概念与实例

10.1.2　概念与实例

SWE建立标准和规范的目标在于使得网络中各种类型的传感器、工具、成像设备以及观测数据集能够被发现和访问，并可以通过网络对它们中的部分进行控制。如图10.2所示，在SWE网络中有两个关键的概念:多层次集成和传感器观测增值链。

图10.2　SWE概念图(Botts，2006b)

1.多层次集成

多层次集成体现的是多个信息社区、组织、系统和传感器在互联网络上访问和共享资源(数据、设备、过程、系统、服务等)的能力。在由设备、多模式网络、数据库、处理器、应用等组成的不同“生态系统”中，联通和数据共享总会在不同的时间间隔、量级、频率动态发生。单个的传感网“生态系统”可以由下列部分组成:一个成千上万个传感器设备构成的无线传感器网络，一个链接到网络节点上的由固定的原位传感器组成的传感器星座，以及可以管理移动传感器(远程或原位传感器)的规划和部署的任务控制中心(Mission Control Center)和收集和存储传感器产生的原始数据的地面站。其中的传感器系统和处理节点又可以由不同的组织所有和负责运行，并服务于不同的目的，例如生化检测、环境检测、科学研究等。SWE强调的多层次集成有助于对资源进行可伸缩性、可维护性和可扩展性的访问。

2.传感器观测增值链

传感器观测增值链关注的是传感器观测的生命周期，即从原始未处理的数据颗粒转换为信息产品并为应用和消费者提供服务的流程。在增值链中，通过对互联的服务进行编制将原始数据处理为满足不同组织和不同需求的表达形式。根据需求不同，传感器数据可以以较原始的形式提供，或处理为观测对象、与其元数据和处理过程一起估计描述现实世界现象的值，或进一步处理成地理要素或覆盖数据表达。图10.2中，增值处理过程可以在不同的地方执行，例如传感器、传感器代理节点、地面站、任务控制中心、网络中的存储和处理节点、或用户的桌面机。SWE中定义的标准服务接口和数据编码是大规模和可扩展式部署传感器观测增值链的关键。

下面通过一个实例来例证传感网如何发挥作用。假设发生了一起大规模爆炸事件，有害气体开始扩散，在进行应对和补救时，与传感网进行的交互包括:

(1)一个应急管理部门利用传感器注册中心发现NASA的一个机载传感器能够提供烟云的热成像。该部门通过传感器规划服务SPS递交了观测请求，并在数小时内通过网络通知服务WNS获得任务批准和预定执行的通知。

(2)通过传感器注册中心发现灾害周边地区的风速仪——通过传感器观测服务SOS获得量测数据，利用传感器建模语言SensorML进行量测数据的地理定位，将观测结果应用于气溶胶传输的模拟——模型结果预测未来6～12小时的有害云顺风的分布位置。

(3)发现可以通过与国家安全部门的安全链接使用生化探测传感器——查询传感器的能力描述，通过SensorML判断这些传感器能够探测关注的化学类别并有足够的灵敏度对浓度进行探测——该部门订阅了当浓度达到特定值时的预警(预警通知将通过邮件或短信服务发送给相关人员，并通过网络资源链接输送给气溶胶传输模拟服务，通过该反馈信息更新和调整优化气溶胶传输模拟模型的运行)

(4)通过传感器注册中心发现一个当地的应急灾害反应团队可以提供检测有害气溶胶的移动传感器——发送检测部署请求并通过SPS授权认可——应急管理部门订阅这些传感器提供的特定浓度超标的预警——预警从野外传感器通过无线网络和位置、量测数据一起发送——生化控制和医疗分队被派遣到合适的地方进行处理。

(5)与此同时，热成像观测完成——WNS发送通知给火灾和灾害分队——通过SOS获得原始观测图形(TML数据流)，和处理过程描述(SensorML)一起进行按需的地理定位和数据处理——通过处理结果定位了主要的热点地区和主要毒源——对相应的地区进行火灾控制。

(6)应急反应车载传感器不仅一直检测这些车辆的位置，而且提供空中有害物质聚集的移动量测数据。无人机或其他机载平台上的传感器提供的实时视频流(TML)通过SOS提供，与能够对视频进行地理定位的SensorML描述一起，支持实时的灾害评估和救援检测。

上面所提到的所有数据和服务可以通过支持SWE标准的决策支持工具进行访问、处理和信息融合。