建筑結構安全檢測機制下的語義傳感器Web關鍵技術研究

郭志偉

摘 要：從互聯網時代到物聯網時代，人們只用了短短的十幾年時間。從小樓庭院到高樓大廈，城市用了幾十年時間。。安全檢測系統在城市安全維護方面的重要性不言而喻，在伴隨著建筑物存在的風風雨雨十幾年內更是要對海量的信息數據進行分析、處理，所以傳感器就成了安全檢測系統中至關重要的部件。僅僅一種或幾種傳感器也是無法滿足建筑安全檢測需求的。要關聯、運用好數量、種類如此眾多的傳感器很有難度，語義傳感器 Web技術在物聯網傳感器領域的引入很好的解決了安全檢測系統中的信息傳輸、維護等問題，加大其關鍵技術的研究具有重要的實用意義。

關鍵詞：建筑安全檢測；傳感器；語義技術；物聯網；

引言

20世紀的第二個年頭，物聯網的概念應勢而出，被稱作是繼互聯網后第二個過萬億產值的產業。由于建筑行業的飛速發展，城市中老舊建筑物的安全維護的重要性不言而喻，因此完善更新安全檢測技術是相關部門不可懈怠的事情與責任。在城市建筑結構安全檢測的工作流程中，檢測系統有著硬件設備工作周期長、數據信息內存量大的需求。語義傳感器 Web將語義技術與物聯網中的大量傳感器進行關聯，提供了有效的數據表示、管理和共享技術手段，為基于知識的智能化傳感器數據處理提供理論基礎，有效的解決了傳統傳感器系統里“周期長”、“數據多”的問題，為城市建筑結構安全檢測的進步與完善貢獻了不容忽視的力量。因此，潛心研制建筑安全檢測機制下的語義傳感器Web技術，具有深遠的社會建設意義與價值。

一、建筑安全檢測和語義傳感器Web概述

（1）建筑安全檢測概述

建筑安全檢測系統集傳感器、計算機、電子通信等多項技術為一體，成為了工程師實時全面掌握建筑數據的重要工具，進而對建筑結構的安全做出評估，防患于未然。該系統對于提高建筑維護的效率、制定維護計劃、避免出現重大災害都能起到積極作用。同時，整個系統搜集、儲存起來的大量有關建筑結構安全的數據對日后的工程項目提供了可靠的數據參考，是一份不容忽視的寶貴知識與經驗。隨著時間的推移，社會對建筑結構安全系統的要求越來越高，設備使用周期長、數據信息量大成為了該系統急需解決的問題。

（2）語義傳感器Web概述

語義Web是計算機與互聯網對網絡發展的下一階段的花束定義，其連接范圍不僅僅局限于網頁之間，更是要建立網絡之間的任何微小數據的鏈接，以致微小的數據都可以與其他信息進行“溝通”。2009年W3C聯盟為了展現傳感器技術和語義Web技術相結合的實用價值成立了語義傳感器網絡工作組，專注于傳感器與傳感器網絡的開發，同時制定面向傳感器網絡服務應用的語義標注語言。就目前而言，語義傳感器 Web 的研究剛剛起步，可以參照的應用案例、模型也為之不多，面臨的問題也很多，但其優勢己經展現出來。

二、傳統安全檢測系統弊端淺析

安全監測系統其實就是 數據的采集、傳遞、分析、處理的過程。所以說，傳統安全檢測系統的弊端也就是數據利用過程中存在的一些弊端。如下：

（1）數據量大

一個建筑結構的落成、穩定、拆除要經歷風風雨雨的十幾年甚至幾十年時間。在這個歷程中需要多種、多量的傳感器進行數據采集檢測，其工作周期也會長達數年甚至伴隨建筑物終身。由此可見，隨著時間的推移，產生的數據量是十分可觀的。

（2）數據錯誤

在安全檢測系統中，傳感器如同“電子外衣”一般依附在建筑結構身上，但是數據集散中心大多數會被建立在距離較遠的另一個地點。由此一來，數據信息的采集、傳遞、分析、處理要經歷多個環節，任何一個環節都有可能會出現問題（硬件故障、網絡失聯等），這些都將導致生成錯誤的數據。

（3）數據無用

數據的采集是一個復雜繁瑣的過程。由于外部影響的不確定性，大多數其情況下需要進行密集采樣以滿足對數據信息的搜集，這就需要將觸發自動采樣的標準降低，以致產生誤觸發現象，但這也是為了采集到準確信息、真實數據不可避免的，所以在很大程度上會產生相當體量的無用數據。

（4）數據復雜

為了全面完整的反映整個建筑結構的狀態數據，傳感器的布置是一個非常講究的事情，需要將所有的結構力點等考慮進去。所以監測數據因為檢測范圍的重復難免會生成重復數據，浪費儲存資源。

（5）數據多樣

單個傳感器的功能是相對比較單一的，一個檢測點往往會安裝多種檢測傳感器，從不同的角度、方向去檢測建筑結構的狀態變化，以便為全面認識建筑結構現狀提供全面的數據，這也是一個安全監測系統要達到數據融合的基礎。

（6）數據封閉

由于數據表達和網絡安全等技術因素，傳統建筑結構安全檢測系統的數據往往局限在單體建筑一處，無法實現網絡連接，具有較強的封閉性。

三、建筑結構安全檢測系統中的與其傳感器Web技術運用

語義傳感器Web技術在建筑結構安全檢測系統的應用核心便是傳感器結合Web 服務建立面向傳感器數據處理的過程，并用于振弦應變傳感器數據的自動化處理，從而有效的利用 Web 中的服務資源。

（1）傳感器結合Web技術的語言技術

要實現傳感器與Web技術的完美結合就要嚴格遵循W3C聯盟制定的技術規范：Web 服務描述語言，其規定的訪問協議成為當前主要的服務實現技術。WSDL 是一種使用 XML 編寫的文檔。這種文檔可描述某個 Web 服務，規定服務的位置，以及此服務提供的方法。

Web服務標記語言的標準是OWL-S。相較于WSDL，OWL-S可以更高效、更準確的向客戶描述服務資源。語義 Web服務的主要方法是利用 Ontology 來描述 Web服務，然后通過這些帶有語義信息描述的 Web 服務來實現服務的自動發現，調用篩選并組合。

（2）振弦應變傳感器數據的自動化處理

振弦應變傳感器數據的自動化處理即振弦傳感器對采集數據的融合服務，是一個復雜的過程。其具體流程如下：

（3）數據歸納與匯總

基于傳統建筑結構安全檢測系統的弊端，傳感器與Web結合正是以解決此問題為目的的技術集合。語義傳感器Web技術在不改變原有系統數據結構的情況下，將相關的資源劃分為多層次機構組織，包括原始數據、語義數據、多源知識。在分析數據處理流程的基礎上，Web技術一方面利用 Web服務對采集的數據進行合理性分析；另一方面將 Web服務中的特定算法進行結合，達到對采集數據的自動化處理，有效地解決了傳統監測系統中信息量大、重復、復雜等問題。

四、結語

物聯網的出現，將物與物之間的聯系上升到了一個全新的層面，相應的也給網絡數據的管理與處理帶來了巨大考驗。語義傳感器Web技術的出現有效地解決了傳統安全檢測系統的數據分析處理的弊端，大大拓展了傳感器網絡，實現了相關資源的共享，這對智慧城市工程的建設具有巨大貢獻。

參考文獻：

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