Метод, алгоритмы и архитектура программной системы обработки гетерогенных данных электронных устройств на основе онтологического подхода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат наук Колчин, Максим Александрович

• Колчин, Максим Александрович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Колчин, Максим Александрович

Введение

Глава 1. Анализ проблемы обработки данных Интернета вещей

1.1 Концепция Интернета вещей

1.2 Архитектура Интернета вещей

1.3 Актуальные проблемы Интернета вещей

1.3.1 Управление электронным устройствами

1.3.2 Безопасность

1.3.3 Конфиденциальность

1.3.4 Обеспечение интероперабельности

1.4 Интероперабельность и подходы к ее реализации

1.4.1 Понятие интероперабельности

1.4.2 Подходы к реализации интероперабельности

1.5 Семантические веб технологии

1.6 Обеспечение интероперабельности в рамках Интернета вещей

1.7 Анализ существующих систем уровня поддержки услуг и приложений на основе семантических веб технологий

1.8 Анализ существующих онтологий для Интернета вещей

1.8.1 SSN - Semantic Sensor Networks

1.8.2 DogOnt - Ontology Modeling for Intelligent Domotic Environments

1.8.3 SAREF - The Smart Appliances Reference Ontology

1.8.4 IoT Lite Ontology

1.8.5 SensorML - Sensor Model Language

1.9 Требования к системе уровня поддержки приложений и услуг

1.10 Выводы по главе 1

Глава 2. Онтологическая модель и метод обработки гетерогенных

данных электронных устройств

2.1 Постановка задач обработки данных гетерогенных электронных

устройств

2.2 Разработка онтологической модели

2.2.1 О методологии разработки онтологической модели

2.2.2 Цель создания, область действия и язык описания онтологии

2.2.3 Предполагаемые конечные пользователи и сценарии применения онтологии

2.2.4 Нефункциональные и функциональные требования

2.2.5 Предварительный глоссарий терминов

2.2.6 Анализ существующих онтологий для переиспользования

2.2.7 Концептуализация онтологической модели

2.2.8 Верификация онтологической модели

2.3 Разработка метода и алгоритмов обработки гетерогенных данных электронных устройств

