地理信息联盟传感网(OGCSensorWeb)：模型与方法

1999年以来，OGC和ISO一直在致力于传感网标准和协议的研究。如图1-6所示， OGC认为，传感网是沟通决策支持系统、模型和异构传感器之间的桥梁，负责传感器的发现、注册、访问、控制、警告、过滤。OGC传感网 (Sensor Web Enablement，SWE)已制订了9个标准规范，包含4个信息模型和5个服务实现规范。

图1-6 OGC传感网概念图

1.4个信息模型

(1) 通用数据模型 (SWE Common Data Model): 定义了底层数据模型，用来形式化表达SWE实现框架中的传感器及其观测相关的数据。这些模型允许用户和/或服务器用一种自我描述和语义激活的方式组织、编码和传输传感器数据集。通用数据模型被用来定义传感器相关数据的表达、性质、结构和编码，应用于其他信息模型和服务实现规范(OGC 08-094r1)。

(2) 传感器建模语言 (Sensor Model Language，Sensor ML): 它是一个基于XML编码的传感器观测系统公共描述框架。提供XML标准模式来描述传感器，包括传感器系统的几何、动态、观测特征值以及传感器指派任务的参数，用于发现、检索和控制基于网络分布式的传感器。它将成为《栅格与影像数据的传感器模型》ISO 19130标准的应用模式。基于过程模型的方式可以表达任何的物理观测过程和逻辑处理算法，从而有助于传感器观测与数据处理过程的演算与理解 (OGC07-000)。

(3) 观测和测量编码标准 (Observation ＆ Measurement，O＆M): 它是一个基于XML编码的观测与测量描述公共框架。定义了观测与量测术语及其之间的关系，通过建立观测模型与采样要素模型，以用户为出发点，强调了语义的感兴趣要素与属性。该标准框架可以提高观测数据的发现、实时获取以及存档的能力 (OGC10-025r1)。

(4) 事件模式建模语言 (Event Pattern and Model Language，EML): 它是用来描述事件和事件处理模式，从而进行复合事件处理和事件流处理。在EML里引入事件，事件流，事件云的概念，将事件处理分为简单模式，复杂模式，时间模式，重复性模式。通过这种事件处理，得到更高等级的事件，并将原始事件储存到因果向量里。EML避免了简单、浅层意义的事件处理，融入了深层次、高效、便捷的事件处理，在SES中事件过滤等级三中重要地位 (OGC08-132)。

2. 五个信息服务规范

(1) 传感器规划服务 (Sensor Planning Service，SPS): 是一种开放的接口，通过这个服务，客户能够判断从一个或多个传感器或模型中收集数据的可行性或向传感器提交收集数据的请求和配置处理。该标准提供Web服务接口用来请示基于用户驱动的观测数据。该标准是客户端与传感器等信息收集设备交互的中间代理 (OGC09-000)。

(2) Web通知服务 (Web Notification Service，WNS): 是一种开放的接口，通过这个服务，客户能够在一个或多个其他服务之间执行同步或异步的对话。它提供标准的Web服务接口用来为其他服务如SPS、SAS等建立一个异步通信机制，通过这种机制，客户能够在一个或多个其他服务之间执行同步或异步的对话 (OGC05-114)。

(3) 传感器警告服务 (Sensor Alter Service，SAS): 是一种开放的接口，通过这个服务能够发布和订阅传感器或仿真系统的预警信息。它提供让传感器节点宣告和发布观测资料与背景描述资料的平台 (OGC06-028r3)。(www.xing528.com)

(4) 传感器观测服务 (Sensor Observation Service，SOS): 是一种开放的接口，通过这个服务，客户能够获取或注册来自一个或多个传感器的观测、传感器和平台的描述。该服务提供标准的Web服务接口用来请示、过滤和检索观测数据以及有关传感器系统信息。该标准是客户端与观测数据存储仓库交互的中间代理 (OGC06-009r6)。

(5) 传感器事件服务 (Sensor Event Service，SES): 提供了一系列的API用来管理事件订阅和消息发送，包括用户定义订阅事件，将传感器信息注册到SES中，传感器将数据发布到SES中并过滤，SES向数据消费者发送通知。在SES中数据过滤中，包括三种过滤等级，三种过滤等级分别产生不同等级的数据或事件，然后按用户订阅中的规则来判断，然后触发相应的机制，向用户发送消息，指导用户做出合适决策 (OGC08-133)。

3. 三种信息服务流程

(1) 传感器观测服务流程: 如图1-7所示，传感器被注册到SOS，并将观测结果也发布到SOS或插入SOS数据库，被注册/发布的传感器与观测可能通过SOS服务获取到。为了保证被发现，将通过用传感器建模语言 (Sensor ML) 描述的传感器与SOS服务注册到目录服务。右下角的用户可以通过目录服务接口，发送搜索请求，然后目录服务响应出一个能满足搜索需求的SOS服务列表。最终，用户绑定到SOS，并取回基于观测与测量(O＆M) 编码的观测数据。

图1-7 传感器观测服务流程

(2) 传感器规划-观测服务流程: 如图1-8所示，该流程稍比图1-7流程复杂。此时，目录服务不再直接根据用户的请求而响应SOS实例。用户通过SPS服务对要指派的传感器根据需求进行任务定制，然后目录服务就提供SPS服务的链接。其中SPS与传感器间的通信相对于用户来说是透明的。假设一颗卫星要进行红外传感，须要重新经过调整才能观测到需要的地理位置，这样的指派任务需要耗费一定时间，此时对于图1-7流程来说，用户就会在完全不知原因的情况下进行等待。但对于图1-8流程而言，当传感器观测到符合需求的场景时，传感器将其观测到的数据存入数据库并链接到SOS服务。此时SPS通过WNS通知用户数据已经可以进行获取。因此，该服务流程的优势在于SPS能即时响应任务请求，结合WNS可以实现异步通信机制。

图1-8 传感器规划-观测服务流程

(3) 传感器规划—观测—警告服务流程: 通常会面临并不是所有的数据都是我们需要或感兴趣的情景，因此，需要有一种机制来对其进行过滤，将不需要的服务/数据过滤掉。如图1-9所示，在传感器规划-观测服务流程的基础上，用户可以从网络目录服务中预订SAS，并接收到适合的SAS信息。传感器不停地将观测结果发送到SAS，其中SAS根据阈值条件对数据进行过滤，当过滤后的数据符合用户的需求时，以预警的形式通过WNS将结果传递给用户。

图1-9 传感器规划—观测—警告服务流程