API de SensorThings

La API SensorThings ^{[ 1 ]} es un estándar del Open Geospatial Consortium (OGC) que proporciona un marco abierto y unificado para interconectar dispositivos de detección, datos y aplicaciones de IoT a través de la Web. Es un estándar abierto que aborda la interoperabilidad sintáctica y semántica del Internet de las Cosas. Complementa los protocolos de red de IoT existentes, como CoAP , MQTT , HTTP y 6LowPAN . Mientras que los protocolos de red de IoT mencionados anteriormente abordan la capacidad de diferentes sistemas de IoT para intercambiar información, la API SensorThings de OGC aborda la capacidad de diferentes sistemas de IoT para usar y comprender la información intercambiada. Como estándar de OGC, la API SensorThings también permite una fácil integración en infraestructuras de datos espaciales o sistemas de información geográfica existentes .

La API SensorThings de OGC tiene dos partes: (1) Parte I - Detección y (2) Parte II - Tareas. La Parte I de la API SensorThings de OGC - Detección se publicó para comentarios públicos el 18 de junio de 2015. ^{[ 2 ]} El Comité Técnico (CT) de OGC aprobó el inicio de la votación electrónica el 3 de diciembre de 2015, y la Parte I de la API SensorThings - Detección pasó la votación del CT el 1 de febrero de 2016. La especificación estándar oficial de OGC se publicó en línea el 26 de julio de 2016. En 2019, la API SensorThings también se publicó como una Especificación Técnica de la UIT-T de las Naciones Unidas. ^{[ 3 ]}

La API SensorThings Parte II - Núcleo de Tareas de OGC se publicó para comentarios públicos el 20 de febrero de 2018, ^{[ 4 ]} y fue aprobada por el Comité Técnico el 1 de junio de 2018. La especificación estándar oficial de OGC para la API SensorThings Parte II - Núcleo de Tareas se publicó en línea el 8 de enero de 2019.

Para ofrecer una mejor experiencia a los desarrolladores, el documento de debate sobre la API de SensorThings, Parte II: Núcleo de Tareas, se publicó en línea el 18 de diciembre de 2018. Este documento proporciona 15 ejemplos en formato JSON que muestran cómo se puede utilizar la API de SensorThings, Parte II: Núcleo de Tareas.

La API de SensorThings está diseñada específicamente para dispositivos IoT con recursos limitados y para la comunidad de desarrolladores web. Sigue los principios REST , la codificación JSON y el protocolo OData de OASIS , así como las convenciones de URL. Además, cuenta con una extensión MQTT que permite a los usuarios y dispositivos publicar y suscribirse a actualizaciones, y puede utilizar CoAP además de HTTP.

La API de SensorThings se basa en su modelo de datos, fundamentado en la norma ISO 19156 ( Observaciones y mediciones ISO/OGC ), que define un modelo conceptual para las observaciones y las características involucradas en el muestreo. En el contexto de SensorThings, estas características se modelan como Objetos , Sensores ( es decir , Procedimientos de Operación y Mantenimiento) y Características de Interés . Como resultado, la API de SensorThings proporciona una vista interoperable centrada en la observación, especialmente útil para conciliar las diferencias entre sistemas de detección heterogéneos (por ejemplo, sensores in situ y sensores remotos).

Un dispositivo o sistema IoT se modela como un Thing . Un Thing tiene un número arbitrario de Locations (incluyendo 0 Locations ) y un número arbitrario de Datastreams (incluyendo 0 Datastreams ). Cada Datastream observa una ObservedProperty con un Sensor y tiene muchas Observations recopiladas por el Sensor . Cada Observation observa una FeatureOfInterest en particular . El modelo basado en O&M permite que los SensorThings se adapten a dispositivos IoT heterogéneos y a los datos recopilados por los dispositivos. ^{[ 5 ]}

