基于XML和本體的物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系研究

2．2. 1 從互聯(lián)網(wǎng)向語(yǔ)義網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

由于XML具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，因此，XML成為許多應用領(lǐng)域的首選信息表示格式。同樣，XML也非常適合于物聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸，同時(shí)，它還可使得各種物聯(lián)網(wǎng)終端能夠和當前的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現很好的對接。因此，物聯(lián)網(wǎng)的數據交換標準應該是一種基于XML的標記語(yǔ)言，而且，從目前已經(jīng)存在的數據交換標準來(lái)看，也確實(shí)如此。然而，XML具有一定的語(yǔ)義局限性，它具有語(yǔ)義表達能力，卻沒(méi)有語(yǔ)義透明性，它允許用戶(hù)在文檔中加入任意的結構，而無(wú)需說(shuō)明具體含義，但其缺乏數據表達式與相應概念之間的統一性。正因為如此，在XML2000會(huì )議上，Tim Berners-Lee提出了語(yǔ)義網(wǎng)的概念。語(yǔ)義網(wǎng)使用本體來(lái)描述一個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識中的重要概念以及概念之間的關(guān)系，以使得這些概念和聯(lián)系在共享的范圍內有著(zhù)明確而唯一的定義，從而達成一種共識，這樣，機器之間或人和機器之間就可以進(jìn)行無(wú)障礙的交流。

語(yǔ)義網(wǎng)被稱(chēng)為下一代互聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)則是一種泛化的互聯(lián)網(wǎng)，兩者都將是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向，只是它們的出發(fā)角度不同，前者偏向于從技術(shù)角度出發(fā)，后者偏向于從應用角度出發(fā)。由于物聯(lián)網(wǎng)具有自動(dòng)識別、自動(dòng)傳輸、自動(dòng)處理等特點(diǎn)，因此，與當前的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)更需要機器之間或人和機器之間實(shí)現語(yǔ)義級別的交互。

2．2. 2 基于本體分類(lèi)構建物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系

本體從底層向上分為頂級本體、領(lǐng)域本體和任務(wù)本體以及應用本體，這些不同層次的本體可向我們提供這個(gè)世界的共性描述，而物聯(lián)網(wǎng)正是要將世界連接起來(lái)。

首先，物聯(lián)網(wǎng)所連接的各種物體都處在同一個(gè)世界中，它們都具有某些共同的特點(diǎn)，即人們對于這個(gè)世界的基本認識，如時(shí)空、物質(zhì)、事件、行為等，所以，物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系的基礎是頂級本體標準。其次，物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)垂直的應用領(lǐng)域都有特殊性。具體到每一個(gè)領(lǐng)域，都有可能、有必要發(fā)展一套依托于領(lǐng)域本體的標準。但是，很多類(lèi)型的業(yè)務(wù)詞匯和流程是可以跨越多個(gè)垂直應用領(lǐng)域而公用的，所以，還有必要發(fā)展起跨領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)任務(wù)本體標準，即某個(gè)領(lǐng)域的本體標準可能構建于多個(gè)任務(wù)本體標準之上，而某個(gè)任務(wù)本體也有可能被多個(gè)領(lǐng)域本體所引用。最后，具體到每個(gè)企業(yè)、組織甚至個(gè)人，它們針對于自身的物品、行為、過(guò)程等，也可以建立起基于頂級本體、領(lǐng)域本體和任務(wù)本體的應用本體標準，以供其他個(gè)體在與自身發(fā)生信息交換時(shí)共享這些事先定義好的內容。

基于上述思路，物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準應以XML為語(yǔ)法格式、以標準化的本體為語(yǔ)義共識。按照本體的分類(lèi)，物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系應以頂級本體為基礎，以縱向的領(lǐng)域本體和橫向的任務(wù)本體為支撐，建立起各種不同的應用本體標準，其整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系示意圖如圖1所示。

2．3 物聯(lián)網(wǎng)數據交換標準體系的應用實(shí)例

XML使物聯(lián)網(wǎng)中的節點(diǎn)可以采用相同的數據交換格式，而本體則可以使相關(guān)節點(diǎn)對交換的數據實(shí)現語(yǔ)義上的共識和推理。下面用一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)說(shuō)明XML和本體在物聯(lián)網(wǎng)數據交換中所發(fā)揮的作用。

例如，某消費者家里的智能家居系統檢測到冰箱里的蘋(píng)果存量不足，那么，系統就會(huì )根據預先設定的程序自動(dòng)向網(wǎng)上商店發(fā)出購買(mǎi)指令。這樣，關(guān)于此次購買(mǎi)行為中的蘋(píng)果描述信息如下：