2.3.1 Метод обработки гетерогенных данных электронных устройств

2.3.2 Алгоритм аннотирования данных

2.3.3 Алгоритм деаннотирования данных

2.3.4 Алгоритм интеграции данных

2.3.5 Анализ алгоритмов метода обработки гетерогенных данных

2.4 Выводы по главе 2

Глава 3. Архитектура программной системы для сбора, обработки,

хранения и публикации данных электронных устройств

3.1 Архитектура программной системы с разных точек зрения

3.1.1 О методологии описания архитектуры

3.1.2 Подсистемы и модули

3.1.3 Подсистемы и связи

3.1.4 Среда выполнения

3.1.5 Сценарии поведения

3.2 Базы данных для хранения данных электронных устройств

3.2.1 Хранение метаданных электронных устройств

3.2.2 Хранение временнь1х данных электронных устройств

3.3 Прикладной программный интерфейс для доступа к данным

электронных устройств и выполнения команд

3.3.1 Структура прикладного программного интерфейса

программного интерфейса

3.3.3 Генерация описаний ресурсов и их операций

3.4 Методика адаптации программной системы для конкретной предметной области

3.4.1 Разработка драйвера электронного устройства

3.4.2 Разработка RDF-шаблонов для аннотирования данных электронных устройств

3.4.3 Создание конфигурационного файла для драйвера электронных устройств

3.5 Выводы по главе 3

Глава 4. Апробация программной системы для сбора, обработки,

хранения и публикации данных электронных устройств

4.1 Цель и сценарий использования

4.2 Сценарий применения для обработки и анализа данных температуры в городе

4.3 Сценарий применения для автоматизации управления теплоснабжением зданий

4.4 Результаты апробации

4.5 Выводы по главе 4

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список литературы

Список рисунков

Список таблиц

Приложение А. Примеры описания электронных устройств

А.1 Погодная станция Netatmo

А.1.1 Описание прототипа электронного устройства

А.1.2 Описание экземпляра электронного устройства

А.1.3 Описание измерения электронного устройства

А.2 Погодная станция NarodMon.ru

А.2.1 Описание прототипа электронного устройства

А.2.2 Описание экземпляра электронного устройства

А.2.3 Описание измерения электронного устройства

А.3 Поквартирный датчик температуры

А.3.1 Описание прототипа электронного устройства

А.3.2 Описание экземпляра электронного устройства

А.3.3 Описание измерения электронного устройства

А.4 Регулятор расхода теплоносителя

А.4.1 Описание прототипа электронного устройства

А.4.2 Описание экземпляра электронного устройства

А.4.3 Описание управляющей команды процесса электронного

устройства

А.5 Лампа дневного света LIFX White 800

А.5.1 Описание прототипа электронного устройства

А.5.2 Описание экземпляра электронного устройства

А.5.3 Описание управляющих команд процесса электронного

устройства

Приложение Б. Примеры описания прикладного программного

интерфейса доступа к данным электронных устройств

Б.1 Описание прикладного программного интерфейса

Б.2 Описание коллекции электронных устройств

Б.3 Описание электронного устройства "Погодная станция Netatmo"

"Погодная станция Netatmo"

Б.5 Описание электронного устройства "Лампа дневного света LIFX

White 800"

Б.6 Описание процесса устройства "Лампа дневного света LIFX

White 800"

Б.7 Список результатов выполнения команд процесса устройства

"Лампа дневного света LIFX White 800"

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод, алгоритмы и архитектура программной системы обработки гетерогенных данных электронных устройств на основе онтологического подхода»

Введение

В настоящее время повышается доступность электронных устройств, в которые встроена поддержка перадачи данных по беспроводным или проводным сетям, а так же появляются новые протоколы идентификации и передачи данных, такие как IPv6, RFID, 6L0WPAN, ZigBee и т.д., что привело к формированию и развитию концепции Интернета вещей. Возможность получать данные с различных устройств (начиная с бытовых приборов, заканчивая промышленным оборудованием) и управлять ими удаленно уже активно используется во всех видах производства и жизнедеятельности человека.

Например, растет интерес к использованию технологий Интернета вещей в различных областях, таких как сельское хозяйство, пищевая и перерабатывающая промышленность, экологический мониторинг, системы безопасности и многих других. Использование этих технологий позволяет городским и муниципальным органам получать информацию о состоянии окружающей среды (воздух и вода) и различных элементов городской инфраструктуры, тем самым даёт возможность прогнозировать и принимать обоснованные решения для развития города.

К данному моменту существует большое количество разработок в области обеспечения взаимодействия с электронным устройствами на коммуникационном уровне, но на прикладном уровне, где различные устройства от разных производителей формируют небольшие и обособленные кластеры со своим набором форматов, моделей и стандартов, по прежнему существуют не решенные задачи. Одной из которых является отсутствие механизмов обеспечения семантической интероперабельности на уровне моделей и понятий, что затрудняет разработку информационных систем использующих разные типы и модели устройств от различных производителей.

В тоже время методы обеспечения интероперабельности на основе онтологического подхода уже доказали, что они могут стать инструментом для решения проблем синтаксической и семантической интероперабельности в гетерогенных средах, используя модель данных RDF1 и верхнеуровневые OWL2-

1RDF (Resource Description Framework) - модель обмена данными, в рамках которой данные описываются тройками <субъект, предикат, объект>, где элементами являются ресурсы идентифицируемые с помощью URI (Uniform Resource Identifier).

2OWL (Web Ontology Language) - семейство языков представления знаний для создания онтологий.

онтологии. Значительный вклад в разработку таких методов внесли российские и зарубежные ученые А.Ф. Тузовский, O. Corcho, K. Taylor, A. Zaslavsky, N. Noy, M. Krötzsch и другие.

