn)生變換后的查詢或程序的裝置，其中，用于產(chǎn)生變換后的查詢或程序的裝置包括用于將所述變換后的查詢或程序傳輸給與所述至少一個傳感器通信的至少一個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序的裝置；以及從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少一個結(jié)果并返回所述至少一個結(jié)果的裝置。本發(fā)明還涉及一種對至少一個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
查詢源，配置為產(chǎn)生用于相對于所述至少一個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令；本體推理器，配置為根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力，對所述查詢或命令進行分類；與所述至少一個傳感器通信的至少一個傳感器節(jié)點；以及與所述查詢源、所述本體推理器和所述至少一個傳感器通信的本體變換器，其中所述本體變換器配置為接收所述查詢或命令，并將所述查詢或命令傳遞給所述本體推理器以進行分類；使用本體變換器可訪問的存儲器中存儲的一個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令，產(chǎn)生變換后的查詢或程序；將所述變換后的查詢或程序傳輸給所述至少一個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序；從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少一個結(jié)果；以及返回所述至少一個結(jié)果。


下面參照附圖通過示例更詳細地描述了實施例，附圖中圖I是對傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)的框圖；圖2是更詳細示出了圖I系統(tǒng)的一些組件的框圖；以及圖3是對傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的方法的流程圖。
具體實施例方式所述實施例一般涉及對傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的方法和系統(tǒng)。這種傳感器可以包括例如與傳感器節(jié)點通信的單個或多個傳感器，可能是獨立工作的，或者作為傳感器網(wǎng)絡的一部分。傳感器節(jié)點負責對與該節(jié)點關聯(lián)的每個傳感器的直接查詢或控制。這里描述的實施例以與每個傳感器的接口的任何技術(shù)要求無關的方式，促進了經(jīng)由相關節(jié)點對傳感器進行的本體驅(qū)動的查詢或控制，從而容忍了多種傳感器網(wǎng)絡上不同傳感器之間普遍的異質(zhì)性。本文以概括方式以及參照具體示例描述了實施例?，F(xiàn)在參照圖1，示出了對傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括一個或多個計算機系統(tǒng)105，例如個人計算機或服務器，每個計算機系統(tǒng)具有在其上可執(zhí)行的查詢編輯器110。系統(tǒng)100也包括本體服務器120、一個或多個本體變換器125、一個或多個本體推理器135、一個或多個網(wǎng)關145、一個或多個節(jié)點155以及與每個節(jié)點155關聯(lián)的一個或多個傳感器160。查詢編輯器110包括在計算機系統(tǒng)105的存儲器(未示出)中存儲的或者計算機系統(tǒng)105可訪問的可執(zhí)行程序代碼。查詢編輯器110用于方便用戶查詢或命令形成，并解譯和顯示(在未示出的顯示器中)相對于這些查詢或命令而接收到的結(jié)果。查詢編輯器110的可執(zhí)行程序代碼包括或者訪問用于執(zhí)行本體察覺接口 115的程序代碼，以方便創(chuàng)建或產(chǎn)生遵從與一個或多個傳感器160有關的預定本體的查詢或命令。查詢編輯器110通過網(wǎng)絡(例如互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡)經(jīng)由本體服務器120與本體變換器125通信，從而本體變換器125接收由查詢編輯器110產(chǎn)生的查詢或命令，以用于本文所述的處理。本體變換器125和本體推理器135可以是在相同服務器系統(tǒng)140上或在分離的服務器上駐留的或可執(zhí)行的。服務器系統(tǒng)140經(jīng)由網(wǎng)絡與本體服務器120通信，并經(jīng)由網(wǎng)絡與網(wǎng)關145通信。當本體變換器125接收到來自查詢編輯器110的查詢或命令時，本體變換器125將查詢或命令傳遞給與該本體變換器125通信的本體推理器135。