시맨틱 센서 웹

Semantic Sensor Web

시맨틱 센서 웹(SSW)은 센서와 시멘틱 웹 기술의 결합이다.센서 설명과 센서 관찰 데이터를 시맨틱 웹 언어로 인코딩하면 센서 자원의 표현력, 고급 액세스 및 공식 분석이 가능하다.SSW는 공간적, 시간적, 주제적 의미 메타데이터로 센서 데이터에 주석을 달았다.이 기법은 개방형 지리공간 컨소시엄의 센서 웹 활성화(SWE)[1][2] 내에서 현재 표준화 노력을 기반으로 구축되며, 이를 시멘틱 웹 기술로 확장하여 센서 데이터에 대한 향상된 설명과 액세스를 제공한다.[3]

센서 데이터의 의미 모델링 및 주석

온톨로지와 기타 의미기술은 의미상 상호운용성과 통합성을 개선하고, 개방형 지리공간 컨소시엄(OGC) 표준에 포함되지 않은 추론, 분류 및 기타 유형의 보증과 자동화를 용이하게 하기 때문에 센서 네트워크의 핵심 활성화 기술이 될 수 있다.의미 센서 네트워크는 네트워크, 그것의 센서 및 그 결과 데이터를 조직화, 설치 및 관리, 쿼리, 이해 및 높은 수준의 사양을 통해 제어할 수 있게 할 것이다.센서용 온톨로지는 센서를 설명하는 프레임워크를 제공한다.이러한 온톨로지는 센서의 기능과 측정에 대한 분류와 추론, 측정의 입증, 개별 센서에 대한 추론 및 매크로 계통으로서의 다수의 센서 연결에 대한 추론도 가능하게 한다.센서 온톨로지는 어느 정도 OGC 표준을 반영하며, 센서 설명을 인코딩할 수 있는 온톨로지를 고려할 때 온톨로지와 OGC 모델 간의 매핑 방법을 이해하는 것이 중요하다.센서 데이터 교환 및 센서 네트워크 관리를 지원하는 센서 설명 및 서비스의 의미 주석도 웹 서비스의 의미 주석으로 지지되는 것과 유사한 목적을 제공할 것이다.본 연구는 W3C 의미 센서 네트워크 인큐베이터 그룹(SSN-XG) 활동을 통해 이루어진다.

W3C 의미 센서 네트워크

월드 와이드 웹 컨소시엄(W3C)은 센서 장치, 시스템, 프로세스 및 관찰을 모델링하기 위한 시맨틱 센서 네트워크(SSN-XG) 온톨로지를 개발하기 위해 시멘틱 센서 네트워크 인큐베이터 그룹(SSN-XG)을 발족시켰다.인큐베이터 그룹은 나중에 시맨틱 센서 네트워크 커뮤니티 그룹으로 전환되었다.그 후 웹 작업 그룹의 OGC와 W3C 공간 데이터 공동에서 픽업되어 W3C 권장사항으로 발표되었다.[4]

시맨틱 센서 네트워크(SSN) 온톨로지는 센서 관찰, 샘플링 및 작동을 표현한다.SSN 온톨로지(Ontology)는 웹 온톨로지 언어(OWL2)로 암호화되어 있다.많은 프로젝트들이 주석, 통합, 게시 및 검색을 포함한 웹 상의 센서 데이터의 관리 개선을 위해 이것을 사용해 왔다.[5]

컨텍스트

전 세계의 센서들은 현재 세계에 대한 수많은 데이터를 수집하고 있다.센서 기술의 급속한 개발과 전개는 데이터가 너무 많고 충분한 지식이 없다는 기존의 문제를 심화시키고 있다[1].이러한 과잉 현상을 완화하기 위한 관점에서 센서 데이터는 의미 메타데이터로 주석을 달 수 있어 이기종 센서 네트워크 간의 상호운용성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 상황 인식에 필수적인 상황별 정보를 제공할 수 있다.의미론적 웹 기법은 서로 다른 메타데이터 스키마 사이를 구조적으로 매핑하는 데 도움이 되기 때문에 데이터 통합과 발견의 문제에 크게 도움이 될 수 있다.

사용하다

시맨틱 센서 웹(SSW) 기술은 농업, 재난 관리,[6] 건물 관리, 실험실 관리 등의 분야에서 활용된다.