Целью диссертационной работы является создание программных средств обеспечения семантической интероперабельности гетерогенных данных электронных устройств на уровне моделей и системы понятий в рамках концепции Интернета вещей.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать онтологическую модель для виртуального представления электронных устройств на основе семантического описания их характеристик и способов взаимодействия;

2. Разработать метод и алгоритмы обработки гетерогенных данных электронных устройств на основе онтологического подхода;

3. Разработать архитектуру программной системы для сбора, обработки, хранения и публикации данных электронных устройств;

4. Разработать программное обеспечение для сбора, обработки, хранения и публикации данных электронных устройств на основе предложенных онтологической модели, метода и алгоритмов;

5. Провести апробацию разработанного программного обеспечения на реальных и модельных данных.

Объектом исследования являются программные средства сбора, обработки, хранения и публикации гетерогенных данных электронных устройств.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы обеспечения семантической интероперабельности гетерогенных данных электронных устройств на основе онтологического подхода.

Методы исследования. Поставленные задачи решаются с использованием методов инжинирии программного обеспечения, методов онтологического инжиниринга, технологий построения веб-сервисов и семантических веб технологий.

Новые научные результаты выносимые на защиту:

1. Предложена онтологическая модель для виртуального представления электронных устройств. Модель позволяет реализовать гибридный подход к интергации данных электронных устройств и обеспечивает полиномиальное время логического вывода при их обработки;

2. Предложен метод и алгоритмы обработки данных на основе онтологического подхода, обеспечивающие семантическую интероперабельность при обработке гетерогенных данных электронных устройств;

3. Предложена архитектура программной системы для сбора, обработки, хранения и публикации данных, обеспечивающая динамическое изменение спецификаций электронных устройств на уровне онтологической модели.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость результатов, полученных в данной диссертационной работе, заключается в совокупности онтологических моделей для виртуального представления электронных устройств, обеспечивающих переход на семантический уровень при обработке сбираемых с них данных. Данный переход позволяет унифицировать доступ к данным электронных устройств за счет сокрытия их гетерогенной природы и предоставления возможности идентификации устройств на основе их метаданных. Разработанные метод и алгоритмы совместно с существующими обеспечивают возможность семантической интерпретации данных при их использовании на уровне приложений.

Практическая значимость результатов обуславливается:

1. закодированной с помощью подмножества языка RDF Schema и опубликованной в открытом доступе онтологической моделью для виртуального представления электронных устройств и их характеристи;

2. разработанным программным обеспечением для сбора, обработки, хранения и публикации данных электронных устройств, исходный код, которого доступен под открытой лицензией.

Достоверность изложенных в работе выводов подтверждается результатами апробации разработанного программного обеспечения на реальных и модельных данных.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы использовались при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

- «Разработка прототипа масштабируемой сервис-ориентированной программно-аппаратной платформы на основе беспроводных сенсорных и агентных сетей, технологий семантического веба и облачных вычислений в целях агрегации, нормализации, анализа и визуализации больших массивов неструктурированных данных в

распределенной сети электронных гетерогенных структурированных, полуструктурированных и потребительских устройств (Internet of Things)» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы», государственный контракт № 14.575.21.0101 от 24 ноября 2014 г.

- «Разработка методов и алгоритмов семантической интероперабельности для интеграции и предоставления информации в системах семантического поиска и мониторинга» в рамках гранта Правительства Российской Федерации №074-U01

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международных и всероссийских научных конференциях и семинарах: Международный семинар «7th International Workshop on Semantic Sensor Networks» (Италия, Рива-дель-Гарда, 2014), Международная конференция «17th FRUCT conference» (Россия, Ярославль, 2015), Международная научная школа «4th ESWC Summer School» (Греция, Каламаки, 2014), Международная конференция «12th Extended Semantic Web Conference» (Словения, Порторож, 2015), Международная конференция «6th Knowledge Engineering and Semantic Web Conference» (Москва, Россия, 2015), Международная конференция «18th FRUCT conference» (Россия, Санкт-Петербург, 2016), Международный семинар «7th International Workshop on Web APIs and RESTful Design» (Швейцария, Лугано, 2016).