本體變換器125可以包括在例如服務器系統(tǒng)140等計算機系統(tǒng)中，并具有存儲有代碼片斷130的存儲器120(圖2所示)?？梢曰诒倔w推理器135對查詢或命令的分類，匯編代碼片斷130以形成合適的命令。由本體推理器135產(chǎn)生的經(jīng)分類的查詢或命令由本體變換器125處理，以選擇適合執(zhí)行該查詢或命令的一個或多個代碼片斷130。本體變換器125使用所選代碼片斷130來產(chǎn)生命令，并經(jīng)由網(wǎng)關145將命令發(fā)送給一個或多個節(jié)點155,以便有關的傳感器160中的一個或多個來執(zhí)行。這種命令可以用于檢索與傳感器160進行的測量有關的數(shù)據(jù)或信息，或者用于對傳感器160進行重新編程或重新配置。本體變換器125可以訪問能力本體，該能力本體根據(jù)傳感器160能夠處理的查詢定義了傳感器160的特定功能能力。能力本體應該設計為使得對查詢類型進行標識的所命名的能力類別是不相交的。本體變換器125包括程序代碼，用于針對查詢的所命名的已知能力子類別(即時的或過渡的)搜索分類結(jié)果。當找到這種子類別(存在至多一個)時，本體變換器125調(diào)用被編寫為處理該查詢類型的特定模塊或方法。例如，當查詢被分類為對傳感器節(jié)點重新編程的類型時，本體變換器125使用用戶查詢中的實例信息來指定針對傳感器節(jié)點155的新程序應該做什么，以執(zhí)行對該新程序進行匯編和加載的程序代碼。可以經(jīng)由一個或多個網(wǎng)絡，例如互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡，從本體變換器125向一個或多個節(jié)點155傳輸命令。在要訪問多個節(jié)點155的情況下，可以采用中介服務器或網(wǎng)關145等網(wǎng)關節(jié)點，來方便這些節(jié)點155與本體變換器125之間的通信。如圖I所示，每個節(jié)點155具有與之關聯(lián)并通信的一個或多個傳感器160。節(jié)點155與傳感器160的這種關聯(lián)可以是物理的和/或邏輯的。系統(tǒng)100中節(jié)點155的數(shù)目可以少到I個，并且可以多到系統(tǒng)架構(gòu)能夠支持的數(shù)目。類似地，與每個節(jié)點155關聯(lián)的傳感器160的數(shù)目可以少到I個，并且可以與節(jié)點數(shù)目一樣，多到系統(tǒng)架構(gòu)能夠支持的數(shù)目。系統(tǒng)100是針對節(jié)點155和傳感器160的數(shù)目的可縮放性而特定地設計的，因為系統(tǒng)100采用的本體驅(qū)動的查詢或命令范例允許在與每個傳感器160的底層硬件或技術(shù)要求無關的情況下處理查詢或命令。本體服務器120提供針對系統(tǒng)100內(nèi)所有本體變換器125要采用的本體的儲存庫。該本體服務器提供用于對傳感器網(wǎng)絡上的查詢或命令進行措詞表達的上下文信息或詞匯，并且可以視為包括兩部分提供了一般背景術(shù)語的域本體，以及對網(wǎng)絡中的傳感器160和節(jié)點155的功能進行特定建模的能力本體。該能力本體也在異質(zhì)傳感器網(wǎng)絡150之間共享，并被加載到查詢編輯器110中。 對于域本體，一些實施例使用以W3C的本體語言OWL (擴展自SWEET (源自NASA，http://sweet, jpl. nasa. gov))表達的本體。SWEET提供上下文類別,包括現(xiàn)象風,空間方向，屬性速度，屬性溫度，以及屬性相對濕度。一些實施例可以擴展SWEET，以定義一般來說對于描述特定傳感器網(wǎng)絡中傳感器的能力有用的類別或?qū)傩?，例如包括?、2和3中所示的那些。在能力本體中，可以定義對傳感器的能力進行特定地建模的類別和屬性，例如表5、6、7、8和9中所示的那些。每個本體變換器125包括計算機程序指令(下面參照圖2更詳細描述)，該計算機程序指令允許將本體變換器125配置為接收來自查詢編輯器110的查詢或命令。本體變換器125采用本體推理器135對查詢或命令分類，并將分類后的查詢或命令映射到對目的地傳感器網(wǎng)絡150中的傳感器的特定能力加以說明的能力本體上。本體變換器125通過獲得代碼片斷130，基于分類后的查詢和能力本體來建立變換后的查詢。這樣，本體變換器125可以視為向接收到的每個查詢或命令應用動態(tài)地確定 的本體變換器，從而允許與傳感器相關地來執(zhí)行查詢或命令，而不管傳感器之中的任何異質(zhì)性。代碼片斷130包括語言模板形式的數(shù)據(jù)，或者包括采用目的地傳感器節(jié)點155的語言的程序片斷。如本文所述，這種代碼片斷130由本體變換器125用來以傳感器節(jié)點155的語言產(chǎn)生可執(zhí)行程序或查詢。變換后的查詢或命令由本體變換器125經(jīng)由網(wǎng)絡或經(jīng)由專用通信媒介(有線的或無線的)發(fā)送給網(wǎng)關145(可以包括傳感器網(wǎng)絡150內(nèi)的節(jié)點155)。