La API de SensorThings proporciona dos funcionalidades principales, cada una gestionada por una parte. Los dos perfiles son la parte de detección y la parte de asignación de tareas. La parte de detección proporciona una forma estándar de gestionar y recuperar observaciones y metadatos de sistemas de sensores IoT heterogéneos, y sus funciones son similares al Servicio de Observación de Sensores de OGC . La parte de asignación de tareas proporciona una forma estándar de parametrizar (también llamada asignar tareas) dispositivos IoT configurables, como sensores o actuadores. Sus funciones son similares al Servicio de Planificación de Sensores de OGC . La parte de detección está diseñada en base al modelo de Observaciones y Mediciones (O&M) ISO/OGC, y permite a los dispositivos y aplicaciones IoT CREAR, LEER, ACTUALIZAR y ELIMINAR ( es decir , HTTP POST, GET, PATCH y DELETE) datos y metadatos IoT en un servicio de SensorThings.

La API de SensorThings Parte I - Detección define los siguientes recursos. Como SensorThings es un servicio web RESTful, cada entidad puede ser CREAR, LEER, ACTUALIZAR y ELIMINAR con verbos HTTP estándar ( POST , GET , PATCH y DELETE): ^{[ 6 ] [ 7 ]}

• Thing: Un objeto del mundo físico (cosas físicas) o del mundo de la información (cosas virtuales) que es capaz de ser identificado e integrado en redes de comunicación. ^{[ 8 ]}
• Locations: Localiza la cosa o las cosas con las que está asociada.
• HistoricalLocations: El conjunto proporciona las ubicaciones actuales (es decir, las últimas conocidas) y anteriores del Objeto con su hora.
• Datastream: Una colección de Observaciones y las Observaciones en un flujo de datos miden la misma Propiedad observada y son producidas por el mismo Sensor .
• ObservedProperty : Especifica el fenómeno de una Observación .
• Sensor : Un instrumento que observa una propiedad o fenómeno con el objetivo de producir una estimación del valor de la propiedad.
• Observation: Acto de medir o determinar de otro modo el valor de una propiedad. ^{[ 9 ]}
• FeatureOfInterest: Una observación da como resultado que se asigne un valor a un fenómeno. El fenómeno es una propiedad de una característica, siendo esta última la Característica de Interés de la Observación . ^{[ 9 ]}

Además de los recursos de detección mencionados anteriormente, la API SensorThings Parte II - Tasking Core define los siguientes recursos: ^{[ 10 ]}

• TaskingCapabilities: Especifica los parámetros configurables de un actuador.
• Tasks: Una colección de tareas que se ha creado.
• Actuator : Un tipo de transductor que convierte una señal en alguna acción o fenómeno del mundo real. ^{[ 11 ]}

http://example.org/v1.0/Datastream(id)/Observations

{"@iot.count" : 2 ,"valor" : [{"@iot.id" : 1 ,"@iot.selfLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(1)" ,"phenomenonTime" : "2016-01-01T05:00:00.000Z" ,"resultado" : "-9" ,"resultTime" : null ,"Datastream@iot.navigationLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(1)/Datastream" ,"FeatureOfInterest@iot.navigationLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(1)/FeatureOfInterest"},{"@iot.id" : 2 ,"@iot.selfLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(2)" ,"phenomenonTime" : "2016-01-01T04:00:00.000Z" ,"resultado" : "-10" ,"resultTime" : null ,"Datastream@iot.navigationLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(2)/Datastream" ,"FeatureOfInterest@iot.navigationLink" : "http://example.org/v1.0/Observations(2)/FeatureOfInterest"}]}

Para reducir el tamaño de los datos transmitidos a través de la red, la extensión de matriz de datos de la API de SensorThings permite a los usuarios solicitar múltiples entidades de Observación y formatearlas en formato dataArray. Cuando un servicio de SensorThings devuelve una respuesta dataArray, agrupa las entidades de Observación por Datastream o MultiDatastream, lo que significa que las entidades de Observación vinculadas al mismo Datastream o al mismo MultiDatastream se agregan en un único dataArray.