Личный вклад. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Из работ, выполненных в соавторстве, в диссертацию включены результаты, которые соответствуют личному участию автора.

Публикации. Основные результаты по теме диссертации изложены в 5 печатных изданиях [1; 2; 52; 69; 91], 2 из которых изданы в журналах, рекомендованных ВАК [1; 2], 3 — в сборниках докладов конференций, индексируемых в Scopus [52; 69; 91]. Также автором опубликовано 9 работ в журналах и сборниках докладов конференций, индексируемых в Scopus [18; 38; 53; 57; 61; 64; 65; 100; 103]. Имеется 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и двух приложений. Полный объём диссертации составляет

152 страницы, включая 35 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 103 наименования.

Глава 1. Анализ проблемы обработки данных Интернета вещей

1.1 Концепция Интернета вещей

Удешевление стоимости и ускорение производства электронных устройств уже привело к внедрению огромного количества этих устройств во все виды производства и жизнедеятельности человека. А появление новых протоколов идентификации и передачи данных, таких как IPv6, RFID, 6L0WPAN, ZigBee и т.д., в том числе и для электронных устройств с низким энергопотреблением, представило возможным организацию таких устройств в коммуникационные сети, реализацию межмашинного взаимодействия и подключение к сети Интернет. В 1999 году Кевин Аштон впервые сформулировал концепцию «Интернета вещей» (ИВ) [9], суть которой заключается в объединении электронных устройств, оснащенных встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или внешними информационными системами.

Согласно пресс релизу1 опубликованному в 2015 году исследовательско-консалтинговой компанией Gärtner, Inc., предсказывается, что в 2016 году количество используемых в различных областях жизнидеятельности электронных устройств, подключенных к сети Интернет, будет равно 6.4 миллиардам, что на 30% больше чем в 2015 году, и к 2020 году достигнет 20.8 миллиардов. Использование такого количества электронных устройств и сопутствующих технологий в различных сферах деятельности должно способствовать появлению новых программных и аппаратных продуктов способных: коммуницировать с такими устройствами; учитывать контекст, в котором они работают и который ими же формируется; реализовывать интеллектуальные алгоритмы принятия решений, позволяющие получить быстрый ответ на изменяющиеся условия [94] и т.д. Данная концепция уже применяется в следующих областях жизнедеятельности: управление цепочками доставок [20; 46], транспортировка и логистика [63; 102], здравохранение [97; 101], управление зданиями и домом [7; 21; 84], сельское хозяйство и животноводство [17; 27; 59], промышленность [77; 85], мониторинг окружающей

1Пресс релиз "Gartner Says 6.4 Billion Connected "Things" Will Be in Use in 2016, Up 30 Percent From

2015", http://www.gartner.com/newsroom/id/2 905 717

среды [6; 58]. Asin и Gason в своей работе [3] перечисляют 54 примеров применения в 20 категориях.

Сектор стандартизации телекоммуникаций международного союза электросвязи (МЭС-Т2) в своей рекомендации Y.2060 «Overview of the Internet of Things» [78] дает следующее определение ИВ: «Глобальная инфраструктура для информационного общества, которая обеспечивает возможность предоставления более сложных услуг путем соединения друг с другом (физических и виртуальных) вещей на основе существующих и развивающихся функционально совместимых информационно-коммуникационых технологий». Другие определения концепции Интернета вещей даны в работах [47; 87].

МЭС-Т выделяет несколько элементов концепции Интернета вещей, а именно: физические и виртуальные вещи, электронные устройства, сети связи, шлюзы и приложения.

