基于XML和本體的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準體系研究

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

由于XML具有諸多的優(yōu)點，因此，XML成為許多應(yīng)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，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)實現(xiàn)很好的對接。因此，物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換標準應(yīng)該是一種基于XML的標記語言，而且，從目前已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)交換標準來看，也確實如此。然而，XML具有一定的語義局限性，它具有語義表達能力，卻沒有語義透明性，它允許用戶在文檔中加入任意的結(jié)構(gòu)，而無需說明具體含義，但其缺乏數(shù)據(jù)表達式與相應(yīng)概念之間的統(tǒng)一性。正因為如此，在XML2000會議上，Tim Berners-Lee提出了語義網(wǎng)的概念。語義網(wǎng)使用本體來描述一個專業(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(nèi)有著明確而唯一的定義，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行無障礙的交流。

語義網(wǎng)被稱為下一代互聯(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(yīng)用角度出發(fā)。由于物聯(lián)網(wǎng)具有自動識別、自動傳輸、自動處理等特點，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現(xiàn)語義級別的交互。

2．2. 2 基于本體分類構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(yīng)用本體，這些不同層次的本體可向我們提供這個世界的共性描述，而物聯(lián)網(wǎng)正是要將世界連接起來。

首先，物聯(lián)網(wǎng)所連接的各種物體都處在同一個世界中，它們都具有某些共同的特點，即人們對于這個世界的基本認識，如時空、物質(zhì)、事件、行為等，所以，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準體系的基礎(chǔ)是頂級本體標準。其次，物聯(lián)網(wǎng)各個垂直的應(yīng)用領(lǐng)域都有特殊性。具體到每一個領(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，很多類型的業(yè)務(wù)詞匯和流程是可以跨越多個垂直應(yīng)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，即某個領(lǐng)域的本體標準可能構(gòu)建于多個任務(wù)本體標準之上，而某個任務(wù)本體也有可能被多個領(lǐng)域本體所引用。最后，具體到每個企業(yè)、組織甚至個人，它們針對于自身的物品、行為、過程等，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(yīng)用本體標準，以供其他個體在與自身發(fā)生信息交換時共享這些事先定義好的內(nèi)容。

基于上述思路，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準應(yīng)以XML為語法格式、以標準化的本體為語義共識。按照本體的分類，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準體系應(yīng)以頂級本體為基礎(chǔ)，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(yīng)用本體標準，其整個物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準體系示意圖如圖1所示。

2．3 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標準體系的應(yīng)用實例

XML使物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點可以采用相同的數(shù)據(jù)交換格式，而本體則可以使相關(guān)節(jié)點對交換的數(shù)據(jù)實現(xiàn)語義上的共識和推理。下面用一個具體的實例來說明XML和本體在物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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(tǒng)檢測到冰箱里的蘋果存量不足，那么，系統(tǒng)就會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序自動向網(wǎng)上商店發(fā)出購買指令。這樣，關(guān)于此次購買行為中的蘋果描述信息如下：