基于Kepler科学工作流传感网服务组合方法技术

本发明专利技术涉及基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法及装置，该方法包括以下步骤：S1、将观测请求解析分解成基本的数据节点、处理节点和节点连接关系，用功能及语义逻辑对各个节点描述，形成抽象科学工作流；S2、根据抽象科学工作流中抽象节点的元数据，从传感网的标准服务实例资源中检索出各个抽象节点匹配的实例，装载到对应的抽象节点，形成可执行的科学工作流。该装置包括：用于实现上述步骤S1的任务管理器，及用于实现上述步骤S2的实例化引擎。上述方法及装置能够实现传感网多传感器与服务的组合，并且易于搭建，用户操作方便。

【技术实现步骤摘要】
基于Kepler科学工作流传感网服务组合方法
本专利技术涉及基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法及装置，是一种针对于复杂多样的传感网服务组合问题提出的解决方案，属于传感网应用领域。
技术介绍
随着芯片集成制造技术、分布式计算技术、无线通信技术等相关技术的发展，传感器逐渐实现微型化、智能化以及低功耗化，传感器的成本逐渐降低，而且观测精度更高，观测范围更高，数据吞吐量更大，使用寿命更长，传感器网络开始在智能家居、智能交通、环境监测、海洋监测、农业监测、国防安全等各个领域广泛使用。传感网就是传感器网络领域的信息基础架构，用于集成跨地域、跨组织、跨学科的传感器系统，研究人员将能够通过传感网获得所需要的大规模实时数据和历史观测数据，并提供实时的或者近实时的大规模数据存储和处理能力。OGC(OpenGeospatialConsortium)由AnalyticalGraphics、AnyangUniversity、1SpatialGroup等250个地理信息领域的研究机构与组织组成，致力于研究地理信息领域软件、数据和服务的标准化，定义了一系列的传感器数据标准和编码规范、传感网服务标准和接口规范，这些基本规范逐渐得到多数研究机构和组织的广泛认可，已经成为传感网领域事实上的工业标准。但同时近些年来传感器呈现日益复杂化的特点，传感器观测及处理模型越来越复杂，OGC发布的最新传感网规范已经包含了传感器观测服务、传感器观测规划服务、网络处理服务、传感器覆盖服务、传感器特征服务、传感器地图服务等十余种地理空间网络服务，因此常常需要组合多个异构传感器及相关服务来提供复杂观测处理服务。如何从复杂多样的异构服务与观测资源中选择合适的资源和服务，如何有效地组合这些观测资源和服务，以统一的服务提供给传感网用户，是传感器集成所面临的一个重要的困难和挑战。科学工作流可以集成跨领域、跨组织的异构服务，将大规模研究中的一系列过程模块化，并且按需进行组合实现流程的自动化管理与执行，同时向科研人员屏蔽底层数据流和执行细节，从而更好地辅助科研人员进行科研数据的分析与科学猜想的验证。目前使用科学工作流来进行传感网复杂服务的组合的研究并不多，陈能成教授等人重点分析和研究了地理空间处理工作流以及工作流的处理框架，提出了基于传感网的野火探测的具体工作流实现方法。吴松等人提出了异构网格工作流管理中虚拟服务的相关机制。但目前各种使用工作流的组合方法实现起来较为复杂，基本都各自独立设计了一套抽象的工作流系统，同时也没有给出服务组合方案具体如何构造等等。Kepler是一个典型的科学工作流系统，采用基于图形的工作流组合方式，简单方便而且可重用性高，科研人员可以通过拖拽现有工作流执行者的方式定制符合需求的科学工作流，而不需要进行复杂的文档编辑或者编程工作。同时用户可以自定义工作流程并进行保存，只需简单的参数配置修改甚至不需要修改就可以将其应用到其他科研任务中，避免了科研流程的重复开发，提高了科研效率。而且Kepler易于集成网络服务和网格计算，用户只需要提供相应网络服务的网络服务描述语言定义就可以将网络服务集成到Kepler科学工作流中。但是通常科学工作流的建模都需要使用者掌握流程的全部信息，并对工作流中所有组件非常熟悉而且清楚有哪些组件可以使用，对全盘信息进行考虑之后使用相关组件进行连接建模从而组成一个完整的科学工作流。但是，传感网中的各种类型服务非常多，用户显然不可能对所有服务都清楚明了，甚至用户可能只知道自己所需要的观测时间、地点以及观测量，但是对满足时空要求的观测资源与观测服务是否存在也完全不清楚。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法及装置，以解决传感网服务组合难的问题。本专利技术在成熟的Kepler科学工作流的基础上提出了基于传感网目录服务(CatalogServiceforSensorWeb，CSSW)的抽象科学工作流及其实例化算法，从而解决了传感网多传感器与服务的组合问题，并且具有科学工作流系统的搭建简易，用户操作方便的特点。抽象科学工作流只需要创建传感网工作流的抽象节点和逻辑结构，每个抽象节点是对该节点的元数据描述，描述了抽象节点的需求和语义逻辑。