Физические вещи существуют в физическом мире, и их можно измерять или приводить в действие. Примеры физических вещей включают: окружающую среду, характеристики которой могут замеряться и контролироваться датчиками температуры, влажности и освещенности или кондиционерами и лампами дневного света; промышленных роботов, которые контролируются на основе данных встроенных датчиков.

Физические вещи в ИВ представлены в информационном мире с помощью одной или нескольких виртуальных вещей (отображений), которые можно хранить, обрабатывать, а также получать к ним доступ. Но виртуальная вещь может существовать и без соответствующей физической вещи.

Для синхронизации состояний физических вещей с их отображениями осуществляется обмен данными между электронными устройствами. Диаграмма обмена данными между устройствами и связи физических и виртуальных вещей представлена на рисунке 1.1.

Электронные устройства обеспечивают сбор и передачу данных по сетям связи, измерение и управление характеристиками физических вещей, а так же ввод, хранение и обработку данных.

Обмен данными может происходит по следующим сценариям: обмен данными через коммуникационный шлюз с использованием сети (сценарий а); через сеть связи без использования шлюза (сценарий b); напрямую, без

2См. http://www.itu.int

Физический мир

Виртуальный мир

О

■

о

о

ю

о

о

б

>о

] Электронное устройство Шлюз

ф Физическая вещь (™) Виртуальная вещь

.........> Отображение

<...............> Связь через шлюз

<......ь.....> Связь без шлюза

<.....с......> П|$ямая связь

<...............> Связь (обмен данными}

Рисунок 1.1 — Обзор взаимодействия электронных устройств и связей между

вещями

использования сети. Кроме того возможны комбинации сценариев a и с, и Ь и

Под приложениями МЭС понимает программное обеспечение, развернутое в центрах обработки данных, на мобильных устройствах и т.п., которое выполняет одну или несколько функций. Сети связи передают собранные с электронных устройств данные приложениям и другим устройствам, а также инструкции от приложений к электронным устройствам.

МЭС-Т выделяет следующие основные характеристики Интернета вещей:

- Возможность установления соединений. Любая вещь может быть присоединена к инфраструктуре ИВ.

- Услуги, связанные с вещами. ИВ предоставляет услуги, связанные с вещами, в рамках присущих вещям ограничениям, такими как защита доступа, согласованность физических вещей с их виртуальными отображениями.

- Гетерогенность. Электронные устройства являются гетерогенными и базируются на различных аппаратных платформах и сетях.

а

Взаимодействие друг с другом и другими элементами инфраструктуры происходит через различные сети [23].

- Динамические изменения. Для устройств характерны изменения состояний, например переход в спящий режим и пробуждение, подключенное или неподключенное состояние и т.д.

- Огромный масштаб. Количество устройств, которыми необходимо управлять, и которые обмениваются данными друг с другом, как минимум на порядок превзойдет количество устройств, подключенных к интернету в настоящее время.

1.2 Архитектура Интернета вещей

Интернета вещей можно разделить на несколько уровней и их количество будет зависит от желаемой степени детализации. МЭС в рекомендации Y.2060 [78] выделяет 4 уровня: уровень электронных устройств, уровень сети, уровень поддержки услуг и приложений, уровень приложений. Каждый из уровней реализует одну или несколько функций (возможностей).

Уровни архитектуры Интернета вещей по МЭС (см. рисунок 1.2):

- Уровень приложений. Он включает в себя все возможные приложения, выполняющие определенные узкоспециализированные задачи.

- Уровень поддержки услуг и приложений. Этот уровень реализует различные общие функции, которые могут быть переиспользованы разными приложениями. Примерами таких функций могут быть: сбор, обработка и хранение данных.

- Уровень сети. Отвечает за реализацию транспортировки данных от электронных устройств и шлюзов на уровень поддержки услуг и приложений, и напрямую на уровень приложений.

- Уровень устройства. Этот уровень покрывает возможности устройств по выполнению своих определенных функций, а так же сетевых функций, изображенных на рисунке 1.1. Данный уровень так же включает в себя шлюзы.

