一种传感器网络数据的管理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种传感器网络数据的管理系统及方法，其中，所述管理系统包括：感知层，包括传感器节点和路由器节点；原始数据处理层，包括原始数据处理模块和原始数据数据库；语义层，包括传感器本体和工业应用领域本体；中间件层，用于处理浏览器或者应用程序的HTTP请求，并查询语义图形数据库，返回HTTP响应给用户；应用层，包括浏览器和/或应用程序。本发明专利技术提供的技术方案，能够解决传统传感器网络的智能化很低，大量数据的分析处理工作都需要人工去完成的问题。

Sensor network data management system and method

The invention relates to a management system and method, a sensor network data which includes the management system: the perception layer, including sensor nodes and router nodes; the original data processing layer, including the original data processing module and data database; the semantic layer, the bag body sensor body and industrial applications; middleware layer for browser or application HTTP requests, and semantic query graph database, the HTTP response is returned to the user; the application layer, including browsers and / or application. The technical proposal provided by the invention can solve the problem that the intelligence of the traditional sensor network is very low, and the analysis and processing of a large amount of data need to be accomplished manually.

【技术实现步骤摘要】
一种传感器网络数据的管理系统及方法
本专利技术属于语义网
，涉及一种传感器网络数据的管理系统及方法。
技术介绍
语义网被认为是未来的网络形式，由蒂姆·伯纳斯-李提出。这种网络是一种机器可理解的智能网络，它能够让计算机理解概念及其相互之间的逻辑关系。其基本思想是，将一个领域的词汇以及词汇间的关系以无歧义的方式良好定义。使得计算机能够以类似于人脑的方式去理解网络上的资源，从而以一种智能的方式处理网络上的信息。传感器网络是物联网领域的一个重要组成部分，主要用于感知环境信息。尤其是现代工业应用中，传感器网络发挥了巨大的作用。它们就像一张皮肤一样感知周围的环境，从而辅助工作人员了解当前的生产环境，并根据采集的环境信息做出一定的反应。然而，传统传感器网络的智能化很低，大量数据的分析处理工作都需要人工去完成。因此，将语义技术引入传感器网络领域，增强传感器网络数据管理的智能化具有广泛地实用价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种传感器网络数据的管理系统及方法，能够解决传统传感器网络的智能化很低，大量数据的分析处理工作都需要人工去完成的问题。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种传感器网络数据的管理系统，所述管理系统包括应用层、中间件层、语义层、原始数据处理层以及感知层，其中：所述感知层包括传感器节点和路由器节点，所述感知层用于采集工业生产环境数据，并为本体实例的更新提供数据源；所述原始数据处理层，包括原始数据处理模块和原始数据数据库，所述原始数据处理层用于实现数据的表示、分类和过滤，并且将数据格式通过网关设备转换后存储到所述原始数据数据库中；所述语义层包括传感器本体和工业应用领域本体，所述语义层用于支持本体的更新、扩展、检查和完善；在所述语义层中，本体被存储到语义图形数据库中；在所述语义层中，传感器网络数据进行阈值的判断，其中，符合条件的数据通过语义图形数据库的接口对本体中的实例进行数值更新；所述的中间件层，用于处理浏览器或者应用程序的HTTP请求，并查询语义图形数据库，返回HTTP响应给用户；所述应用层中包括浏览器和/或应用程序；其中，用户通过浏览器或者应用程序管理传感器网络数据、监控传感器网络运行状态以及工业应用环境的实时信息；所述应用层以知识图谱的形式显示当前的信息，并且为用户提供一个查询接口，并通过该查询接口向用户反馈其感兴趣的信息；通过浏览器或者应用程序，可对传感器的位置进行部署。