郭志偉

摘 要：從互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人們只用了短短的十幾年時(shí)間。從小樓庭院到高樓大廈，城市用了幾十年時(shí)間。。安全檢測(cè)系統(tǒng)在城市安全維護(hù)方面的重要性不言而喻，在伴隨著建筑物存在的風(fēng)風(fēng)雨雨十幾年內(nèi)更是要對(duì)海量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，所以傳感器就成了安全檢測(cè)系統(tǒng)中至關(guān)重要的部件。僅僅一種或幾種傳感器也是無(wú)法滿足建筑安全檢測(cè)需求的。要關(guān)聯(lián)、運(yùn)用好數(shù)量、種類如此眾多的傳感器很有難度，語(yǔ)義傳感器 Web技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)傳感器領(lǐng)域的引入很好的解決了安全檢測(cè)系統(tǒng)中的信息傳輸、維護(hù)等問(wèn)題，加大其關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要的實(shí)用意義。

關(guān)鍵詞：建筑安全檢測(cè)；傳感器；語(yǔ)義技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)；

引言

20世紀(jì)的第二個(gè)年頭，物聯(lián)網(wǎng)的概念應(yīng)勢(shì)而出，被稱作是繼互聯(lián)網(wǎng)后第二個(gè)過(guò)萬(wàn)億產(chǎn)值的產(chǎn)業(yè)。由于建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，城市中老舊建筑物的安全維護(hù)的重要性不言而喻，因此完善更新安全檢測(cè)技術(shù)是相關(guān)部門(mén)不可懈怠的事情與責(zé)任。在城市建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的工作流程中，檢測(cè)系統(tǒng)有著硬件設(shè)備工作周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)信息內(nèi)存量大的需求。語(yǔ)義傳感器 Web將語(yǔ)義技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)中的大量傳感器進(jìn)行關(guān)聯(lián)，提供了有效的數(shù)據(jù)表示、管理和共享技術(shù)手段，為基于知識(shí)的智能化傳感器數(shù)據(jù)處理提供理論基礎(chǔ)，有效的解決了傳統(tǒng)傳感器系統(tǒng)里“周期長(zhǎng)”、“數(shù)據(jù)多”的問(wèn)題，為城市建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)的進(jìn)步與完善貢獻(xiàn)了不容忽視的力量。因此，潛心研制建筑安全檢測(cè)機(jī)制下的語(yǔ)義傳感器Web技術(shù)，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)建設(shè)意義與價(jià)值。

一、建筑安全檢測(cè)和語(yǔ)義傳感器Web概述

（1）建筑安全檢測(cè)概述

建筑安全檢測(cè)系統(tǒng)集傳感器、計(jì)算機(jī)、電子通信等多項(xiàng)技術(shù)為一體，成為了工程師實(shí)時(shí)全面掌握建筑數(shù)據(jù)的重要工具，進(jìn)而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全做出評(píng)估，防患于未然。該系統(tǒng)對(duì)于提高建筑維護(hù)的效率、制定維護(hù)計(jì)劃、避免出現(xiàn)重大災(zāi)害都能起到積極作用。同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)搜集、儲(chǔ)存起來(lái)的大量有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)安全的數(shù)據(jù)對(duì)日后的工程項(xiàng)目提供了可靠的數(shù)據(jù)參考，是一份不容忽視的寶貴知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。隨著時(shí)間的推移，社會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，設(shè)備使用周期長(zhǎng)、數(shù)據(jù)信息量大成為了該系統(tǒng)急需解決的問(wèn)題。

（2）語(yǔ)義傳感器Web概述

語(yǔ)義Web是計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的下一階段的花束定義，其連接范圍不僅僅局限于網(wǎng)頁(yè)之間，更是要建立網(wǎng)絡(luò)之間的任何微小數(shù)據(jù)的鏈接，以致微小的數(shù)據(jù)都可以與其他信息進(jìn)行“溝通”。2009年W3C聯(lián)盟為了展現(xiàn)傳感器技術(shù)和語(yǔ)義Web技術(shù)相結(jié)合的實(shí)用價(jià)值成立了語(yǔ)義傳感器網(wǎng)絡(luò)工作組，專注于傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)，同時(shí)制定面向傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用的語(yǔ)義標(biāo)注語(yǔ)言。就目前而言，語(yǔ)義傳感器 Web 的研究剛剛起步，可以參照的應(yīng)用案例、模型也為之不多，面臨的問(wèn)題也很多，但其優(yōu)勢(shì)己經(jīng)展現(xiàn)出來(lái)。

二、傳統(tǒng)安全檢測(cè)系統(tǒng)弊端淺析

安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)其實(shí)就是 數(shù)據(jù)的采集、傳遞、分析、處理的過(guò)程。所以說(shuō)，傳統(tǒng)安全檢測(cè)系統(tǒng)的弊端也就是數(shù)據(jù)利用過(guò)程中存在的一些弊端。如下：

（1）數(shù)據(jù)量大

一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的落成、穩(wěn)定、拆除要經(jīng)歷風(fēng)風(fēng)雨雨的十幾年甚至幾十年時(shí)間。在這個(gè)歷程中需要多種、多量的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集檢測(cè)，其工作周期也會(huì)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至伴隨建筑物終身。由此可見(jiàn)，隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是十分可觀的。

