[發明專利]一種在物聯網邊緣設備中構建語義模型的優化方法

有效

• 申請號: 202011344407.8
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112464672B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 耿道渠;劉暢;王平;蘭興川;何漢文;趙陽春;周雷;李海洋;耿記雷
• 申請（專利權）人: 北京華軟數創科技集團有限公司
• 主分類號: G06F40/30
• 分類號: G06F40/30;G06F40/284;G06F16/242;G16Y40/20
• 代理公司: 北京虹澤知識產權代理事務所(普通合伙) 16008
• 代理人: 蔣尊龍

1.一種在物聯網邊緣設備中構建語義模型的優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

物聯網領域本體的構建步驟、數據標注步驟、RDF數據存儲步驟及RDF數據推理步驟；其中，

物聯網領域本體的構建步驟是構建表示物聯網中傳感器節點信息、執行設備信息、環境狀態在內的概念和數據以及他們的屬性、關系；

數據標注步驟是將傳感器網絡節點的數據流，執行設備的數據流格式化為本體中的數據形式，即轉換成RDF格式數據；

RDF數據存儲步驟是將數據標注之后的數據進行持久化的本地存儲；

RDF數據推理是利用推理機將標注后的RDF數據進行前項鏈推理，得到知識間的隱含關系，同時利用規則推理實現對特定事件的策略生成；

所述物聯網領域本體構建是利用W3C推薦的傳感器網絡本體SSN結合具體的物聯網環境，定義一個完備的概念、關系集合；在本體的構建過程中根據刪除原則去掉語義傳感器網絡本體SSN中不常用的概念以減小本體占用的存儲資源，SSN是由W3C語義傳感器網絡孵化器工作組推出的一個描述傳感器和傳感器觀測值的OWL?2本體，這個本體是最有代表性的傳感器本體，物聯網領域本體的構建需要考慮一些額外的概念和關系，包括：物聯網環境中的執行設備的概念與關系，物聯網自然環境、運行環境的概念與關系，物聯網中人機交互的概念與關系；

所述刪除原則為：

(1)現實環境中并不存在的概念

(2)現實環境中存在的概念但是在本體建模中不需要的概念

(3)表達意義相同的概念；

所述數據標注步驟是將物聯網環境中的傳感器、執行設備產生的原始數據描述為RDF三元組數據，其中RDF三元組是以Turtle格式的文檔來描述，Turtle文檔實現了以緊湊的文本形式寫下RDF圖，Turtle文檔由一系列指令、三元組語句或空白行組成，當三元組是一個主語、謂詞、賓語項的序列時，由空格分隔，并在每個三元組之后由’.’結尾，RDF術語有三種類型：RDF?URI引用、文字和空白節點；

RDF存儲是將三元組數據存儲在邊緣設備的本地ROM中，使用SPARQL語言查詢和推理；其中SPARQL是為RDF開發的一種查詢語言和數據獲取協議，它是為RDF數據模型定義，是W3C所推薦的RDF數據存儲查詢語言標準；

所述RDF數據推理是利用推理機實現本體中隱含知識的發現，以及設計規則推理實現策略生成，推理機的實現方法是基于RETE算法，具體包括：

在推理之前設計一種模式選擇算法，實現剔除無用模式，提高推理的速度以及降低推理過程內存資源的占用大小，其中模式是指未實例化的三元組，在描述模式選擇算法之前定義符號；

模式選擇算法設計思想是在進行推理之前去除推理機中多余的規則；

在使用RETE算法進行前項鏈推理之前，使用模式選擇算法去除多余的模式，所述模式選擇算法具體包括：

在描述模式選擇算法之前定義如下符號：

A.Ont：表示定義好的物聯網領域本體；

B.R：表示推理中的規則集合；

C.V：表示本體中的詞匯集合亦可稱作三元組集合；

D.K₀：表示本體集合中的詞匯和V中詞匯的交集；

E.Ont^R+表示基于規則集R推理的本體；

F.K₀^R+：表示V中詞匯和Ont^R+中詞匯的交集；

G.C_r：一條規則的前提，一條規則由前提和結論組成表示為：表示由規則中的前提能推到處結論；

H.A_r：一條規則的結論；

I.表示目標規則集，r表示一條具體的規則，t表示該條規則滿足規則的前提并且不屬于K₀^R+，表示存在規則t；

模式選擇算法設計思想是在進行推理之前去除推理機中多余的規則，實現步驟如下：

Step1：初始化K₀為本體Ont中的所有詞匯；

Step2：初始化K₀^R+為K₀；

Step3：判斷規則集中是否有沒有判定的規則，若否則算法結束,若是則判斷當前規則是否屬于規則集R,若是則執行step4，否則執行step3；

Step4:取出規則中的前提并判斷前提是否屬于K₀^R+，若是則將該規則r加入規則集取出結論A_r，更新K₀^R+集合，即在K₀^R+中加入結論A_r；否則執行step3；

K₀的初始化步驟為：

Step1:將K₀賦值為空集；

Step2：在本體Ont中不重復的取出一個模式并與已存在的模式進行匹配，若匹配則將該模式加入K₀集合中，若不匹配則執行step2,直到遍歷完所有模式；

Step3:返回K₀。