进一步地，所述用户包含普通用户和管理员用户；其中，普通用户只能对传感器网络数据进行查看而不能对设备进行控制；管理员用户不但能够查看传感器网络数据，而且能够对生产环境和设备进行控制。一种传感器网络数据的管理方法，所述管理方法包括：对传感器以及工业应用领域建模，为工业应用领域提供统一的本体模型；传感器节点采集的数据经过网关设备进行初步的数据表示、分类和过滤，进而存储到原始数据数据库中；网关设备将传感器网络数据转换为IPv4格式的数据，并将所述IPv4格式的数据发送至PC端；通过本体数据库的接口将传感器网络数据接入本体数据库；通过阈值判断模块将符合预设条件的传感器网络数据存储到本体数据库中；判断本体数据库中是否已经存在预设传感器节点的信息；如果存在，将本体数据库中所述预设传感器节点的信息更新；如果不存在，创建一个传感器节点的实例；应用程序或者浏览器向Web服务器发送HTTP请求，并通过后端应用程序对本体数据库中的内容进行访问；所述Web服务器通过HTTP响应向应用程序或者浏览器返回结果。进一步地，对传感器以及工业应用领域建模包括：使用语义技术对前端感知设备以及工业应用领域建模，使得领域术语和词汇具有明确的含义；其中，通过本体建模，术语及其之间的关联关系被以一种机器可理解的方式定义，同时，传感器网络数据被赋予了时间、空间以及主题语义。进一步地，所述方法还包括：将动态变化的数据以空白节点的方式作为传感器实例的一个属性值；并且，应用程序能够检测到传感器发送来的数据，并实时地更新空白节点上的数据；所述动态变化的数据包括传感器采集的数值和采集时间。进一步地，所述方法还包括：通过对传感器网络数据分析，推测出当前传感器网络的运行状况以及检测的工业应用环境的异常状态，并发出指令对生产环境进行调控。进一步地，所述浏览器或者所述应用程序部署传感器节点信息，所述传感器节点信息包括传感器节点的测量位置；相应地，所述方法还包括：从浏览器或者应用程序执行部署传感器节点的命令，并在语义图形数据库中更新一个传感器实例。进一步地，所述传感器网络数据中包含源地址、目的地址、数值、传感器网络协议中的至少一种；相应地，本体实例更新模块提取出相应数据位数值，并将提取的相应数据位数值用于更新本体数据库中的实例。进一步地，所述浏览器或者所述应用程序还用于为用户提供查询接口，通过用户的输入指令检索到用户感兴趣的资源，并将查询结果以表的形式或者以知识图谱的形式展示给用户。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过本体建模，为传感器数据提供统一的共享数据模型。因此，该方法可以有效地管理传感器网络数据和工业应用环境，能够解决传统传感器网络的智能化很低，大量数据的分析处理工作都需要人工去完成的问题。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为本专利技术的整体架构图；图2为传感器网络数据转换成IPv4报文后的数据格式；图3为传感器本体以及工业应用领域本体的构建方法图；图4为传感器网络数据更新本体实例的流程图；图5语义传感器Web的交互图。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。请参阅图1，本申请实施方式提供一种传感器网络数据的管理系统，所述管理系统包括应用层、中间件层、语义层、原始数据处理层以及感知层，其中：所述感知层包括传感器节点和路由器节点，所述感知层用于采集工业生产环境数据，并为本体实例的更新提供数据源；所述原始数据处理层，包括原始数据处理模块和原始数据数据库，所述原始数据处理层用于实现数据的表示、分类和过滤，并且将数据格式通过网关设备转换后存储到所述原始数据数据库中；所述语义层包括传感器本体和工业应用领域本体，所述语义层用于支持本体的更新、扩展、检查和完善；在所述语义层中，本体被存储到语义图形数据库中；在所述语义层中，传感器网络数据进行阈值的判断，其中，符合条件的数据通过语义图形数据库的接口对本体中的实例进行数值更新；所述的中间件层，用于处理浏览器或者应用程序的HTTP请求，并查询语义图形数据库，返回HTTP响应给用户；所述应用层中包括浏览器和/或应用程序；其中，用户通过浏览器或者应用程序管理传感器网络数据、监控传感器网络运行状态以及工业应用环境的实时信息；所述应用层以知识图谱的形式显示当前的信息，并且为用户提供一个查询接口，并通过该查询接口向用户反馈其感兴趣的信息；通过浏览器或者应用程序，可对传感器的位置进行部署。