本體變換器125也可以使用結(jié)果過濾模塊145 (圖2)來過濾經(jīng)由網(wǎng)關145從傳感器網(wǎng)絡50返回的響應，其中來自網(wǎng)關145的返回數(shù)據(jù)比對于原始查詢的完整響應所需的數(shù)據(jù)多。例如，使用氣象站作為傳感器節(jié)點155的示例，該傳感器節(jié)點155提供本機命令以請求同時來自所有傳感器的當前數(shù)據(jù)，本體和查詢編輯器HO可以允許用戶查詢來自任何特定傳感器的當前測量數(shù)據(jù)(見表6中的查詢當前數(shù)據(jù)在該查詢中必須命名一個或多個傳感器)。因為每個這種查詢都是查詢當前數(shù)據(jù)的子類別，所以在每種情況下，本體變換器125向氣象站(用作傳感器節(jié)點155)發(fā)布相同的命令，但是結(jié)果過濾模塊145內(nèi)的本體變換器過濾代碼丟棄響應中與所命名的一個或多個傳感器不對應的那個或那些部分。本體推理器135包括用于使用所建立的本體的公理來執(zhí)行邏輯推理的計算機可執(zhí)行程序代碼。具體地，本體推理器135執(zhí)行將本體的類別和屬性分類到類別分級中的功能。因此，由本體變換器125采用本體推理器135，根據(jù)所建立的本體(這里稱為域本體)來分類查詢或命令。在本體推理器135不能夠根據(jù)域本體分類查詢或命令的情況下，向本體變換器125提供帶有這種意思的消息，如果需要，本體變換器125進而通知查詢編輯器110，使得向發(fā)源方用戶或其他查詢發(fā)源方顯示適當?shù)南ⅰＷ鳛橄虮倔w變換器125發(fā)送查詢之前的驗證步驟，查詢編輯器110可以初始地提供查詢或命令給本體推理器135，以進行分類。如果該查詢或命令可以分類為針對至少一個傳感器節(jié)點155的能力概念的子概念，則有效的驗證了用于系統(tǒng)100內(nèi)進一步處理的查詢或命令。如果無法執(zhí)行分類，則可以使用查詢編輯器110來重新構(gòu)造查詢或命令。網(wǎng)關145包括傳感器網(wǎng)絡150內(nèi)的節(jié)點，該節(jié)點可以具有或不具有與之關聯(lián)的傳感器160，并且可以包括功能完整的傳感器節(jié)點155。網(wǎng)關145用作針對傳感器網(wǎng)絡150的網(wǎng)絡接入點，例如通過公共或私有網(wǎng)絡(例如互聯(lián)網(wǎng)或公共交換電話網(wǎng)絡(PSTN))。網(wǎng)關145應該具有可靠的電力供應，以便其可以可靠地執(zhí)行其網(wǎng)關功能。網(wǎng)關145用作去往和來自傳感器網(wǎng)絡150的控制和單訪問的點。
每個傳感器節(jié)點155 —般包括用于激活和控制各個單獨傳感器160的可編程系統(tǒng)。每個傳感器節(jié)點155可以存儲測量數(shù)據(jù)，并通過無線電或固定網(wǎng)絡與其他節(jié)點155通信，以共享傳感器測量數(shù)據(jù)或其他消息，包括經(jīng)由網(wǎng)關145接收的消息。傳感器160的非限制性示例可以包括例如用于測量環(huán)境、醫(yī)療、工業(yè)或其他狀況的化學、生物、電、物理或其他傳感器。傳感器網(wǎng)絡150包括傳感器節(jié)點155和傳感器160的集合或組(無論是虛擬的還是物理上關聯(lián)的)，其中網(wǎng)絡150內(nèi)的節(jié)點155和傳感器160具有至少一個共同主題、功能、角色或關聯(lián)，使得在網(wǎng)絡內(nèi)按所期望地將它們分組在一起。能力本體設計為使得本體推理器135對查詢的分類將該查詢放入到類似查詢的類別(能力類別)中，由此可以使用本體變換器125中的共同程序代碼來執(zhí)行該查詢。本體變換器125包括用于針對已知的命名的能力類別(作為該查詢的超類別(即時的或過渡的))來搜索分類結(jié)果的程序代碼(例如可以包括在如下關于圖2所述的查詢管理模塊240中)。當找到這種超類別時，程序代碼調(diào)用被編寫為處理該能力類別的特定模塊或方法。一些能力類別需要例如特定日期或溫度范圍等參數(shù)，以便可以將查詢的單獨部分(包括數(shù)據(jù) 類型和對象屬性實例)作為參數(shù)傳遞給查詢管理模塊240，并且可以使用該單獨部分根據(jù)用戶請求對查詢進行詳細說明。例如，傳感器網(wǎng)絡150可以使用Environdata WeatherMaster 1600氣象站，該氣象站具有使用預定義的控制語言的內(nèi)置處理器和存儲器，該氣象站用作具有多個傳感器160的傳感器節(jié)點155。所識別的命令之一，STORAGE命令，可以用來對氣象站進行重新編程，以按照選定的間隔獲取選定的傳感器讀數(shù)，并將原始讀數(shù)或合計讀數(shù)存儲在選定的存儲器位置。STORAGE命令自身以關鍵字“ STORAGE ”開始，隨后在同一文本行中跟隨有用于反映上述選擇的參數(shù)。