농업

다양한 환경적 속성을 감시하는 것은 식물의 성장에 매우 중요하다.재배농가에 중요한 환경속성은 주로 온도, 수분, pH, 전기전도도(EC) 등이 있다.언급된 센서에 대한 경고 설정 외에 실시간 모니터링은 결코 가능하지 않았다.SSW가 만들어짐에 따라, 재배자들은 그들의 식물 성장 상태를 실시간으로 추적할 수 있게 되었다.[7]

SSW 활용을 통한 농업의 발전 사례로는 SSW 방법론을 이용하여 온도, 습도, 기압, 풍속, 풍향, 강우량 등을 모니터링한 호주 농가를 대상으로 2008년에 실시한 연구가 있다.이 연구 프로젝트의 아키텍처는 개인 통합 필요성, 시맨틱 웹, 그리고 의미 데이터 통합 외에 더 많은 것으로 구성된다. 즉, 데이터가 중앙 집중화되어 센서 의미 웹 기술이 의미있고 유용하게 만든다.[8]

건물 관리(스마트 빌딩)

건물 관리는 손상이 발생하지 않도록 적절한 모니터링 도구를 갖추는 것보다 손상의 고정 비용이 현저히 높기 때문에 상당히 정교할 수 있다.SSW는 누수 통보, 스마트폰으로 아파트 온도 조절 등을 할 수 있다.

실험실 관리

실험실 시험 관리는 특히 장기간에 걸쳐, 여러 위치에서 또는 많은 시험이 발생하는 기반 구조에서 시험이 이루어지는 경우 상당히 어려울 수 있다.그러한 테스트에는 재료에 대한 크리프 테스트, 회로의 특정 화학적 또는 무선 전송 테스트의 반응 테스트가 포함된다.SSW의 발전으로 센서를 통한 실험실 변수의 실시간 모니터링이 가능해졌다.그러한 센서는 경보 전에 둘 이상의 요소를 고려할 수 있다.[9]예를 들어 압력과 온도가 모두 일정 한도를 초과하면 경보가 울릴 수 있고, 한 건물의 압력이 떨어졌을 때 경보가 울릴 수 있지만 다른 건물의 압력은 그대로 유지된다.

주목할 만한 기여

표준화는 시간이 오래 걸리고 어려운 과정이다. 기존 해결책을 가지고 있는 분야의 참가자는 표준화를 활동에 추가 비용으로 볼 수 있기 때문이다.1994년 설립된 국제 자발적 합의 표준 기구인 오픈지오피스텔레스(OGC)는 SSW 커뮤니티의 성장을 촉진하고 가속화하며 웹을 통한 센서 정보의 표준화를 위해 노력하고 있다.[10]대부분의 OGC 표준은 문서 집합에서 집합적으로 캡처되는 일반화된 구조에 의존한다.OGC의 목표는 센서 데이터에 대한 설명과 의미 개선을 제공하는 것이다.또한 OGC는 센서 웹 통신을 가능하게 했다.OGC는 개방형 지리공간 표준을 만드는 일을 맡고 있다.게다가 OCG는 "플러그 앤 플레이"라고 알려진 지리 처리 기술을 쉽게 만들 수 있도록 산·관·학 제휴사의 지원을 받고 있다.

당면 과제

SSW 분야에서 현재 당면한 과제는 표준화 결여로 사물을 측정하기 위해 만들어진 센서의 증가 속도를 늦추는 것이다.의미 센서 웹이 의미 있게 되려면 다양한 개발자가 개발한 다양한 응용 프로그램에 걸친 언어, 태그, 라벨이 같아야 한다.불행히도, 다양한 아키텍처의 분산된 개발로 인해, 그러한 표준화는 불가능하다.이 문제를 광대함이라고 한다.

