开放的、基于语义的物联网互操作框架研究

课题拟从物联网各纵向发展的行业标准及体系结构的异同研究出发，以达到其横向互操作为目标，重点研究：（1）物联网各异构体系中信息描述元数据及服务协议集合研究，对其分类抽象，提出基于语义的服务协议元模型；（2）物联网互操作描述元数据研究，提出物联网互操作模型及原语级服务集合；（3）服务协议识别及映射研究，首次提出基于对象标识的、动作驱动的服务协议识别及转换模型和机制；（4）互操作模式及体系架构研究，提出一种多对多、非对称轮辐式的互操作映射模型及互操作自切换机制。课题研究以物联网互联服务的需求为目标，以物联网独立协议的分类为切入点，引入分类方法学、本体论、本体元建模理论等，建立物联网互操作相关模型，在申请者团队已有的研究基础上，提出开放的物联网语义互操作模型，为物联网互联的实现提供理论指导和应用参考。

课题组根据申请书的计划，结合物联网发展形势，在充分调研的基础上，对物联网在应用层面对的互联及共享问题进行相关性分析，总结归纳出异构物联网互操作面临的主要问题：.1.互不相知。物联网应用系统各自开发、部署设备，系统及资源没有公布的方法及渠道，系统外使用者无法获知资源。.2.无法访问。即使通过某种途径得到了系统和资源存在的信息，但是系统和设备没有提供对外访问接口，使找到的资源不能够被自己所利用。.3.协议异构。如果某个系统设有留有访问接口，但是使用者和开发者采用的协议各异，包括数据存储格式、程序编制语言、传输协议，是造成物联网无法互联的瓶颈。.课题组参考生态学和社会学中复杂网络的自治策略，研究复杂动态场景下启发式适应性的自配置与优化方法，提出了开放的、基于语义元数据的异构物联网资源统一管理架构，为所有物联网应用系统提供统一的、开放的资源注册和发布，以及服务服务平台，作为物联网互操作的基础。在研究物联网标识体系结构和物联网典型操作协议的基础上，定义了物联网应用层互操作架构范围内的智慧对象的唯一标识方案，以及基于对象行为触发的、基于协议自动识别及映射的机制；针对物联网资源的特点，创新性地将物联网智慧对象的数据定义为静态数据和动态数据，采用静态定义方式描述动态服务；通过剥离不同体系的非本质性差异，对本质问题进行抽象，重点分析不同体系处理相似问题方法的关联关系及语义成分，基于本体论方法，建立了基于语义的物联网本体元数据模型，以及基于语义的服务操作元模型；通过物联网语义信息与决策需求的逆向解析与任务分解，提出并实现了一种基于元数据映射的异构物联网互操作方案，建立了异构物联网多粒度分级的映射模型，以系统间需求及操作的动态耦合方式定义异构系统互操作；提出并实现了一种基于SOA及订阅模式的异构物联网系统互操作方案，建立了事件驱动服务过程模型，以及物联网互操作服务集合，以服务集合的方式完成异构系统间的实时数据共享；采用协议无关的LDAP协议作为依托，提出并实现了一种基于LDAP的物联网信息共享方案；在课题组所在实验室内完成了多个物联网系统互操作实验。.课题组在研究过程中出版了一部专著《异构物联网互操作关键技术及解决方案》，发表了多篇学术论文，包括7篇SCI、19篇EI、3篇ISTP，申请专利7项，培养博士2名，硕士10余名。.通过本课题的研究，为物联网互联的实现提供理论指导和应用参考。