基于本体的数字家庭服务搜索与调用机制研究
数字家庭服务是指运行于家庭环境中家电设备上的服务，其可以操作家电设备实现家庭中设备的互联和互操作，辅助家庭用户实现设备的远程操作与管理，并为用户的网络访问提供便利。但是当前数字家庭领域中标准化组织众多，这些标准化组织从不同角度为数字家庭服务的通信制定标准。由于缺乏统一标准的支持，使得基于不同标准的服务之间很难有效地通信。
SOA架构使用平台无关的XML语言为Web Service提供了一系列规范，通过对服务的规范描述，Agent能够“知道”服务的访问方式，从而实现跨平台服务的调用和组合。因此使用SOA架构中的规范对家庭服务进行描述，可以统一家庭服务的访问方式，实现不同标准家庭服务间的通信。然而基于SOA架构的服务系统使用关键词语法匹配检索服务，缺乏对服务语义的支持，所以无法解决检索过程中所碰到的一词多义和多词一义问题。
研究者基于本体语言OWL为Web Service的语义标注提供了一个上层本体OWL-S，该本体同特定的领域本体相结合可以为不同领域的服务提供语义。然而当前文献为数字家庭所构建的领域本体存在以下三个问题：首先，这些文献只一是简单地给出服务语义的分类体系，但概念的体系化缺少一个统一的视点；其次，服务语义的分类方法也不尽如人意；再次，忽略了服务操作的内容和服务运行所依赖设备的语义问题，没有为内容和设备提供相应的本体描述。
针对以上三个问题，本文对数字家庭服务进行了研究，主要包括以下五方面内容。
(1)提出数字家庭领域上层本体--家庭服务本体。在家庭服务本体中对领域中的需求、功能、服务等重要概念进行定义并形式化地说明概念之间的关系，为家庭领域中问题的研究提供统一的视点，明确家庭服务的语义。然后通过对家庭服务本体中概念的细化，提出数字家庭服务本体模型。最后使用本体模型中的三个领域本体：功能概念本体、内容本体和设备本体对OWL-S本体进行扩展，提出OWL-HS本体，从三个侧面对家庭服务的语义进行描述。
(2)通过家庭服务本体对概念关系的分析，提出使用功能作为服务的语义，并构建功能概念本体作为服务语义的分类标准，明确服务的语义，以实现基于语义的服务搜索。本文以需求的满足过程为指导，将功能分为五大类，通过对功能实现方式的分析细化五大类功能概念，构建功能概念本体对家庭服务的语义进行标注。
(3)提出内容本体为家庭服务所操作的内容提供语义信息。本文通过对服务操作内容的分析构建内容本体，以实现基于语义的服务过滤，对功能相同操作内容不同的服务进行区分，优化服务的检索结果。
(4)提出设备本体为家庭服务运行所依赖的设备提供语义信息。为使所检索到的服务能够下载到设备并有效的执行，本文构建设备本体对家庭服务所依赖的设备进行描述。在家庭环境中，家用网关使用环境对照表记录家庭环境中的设备信息。通过环境对照表与设备本体的语义匹配，为个性化家庭环境下载执行合适的服务。
(5)提出功能分解树对复合服务的功能进行逐级分解，以辅助服务组合者找出复合服务所需的相关功能。然后在此基础上扩展功能分解树，提出时序功能分解树对复合服务的控制逻辑和时序进行描述。最后将时序功能分解树转化为OWL-S Model模型，并使用本体模型中的领域本体描述复合服务中原子服务的语义，实现基于语义的服务组合。
本文以煤气安防应用场景为例，描述了基于本体的服务注册、选择、调用和组合过程。最后为基于本体的数字家庭服务开发了一个原型系统，以验证所提模型的可行性。
数字家庭;领域本体;时序功能分解树;服务搜索;调用机制
中国海洋大学
博士
计算机应用技术
徐建良
2011
中文
TP393.09;TP391.3
158
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）