기존 솔루션의 아키텍처를 변경할 때 시스템 논리가 더 이상 유지되지 않는 등 불일치의 문제도 있다.이 문제를 해결하기 위해서는 (시스템의 규모와 복잡성에 따라) 광범위한 자원이 필요하다.예를 들어, 많은 기존 시스템은 온도 데이터를 로컬 컴퓨터로 전송하기 위해 12비트를 사용한다.그러나 SSW 16비트의 데이터는 허용된다.이러한 불일치로 인해 데이터 트래픽이 증가하면서 추가적인 정확도가 개선되지 않는다.기존 시스템이 개선되기 위해서는 추가 비트를 할당하고 버퍼 요건을 변경할 필요가 있어 비용이 많이 든다.태그 요구 사항을 충족하는 데 필요한 리소스를 사용할 수 있다고 가정하면, 다른 SSW 구성원의 혼란을 야기하는 것 외에 추가 스토리지 공간이 필요한 불필요한 데이터가 여전히 존재한다는 것이다.남은 해결책은 하드웨어 요구 사항을 변경하는 것 뿐인데, 이는 많은 자원을 필요로 한다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Sensor Web Enablement DWG".
  2. ^ Bröring, Arne; Echterhoff, Johannes; Jirka, Simon; Simonis, Ingo; Everding, Thomas; Stasch, Christoph; Liang, Steve; Lemmens, Rob (2011). "New Generation Sensor Web Enablement". Sensors. 11 (3): 2652–2699. Bibcode:2011Senso..11.2652B. doi:10.3390/s110302652. PMC 3231615. PMID 22163760.
  3. ^ Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). "Semantic Sensor Web". IEEE Internet Computing. 12 (4): 78–83. doi:10.1109/MIC.2008.87. S2CID 1975770.
  4. ^ 시맨틱 센서 네트워크 온톨로지
  5. ^ SSN 응용 프로그램
  6. ^ Coronato, A.; Pietro, G.; Esposito, M. (2006). "A Semantic Context Service for Smart Offices". 2006 International Conference on Hybrid Information Technology. pp. 391–399. doi:10.1109/ICHIT.2006.253638. ISBN 0-7695-2674-8.
  7. ^ Taylor, Kerry; Griffith, Colin; Lefort, Laurent; Gaire, Raj; Compton, Michael; Wark, Tim; Lamb, David; Falzon, Greg; Trotter, Mark (2013). "Farming the Web of Things". IEEE Intelligent Systems. 28 (6): 12–19. doi:10.1109/MIS.2013.102. hdl:1885/66582. S2CID 14545083.
  8. ^ Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). "Semantic Sensor Web". IEEE Internet Computing. 12 (4): 78–83. doi:10.1109/MIC.2008.87. S2CID 1975770.
  9. ^ Zarri, Gian Piero; Sabri, Lyazid; Chibani, Abdelghani; Amirat, Yacine (2010). "Semantic-Based Industrial Engineering: Problems and Solutions". 2010 International Conference on Complex, Intelligent and Software Intensive Systems. pp. 1022–1027. doi:10.1109/CISIS.2010.94. ISBN 978-1-4244-5917-9. S2CID 17787203.
  10. ^ McCreedy, Frank P.; Marks, David B. (2009). "The Naval Research Laboratory's ongoing implementation of the Open Geospatial Consortium's Catalogue Services specification". OCEANS 2009. IEEE. doi:10.23919/OCEANS.2009.5422315. ISBN 978-1-4244-4960-6. S2CID 28647945.

추가 읽기

  • Haller, Armin; Janowicz, Krzysztof; Cox, Simon J.D.; Lefrançois, Maxime; Taylor, Kerry; Le Phuoc, Danh; Lieberman, Joshua; García-Castro, Raúl; Atkinson, Rob; Stadler, Claus (2018). "The modular SSN ontology: A joint W3C and OGC standard specifying the semantics of sensors, observations, sampling, and actuation" (PDF). Semantic Web. 10: 9–32. doi:10.3233/SW-180320. S2CID 21688777.
  • Janowicz, Krzysztof; Haller, Armin; Cox, Simon J.D.; Le Phuoc, Danh; Lefrançois, Maxime (2019). "SOSA: A lightweight ontology for sensors, observations, samples, and actuators". Journal of Web Semantics. 56: 1–10. arXiv:1805.09979. doi:10.1016/j.websem.2018.06.003. S2CID 44112250.
  • Compton, Michael; Barnaghi, Payam; Bermudez, Luis; García-Castro, Raúl; Corcho, Oscar; Cox, Simon; Graybeal, John; Hauswirth, Manfred; Henson, Cory; Herzog, Arthur; Huang, Vincent; Janowicz, Krzysztof; Kelsey, W. David; Le Phuoc, Danh; Lefort, Laurent; Leggieri, Myriam; Neuhaus, Holger; Nikolov, Andriy; Page, Kevin; Passant, Alexandre; Sheth, Amit; Taylor, Kerry (2012). "The SSN ontology of the W3C semantic sensor network incubator group". Journal of Web Semantics. 17: 25–32. doi:10.1016/j.websem.2012.05.003.
  • Lefort, L., Henson, C., Taylor, K., Barnaghi, P., Compton, M., Corcho, O., Garcia-Castro, R., Graybeal, J., Herzog, A., Janowicz, K., Neuhaus, H., Nikolov, A., and Page, K.:시맨틱 센서 네트워크 XG 최종 보고서, W3C 인큐베이터 그룹 보고서(2011년).[2]
  • Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). "Semantic Sensor Web". IEEE Internet Computing. 12 (4): 78–83. doi:10.1109/MIC.2008.87. S2CID 1975770.
  • Manfred Hauswirth와 Stefan Decker, "SemGrail Workshop, 2007년 6월 21~22일 워싱턴 레드몬드에서 열린 Microsoft SemGrail Workshop "SemGrail Real - 현실과 가상 세계를 연결하는 중"[3]
  • 코리 헨슨, Josh Pschorr, Amit Sheth, 그리고 크리슈나프라사드 Tirunarayan, "SemSOS: 의미 센서 관찰 서비스," 국제 협력 기술 및 시스템 심포지엄 (CTS2009), 센서 웹 활성화 워크숍 (SWE2009), 볼티모어, 메릴랜드, 2009.[4]

외부 링크