基于本体及语义网技术的物联网中间件应用研究

论文摘要

物联网直观上是一个连接物品的互联网，是下一代网络和Internet发展的必然产物。其中物联网中间件作为物联网技术的神经中枢，扮演着硬件和应用程序的中介角色，它向下提供底层接口适配，实现对传感器和电子标签的信息采集和处理，向上提供通用的应用程序接口，供不同的应用程序来调用。而目前的比较关键的中间件技术——复合事件处理机制也由于其本身技术的限制存在一些不足之处，例如对海量数据模式识别准确性、效率性、安全性等。由此本文借鉴欧盟Hydra中间件开发项目的技术路线及设计思想，并且结合物联网的特点，提出一种基于本体技术描述各种传感设备及其能力的方法，从而使得系统具有较高的自适应、自配置和自愈的设备集成特性，并基于语义网技术来实现可灵活组合编排的物联网应用服务。本文着重描述本体和语义网技术在物联网中间件当中的感知通信模块，设备模块和事件处理模块上的解决方法，然后与复合事件处理技术在这三个模块中的解决方法进行了比较。依据上述思想，本文实现了一个农业物联网应用案例来进行可行性验证，对于农业大棚当中温湿度事件，组合出单一规则和复合规则。而后利用本体开发工具protégé建立传感器事件本体模型，采用JENA来对复合事件处理模块当中最主要的规则匹配部分进行处理，最终实现单一规则和复合规则两种不同情况的事件规则匹配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 发展现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 物联网中间件发展现状
• 1.2.3 语义网发展现状
• 1.3 论文的工作及组织
• 第二章 物联网及其中间件概念和分析
• 2.1 物联网概念
• 2.1.1 物联网定义
• 2.1.2 物联网与 RFID、传感器网络和泛在网的关系
• 2.1.3 物联网的技术框架
• 2.2 物联网中间件分析
• 2.2.1 物联网中间件概念
• 2.2.2 物联网中间件特性
• 2.2.3 物联网中间件系统模型
• 2.3 物联网中间件核心功能
• 2.3.1 复合事件处理技术介绍
• 2.3.2 事件的定义，关系与语言
• 2.3.3 复合事件处理技术不足
• 第三章 语义和本体
• 3.1 概念介绍
• 3.1.1 语义网的定义和概述
• 3.1.2 本体的定义和概述
• 3.2 语义分析
• 3.2.1 语义网的体系结构
• 3.2.2 语义网的基本构成
• 3.3 本体（Ontology）建模
• 3.3.1 Ontology的建模元语
• 3.3.2 Ontology的描述语言
• 3.3.3 Web Ontology Language （OWL）概述
• 3.3.4 OWL 文档结构举例
• 第四章 语义与本体在物联网中间件的应用
• 4.1 基本思路
• 4.2 语义与本体技术在各个模块上的解决方法
• 4.2.1 感知通信模块和设备模块上的解决方法
• 4.2.2 事件处理模块和数据处理模块的解决方法
• 4.3 与 CEP 等中间件技术相比优势
• 4.3.1 在感知通信模块和设备模块相比较
• 4.3.2 在事件处理模块和数据处理模块相比较
• 第五章 应用案例
• 5.1 农业物联网背景介绍和场景设计
• 5.1.1 农业物联网背景介绍
• 5.1.2 农业物联网场景设计
• 5.2 使用工具介绍和解决步骤
• 5.2.1 使用工具介绍
• 5.2.2 解决步骤
• 5.3 具体实现
• 5.3.1 本体的建立
• 5.3.2 SPARQL 语言
• 5.3.3 事件规则匹配的主要代码
• 第六章 总结及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与的科研工作