海洋观测网络化智能接口标准的研究

1)存在于单独的计算机中，为IEEE 1451智能变送器服务；
2)存在于NCAP中，为基于IEEE 1451的传感器网络服务；
3)存在于集成的IEEE 1451智能变送器中。
通过STWS这个标准方式，我们可以实现IEEE 1451智能变送器在网络服务应用方面(传感器应用)的互操作性。

2 OGC SWE(传感器Web整合框架)
2005年，开放地理空间联盟(OGC)提出了一种革命性的开放标准架构——传感器Web整合框架(SensorWeb Enablement，SWE)，目标是能够通过Web发现、访问、应用所有类型的接入Internet的传感器资源(包括硬件资源和数据资源)，为构建“即插即用”的基于Web的传感器网络提供一个标准的平台。SWE是一个全新的标准框架，给海洋界提供了海洋观测系统发展的新机遇，而且还在不断地修订和完善中。
2．1 概念与功能
通常我们所说的传感网(sensor network)是一个计算机可访问的网络，它是由地理空间上分布的许多传感器组成，用以监测不同地区的环境因素，如温度、声音、震动、压力、物体的运动或者一些污染情况。而传感器Web是指通过Web可访问的传感网，使用标准协议和应用程序接口(API)，我们可以通过Web访问接入网络的传感器数据。
SWE致力于实现传感器观测数据的发现、交换和处理，以及观测系统的任务分配，其想实现的功能主要包括：
1)发现满足用户及时需求的传感器系统、观测数据以及观测方法；
2)确定传感器的性能和测量质量；
3)访问传感器参数；
4)检索以标准方式描述的实时或存档的观测数据；
5)传感器采集数据的任务分配；
6)通知由基于某些标准的传感器或传感器服务发布的告警。
2．2 体系结构
SWE能够完善海洋观测系统的方法主要有两种：一是以标准形式描述传感器以及观测数据；一是定义标准的网络服务接口。
为了支持上述方法，OGC—SWE已经开发并测试了如下规范：
1)观测与测量(OM)——标准概念模型，采用XML架构，用于描述存档的和实时的底层传感器观测数据。OM标准可以实现海洋仪器之间的数据互操作。
2)传感器建模语言(SensorML)——标准概念模型，采用XML架构，用于描述传感器、系统和工作流程；对于传感器的发现和定位，海洋观测网络的配置，传感器观测数据的处理等提供必需的信息。
3)变送器置标语言(TML)——概念模型，采用XML架构，用于描述变送器内部以及出入海洋观测系统的实时数据流，为Web信息交互提供了统一的标准格式。
4)传感器观测服务(SOS)——标准Web服务接口，用于请求、寄存、过滤和检索观测数据以及传感器系统信息。SOS在客户端与观测数据库之间起中介作用。
5)传感器规划服务(SPS)——标准Web服务接口，用于响应用户需求，分配传感器任务。SPS在客户端和传感器收集管理环境之间起中介作用。
6)传感器告警服务(SAS)——标准Web服务接口，用于发布和订阅来自传感器的警报。
7)Web通知服务(WNS)——标准Web服务接口，用于异步传输来自SAS、SPS网络服务和其他服务的信息或警报。
上述规范是SWE的核心，能够为海洋观测系统提供大量统一的Web服务接口，为满足终端用户需求的传感器自识别、观测数据的获取、数据交互、任务分配以及告警信息发布等功能的实现提供了具体的解决方案。
2．3 传感器建模语言(SensorML)
传感器建模语言是SWE的关键组成部分，并且提供了标准传感器模型和XML代码，用以描述与传感器相关的工作过程，包括传感器系统的测量和测量后加工处理。所有的处理过程都定义了它们的输入、输出、参数、方法和相关元数据。它提供的是传感器系统的功能模型，而并不是系统硬件的详细描述。
可扩展标示语言(XML)架构可以被用于发布传感器性能、定位和接口的正式描述。Web客户端和服务器能够分析并翻译XML数据，实现传感器的自动发现，并评估这些传感器的特性。另外，如果预先对海洋观测系统不了解，这些信息也使应用软件能够定位和处理底层传感器数据。
在XML架构中，针对不同的目的，传感器控制接口与上层系统能够自动通信：确定传感器的状态和位置信息；发送命令到传感器或传感器平台；访问存档的或实时数据。通过一个专有的或自定义的接口，或者通过IEEE 1451标准接口，都能实现基于Web的应用与底层传感器系统的连接。
2．4 传感器接口描述符(SID)
传感器接口描述符(SID)由德国的52North公司开发，被看做OGC—SWE的一部分。对于侧重于Web服务的SWE来说，SID是实现观测系统底层传感器互操作性的一种可行方法。它以一种标准方式描述传感器接口以及它的命令和数据响应格式，并对这种描述进行解释。对于接口的描述，我们需要使用扩展的SensorML。对于SID来说，SID翻译器的使用是非常重要的。SID翻译器读接口描述，然后会依据相应的信息生成对于仪器的命令。原则上存在两种运行模式：
1)SID翻译器周期性地向仪器发送命令，读出测量数据并将其发送到SOS；
2)SID响应SWE客户端发送的请求，生成相应的专有仪器命令。
使用SID的一个海洋观测系统模型如图3所示：