為有效使用該命令，該命令之前必須有一行命令“MEM ON”,并且之后跟隨有一行命令“MEN OFF”。必須將全部的三個命令傳輸給氣象站以對氣象站進行重新編程。查詢編輯器110支持用戶將查詢構(gòu)建為采用本體語言的表達式。例如，考慮表7的重新編程查詢。按照表7中給出的類別的定義，該查詢是創(chuàng)建功能(CreatedFunctions)類別的子類別。用戶創(chuàng)建該查詢類別，并請求本體推理器135對其進行分類。如果該查詢不是能力類別的子類別，則該查詢不是有效查詢，可以拒絕該查詢。在本示例中，該查詢是表6的設定存儲功能的子類別?？梢蕴崾居脩糨斎脶槍υ擃悇e的(繼承的)實例屬性的數(shù)據(jù)類型值。因為能力本體是使用針對查詢中使用的類別的適當數(shù)據(jù)類型屬性來設計的，所以查詢編輯器110立即提示這些屬性值在該情況下,針對hasStrgTabNo的整數(shù),一天中的時間I和時間2，作為創(chuàng)建功能的屬性。假設用戶分別輸入值3，0900和O。此外，假設已經(jīng)先前初始化了本體，其中濕度傳感器的sensorNo數(shù)據(jù)類型屬性設定為值5 (這與氣象站的本機傳感器編號系統(tǒng)對應)，天(Day)類別具有的屬性timetypeCmd的值設定為“小時(HOUR)”(在本機語言中，這表示在一天中的固定時間進行日常測量)，以及平均(Average)類別具有的數(shù)據(jù)類型屬性StatCmd設定為值“AVERAGE”。當本體變換器125接收到來自查詢編輯器110的查詢和實例時，本體變換器125將查詢分類為設定存儲功能(setStorageFunction)能力類別的子類別，并使用內(nèi)部碼將該查詢翻譯成氣象站所要求的形式。本體變換器125構(gòu)造“STORAGE”命令串，適當?shù)刈芳尤鐝牟樵儗嵗袡z索到的參數(shù)。本體變換器125還在內(nèi)部通過內(nèi)部序列號分配方法產(chǎn)生命令編號(co_andNo)，并在需要時插入固定字符串。在這種情況下，采用WeatherMaster的語言，所請求的命令變?yōu)椤癝TORAGE 6AVERAGE35100H0UR 09000”,其中參數(shù)分別對應于 commandNo、statCmd、hasStrgTabNo、sensorNo、l、0、0、timetypeCmd、一天中的timel和time2。此外，如上所述,本體變換器125通過兩個MEM命令將該行文本括起來。
現(xiàn)在參照圖2,關于至少一個節(jié)點155和至少一個傳感器60,更加具體地示出了本體變換器125。本體變換器125包括處理器210和存儲器220?？蓤?zhí)行程序指令形式的多種軟件組件225、230、240和245存儲在存儲器220中并可由處理器210執(zhí)行。處理器210可以包括一個或多個處理器，這些處理器是物理的或虛擬的，并且是位于一體的或分布式的。存儲器220是處理器210可訪問的，并且可以包括分布式的或位于一體的一個或多個存儲介質(zhì)。當執(zhí)行時，本體變換器125將域本體225從本體服務器120加載到存儲器220中。本體變換器125還加載來自本體服務器120的或駐留在本體變換器125中的預定的傳感器能力局部本體235，并將該能力本體與域本體225組合，以形成本體，本體變換器125使用該本體將分類的查詢或命令映射到可以在節(jié)點155上執(zhí)行的合適的代碼片斷130上。可以通過在去除第二文件中首部文本的任何重復部分或者其他冗余文本之后進行文件拼接，來組合能力本體和域本體。備選地，可以使用本體語言的特征，將一個本體導入另一個本體中，或者類似地，第三骨架本體可以導入每一個本體。存儲器220還包括查詢管理模塊240，查詢管理模塊240配置為當由處理器210執(zhí)行時，接收來自查詢編輯器110的查詢，將該查詢與域本體和傳感器能力本體組合，然后調(diào)用本體推理器135將該查詢分類到已在能力本體中描述的查詢類別中。如果查詢類別不是由能力本體中的查詢類別包含的，則將查詢拒絕為無效，因為該查詢未請求傳感器網(wǎng)絡能夠執(zhí)行的功能。例如，為了組合查詢和本體，可以通過在將本體提交給本體推理器155進行分類之前，將查詢追加到本體文件，來將查詢斷言為本體中已命名的類別描述。本體變換器125使用查詢類別來訪問代碼片斷130或代碼模板庫或文件系統(tǒng)，代碼片斷130或代碼模板體現(xiàn)了采用傳感器網(wǎng)絡的語言的用于執(zhí)行查詢類別的結(jié)構(gòu)。然后，本體變換器125通過根據(jù)查詢中指定的參數(shù)完成模板或程序片斷來完成變換，并將變換后的查詢或命令(作為程序)提交給網(wǎng)關145，以在傳感器網(wǎng)絡150上執(zhí)行。通過插入從查詢類別的實例、以及由查詢編輯器指定的或如同實例一樣在本體中提前斷言的查詢類別屬性中檢索的數(shù)據(jù)來填充模板。通過查詢編輯器110提交的查詢可以包括兩部分。