Функции уровня поддержки услуг и приложений как правило реализуются промежуточным ПО (англ. middleware [49]), которое развертывается в центрах

Рисунок 1.2 — Уровни архитектуры Интернета вещей по реомендации МЭС

обработки данных и призвано решить проблемы, вызываемые прямым доступом приложений к электронным устройствам и шлюзам, такие как гетерогенность, безопасность и контроль доступа, надежность и другие.

Фокусом данной диссертационной работы является уровень поддержки услуг и приложений, а именно промежуточное ПО, которое реализует данную поддержку.

1.3 Актуальные проблемы Интернета вещей

На данный момент выделяют четыре основные проблемы [31]: управление электронными устройствами, безопасность, конфиденциальность и интероперабельность. В следующих разделах рассматривается каждая из этих проблем более детально.

1.3.1 Управление электронным устройствами

Для управления традиционными сетевыми устройствами требуется использование специализированых программных и аппаратных решений.

Электронные устройства в рамках концепции Интернета вещей не исключения, их так же необходимо конфигурировать (удаленно или на месте), мониторить их состояние и поддерживать штатную работу, удаленно или на месте обновляя встроенное программное обеспечение или исправлять обнаруженные ошибки. В добавок к этому, электронные устройства в Интернете вещей, как правило, имеют несколько отличительных характеристик. А именно: ограниченные вычислительные и энергетические ресурсы, разнотипностью электронных устройств и другие.

В работе [30; 31] выделаются следующие задачи управления электронными устройствами:

- Управление конфигурацией устройства, способом и процессом установки, переконфигурирование сетевых настроек и т.д.

- Управление состояниями устройства, например, включение и выключение устройства или подключение и отключение от сети.

- Мониторинг процессов и состояний устройства, например, в работе, в ожидании, в экономном режиме и т.п.

- Техническое обслуживание устройства, а именно обнаружение и исправление сбоев, обновление встроенного программного обеспечения и т.д.

- Мониторинг производительности устройства для заблаговременной идентификации потенциальных сбоев и т.д.

- Обеспечение безопасной передачи данных, контроль доступа и т.д.

- Управление и мониторинг энергопотребления.

Все перечисленные задачи должны учитывать основные характеристики Интернета вещей, а именно: гетерогенность используемых технологий и протоколов передачи данных, и растущее количество электронных устройств, которыми нужно управлять.

1.3.2 Безопасность

Подключая электронные устройства к сети Интернет, они наследуют все существующие проблемы обеспечения безопасности узлов сети, в добавок

усложняя решения этих проблем из-за свойственных электронным устройствам ограничений [10; 98].

Электронные устройства более уязвимы к физическим атакам, так как небольшие устройство может быть нецелесообразно упаковывать в защищенный контейнер, а также к атаке на отказ в обслуживании, так как у таких устройств вычислительные и энергетические ресурсы могут быть сильно ограничены.

Кроме того из-за ограниченности ресурсов может быть не всегда целесообразно использование шифрования сообщений и авторизация входящих запросов. Поэтому к таким устройства, как правило, доступ происходит через шлюзы с менее ограниченными ресурсами [40].

1.3.3 Конфиденциальность

Рост количества электронных устройств в домах, зданиях и офисах увеличивает количество данных, которые могут быть использованы для слежения за передвижениями и действиями людей, внезависимости от уровня аннонимности данных [92]. Например, с помощью аннонимных данных GPS-системы возможно вычисление места жительства и работы, а так же возможного заболевания, если окажется, что человек переодически бывает в лечебном учереждении [31]. Другим примером может быть использование данных счетчиков воды и электричества для определения наличия людей в квартире.

Необходимость обеспечения конфиденциальности данных, собираемых электронными устройствами, еще больше повышает важность обеспечения безопасности их передачи и контроль доступа.