在本实施方式中，所述用户包含普通用户和管理员用户；其中，普通用户只能对传感器网络数据进行查看而不能对设备进行控制；管理员用户不但能够查看传感器网络数据，而且能够对生产环境和设备进行控制。在本实施方式中，设备和软件构成如下：传感器节点采用2.4GHz无线射频收发及控制模块CC2530，4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器网络数据的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括应用层、中间件层、语义层、原始数据处理层以及感知层，其中：所述感知层包括传感器节点和路由器节点，所述感知层用于采集工业生产环境数据，并为本体实例的更新提供数据源；所述原始数据处理层，包括原始数据处理模块和原始数据数据库，所述原始数据处理层用于实现数据的表示、分类和过滤，并且将数据格式通过网关设备转换后存储到所述原始数据数据库中；所述语义层包括传感器本体和工业应用领域本体，所述语义层用于支持本体的更新、扩展、检查和完善；在所述语义层中，本体被存储到语义图形数据库中；在所述语义层中，传感器网络数据进行阈值的判断，其中，符合条件的数据通过语义图形数据库的接口对本体中的实例进行数值更新；所述的中间件层，用于处理浏览器或者应用程序的HTTP请求，并查询语义图形数据库，返回HTTP响应给用户；所述应用层中包括浏览器和/或应用程序；其中，用户通过浏览器或者应用程序管理传感器网络数据、监控传感器网络运行状态以及工业应用环境的实时信息；所述应用层以知识图谱的形式显示当前的信息，并且为用户提供一个查询接口，并通过该查询接口向用户反馈其感兴趣的信息；通过浏览器或者应用程序，可对传感器的位置进行部署。...

【技术特征摘要】
1.一种传感器网络数据的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括应用层、中间件层、语义层、原始数据处理层以及感知层，其中：所述感知层包括传感器节点和路由器节点，所述感知层用于采集工业生产环境数据，并为本体实例的更新提供数据源；所述原始数据处理层，包括原始数据处理模块和原始数据数据库，所述原始数据处理层用于实现数据的表示、分类和过滤，并且将数据格式通过网关设备转换后存储到所述原始数据数据库中；所述语义层包括传感器本体和工业应用领域本体，所述语义层用于支持本体的更新、扩展、检查和完善；在所述语义层中，本体被存储到语义图形数据库中；在所述语义层中，传感器网络数据进行阈值的判断，其中，符合条件的数据通过语义图形数据库的接口对本体中的实例进行数值更新；所述的中间件层，用于处理浏览器或者应用程序的HTTP请求，并查询语义图形数据库，返回HTTP响应给用户；所述应用层中包括浏览器和/或应用程序；其中，用户通过浏览器或者应用程序管理传感器网络数据、监控传感器网络运行状态以及工业应用环境的实时信息；所述应用层以知识图谱的形式显示当前的信息，并且为用户提供一个查询接口，并通过该查询接口向用户反馈其感兴趣的信息；通过浏览器或者应用程序，可对传感器的位置进行部署。2.根据权利要求1所述的管理系统，其特征在于，所述用户包含普通用户和管理员用户；其中，普通用户只能对传感器网络数据进行查看而不能对设备进行控制；管理员用户不但能够查看传感器网络数据，而且能够对生产环境和设备进行控制。3.一种应用于如权利要求1或2所述的管理系统中的管理方法，其特征在于，所述管理方法包括：对传感器以及工业应用领域建模，为工业应用领域提供统一的本体模型；传感器节点采集的数据经过网关设备进行初步的数据表示、分类和过滤，进而存储到原始数据数据库中；网关设备将传感器网络数据转换为IPv4格式的数据，并将所述IPv4格式的数据发送至PC端；通过本体数据库的接口将传感器网络数据接入本体数据库；通过阈值判断模块将符合预设条件的传感器网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿道渠，于彦平，王平，张庆明，龚关，陈春堂，高岐，文艺，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50