一种基于本体的数据访问与集成系统的设计与实现

摘要

数据访问仍是从海量的数据中快速高效地提取信息时面临的一个主要瓶颈。实际数据源的复杂多样，使定位与获取相关数据需要耗掉大量的分析时间。无线传感器网络面临着类似的问题。无线传感器网络天然的多样性，使得传感器数据的共享与重用十分困难。
　　基于本体的数据访问系统(OBDA)，为解决这类数据鸿沟问题提供了一种可能的解决方案。它为数据提供了高层的概念性视图，同时为用户提供了方便可用的查询词库，丰富了系统原有数据的背景知识，支持多个异构数据库上的查询。
　　本文梳理了OBDA这一领域的发展历史与研究现状，构建了一个实用的知识表示框架，设计实现了一种基于本体的数据访问与集成系统。系统既能表达复杂的知识，也支持灵活的扩展，在现行的成熟系统框架上，结合数据实际作了一定调整。联合了两种结构迥异的数据源，即传统数据库与传感器网络，体现出良好的适应性。对前者除数据库表的结构以外，还结合商品数据属性的特点，增加了对嵌套属性的处理。对后者考虑了基础传感器网络结构与语义汇聚网络。此外实现了部分步骤的自动化，包括本体的构建，映射的构建及查询形式化，并支持通过重写进行简单的查询应答。

目录

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摘要

图目录

表目录

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．3 研究目的

1．4 本文贡献及创新点

1．5 论文结构

1．6 本章小结

第2章 背景技术

2．1 描述逻辑

2．2 语义网与语义表达框架

2．3 语义传感器网络

2．4 Wikidata

2．4．1 Wikidata数据结构

2．4．2 Wikibase系统

2．5 本章小结

第3章 系统总体架构设计

3．1 OBDA系统形式化定义及系统设定定义

3．2 系统总体功能与要求

3．3 系统总体架构设计

3．3．1 查询重写模块

3．3．2 本体及映射管理模块

3．3．3 转换模块

3．3．4 查询执行模块

3．3．5 与现有系统的对比

3．4 从数据到本体

3．4．1 通用表达原则

3．4．2 基础表达元语设计

3．4．3 传感器网络表达元语设计

3．4．4 映射表达元语设计

3．5 系统总体流程设计

3．5．1 用户查询流程

3．5．2 转换流程

3．5．3 查询重写流程

3．6 本章小结

第4章 基于本体的传统数据库访问与集成

4．1 传统数据库表达对象

4．1．1 表达对象总览

4．1．2 数据库表结构

4．1．3 商品嵌套属性

4．2 通过重写应答查询

4．2．1 总体流程

4．2．2 场景划分

4．3 本章小结

第5章 基于本体的传感器网络数据访问与集成

5．1 传感器网络表达对象

5．1．1 表达对象总览

5．1．2 基础传感器网络结构

5．2 通过重写应答查询

5．3 本章小结

第6章 系统实现与实例展示

6．1 系统环境

6．2 界面定制

6．3 本体编辑模块

6．4 构建方法及实例

6．4．1 总体实现思路

6．4．2 传统数据库构建方法及实例

6．4．3 传感器网络构建方法及实例

6．4．4 其他构建实例

6．5 自动构建的实现

6．5．1 自动构建流程

6．6 查询实现方法

6．6．1 查询实现方法

6．6．2 查询有效性检测

6．7 系统实例展示

6．7．1 实验数据源

6．7．2 查询实例

6．8 系统分析

6．8．1 数据统计

6．8．2 效果分析

6．9 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 本文工作总结

7．2 未来研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