但抽象科学工作流不能直接加载在科学工作流引擎中进行执行，必须由实例化算法进行实例化，将各个抽象节点与具体的传感网数据和服务实例进行绑定后才能执行。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法，该方法包括以下步骤：S1、将观测请求解析分解成基本的数据节点、处理节点和节点连接关系，用功能及语义逻辑对各个节点描述，形成抽象科学工作流；以及S2、根据抽象科学工作流中抽象节点的元数据，从传感网的标准服务实例资源中检索出各个抽象节点匹配的实例，装载到对应的抽象节点，形成可执行的科学工作流。在上述的基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法中，优选地，还包括：将可执行的科学工作流加载到Kepler科学工作流处理引擎中进行执行获得观测结果。在上述的基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法中，优选地，在步骤S2中，对于抽象数据节点的实例检索及装载包括以下步骤：首先根据抽象数据节点的元数据在本地资源和在线目录服务中检索符合要求的数据库服务和传感器观测服务，如果有符合元数据的数据实例，则直接提供给用户进行抽象数据节点的装载；若不存在符合元数据的数据实例，则进行传感器观测规范搜索，查找符合需求的传感器观测规划服务(SensorPlanningService，SPS)，如果存在符合需求的规划服务则由其启动传感器观测并向观测服务插入观测数据，进而提供数据实例给用户进行装载；如果没有找到符合需求的传感器观测规划服务，则直接结束，提示需由用户进行服务的创建和发布。在上述的基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法中，优选地，在步骤S2中，对于抽象处理节点的实例检索及装载包括以下步骤：首先根据抽象处理节点的元数据在本地资源和在线目录服务中检索符合要求的数据处理服务，如果有符合元数据的处理实例，则直接提供给用户进行抽象处理节点的装载；若不存在符合元数据的处理实例，则将检索到的结果根据透明度进行分类，如果检索到的结果全透明，即检索到可以经过简单修改就可以使用的服务源代码，则进行简单代码修改形成定制服务，直接替代抽象处理节点从而实现装载；如果检索到的结果半透明，则将检索到的源代码和原子处理服务进行修改生成引用服务，进而由抽象处理节点引用该服务从而实现装载；如果没检索到任何资源则提示需由用户进行服务的创建和发布。本专利技术提供的一种基于Kepler科学工作流的传感网服务组合装置包括：任务管理器，用于将观测请求解析分解成基本的数据节点、处理节点和节点连接关系，用功能及语义逻辑对各个节点描述，形成抽象科学工作流；以及实例化引擎，用于根据抽象科学工作流中抽象节点的元数据，从传感网的标准服务实例资源中检索出各个抽象节点匹配的实例，装载到对应的抽象节点，形成可执行的科学工作流。在上述的基于Kepler科学工作流的传感网服务组合装置中，优选地，该组合装置还包括处理引擎，该处理引擎用于将可执行的科学工作流加载到Kepler科学工作流处理引擎中进行执行获得观测结果。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将观测请求解析分解成基本的数据节点、处理节点和节点连接关系，用功能及语义逻辑对各个节点描述，形成抽象科学工作流；以及S2、根据抽象科学工作流中抽象节点的元数据，从传感网的标准服务实例资源中检索出各个抽象节点匹配的实例，装载到对应的抽象节点，形成可执行的科学工作流。

【技术特征摘要】
1.一种基于Kepler科学工作流的传感网服务组合方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将观测请求解析分解成基本的数据节点、处理节点和节点连接关系，用功能及语义逻辑对各个节点描述，形成抽象科学工作流；以及S2、根据抽象科学工作流中抽象节点的元数据，从传感网的标准服务实例资源中检索出各个抽象节点匹配的实例，装载到对应的抽象节点，形成可执行的科学工作流；在步骤S2中，对于抽象数据节点的实例检索及装载包括以下步骤：首先根据抽象数据节点的元数据在本地资源和在线目录服务中检索符合要求的数据库服务和传感器观测服务，如果有符合元数据的数据实例，则直接提供给用户进行抽象数据节点的装载；若不存在符合元数据的数据实例，则进行传感器观测规范搜索，查找符合需求的传感器观测规划服务，如果存在符合需求的规划服务则由其启动传感器观测并向观测服务插入观测数据，进而提供数据实例给用户进行装载；如果没有找到符合需求的传感器观测规划服务，则直接结束，提示需由用户进行服务的创建和发布...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀，宋靖东，黄容生，李静，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44