第一部分是被分類來確定查詢類型的類別定義(可選地，以及關聯(lián)的屬性公理)。第二部分可以是一組實例，其用于使用針對類別的數(shù)據(jù)類型屬性或其他對象屬性的基本值，來進一步細化查詢。查詢編輯器110支持輸入兩種類型的信息，但不是所有查詢類型都要求實例數(shù)據(jù)。例如，表6的setStorageFunction 查詢類型從功能(Function)類別(經(jīng)由 CreatedFunctions 類別)繼承了稱為“timel”的數(shù)據(jù)類型屬性，并且查詢編輯器提示用戶向該字段中輸入整數(shù)。只有查詢的類別定義部分用來進行分類。本體變換器125可以使用該整數(shù)值作為至氣象站的命令的一部分-特別地，該整數(shù)值是用于分離感測測量值的時間單位的倍數(shù)。類似地，本體實例可以用于存儲在查詢處理中使用的一些固定值(例如，命令中與針對每個傳感器的氣象站的標識符對應的相應數(shù)字)。這些實例值成為要插入針對在創(chuàng)建的傳感器節(jié)點命令而正被匯編的串或程序代碼中的參數(shù)。本體變換器125接收經(jīng)由網(wǎng)關145從傳感器網(wǎng)絡節(jié)點155返回的響應。在接收到的響應包含的數(shù)據(jù)比滿足原始查詢所需的數(shù)據(jù)多的情況(如果傳感器網(wǎng)絡不能夠如所需的那樣是選擇性的，則會發(fā)生這種情況)下，本體 變換器125使用結(jié)果過濾模塊245來進行結(jié)果過濾，以將結(jié)果縮減到僅有原始查詢中指定的那些。然后，本體變換器125將經(jīng)過濾或未過濾的結(jié)果返回給查詢編輯器110。網(wǎng)關145將從本體變換器125接收的經(jīng)分類和變換的程序或查詢傳輸并安裝到一個或多個節(jié)點155上，并將程序或查詢加載到傳感器網(wǎng)絡中網(wǎng)關145負責的相關傳感器網(wǎng)絡節(jié)點155的存儲器255中。然后，由查詢或程序被定向至的每個節(jié)點155的處理器250來執(zhí)行經(jīng)分類和變換的程序或查詢。根據(jù)程序或查詢，網(wǎng)絡的一些傳感器160可以變?yōu)榧せ畹牟⑦M行測量，測量值記錄在節(jié)點155的存儲器255中，并且還可能由處理器250根據(jù)查詢或程序指令對測量值進行分析。然后，在一個或多個消息中將測量值傳輸給網(wǎng)關145。網(wǎng)關145可以聚集來自傳感器網(wǎng)絡150內(nèi)多于一個傳感器節(jié)點155的響應，然后將一個或多個響應傳輸給本體變換器125?，F(xiàn)在參照圖3，圖3示出了傳感器的本體驅(qū)動的查詢和編程的方法300。方法300開始于步驟305，在步驟305，本體察覺接口 115接受查詢或命令。查詢或命令可以表示為web本體語言(OWL)代碼片斷，例如，包含一個或多個類別描述和屬性公理，也可以包含類別實例、對象屬性和數(shù)據(jù)類型屬性?？梢詮囊蕾囉谟脩糨斎氲牟樵冊椿蛘邚淖詣硬樵兿到y(tǒng)接收查詢或命令。備選地，查詢或命令可以表示為描述邏輯公理，或由圖形本體編輯器中的圖形手段(例如Prot6g6或Prot6g6插件)來表示。作為可選的驗證子過程，可以在步驟310由查詢編輯器110將查詢或命令連同本體(包括域本體和一個或多個能力本體)一起發(fā)送給本體推理器135，以在步驟315進行分類，并且經(jīng)分類的本體返回給本體察覺接口 115，以呈現(xiàn)給用戶以及進行錯誤報告。為使查詢是有效的，必須將查詢分類為本體能力類別中查詢類別的子類別，并且本體中能夠響應于該查詢類別的傳感器節(jié)點是變換后的查詢可以發(fā)送至的節(jié)點。在步驟320，將查詢或命令發(fā)送給本體變換器125。本體變換器125通過將查詢或命令發(fā)送給本體推理器135以對查詢或命令進行分類、進行驗證并發(fā)現(xiàn)哪些傳感器節(jié)點能夠響應于該查詢或命令，來重復步驟310和315 (在步驟325和330)。在步驟335，本體推理器135向本體變換器125返回分類后的查詢或命令。這一般是組合的本體和查詢或命令的表示，該表示將查詢或命令放置于類別分級內(nèi)，從該表示中可以容易地提取本體中的查詢或命令的子類別或超類別。在步驟340，本體變換器125檢索與查詢所分類到的查詢類別相對應的代碼片斷130或命令模板，然后匯編這些片斷，并填充來自查詢或命令的剩余參數(shù)，以產(chǎn)生針對傳感器網(wǎng)絡150的可執(zhí)行查詢或程序。在步驟345，通過適當?shù)耐ㄐ沤橘|(zhì)將可執(zhí)行查詢或程序傳輸給傳感器網(wǎng)絡150，并且指示傳感器網(wǎng)絡150的相關節(jié)點155執(zhí)行該查詢或程序。在步驟350(在以定時的間隔請求結(jié)果的情況下，或者根據(jù)其他遞歸準則，可以重復步驟350多次)，經(jīng)由網(wǎng)關145向本體變換器125返回來自傳感器網(wǎng)絡150中節(jié)點155的結(jié)果。
