Semantic Sensor Web - Semantic Sensor Web

A Semantic Sensor Web (SSW) é um casamento entre as tecnologias de sensor e da Web Semântica . A codificação das descrições do sensor e dos dados de observação do sensor com as linguagens da Web Semântica permite uma representação mais expressiva, acesso avançado e análise formal dos recursos do sensor. O SSW anota dados do sensor com metadados semânticos espaciais, temporais e temáticos. Essa técnica se baseia nos esforços de padronização atuais do Sensor Web Enablement (SWE) do Open Geospatial Consortium e os estende com tecnologias da Web Semântica para fornecer descrições aprimoradas e acesso aos dados do sensor.

Modelagem semântica e anotação de dados do sensor

Ontologias e outras tecnologias semânticas podem ser tecnologias de capacitação chave para redes de sensores porque irão melhorar a interoperabilidade e integração semântica, bem como facilitar o raciocínio, classificação e outros tipos de garantia e automação não incluídos nos padrões do Open Geospatial Consortium (OGC). Uma rede de sensores semânticos permitirá que a rede, seus sensores e os dados resultantes sejam organizados, instalados e gerenciados, consultados, compreendidos e controlados por meio de especificações de alto nível. Ontologias para sensores fornecem uma estrutura para descrever sensores. Essas ontologias permitem a classificação e raciocínio sobre as capacidades e medições dos sensores, proveniência das medições e podem permitir raciocinar sobre sensores individuais, bem como raciocinar sobre a conexão de uma série de sensores como um macroinstrumento. As ontologias de sensores, em algum grau, refletem os padrões OGC e, dadas ontologias que podem codificar descrições de sensores, entender como mapear entre as ontologias e os modelos OGC é uma consideração importante. A anotação semântica de descrições de sensores e serviços que suportam a troca de dados do sensor e o gerenciamento da rede do sensor servirão a um propósito semelhante ao adotado pela anotação semântica de serviços da Web. Esta pesquisa é conduzida por meio da atividade do Grupo Incubador da Rede de Sensores Semânticos do W3C (SSN-XG) .

Redes de sensores semânticos W3C

O World Wide Web Consortium (W3C) iniciou o Grupo Incubador de Redes de Sensores Semânticos (SSN-XG) para desenvolver a ontologia Rede de Sensores Semânticos (SSN), destinada a modelar dispositivos sensores, sistemas, processos e observações. O Grupo Incubador posteriormente fez a transição para o Grupo da Comunidade de Redes de Sensores Semânticos . Em seguida, foi coletado no Grupo de Trabalho de Dados Espaciais na Web do OGC e do W3C e publicado como uma recomendação do W3C.

A ontologia Semantic Sensor Network (SSN) permite uma representação expressiva das observações, amostragem e atuação do sensor. A ontologia SSN é codificada na Web Ontology Language (OWL2). Vários projetos o utilizaram para melhorar o gerenciamento de dados de sensores na Web, envolvendo anotação, integração, publicação e pesquisa.

Contexto

Sensores em todo o mundo atualmente coletam avalanches de dados sobre o mundo. O rápido desenvolvimento e implantação da tecnologia de sensores está intensificando o problema existente de muitos dados e conhecimento insuficiente [1] . Com o objetivo de aliviar esse excesso, os dados do sensor podem ser anotados com metadados semânticos para aumentar a interoperabilidade entre redes de sensores heterogêneas, bem como para fornecer informações contextuais essenciais para a consciência da situação . As técnicas da web semântica podem ajudar muito com o problema de integração e descoberta de dados, pois ajudam a mapear entre diferentes esquemas de metadados de uma forma estruturada.

Usos

As tecnologias da Semantic Sensor Web (SSW) são utilizadas em campos como agricultura , gestão de desastres , gestão de edifícios e gestão de laboratórios .

Agricultura

O monitoramento de vários atributos ambientais é fundamental para o crescimento das plantas . Os atributos ambientais críticos para os produtores são principalmente temperatura , umidade, pH , condutividade elétrica (CE) e muito mais. O monitoramento em tempo real, além de definir alertas para os sensores mencionados, nunca foi possível. Com a criação do SSW, os produtores agora podem rastrear as condições de cultivo de suas plantas em tempo real.

