一种物联网终端设备的语义化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及物联网终端设备技术领域，具体地说是一种物联网终端设备的语义化 方法。
【背景技术】
[0002] 物联网是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之 间，进行信息交换和通信的一种网络概念。具体说来，通过射频识别（RFID)、红外感应器、全 球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进 行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
[0003] 信息语义化是物联网的基础，是针对当今物联网中信息无序，数据缺乏语义和信 息获取效率低等问题提出来的。在语义Web中，信息被赋予了明确的含义，使计算机能够理 解和辨识Web信息，并对其自动解释，交换和处理，从而为人们提供优质的服务。语义Web 使用XML定义的标签格式，采用RDF灵活地描述数据以及用OWL语言来描述网络文档中的 术语的明确含义和它们之间的关系。
[0004] 本体是语义的核心，其主要目标是通过获取相关领域知识得到共同认可的代表领 域的词汇以及这些词汇的层次化结构，以实现对领域知识的共同理解。
[0005] 但是目前传感器本体，无论是作为一种通用语言还是作为一种数据模型都缺少时 间和空间的语义，如从温度传感器中获得"25"这个数据，用传感器本体中的"温度"这一概 念标注它，则表明"25"是温度，但该本体却不能表明采集的时间，地点以及采集者等相关信 肩、。
[0006] 另一方面，本体开发者都是根据特定应用来构建相应的传感器本体，并没有明确 的含义和统一的框架，导致各个本体中的类定义不同，使彼此之间共享性和重用性较差。面 对传感器本体的开发，没有比较完整成熟的构建方法。目前常见的本体构建方法有骨架 法，METH0NT0L0GY法，IDEF5,评价法和七步法等，但是这些方法并不适合传感器本体的构 建。首先，这些方法是从领域本体构建方法中提炼出来的，本身并不完善，如构建过程不规 范，无计划性，无需求分析过程，未考虑本体的可扩展性，不能充分保证本体的共享和重用 性，没有统一的评价标准。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，为实现本体的规模化和规范化开发，提高传感器本体开发 质量，本发明在传感器本体构建准则和传感器本体特性的基础上，综合METH0NT0L0GY法 的生命周期开发特点，七步法的系统分析法，Tove法的评价优化技术以及其它本体构建方 法的优点，依据软件工程中的原型法，提出了一种支持需求分析，利于传感器本体不断进 化，有效减少领域专家参与度的传感器本体Senont-PDF构建法（PDFBuilding of Sensor ontology)。该方法分为传感器本体计划（SoP，Sensor ontology Plan),传感器本体构建 (Sensor ontology Do)和传感器本体反馈（Sensor ontology Feedback)三个阶段，米用 面向对象的方式制定项目计划，利用已有测试数据集或仿真数据分析执行结果，并根据具 体应用实现传感器本体的领域更新和扩展，整个传感器本体开发及进化过程是循序渐进， 螺旋上升的。
[0008] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种物联网终端设备的语义化方 法，分析物联网终端设备的应用特征，制定建立本体库的规则；利用本体建立工具，分析建 立初始本体库；对网络与传感器信息进行预处理；采集传感器上传的信息，对初始本体库 进行更新，并且采集网络搜集的信息对初始本体库进行扩展。
[0009] 所述预处理包括本体解析和文本处理。
[0010] 所述本体解析包括对初始本体库中的概念信息进行解析，得到概念集；对初始本 体库中的实例信息进行解析，得到实例集；对初始本体库中的关系信息进行解析，得到关系 集。
[0011] 所述文本处理包括对网页文本处理和对采集数据文本处理。
[0012] 所述网页文本处理包括：对网页去噪声后，提取网页特征。
[0013] 所述采集数据文本处理包括：对数据格式进行转换。
[0014] 所述对初始本体库进行更新包括以下过程：
[0015] 当采集到传感器发送的实时动态测量值时，进行动态数据匹配，更新初始本体库 中的实例集；
[0016] 当采集到传感器发送的固有属性信息值时，进行静态数据匹配，更新初始本体库 中的概念集和关系集。
[0017] 所述对初始本体库进行扩展包括以下过程：
[0018] 对网络搜集到的信息进行筛选，得到与本体库相似度较高的网络信息；