在步驟355，如果結(jié)果包 含的數(shù)據(jù)比原始查詢所需的數(shù)據(jù)多，在步驟360濾除過量數(shù)據(jù)，并向查詢編輯器或可能的一些其他目的地(如原始查詢或命令中指定的)返回剩余結(jié)果。例如，如果用戶查詢在查詢當前數(shù)據(jù)(queryCurrentData)類型(表6)的查詢中請求溫度數(shù)據(jù)，氣象站只會立即返回針對所有傳感器的數(shù)據(jù)，因此對氣象站的查詢剛好要求所有傳感器，并且本體變換器125對結(jié)果進行解析并丟棄不需要的數(shù)據(jù)。更加具體地，將傳感器編號存儲為本體中針對每個傳感器的實例，并且與查詢的概念部分一起傳遞給本體變換器125。本體變換器125構(gòu)建查詢而沒有傳感器編號，但是隨后剛好傳遞回幾行響應，該響應在行的適當位置處具有正確的傳感器編號。下面描述系統(tǒng)100組件和/或方法300步驟的具體示例。所有這些示例僅僅是示意性而非限制性的，旨在將所述實施例置于上下文中。根據(jù)所述實施例，用戶(可以是人或軟件代理，可以不熟悉傳感器可用性或編程風格)可以使用本體的語言來表達查詢或命令，該查詢是要進行一些傳感器觀測的請求，或者是對這些傳感器的一些特定的重新配置的命令。將該查詢或命令以修改后的形式發(fā)送給用作傳感器控制設備的一個或多個傳感器節(jié)點155。例如，傳感器節(jié)點155控制可以包括可編程的氣象站，其中傳感器160是實現(xiàn)氣象相關測量功能(例如溫度、相對濕度、風速或風向測量)的傳感器。在本示例中，氣象站(作為傳感器節(jié)點155的一個示例)接收變換后的查詢或命令，并相對于與之關聯(lián)并通信(無論是否物理上與之連接)環(huán)境傳感器來執(zhí)行該查詢或命令。為說明目的，繼續(xù)氣象站示例。在該示例中，氣象站可以是來自澳大利亞昆士蘭的Environdata Australia Pty Ltd 的 Weather Masterl600,作為一個傳感器節(jié)點 155。查詢編輯器110、本體變換器125和本體推理器135可以使用例如011^(特別是子語言011^-00等web本體語言作為本體語言。對于0WL-DL，可以使用Clark&Parsia LLC的Pellet版本I. 5作為本體推理器135?？梢允褂肧tandford University的Prot6g60WL編輯器3. 3. 1(可選地,與Prot6g6的Java (版本6)插件相組合)作為查詢編輯器110。該Java插件實現(xiàn)本體察覺接口 115，以提供圖形用戶界面(GUI)，并用于與本體變換器125的Java實現(xiàn)方式進行接口連接。這里描述的一般本體可以是為特定目的而建造的本體，如本文所述的，導入由NASA發(fā)布的本體SWEET I. O的本體。該本體可以視為域本體和傳感器能力本體的組合,如本文所述的。在這種上下文中，域本體可以視為作為基礎本體而保持不變的本體的一部分，而能力本體是可變的和擴展的，以說明添加至系統(tǒng)100的每個新的傳感器網(wǎng)絡150。下述示例示出了提取Prot6g6中顯示的域本體，但是應該理解，可以使用OffL本體語言的其他表現(xiàn)形式，包括但不限于邏輯表達式、Manchester Syntax、OffL2Functional-StyIe-Syntax或RDF/XML (這是針對RDF (資源描述框架)的XML (可擴展標記語目)語法)?？梢匀缦滤鲈诒倔w中對氣象站傳感器能力進行建模。氣象站具有四個傳感器溫度傳感器、相對濕度傳感器、風速傳感器和風向傳感器。將氣象站的每個傳感器建模為如下類別SWEET超類別“material_thing: Sensor”被限制為使用具有傳感器特定填充項的“measures”屬性,如下表I所示。
權(quán)利要求
1.ー種對至少ー個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的方法，所述方法包括 在查詢源處產(chǎn)生用于相對于所述至少ー個傳感器執(zhí)行的查詢或命令； 經(jīng)由第一網(wǎng)絡將所述查詢或命令傳輸給本體變換器； 根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力，對所述查詢或命令進行分類； 使用所述本體變換器可訪問的存儲器中存儲的ー個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令,產(chǎn)生變換后的查詢或程序； 將所述變換后的查詢或程序傳輸給與所述至少一個傳感器通信的至少ー個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序； 從所述至少ー個傳感器節(jié)點接收查詢或程序的至少ー個結(jié)果；以及 返回所述至少ー個結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述至少一個傳感器包括在傳感器網(wǎng)絡中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述至少一個傳感器節(jié)點包括在所述傳感器網(wǎng)絡中，所述傳感器網(wǎng)絡具有多個傳感器節(jié)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3之一所述的方法，其中將所述至少一個結(jié)果返回給查詢源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4之一所述的方法，其中將所述至少一個結(jié)果返回給目的地而不是查詢源。