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Sensor Web关键技术研究-以生态环境监测应用为例

作　者: 许虎
导　师: 聂云峰; 刘琳岚
学　校: 南昌航空大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Sensor Web 传感网络 SWE
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着传感网络技术的飞速发展和应用领域的不断拓展，各数据生产部门纷纷开展传感网络在生态环境、气候变化及灾害预警等领域的应用研究，形成了海量的传感网络数据资产。长期以来，由于应用需求及投资规模不同，以及缺乏整体规划，各部门采用的感知设备、数据采集、数据处理、数据存储方式以及数据传输协议等方面差异很大，导致现存的传感网络资源分散在不同的组织或者部门中，不能互通互联，从而形成大量“信息孤岛”。因此，如何解决传感网络的异构性，推动感知数据资源跨组织、跨区域高效共享和分发成为传感网络应用领域亟待解决的关键问题。Web2.0技术的迅猛发展，为感知数据的高效共享和集成提供了新的解决思路，通过Web发现、访问和使用各种类型的传感资源，对传感网络数据资源的集约利用和信息服务系统构建具有重要意义。本文在全面总结现存的较通用传感万维网络软件平台的基础上，对比几种典型全球感测网（Sensor Web）实现方案，研究开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）制定的Sensor Web整合框架（Sensor Web Enablement，SWE）系列标准，提出一种通用的SensorWeb体系架构。体系结构包括感知层，虚拟传感层，应用服务层，协调层和应用层，并对体系结构中服务层的核心服务，即传感器监测服务、规划服务、预警服务和Web通知服务进行重点研究。通过解析SWE信息模型编码标准规范，对其进行裁剪和扩充制定适合于生态环境监测的传感器及其观测信息描述语言编码模型。结合SWE服务的实现规范，定义各核心服务交互模型，并采用分层的方式设计实现。基于OGC Web目录服务标准规范，课题扩展观测对象管理服务，实现传感资源的注册、发现和管理等功能。课题为集成异构传感网络数据和服务资源提供统一的标准，为实现传感网络间共享资源提供一种符合技术发展趋势、比较完备可靠的解决方案。基于上述研究成果，结合南昌航空大学后山环境质量监测应用，在构建的系统平台上进行Sensor Web技术实验和相关的服务测试，验证本文研究和设计的Sensor Web平台在面向生态环境监测应用中异构系统集成和传感资源及服务共享解决方案的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 研究背景、目的及意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 Sensor Web内涵  10
    1.1.3 Sensor Web研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 文章组织结构  15-16
第2章研究技术基础  16-26
  2.1 OGC SWE规范  16-18
    2.1.1 SWE信息模型  17-18
    2.1.2 SWE服务规范  18
  2.2 Grid技术与云计算平台  18-21
    2.2.1 Grid与SensorGrid内涵  18-19
    2.2.2 云计算平台  19-20
    2.2.3 网格计算与云计算关系  20-21
  2.3 OGC Web目录服务  21-23
    2.3.1 目录服务参考模型  21-22
    2.3.2 目录服务相关类及操作  22-23
  2.4 语义Web服务  23-24
  2.5 SOA架构  24-26
    2.5.1 SOA核心概念与特征  24-25
    2.5.2 SOA服务架构  25-26
第3章 Sensor Web体系结构设计  26-39
  3.1 Sensor Web典型实现及分析  26-30
    3.1.1 基于SWE Sensor Web典型实现  26-28
    3.1.2 Sensor Web其它实现  28-30
  3.2 Sensor Web体系结构总体设计  30-37
    3.2.1 Sensor Web体系结构设计  30-31
    3.2.2 Sensor Web层次模型  31-37
  3.3 Sensor Web服务交互模型  37-39
第4章 Sensor Web原型系统设计与实现  39-68
  4.1 环境质量监测系统结构  39
  4.2 环境质量监测目录服务设计与实现  39-45
    4.2.1 观测对象管理服务  39-42
    4.2.2 传感器实例注册服务  42-43
    4.2.3 服务通用编码元素设计实现  43-45
  4.3 生态环境质量监测服务设计与实现  45-57
    4.3.1 传感器描述语言设计  45-47
    4.3.2 观测与测量描述语言设计  47-49
    4.3.3 监测服务Web Service接口设计  49-55
    4.3.4 生态环境监测SOS服务数据库设计  55-57
  4.4 环境质量监测传感器规划服务设计与实现  57-59
    4.4.1 传感器规划服务通用参数定义  58-59
    4.4.2 传感器规划服务Web Service接口设计  59
  4.5 环境质量监测传感器预警服务设计与实现  59-64
    4.5.1 预警消息结构模型  59-61
    4.5.2 预警服务通用参数定义  61
    4.5.3 预警服务Web Service接口设计  61-63
    4.5.4 基于WNS预警服务  63-64
  4.6 生态环境质量监测应用示例  64-68
第5章总结及未来工作  68-70
参考文献  70-73
在读期间的学术研究  73-74
致谢  74

Sensor Web关键技术研究-以生态环境监测应用为例

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