{"valor" : [{"Datastream@iot.navigationLink" : "http://example.org/v1.0/Datastreams(1)" ,"componentes" : ["identificación" ,"fenómeno del tiempo" ,"tiempo de resultado" ,"resultado"],"dataArray@iot.count" : 3 ,"dataArray" : [[1 ,"2005-08-05T12:21:13Z" ,"2005-08-05T12:21:13Z" ,20],[2 ,"2005-08-05T12:22:08Z" ,"2005-08-05T12:21:13Z" ,30],[3 ,"2005-08-05T12:22:54Z" ,"2005-08-05T12:21:13Z" ,0]]}]}

Interoperabilidad entre OpenIoT y SensorThings : « Creemos que la implementación de la API de SensorThing supondrá una mejora importante para el middleware de OpenIoT. Proporcionará a OpenIoT una interfaz estandarizada y realmente fácil de usar para los valores de los sensores. Esto complementará los servicios de razonamiento semántico avanzado con una interfaz sencilla basada en recursos. Además, la asignación consistente del modelo de datos ofrece un contexto común para describir el internet de las cosas ». ^{[ 12 ]}

Eficiencia de la API de SensorThings Una evaluación exhaustiva de la API de SensorThings se publica en Jazayeri, Mohammad Ali, Steve HL Liang y Chih-Yuan Huang. "Implementación y evaluación de cuatro estándares abiertos interoperables para el Internet de las cosas." Sensors 15.9 (2015): 24343-24373 .

La API de SensorThings se demostró en un proyecto piloto ^{[ 13 ]} patrocinado por la Dirección de Ciencia y Tecnología del Departamento de Seguridad Nacional . El Dr. Reginald Brothers, subsecretario de Ciencia y Tecnología de Seguridad Nacional, se mostró impresionado por el estado actual de la aplicación práctica, donde estos diversos sensores industriales pueden integrarse hoy en día mediante estándares abiertos que eliminan las limitaciones de las tecnologías aisladas. ^{[ 14 ]}

• API de OGC® SensorThings Parte 1: Detección ^{[ 6 ]}
  • Número de referencia interna de este  documento OGC®: 15-078r6
  • Fecha de envío: 18/06/2015
  • Fecha de publicación: 26/07/2016
  • Editor: Steve Liang ( Universidad de Calgary / SensorUp )
  • Coeditores: Chih-Yuan Huang ( Universidad Nacional Central ) / Tania Khalafbeigi ( Universidad de Calgary / SensorUp )
• API de OGC® SensorThings Parte 2: Núcleo de tareas ^{[ 10 ]}
  • Número de referencia interna de este  documento OGC®: 17-079r1
  • Fecha de envío: 13/10/2017
  • Fecha de publicación: 8 de enero de 2019
  • Editor: Steve Liang ( Universidad de Calgary / SensorUp )
  • Coeditora: Tania Khalafbeigi ( Universidad de Calgary / SensorUp )
• Documentación de la API para desarrolladores
  • Parte I - Percepción
  • Parte II - Asignación de tareas
• Entorno de pruebas de la API de SensorThings archivado el 16 de septiembre de 2016 en Wayback Machine .
• Conjunto de pruebas de conformidad de SensorThings

La API de SensorThings proporciona funciones similares al Servicio de Observación de Sensores de OGC , una especificación de OGC aprobada en 2005. Ambas especificaciones estándar forman parte del conjunto de estándares de Habilitación Web de Sensores de OGC . La siguiente tabla resume las diferencias técnicas entre ambas especificaciones. ^{[ 29 ]}

• API de SensorThings - GitHub
• Presentación : Mejora la conectividad de tus aplicaciones con la API SensorThings de OGC (FOSS4G)
• Capítulo: Mapeo de la API SensorThings de OGC sobre el middleware OpenIoT
• Tutoriales  en YouTube: Serie de introducción n.° 1 , Serie de tutoriales de SensorThings n.° 2 (archivada el 5 de mayo de 2016 en Wayback Machine) y Serie de tutoriales de SensorThings n.° 3 ( archivada el 20 de agosto de 2016 en Wayback Machine) .
• Aplicación : SensorThings Playground, archivada el 3 de febrero de 2016 en Wayback Machine, permite a las personas y organizaciones interesadas experimentar con un sistema SensorThings mediante un proceso sencillo y paso a paso.