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5之一所述的方法，還包括在返回所述至少一個結(jié)果之前，對所述至少ー個結(jié)果進行過濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中過濾包括將所述至少ー個結(jié)果從執(zhí)行所述變換后的查詢或程序而產(chǎn)生的較大結(jié)果集合縮減到滿足查詢源處產(chǎn)生的查詢或命令的結(jié)果集ムロ o
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中過濾由本體變換器執(zhí)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8之一所述的方法，其中經(jīng)由通過第二網(wǎng)絡與本體變換器通信的網(wǎng)關，傳輸所述變換后的查詢或程序以及接收所述至少ー個結(jié)果。
10.根據(jù)權(quán)利要求I到9之一所述的方法，其中在本體變換器處執(zhí)行接收所述至少ー個結(jié)果。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到10之一所述的方法，還包括在向本體變換器傳輸查詢或命令之前，驗證查詢或命令。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中驗證包括向本體推理器傳輸查詢或命令，以由本體推理器根據(jù)所述本體和所述至少一個或多個預定能力對查詢或命令進行分類。
13.根據(jù)權(quán)利要求I到12之一所述的方法，其中向本體變換器傳輸查詢或命令包括經(jīng)由第一網(wǎng)絡向能夠訪問所述本體的本體服務器傳輸查詢或命令，其中本體服務器將查詢或命令傳輸給經(jīng)由第一網(wǎng)絡可訪問的ー個或多個本體變換器中指定的ー個。
14.根據(jù)權(quán)利要求I到13之一所述的方法，其中查詢源包括具有接ロ的查詢編輯器，接ロ配置為在所述本體內(nèi)構(gòu)造查詢或命令。
15.ー種對至少ー個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 用于在查詢源處產(chǎn)生用于相對于所述至少ー個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令并經(jīng)由第一網(wǎng)絡將所述查詢或命令傳輸給本體變換器的裝置； 用于根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力對所述查詢或命令進行分類的裝置； 用于使用所述本體變換器可訪問的存儲器中存儲的ー個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令來產(chǎn)生變換后的查詢或程序的裝置，其中，用于產(chǎn)生變換后的查詢或程序的裝置包括用于將所述變換后的查詢或程序傳輸給與所述至少一個傳感器通信的至少ー個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序的裝置；以及用于從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少ー個結(jié)果并返回所述至少一個結(jié)果的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個傳感器包括在傳感器網(wǎng)絡中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個傳感器節(jié)點包括在所述傳感器網(wǎng)絡中，所述傳感器網(wǎng)絡具有多個傳感器節(jié)點。
18.根據(jù)權(quán)利要求15到17之一所述的系統(tǒng)，還包括用于在返回所述至少一個結(jié)果之前對所述至少ー個結(jié)果進行過濾的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中過濾裝置配置為將至少ー個結(jié)果從執(zhí)行所述變換后的查詢或程序而產(chǎn)生的較大結(jié)果集合縮減到滿足查詢源處產(chǎn)生的查詢或命令的結(jié)果集合。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中過濾裝置包括本體變換器。