1.3.4 Обеспечение интероперабельности

Как известно, одной из характеристик Интернета вещей является гетерогенность электронных устройств, вызванная нестандартизованным, разнотипным набором применяемых технологий и протоколов передачи данных, а также моделей данных. Данная факт затрудняет развитие

горизонтальных решений, работающих с электронным устройствами разных производителей и моделей. Решением данной проблемы является обеспечение интероперабельность.

Такая разнотипность технологий, протоколов, моделей и архитектур вызвана тем, что количество электронных устройств, услуг и приложений растет значительно быстрее чем компании производители и разработчики договориваются об использовании единых стандартов. Согласно исследованию [74] Европейского исследовательского кластер по Интернету вещей3 в ближайшее несколько лет в данной области будут преобладать стандарты, как правило, направленные на определенные предметные области, что будет затруднять горизонтальную интеграцию предметно-ориентированных решений. В том же отчете подчеркивается, что задача обеспечение интероперабельность является одной из ключевых для полноценной реализации концепции Интернета вещей.

Как правило, обеспечение интероперабельности реализуется на уровне поддержки услуг и приложений, и является одной из функций промежуточного программного обеспечения [19; 62].

Далее будет показано, как реализуется интероперабельность в существующем промежуточном программном обеспечения для Интернета вещей и как можно улучшить применяемые подходы.

1.4 Интероперабельность и подходы к ее реализации

1.4.1 Понятие интероперабельности

В информационных системах сущности физического или виртуального мира описываются с помощью структурированных данных, называемых «метаданными» и представляющих собой характеристики этих сущностей для целей обработки информации о них. Основной целью взаимодействия информационных систем, будь то электронные устройств или комплексные программные системы, является обмен метаданными о некоторых сущностях.

3См.http://internet-of-things-research.eu

Поэтому необходимым условием обеспечения интероперабельности между информационными система является интероперабельность метаданных сущностей, учавствующих во взаимодействии.

Haslhofer и Wolfgang определяют [43] интероперабельность метаданных следующим образом: «Интероперабельность метаданных - это качественное свойство метаданных информационных объектов, которое позволяет системам и прикладному программному обеспечению работать с или использовать эти объекты вне границ систем»4. Они же определяют три основных элемента, из которых строится модель метаданных: (а) язык описания схемы метаданных, (б) схема метаданных, определяющая элементы схемы, и (в) непосредственные значения метаданных, представляющие конкретные значения характеристик сущностей, например, значение размера в метрах, дата и время создание и т.п.

Понятие интероперабельности достаточно широкое и используется в различных областях, в случае информационных систем её можно разделить на два уровня:

- На более низком уровне (уровень синтаксической интероперабельности) системы могут обмениваться и корректно обрабатывать метаданные друг друга. На рисунке 1.3 проиллюстрирована синтаксическая интероперабельность. Система А посылает сообщение системе Б о сущности "Документ", так как система Б способна обмениваться и обрабатывать метаданные от А, то она распознала в сообщение некоторую сущность, но не в состоянии найти ей соответствие в своем наборе сущностей без специализированного транслирующего модуля.

Рисунок 1.3 —Иллюстрация синтаксической интероперабельности

4OpnrHHan: «Metadata interoperability is a qualitative property of metadata information objects that enables systems and applications to work with or use these objects across system boundaries»

- На более высоком уровне (уровень семантической интероперабельности) системы могу корректно интерпретировать предпологаемый смысл сообщений. На рисунке 1.4 проиллюстрирована полная, то есть одновременно синтаксическая и семантическая интероперабельность. Система А посылает сообщение системе Б о сущности "Документ", так как система Б способна обмениваться, обрабатывать и корректно интерпретировать смысл сообщения от системы А, который однозначно задается метаданными, то она однозначно распознала в сообщение сущность "Документ".