Um exemplo desse avanço na agricultura por meio da utilização do SSW é a pesquisa realizada em 2008 em fazendas australianas , onde temperatura, umidade, pressão barométrica , velocidade do vento, direção do vento e precipitação foram monitoradas usando a metodologia SSW. A arquitetura deste projeto de pesquisa consiste em necessidades de integração pessoal, Web semântica e muito mais, além da integração de dados semânticos , ou seja, onde os dados são centralizados para tornar as tecnologias da Web semântica de sensores significativas e úteis.

Gestão de edifícios (edifícios inteligentes)

O gerenciamento de edifícios pode ser bastante sofisticado, pois o custo de consertar danos é significativamente mais alto do que ter ferramentas de monitoramento adequadas para evitar que ocorram danos. O SSW permite ser notificado sobre vazamentos de água, controlar a temperatura do apartamento via smartphone e muito mais.

Gestão de laboratório

Gerenciar testes de laboratório pode ser bastante desafiador, especialmente se os testes forem realizados por um longo período, em vários locais ou em infraestruturas onde muitos testes ocorrem. Esses testes incluem testes de fluência para um material, testes de reação de um determinado produto químico ou testes de transmissão sem fio de um circuito. Os avanços no SSW permitem o monitoramento em tempo real de variáveis ​​de laboratório por meio de sensores. Esses sensores podem levar mais de um fator em consideração antes de alertar. Por exemplo, um alerta pode disparar quando a pressão e a temperatura excedem um determinado limite, ou um alerta pode disparar quando a pressão em um prédio cai, mas a pressão em outro edifício permanece a mesma.

Contribuições notáveis

A padronização é um processo demorado e difícil, pois os participantes de um campo que possuem soluções existentes veriam qualquer padronização como um custo adicional para suas atividades. Open Geospatial Consortium (OGC), uma organização de padrões de consenso voluntário internacional fundada em 1994, está se esforçando para aprimorar e acelerar o crescimento da comunidade SSW e padronizar as informações dos sensores na web. A maioria dos padrões OGC depende de uma arquitetura generalizada que é capturada coletivamente em um conjunto de documentos . O objetivo do OGC é fornecer melhorias na descrição e significado dos dados do sensor. Além disso, o OGC habilitou a comunicação do Sensor Web. A OGC é responsável pela criação de padrões geoespaciais abertos . Além disso, o OCG é apoiado pela indústria , governo e parceiros acadêmicos para permitir a fácil criação de tecnologias de geoprocessamento conhecidas como “plug and play”.

Desafios atuais

Os desafios atuais no campo do SSW incluem a falta de padronização, o que diminui a taxa de crescimento dos sensores criados para medir coisas. Para que a web de sensores semânticos seja significativa, as linguagens, tags e rótulos em vários aplicativos, desenvolvidos por vários desenvolvedores, devem ser os mesmos. Infelizmente, devido ao desenvolvimento disperso de várias arquiteturas, tal padronização não é possível. Este problema é chamado de vastidão .

Há também o problema da inconsistência, de forma que ao mudar a arquitetura de uma solução existente, a lógica do sistema não será mais válida. Para resolver este problema, é necessária uma grande quantidade de recursos (dependendo do tamanho e da complexidade do sistema). Por exemplo, muitos sistemas existentes usam doze bits para transferir dados de temperatura para um computador local . No entanto, em uma SSW 16 bits de dados são aceitáveis. Essa inconsistência resulta em maior tráfego de dados sem nenhuma melhoria adicional de precisão. Para que o sistema antigo melhore, é necessário alocar bits extras e alterar os requisitos do buffer, o que é caro. Assumindo que os recursos necessários para fazer o requisito da tag estão disponíveis, ainda existe a existência de dados desnecessários que requerem espaço de armazenamento adicional, além de criar confusão para outros membros do SSW. A única solução restante é mudar os requisitos de hardware , o que requer muitos recursos.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos