《傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)描述規(guī)范》推薦性國家標準項目建議書
推薦性國家標準項目建議書
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*項目名稱1
(中文)
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傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)描述規(guī)范
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*項目名稱
(英文)
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Sensor Network Sensor Data Description Standards
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*制定或修訂2
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制定
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修訂
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被修訂標準號
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采用國際標準3
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采標號
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一致性程度標識
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IDT
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MOD
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NEQ
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采標中文名稱
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采用快速程序4
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FTP
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快速程序代碼
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*標準類別
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ICS分類號
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35.200. ; . . ; . .
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*技術(shù)委員會5
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全國信息技術(shù)標準化技術(shù)委員會
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全國
TC/SC號
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TC28
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(或)技術(shù)歸口單位5
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*起草單位
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中國電子技術(shù)標準化研究所、中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院、傳感器網(wǎng)絡標準工作組
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*主管部門6
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工業(yè)和信息化部
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*計劃起始年
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2011年
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*完成年限
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2011年
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*目的﹑意義
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本項目通過建立統(tǒng)一的傳感數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡中的傳感數(shù)據(jù)格式規(guī)范化描述。傳感數(shù)據(jù)描述是接口定義和標準制定的基礎，是支持廣泛互操作的基本元素。標準化的傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議是傳感器網(wǎng)絡節(jié)點間互操作的前提，能有效提高異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡的信息共享程度，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛互聯(lián)。
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*范圍和主要
技術(shù)內(nèi)容
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本標準旨在建立統(tǒng)一的傳感數(shù)據(jù)模型，提供一種靜態(tài)的信息描述規(guī)則，用于描述網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)中傳感器特性參數(shù)、數(shù)據(jù)格式和信號處理過程等重要內(nèi)容，它是對傳感器節(jié)點的全面描述。在傳感數(shù)據(jù)模型基礎上利用標準描述語言(如XML)對傳感器在數(shù)據(jù)存儲和交互過程中所用到的數(shù)據(jù)的排列、組合方式進行規(guī)范化定義。
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*國內(nèi)外情況
簡要說明
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國外相關機構(gòu)，特別是一些標準組織，針對傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議正逐步展開研究。20世紀90年代美國國家標準技術(shù)研究院(NIST)領導制定了IEEE 1451協(xié)議族，旨在將現(xiàn)有的變送器方便地連接到網(wǎng)絡和系統(tǒng)。1451定義的變送器電子數(shù)據(jù)表單TEDS（Transducer Electronic Data Sheet）對傳感器關鍵參數(shù)進行了較為詳細的描述。1451協(xié)議制定者Lee在文獻中用面向?qū)ο蟮姆椒枋隽?/span>IEEE1451.1協(xié)議框架。開放地理空間聯(lián)盟（OGC）于2002年就開始關注 SWE (Sensor Web Enablement)工作，并最終制定了SWE相關標準，描繪了傳感器的萬維網(wǎng)（world wide web）。SWE中定義SensorML(Sensor Model Language)、TransducerML(Transducer Markup Language)，以及O&M(Observation & Measurements)，它們是傳感數(shù)據(jù)的靜態(tài)信息模型。在信息模型基礎了，SWE定義了包括SPS，SOS和SAS在內(nèi)的Web服務。加拿大國家研究委員會（National Research Council）在本世紀初就提到潛在的傳感器新技術(shù)已經(jīng)受限于能夠被廣泛接受的傳感器交互語言，這些語言用于表達傳感器定義、屬性、分類，以及描述傳感器需求和性能，并最終建立標準的信息模型。文獻提出了一種傳感器節(jié)點模型，該模型嘗試捕捉傳感器節(jié)點最重要的特征信息，這些特征主要描述傳感器的功能和當前狀態(tài)。文獻給出了一個傳感器網(wǎng)絡模型，在分析現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡共同特征基礎上給出了一個傳感網(wǎng)絡的概念模型。Russomanno等人關注傳感器建模，以增強網(wǎng)絡中心環(huán)境中傳感器互操作性和融合的能力。他從傳感器的分類、數(shù)據(jù)描述等多個方面對傳感器數(shù)據(jù)進行建模。他建立的OntoSensor參考了基于OWL描述的SensorML，IEEE SUMO和ISO 19115。另外，ISO，ITU和IETF等也陸續(xù)成立了相關的工作組（WG）和研究組（SG），提出傳感器網(wǎng)絡方面的草案和標準，其中也涉及部分傳感數(shù)據(jù)的定義。IrisNet工程(Internet-scale Resource-Intensive Sensor Network Services)是 Intel與美國卡耐基梅隆大學合作開發(fā)的技術(shù)，旨在設計一種能夠提供較寬范圍的傳感器服務系統(tǒng)，為實現(xiàn)全球化的傳感器Web提供需要的軟件組件。該系統(tǒng)引入了data schema方法來定義傳感數(shù)據(jù)，這樣允許在更寬的網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)查詢。
然而上述這些模型、標準和工程案例存在著兩個方面的問題：一個是不完整，另一個是封閉性。不完整性體現(xiàn)在模型只是對傳感器節(jié)點局部特征的描述，因而難以被廣泛的接受。造成不完整性的結(jié)果和建模所采用的方法也有很大關系，因為模型建好后沒有合適的理論方法來驗證也是一個大的問題。IEEE1451 TEDS雖然一定程度上得到了廠家的支持，但是在交互協(xié)議方面制定的NCAP卻很難推廣，最主要的原因還是沒有處理好自身和已有協(xié)議標準的關系。以IrisNet為例，這類系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成程序是由用戶來編寫的，這些軟件組成的可重用性較差。現(xiàn)在，一些典型的跟蹤，入侵檢測系統(tǒng)，他們將低級傳感器信號轉(zhuǎn)換為高級的事件系統(tǒng)供用戶分析行動，但是這些系統(tǒng)架構(gòu)本身是封閉的，事件語義也是和具體應用直接關聯(lián)的，別的應用無法理解。
國內(nèi)對網(wǎng)絡化傳感器接口技術(shù)的研究也逐步展開，如中國科學院微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、中國科學院沈陽自動化研究所、東南大學、浙江大學、清華大學、華中科技大學等早就開展了在網(wǎng)絡化傳感器及傳感器網(wǎng)絡方面的研究工作。中科院微系統(tǒng)所成立了無線傳感網(wǎng)絡專門的研究室，并于2008年6月協(xié)同國家標準化管理委員會舉辦了首屆國際傳感器網(wǎng)絡標準化大會（ISO/IEC JTC1 SGSN會議，6月25-27日，中國上海）。東南大學儀器科學與工程系在IEEE1451基礎上設計研發(fā)了多種網(wǎng)絡化智能傳感器，并將其應用到分布式測控系統(tǒng)中。浙江大學在無線傳感網(wǎng)絡方面開展了大量研究，提出了一系列的路由、傳輸協(xié)議，部署、資源優(yōu)化和分布式信息編碼算法等。但總的來說對傳感數(shù)據(jù)標準化描述協(xié)議較少涉及。本課題組所在的中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院智能所較早關注傳感器網(wǎng)絡化方面問題，開展網(wǎng)絡化傳感器接口模塊標準化研究，實現(xiàn)了典型傳感器的即插即用和在線編程等功能。課題組成員參與了ISO/IEC JTC1 SGSN關于傳感器網(wǎng)絡標準化草案首次討論工作，并提交了網(wǎng)絡化傳感器標準化接口方面的研究報告“Discussion about Networked Sensor Interface”。申請人及所在課題組在傳感器應用技術(shù)、接口模塊方面開展了一系列的研究工作。
目前統(tǒng)一的傳感數(shù)據(jù)描述協(xié)議及傳輸機制還沒有建立，現(xiàn)有的傳感數(shù)據(jù)描述框架之間存在耦合，甚至有矛盾的地方，并且有些傳感特征參數(shù)還不能被這些模型完全描述。由于我國目前還沒有這方面的標準和規(guī)范，使得在傳感數(shù)據(jù)描述方面缺少國際話語權(quán)。一個被廣泛接受的傳感數(shù)據(jù)描述規(guī)范，能有效提高異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡的信息共享程度，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛互聯(lián)。更重要的是能夠增強我國在世界范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)方面的主導地位。
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項目成本預算
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3萬元
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備注
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