随着Web服务在越来越多的商业领域得到一致的认同和应用,其本身的相关技术标准也已经成为了学术界的研究热点。Web服务并不会对外界透露它的底层架构和实现逻辑,因此对它的发现和调用都需要依赖对其功能以及非功能属性的描述文档。同时,出于分散设计逻辑和应用逻辑的考虑,Web服务往往被设计为实现简单和功能单一的模块,而实现复杂功能就需要对多个Web服务进行序列化调用,这一过程被称为Web服务组合。Web服务组合对其描述方式和表达能力提出了更高的要求,由于需要实现多个Web服务的交互和协作,各参与服务都需要能正确的抽取和理解其它服务的语义信息,以便进行自动选择和验证。而在现有的Web服务标准和协议下,服务文档都只偏重对其执行细节以及接口定义的描述,而忽略了对其功能语义以及执行语义的抽象和表示,这就给上述问题带来了新的挑战。另一方面,语义网的出现也给上述问题带来了一种新的解决方式,因为它的目标恰恰是以一种计算机可以理解的方式对Web资源进行语义标注。而一种很自然的方式就是将Web服务与语义网相关技术相结合,从而产生出一个新的概念:语义Web服务。本文针对语义Web服务组合过程中各个阶段的需求与特点,从Web服务组合的语义建模、逻辑验证、规则语义分析以及异常处理这四个方面开展了以下工作:首先,提出一种结合了具体领域Q~*的描述逻辑ALCQO(Q~*)。与传统的描述逻辑不同,ALCQO(Q~*)既保留了一定的概念建模能力,还显著的增强了在数字属性和时序关系上的表达能力,因此对Web服务的功能属性以及非功能属性(例如服务质量)都具有足够的表达能力。同时,ALCQO(Q~*)也保留了描述逻辑的推理方式和可判定性,因此可被用于处理Web服务语义匹配、流程语义验证等多个推理问题。其次,提出了对Web服务组合流程进行语义建模和验证的机制。该机制根据对Web服务组合流程中不同工作流模式的语义分析,可以在多项式时间内将一个Web服务组合定义重写为一组与ALCQO(Q~*)相兼容的逻辑表达式,使得业务流程中的语义可以被自动的抽取和理解,并利用ALCQO(Q~*)的推理机制进行语义验证。再次,提出对Web服务组合中商业规则的语义分析和验证机制。本文提供一种语义映射机制,可以将ECA规则在多项式时间内转换为一组ALCQO(Q~*)定义式,从而使得商业规则中的语义变为可计算的和可判定的。在此基础上,本文还对ECA规则集的冗余性、终止性以及冲突性进行了研究,并提供了相应的推理算法和实现。最后,提出一种上下文语义信息感知的异常处理机制。该机制使用一种Web服务协调协议使得各参与服务可以对一些重要信息的共享达成共识,并在之后的Web服务会话过程中实现上下文信息交换。同时,ECA规则被用于将这些捕获的上下文信息与异常处理机制相结合,从而使得对Web服务组合的异常处理过程更灵活和智能化。