（2）數(shù)據(jù)錯(cuò)誤

在安全檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器如同“電子外衣”一般依附在建筑結(jié)構(gòu)身上，但是數(shù)據(jù)集散中心大多數(shù)會(huì)被建立在距離較遠(yuǎn)的另一個(gè)地點(diǎn)。由此一來(lái)，數(shù)據(jù)信息的采集、傳遞、分析、處理要經(jīng)歷多個(gè)環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都有可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題（硬件故障、網(wǎng)絡(luò)失聯(lián)等），這些都將導(dǎo)致生成錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)無(wú)用

數(shù)據(jù)的采集是一個(gè)復(fù)雜繁瑣的過(guò)程。由于外部影響的不確定性，大多數(shù)其情況下需要進(jìn)行密集采樣以滿足對(duì)數(shù)據(jù)信息的搜集，這就需要將觸發(fā)自動(dòng)采樣的標(biāo)準(zhǔn)降低，以致產(chǎn)生誤觸發(fā)現(xiàn)象，但這也是為了采集到準(zhǔn)確信息、真實(shí)數(shù)據(jù)不可避免的，所以在很大程度上會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)體量的無(wú)用數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)復(fù)雜

為了全面完整的反映整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，傳感器的布置是一個(gè)非常講究的事情，需要將所有的結(jié)構(gòu)力點(diǎn)等考慮進(jìn)去。所以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)因?yàn)闄z測(cè)范圍的重復(fù)難免會(huì)生成重復(fù)數(shù)據(jù)，浪費(fèi)儲(chǔ)存資源。

（5）數(shù)據(jù)多樣

單個(gè)傳感器的功能是相對(duì)比較單一的，一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)往往會(huì)安裝多種檢測(cè)傳感器，從不同的角度、方向去檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的狀態(tài)變化，以便為全面認(rèn)識(shí)建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀提供全面的數(shù)據(jù)，這也是一個(gè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要達(dá)到數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)。

（6）數(shù)據(jù)封閉

由于數(shù)據(jù)表達(dá)和網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)因素，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)往往局限在單體建筑一處，無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，具有較強(qiáng)的封閉性。

三、建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)中的與其傳感器Web技術(shù)運(yùn)用

語(yǔ)義傳感器Web技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用核心便是傳感器結(jié)合Web 服務(wù)建立面向傳感器數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，并用于振弦應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理，從而有效的利用 Web 中的服務(wù)資源。

（1）傳感器結(jié)合Web技術(shù)的語(yǔ)言技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)傳感器與Web技術(shù)的完美結(jié)合就要嚴(yán)格遵循W3C聯(lián)盟制定的技術(shù)規(guī)范：Web 服務(wù)描述語(yǔ)言，其規(guī)定的訪問(wèn)協(xié)議成為當(dāng)前主要的服務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。WSDL 是一種使用 XML 編寫(xiě)的文檔。這種文檔可描述某個(gè) Web 服務(wù)，規(guī)定服務(wù)的位置，以及此服務(wù)提供的方法。

Web服務(wù)標(biāo)記語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)是OWL-S。相較于WSDL，OWL-S可以更高效、更準(zhǔn)確的向客戶描述服務(wù)資源。語(yǔ)義 Web服務(wù)的主要方法是利用 Ontology 來(lái)描述 Web服務(wù)，然后通過(guò)這些帶有語(yǔ)義信息描述的 Web 服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，調(diào)用篩選并組合。

（2）振弦應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理

振弦應(yīng)變傳感器數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理即振弦傳感器對(duì)采集數(shù)據(jù)的融合服務(wù)，是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。其具體流程如下：

（3）數(shù)據(jù)歸納與匯總

基于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)的弊端，傳感器與Web結(jié)合正是以解決此問(wèn)題為目的的技術(shù)集合。語(yǔ)義傳感器Web技術(shù)在不改變?cè)邢到y(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情況下，將相關(guān)的資源劃分為多層次機(jī)構(gòu)組織，包括原始數(shù)據(jù)、語(yǔ)義數(shù)據(jù)、多源知識(shí)。在分析數(shù)據(jù)處理流程的基礎(chǔ)上，Web技術(shù)一方面利用 Web服務(wù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析；另一方面將 Web服務(wù)中的特定算法進(jìn)行結(jié)合，達(dá)到對(duì)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理，有效地解決了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中信息量大、重復(fù)、復(fù)雜等問(wèn)題。

四、結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，將物與物之間的聯(lián)系上升到了一個(gè)全新的層面，相應(yīng)的也給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的管理與處理帶來(lái)了巨大考驗(yàn)。語(yǔ)義傳感器Web技術(shù)的出現(xiàn)有效地解決了傳統(tǒng)安全檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理的弊端，大大拓展了傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)資源的共享，這對(duì)智慧城市工程的建設(shè)具有巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海淵. 面向建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的語(yǔ)義傳感器Web關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]劉欣. 基于語(yǔ)義Web的建筑成本信息管理研究[D].大連理工大學(xué)，2016.

[3]吳振宇. 基于Web的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京郵電大學(xué)，2013.

[4]趙航. 建筑用電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)智能節(jié)點(diǎn)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].山東建筑大學(xué)，2016.