Семантическая сенсорная сеть ( SSW ) представляет собой союз сенсорной сети и технологий семантической сети . Кодирование описаний датчиков и данных наблюдений датчиков с помощью языков семантической сети обеспечивает более выразительное представление, расширенный доступ и формальный анализ ресурсов датчиков. SSW аннотирует данные датчиков с помощью пространственных, временных и тематических семантических метаданных. Эта технология основана на текущих усилиях по стандартизации в рамках Sensor Web Enablement (SWE) Открытого геопространственного консорциума [1] [2] и расширяет их с помощью технологий семантической сети для предоставления расширенных описаний и доступа к данным датчиков. [3]
Онтологии и другие семантические технологии могут быть ключевыми обеспечивающими технологиями для сенсорных сетей, поскольку они улучшат семантическую совместимость и интеграцию, а также облегчат рассуждение, классификацию и другие типы обеспечения и автоматизации, не включенные в стандарты Open Geospatial Consortium (OGC). Семантическая сенсорная сеть позволит организовать, установить и управлять сетью, ее сенсорами и полученными данными, запрашивать, понимать и контролировать их с помощью высокоуровневых спецификаций. Онтологии для сенсоров предоставляют основу для описания сенсоров. Эти онтологии позволяют классифицировать и рассуждать о возможностях и измерениях сенсоров, происхождении измерений и могут позволить рассуждать об отдельных сенсорах, а также рассуждать о соединении ряда сенсоров в качестве макроинструмента. Онтологии сенсоров в некоторой степени отражают стандарты OGC, и, учитывая онтологии, которые могут кодировать описания сенсоров, понимание того, как сопоставлять онтологии и модели OGC, является важным соображением. Семантическая аннотация описаний датчиков и сервисов, которые поддерживают обмен данными датчиков и управление сенсорными сетями, будет служить той же цели, что и семантическая аннотация веб-сервисов. Это исследование проводится в рамках деятельности W3C Semantic Sensor Network Incubator Group (SSN-XG).
Консорциум Всемирной паутины ( W3C ) инициировал группу инкубатора семантических сенсорных сетей (SSN-XG) для разработки онтологии семантической сенсорной сети (SSN), предназначенной для моделирования сенсорных устройств, систем, процессов и наблюдений. Группа инкубатора позже перешла в группу сообщества семантических сенсорных сетей. Затем она была подхвачена совместной рабочей группой OGC и W3C по пространственным данным в Интернете и опубликована в качестве рекомендации W3C. [4]
Онтология Семантической сенсорной сети (SSN) позволяет наглядно представлять наблюдения датчиков, выборку и приведение в действие. Онтология SSN закодирована в языке веб-онтологии (OWL2). Ряд проектов использовали ее для улучшенного управления данными датчиков в Интернете, включая аннотацию, интеграцию, публикацию и поиск. [5]
Датчики по всему миру в настоящее время собирают лавины данных о мире. Быстрое развитие и внедрение сенсорных технологий усугубляет существующую проблему слишком большого количества данных и недостаточного количества знаний [1]. Чтобы смягчить этот избыток, данные датчиков могут быть аннотированы семантическими метаданными для повышения взаимодействия между гетерогенными сенсорными сетями, а также для предоставления контекстной информации, необходимой для понимания ситуации . Методы семантической паутины могут значительно помочь в решении проблемы интеграции и обнаружения данных, поскольку они помогают структурированно сопоставлять различные схемы метаданных.
Технологии семантической сенсорной паутины (SSW) используются в таких областях, как сельское хозяйство , борьба со стихийными бедствиями , [6] управление зданиями и управление лабораториями .
Мониторинг различных экологических характеристик имеет решающее значение для роста растений . Экологические характеристики, которые имеют решающее значение для производителей, в основном, это температура , влажность, pH , электропроводность (EC) и многое другое. Мониторинг в реальном времени в дополнение к настройке оповещений для упомянутых датчиков никогда не был возможен. С созданием SSW производители теперь могут отслеживать условия выращивания своих растений в реальном времени. [7]
Примером такого прогресса в сельском хозяйстве посредством использования SSW является исследование, проведенное в 2008 году на австралийских фермах , где температура, влажность, барометрическое давление , скорость ветра, направление ветра и количество осадков контролировались с использованием методологии SSW. Архитектура этого исследовательского проекта состоит из потребностей в личной интеграции, семантической сети и многого другого в дополнение к интеграции семантических данных , т. е. где данные централизованы, чтобы сделать сенсорные семантические веб-технологии значимыми и полезными. [8]
Управление зданиями может быть довольно сложным, поскольку стоимость устранения повреждений значительно выше, чем наличие надлежащих инструментов мониторинга для предотвращения повреждений. SSW позволяет получать уведомления об утечках воды, контролировать температуру в квартире с помощью смартфона и многое другое.
Управление лабораторными испытаниями может быть довольно сложным, особенно если испытания проводятся в течение длительного времени, в нескольких местах или в инфраструктурах, где проводится много испытаний. Такие испытания включают испытания на ползучесть для материала, испытания реакции определенного химического вещества или испытания беспроводной передачи цепи. Достижения в SSW позволяют осуществлять мониторинг лабораторных переменных в реальном времени с помощью датчиков. Такие датчики могут учитывать более одного фактора перед выдачей оповещения. [9] Например, оповещение может сработать, когда давление и температура превышают определенный предел, или оповещение может сработать, когда давление в одном здании падает, а давление в другом здании остается прежним.
Стандартизация — это длительный и сложный процесс, поскольку игроки в области, имеющие существующие решения, будут рассматривать любую стандартизацию как дополнительные расходы на свою деятельность. Open Geospatial Consortium (OGC), международная добровольная организация по согласованным стандартам, основанная в 1994 году, прилагает усилия для улучшения и ускорения роста сообщества SSW и стандартизации сенсорной информации в Интернете. [10] Большинство стандартов OGC зависят от обобщенной архитектуры, которая коллективно зафиксирована в наборе документов . Целью OGC является предоставление улучшений в описании и значении сенсорных данных. Кроме того, OGC обеспечил связь Sensor Web. OGC отвечает за создание открытых геопространственных стандартов. Более того, OCG поддерживается промышленностью , правительством и академическими партнерами, что позволяет легко создавать технологии геообработки, известные как «plug and play».
Текущие проблемы в области SSW включают в себя отсутствие стандартизации, что замедляет темпы роста датчиков, созданных для измерения вещей. Чтобы семантическая сенсорная сеть была осмысленной, языки, теги и метки в различных приложениях, разработанных разными разработчиками, должны быть одинаковыми. К сожалению, из-за разрозненной разработки различных архитектур такая стандартизация невозможна. Эта проблема называется обширностью.
Существует также проблема несогласованности, так как при изменении архитектуры существующего решения логика системы больше не будет работать. Для решения этой проблемы требуется большой объем ресурсов (в зависимости от размера и сложности системы). Например, многие существующие системы используют двенадцать бит для передачи данных о температуре на локальный компьютер . Однако в SSW приемлемо 16 бит данных. Эта несогласованность приводит к более высокому трафику данных без дополнительного улучшения точности. Для улучшения старой системы необходимо выделить дополнительные биты и изменить требования к буферу, что является дорогостоящим. Предполагая, что ресурсы, необходимые для выполнения требования тега, доступны, все еще существуют ненужные данные, которые требуют дополнительного места для хранения, а также создают путаницу для других членов SSW. Единственное оставшееся решение — изменить требования к оборудованию , что требует больших ресурсов.