[發明專利]基于Kepler科學工作流傳感網服務組合方法

有效

• 申請號: 201510072274.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104660697B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 李秀;宋靖東;黃容生;李靜
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 深圳市匯力通專利商標代理有限公司44257
• 代理人: 李保明,張慧芳

技術領域

本發明涉及基于Kepler科學工作流的傳感網服務組合方法及裝置，是一種針對于復雜多樣的傳感網服務組合問題提出的解決方案，屬于傳感網應用領域。

背景技術

隨著芯片集成制造技術、分布式計算技術、無線通信技術等相關技術的發展，傳感器逐漸實現微型化、智能化以及低功耗化，傳感器的成本逐漸降低，而且觀測精度更高，觀測范圍更高，數據吞吐量更大，使用壽命更長，傳感器網絡開始在智能家居、智能交通、環境監測、海洋監測、農業監測、國防安全等各個領域廣泛使用。傳感網就是傳感器網絡領域的信息基礎架構，用于集成跨地域、跨組織、跨學科的傳感器系統，研究人員將能夠通過傳感網獲得所需要的大規模實時數據和歷史觀測數據，并提供實時的或者近實時的大規模數據存儲和處理能力。OGC(Open Geospatial Consortium)由Analytical Graphics、Anyang University、 1Spatial Group等250個地理信息領域的研究機構與組織組成，致力于研究地理信息領域軟件、數據和服務的標準化，定義了一系列的傳感器數據標準和編碼規范、傳感網服務標準和接口規范，這些基本規范逐漸得到多數研究機構和組織的廣泛認可，已經成為傳感網領域事實上的工業標準。但同時近些年來傳感器呈現日益復雜化的特點，傳感器觀測及處理模型越來越復雜，OGC發布的最新傳感網規范已經包含了傳感器觀測服務、傳感器觀測規劃服務、網絡處理服務、傳感器覆蓋服務、傳感器特征服務、傳感器地圖服務等十余種地理空間網絡服務，因此常常需要組合多個異構傳感器及相關服務來提供復雜觀測處理服務。如何從復雜多樣的異構服務與觀測資源中選擇合適的資源和服務，如何有效地組合這些觀測資源和服務，以統一的服務提供給傳感網用戶，是傳感器集成所面臨的一個重要的困難和挑戰。

科學工作流可以集成跨領域、跨組織的異構服務，將大規模研究中的一系列過程模塊化，并且按需進行組合實現流程的自動化管理與執行，同時向科研人員屏蔽底層數據流和執行細節，從而更好地輔助科研人員進行科研數據的分析與科學猜想的驗證。目前使用科學工作流來進行傳感網復雜服務的組合的研究并不多，陳能成教授等人重點分析和研究了地理空間處理工作流以及工作流的處理框架，提出了基于傳感網的野火探測的具體工作流實現方法。吳松等人提出了異構網格工作流管理中虛擬服務的相關機制。但目前各種使用工作流的組合方法實現起來較為復雜，基本都各自獨立設計了一套抽象的工作流系統，同時也沒有給出服務組合方案具體如何構造等等。

Kepler是一個典型的科學工作流系統，采用基于圖形的工作流組合方式，簡單方便而且可重用性高，科研人員可以通過拖拽現有工作流執行者的方式定制符合需求的科學工作流，而不需要進行復雜的文檔編輯或者編程工作。同時用戶可以自定義工作流程并進行保存，只需簡單的參數配置修改甚至不需要修改就可以將其應用到其他科研任務中，避免了科研流程的重復開發，提高了科研效率。而且Kepler易于集成網絡服務和網格計算，用戶只需要提供相應網絡服務的網絡服務描述語言定義就可以將網絡服務集成到Kepler科學工作流中。

但是通常科學工作流的建模都需要使用者掌握流程的全部信息，并對工作流中所有組件非常熟悉而且清楚有哪些組件可以使用，對全盤信息進行考慮之后使用相關組件進行連接建模從而組成一個完整的科學工作流。但是，傳感網中的各種類型服務非常多，用戶顯然不可能對所有服務都清楚明了，甚至用戶可能只知道自己所需要的觀測時間、地點以及觀測量，但是對滿足時空要求的觀測資源與觀測服務是否存在也完全不清楚。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于Kepler科學工作流的傳感網服務組合方法及裝置，以解決傳感網服務組合難的問題。

本發明在成熟的Kepler科學工作流的基礎上提出了基于傳感網目錄服務(Catalog Service for Sensor Web，CSSW)的抽象科學工作流及其實例化算法，從而解決了傳感網多傳感器與服務的組合問題，并且具有科學工作流系統的搭建簡易，用戶操作方便的特點。抽象科學工作流只需要創建傳感網工作流的抽象節點和邏輯結構，每個抽象節點是對該節點的元數據描述，描述了抽象節點的需求和語義邏輯。但抽象科學工作流不能直接加載在科學工作流引擎中進行執行，必須由實例化算法進行實例化，將各個抽象節點與具體的傳感網數據和服務實例進行綁定后才能執行。

本發明的具體技術方案如下：

一種基于Kepler科學工作流的傳感網服務組合方法，該方法包括以下步驟：