基于本体的智能家居关键技术研究

【摘要】智能家居作为人类生活的主要空间，要满足人们对生活舒适、便捷的追求目标。为了实现这个目标，需要构建一种让人与家庭环境中的各种物理设备更好地融合在一起的家庭环境，在这种环境下，设备可以在不知不觉中达到为人服务的目的。但是，这需要以设备之间的协调工作、信息和资源的共享为基础。为了实现设备之间的协调工作、信息和资源的共享，达到在不知不觉中设备为人服务的目的，本文对智能家居系统进行了研究，并且将本体技术应用其中，构建了智能家居系统的本体模型，在智能家居环境中不同的信息维度之间建立了语义关系，为设备以及设备所提供的服务添加了语义信息。这些语义信息可以屏蔽设备之间的异构性，实现设备之间信息和数据的共享，是实现设备之间协调工作的基础。在具体实现方面，本文主要从以下五个方面进行了研究：(1)构建了智能家居的总体框架，在该框架中对智能家居进行了层次划分，在传统的设备层之上增加了语义层，为智能家庭的设备、服务等实体提供语义支持。(2)通过对智能家居环境的抽象和分析，构建了智能家居的领域本体模型。该模型包括8个本体模型，分别对智能家居环境中的设备、服务、功能、用户、需求、内容、位置、上下文等实体进行建模，并且在这8个本体模型之间通过属性建立了语义关系，构建了一个网状系统。设备作为智能家居系统的主体，在对设备进行了系统分类和抽象的基础上，实现了对设备的通用信息和个性化信息的语义描述，可以实现通过家庭网关或控制设备对设备进行调用的目的。(3)在OWL-S的基础上构建了智能家居服务本体模型，为智能家居中设备所提供的服务提供了语义描述。首先抽象和描述了智能家居中服务的分类、服务的功能及服务的内容；之后对服务的注册和发布形式进行了研究，在这里，服务以WebService的形式进行发布，并且是在所构建的本体模型中进行注册。(4)利用本体技术中添加公理的特性，在本体模型中应用基于描述逻辑的推理规则，将用户自定义的规则嵌入本体模型中，并且调用专业的推理机，以概念本体为基础，推理出本体中隐含的信息。(5)研究了本体模型的存储、更新和查询。在存储方面，主要研究了利用关系数据库实现对本体模型的存储，并且在关系数据库中保留本体模型的语义关系；在本体模型的更新方面研究了本体实例的更新方法，并且给出了实例的更新算法；在查询方面，以所构建的本体模型为基础，构建了查询系统，并且以智能家居的上下文环境和服务的查询为例，研究了查询流程。为了对所构建的本体模型进行验证，本文通过应用程序对本体模型进行调用，实现了对家庭环境中不同信息之间的语义关系的获取。控制设备可以根据用户需求，对智能家居中的服务和设备进行查询，确定能够满足用户需求的服务和设备，自动实现对设备及服务的调用，从而将人与家庭中的设备融合在一起，在不知不觉中达到设备为人服务的目的。
【作者】胡曼冬；
【导师】魏志强；
【作者基本信息】中国海洋大学，计算机应用技术，2014，博士
【关键词】智能家居；本体模型；语义描述；设备；服务；推理；查询；

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