21.根據(jù)權(quán)利要求15到20之一所述的系統(tǒng)，還包括經(jīng)由第二網(wǎng)絡與本體變換器通信的網(wǎng)關節(jié)點，其中傳輸所述變換后的查詢或程序以及接收所述至少ー個結(jié)果經(jīng)由網(wǎng)關節(jié)點執(zhí)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求15到21之一所述的系統(tǒng)，還包括用于在向本體變換器傳輸查詢或命令之前驗證查詢或命令的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中驗證裝置包括本體推理器，配置為接收查詢或命令，以由本體推理器根據(jù)所述本體和所述至少一個或多個預定能力對查詢或命令進行分類。
24.根據(jù)權(quán)利要求15到23之一所述的系統(tǒng)，其中將所述至少一個結(jié)果返回給查詢源。
25.根據(jù)權(quán)利要求15到24之一所述的系統(tǒng)，其中將所述至少一個結(jié)果返回給目的地而不是查詢源。
26.根據(jù)權(quán)利要求15到25之一所述的系統(tǒng)，還包括能夠訪問所述本體的本體服務器， 其中向本體變換器傳輸查詢或命令包括經(jīng)由第一網(wǎng)絡向本體服務器傳輸查詢或命令，其中本體服務器配置為將查詢或命令傳輸給經(jīng)由第一網(wǎng)絡可訪問的ー個或多個本體變換器中指定的ー個。
27.根據(jù)權(quán)利要求15到26之一所述的系統(tǒng)，其中查詢源包括具有接ロ的查詢編輯器，接ロ配置為在所述本體內(nèi)構(gòu)造查詢或命令。
28.根據(jù)權(quán)利要求15到27之一所述的系統(tǒng)，其中用于產(chǎn)生變換后的查詢或程序的裝置包括本體變換器。
29.—種對至少ー個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括查詢源，配置為產(chǎn)生用于相對于所述至少ー個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令； 本體推理器，配置為根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力，對所述查詢或命令進行分類； 與所述至少一個傳感器通信的至少ー個傳感器節(jié)點；以及 與所述查詢源、所述本體推理器和所述至少一個傳感器通信的本體變換器，其中所述本體變換器配置為接收所述查詢或命令，并 將所述查詢或命令傳遞給所述本體推理器以進行分類；使用本體變換器可訪問的存儲器中存儲的ー個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令,產(chǎn)生變換后的查詢或程序；將所述變換后的查詢或程序傳輸給所述至少ー個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序；從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少ー個結(jié)果；以及返回所述至少ー個結(jié)果。
30.ー種本體驅(qū)動的查詢或編程方法，實質(zhì)上如以上參照附圖和/或示例描述的那樣。
31.ー種本體驅(qū)動的查詢或編程系統(tǒng)，實質(zhì)上如以上參照附圖和/或示例描述的那樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對至少一個傳感器進行本體驅(qū)動的查詢或編程的方法。方法包括在查詢源處產(chǎn)生用于相對于所述至少一個傳感器而執(zhí)行的查詢或命令；經(jīng)由第一網(wǎng)絡將所述查詢或命令傳輸給本體變換器；根據(jù)本體以及所述至少一個傳感器的一個或多個預定能力，對所述查詢或命令進行分類；使用所述本體變換器可訪問的存儲器中存儲的一個或多個代碼片段，基于所分類的查詢或命令，產(chǎn)生變換后的查詢或程序；將所述變換后的查詢或程序傳輸給與所述至少一個傳感器通信的至少一個傳感器節(jié)點，以由所述至少一個傳感器節(jié)點相對于所述至少一個傳感器來執(zhí)行所述變換后的查詢或程序；從所述至少一個傳感器節(jié)點接收所述查詢或程序的至少一個結(jié)果；以及返回所述至少一個結(jié)果。
文檔編號G06F17/40GK102625933SQ200980161054
公開日2012年8月1日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者克里·利·泰勒 申請人:聯(lián)邦科學和工業(yè)研究機構(gòu)