[0019] 通过对编辑距离和上下文相似度的计算得到相关度较高的词汇信息。
[0020] 所述对网络搜集到的信息进行筛选包括以下过程：
[0021] 设有η个领域文档的集合为SetD= {Dl，D2，…Dn}，cj为传感器本体中的任一概 念，文档Di与概念cj的相关度为：
【主权项】
1. 一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 分析物联网终端设备的应用特征，制定建立本体库的规则； 利用本体建立工具，分析建立初始本体库； 对网络与传感器信息进行预处理； 采集传感器上传的信息，对初始本体库进行更新，并且采集网络搜集的信息对初始本 体库进行扩展。
2. 根据权利要求1所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述预处理包括本体解析和文本处理。
3. 根据权利要求2所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述本体解析包括对初始本体库中的概念信息进行解析，得到概念集；对初始本体库 中的实例信息进行解析，得到实例集；对初始本体库中的关系信息进行解析，得到关系集。
4. 根据权利要求2所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述文本处理包括对网页文本处理和对采集数据文本处理。
5. 根据权利要求4所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于：所述网页 文本处理包括：对网页去噪声后，提取网页特征。
6. 根据权利要求4所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于：所述采集 数据文本处理包括：对数据格式进行转换。
7. 根据权利要求1所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述对初始本体库进行更新包括以下过程： 当采集到传感器发送的实时动态测量值时，进行动态数据匹配，更新初始本体库中的 实例集； 当采集到传感器发送的固有属性信息值时，进行静态数据匹配，更新初始本体库中的 概念集和关系集。
8. 根据权利要求1所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述对初始本体库进行扩展包括以下过程： 对网络搜集到的信息进行筛选，得到与本体库相似度较高的网络信息； 通过对编辑距离和上下文相似度的计算得到相关度较高的词汇信息。
9. 根据权利要求8所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于：所述对网 络搜集到的信息进行筛选包括以下过程： 设有n个领域文档的集合为SetD={Dl，D2，…Dn}，cj为传感器本体中的任一概念，文 档Di与概念cj的相关度为：
其中：
freqy为术语cj在Di中出现的次数，即频率。则 文档Dj与传感器本体的相关度为：
m表示传感器本体中的概念个数； 如果文档Dj与传感器本体的相关度DRs_nt大于领域文档相关系数0，则领域文档相 关度较高，反之领域文档相关度较低；其中领域文档相关系数e为用户输入文档变量。
10.根据权利要求8所述的一种物联网终端设备的语义化方法，其特征在于： 所述对编辑距离和上下文相似度的计算包括： 给定两个词汇h和t2，根据Sigmoid函数以及编辑距离和上下文相似度得到两个词汇 的概念匹配度为：
其中，a，@作为协调因子，采用Sigmoid函数，
如果两个词汇的概念匹配度Sim_rept(tl，t2)大于领域词汇相关系数6,则领域词汇 相关度较高，反之领域词汇相关度较低；其中领域词汇相关系数S为用户输入词汇变量。
【专利摘要】本发明涉及物联网终端设备技术领域，具体地说是一种物联网终端设备的语义化方法，分析物联网终端设备的应用特征，制定建立本体库的规则；利用本体建立工具，分析建立初始本体库；对网络与传感器信息进行预处理；采集传感器上传的信息，对初始本体库进行更新，并且采集网络搜集的信息对初始本体库进行扩展。本发明采用面向对象的方式制定项目计划，利用已有测试数据集或仿真数据分析执行结果，并根据具体应用实现传感器本体的领域更新和扩展，整个传感器本体开发及进化过程是循序渐进，螺旋上升的。
【IPC分类】G06F17-30
【公开号】CN104699719
【申请号】CN201310669226
【发明人】佟星, 刘阳, 施昭, 曾鹏, 于海斌
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月10日
【公告号】WO2015085622A1