Рисунок 1.4 — Иллюстрация полной (синтаксическая и семантическая)

интероперабельности

1.4.2 Подходы к реализации интероперабельности

Синтаксическую интероперабельность могут обеспечить существующие технологии такие как: промежуточное программное обеспечение, ориентированное на обмен сообщениями (например RabbitMQ5, Java Message Service6); программные адаптеры (например Enterprise Service Bus7) и другие. Основным минусов таких технологий является «жесткая связанность» систем, вызванная необходимостью программирования адаптеров для взаимодействия с каждой из внешних ИС.

5См. https://www.rabbitmq.com

6См. https://ru.wikipedia.org/wiki/Java_Message_Service

7См. https://en.wikipedia.org/wiki/Enterprise_service_bus

Веб-сервисы призваны решить проблему «жесткой связанности» систем за счет использования стандартных веб-технологий, таких как HTTP, XML, SOAP, WSDL и других. Но веб-сервисы не позволяют реализовать семантическую интероперабельность в полном объеме, так как тогда потребовалось бы, чтобы все ИС использовали одну глобальную модель метаданных. Однако всегда будут достаточно большие группы людей и систем, которые не будут или не смогу придерживаться одной глобальной модели.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колчин, Максим Александрович, 2016 год

Список литературы

1. Метод агрегации и нормализации данных гетерогенной сенсорной сети / М. Колчин [и др.] // Известия вузов «Приборостроение». — 2015. — Т. 1, №5.— С. 100—120.

2. Мониторинг потребления энергии в умных сетях электроснабжения (Smart grid) на основе семантического анализа потоковых данных / М. Колчин [и др.] // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2015. — Т. 96, № 2. — С. 285—292.

3. 50 sensor applications for a smarter world: tech. rep. / Libelium Comunicaciones Distribuidas. — 2012. — URL: http://www.libelium.com/resources/top_50_ iot_sensor_applications_ranking.

4. A gap analysis of Internet-of-Things platforms / J. Mineraud [et al.] // Computer Communications. — 2016. — Vol. 89-90. — Pp. 5-16. — Internet of Things Research challenges and Solutions.

5. agriOpenLink: Towards Adaptive Agricultural Processes Enabled by Open Interfaces, Linked Data and Services / S. D. K. Tomic [et al.] // Metadata and Semantics Research: 7th Research Conference, MTSR 2013, Thessaloniki, Greece, November 19-22, 2013. Proceedings / ed. by E. Garoufallou, J. Greenberg. — Cham : Springer International Publishing, 2013. — Pp. 408-413.

6. An Integrated System for Regional Environmental Monitoring and Management Based on Internet of Things / S. Fang [et al.] // IEEE Transactions on Industrial Informatics. — 2014. — May. — Vol. 10, no. 2. — Pp. 1596-1605.

7. An Internet of things approach for motion detection using Raspberry Pi / A. N. Ansari [et al.] // Intelligent Computing and Internet of Things (ICIT), 2014 International Conference on. — Jan. 2015. — Pp. 131-134.

8. An open context information management infrastructure the IST-amigo project / F. Ramparany [et al.] // Intelligent Environments, 2007. IE 07. 3rd IET International Conference on. — 2007. — Pp. 398-403.

9. Ashton K. The Internet of Things // RFiD Journal. — 2009. — No. 50. — P. 1.

10. Atzori L., Iera A., Morabito G. The Internet of Things: A survey // Computer Networks. — 2010. — Vol. 54, no. 15. — Pp. 2787-2805.

11. Barnaghi P., Wang W.Semantics for the Internet of Things: early progress and back to the future // International Journal on Semantic Web & Information Systems. — 2012. — Vol. 8, no. 1. — Pp. 1-21.

12. Berners-Lee T., Hendler J., Lassila O. The Semantic Web // Scientific American. — 2001. — Vol. 284, no. 5. — Pp. 28-37.

13. Bernstein A., Hendler J., Noy N. A New Look at the Semantic Web // Commun. ACM. — New York, NY, USA, 2016. — Aug. — Vol. 59, no. 9. — Pp. 35-37.

14. Bonino D., Castellina E., Corno F. The DOG gateway: enabling ontology-based intelligent domotic environments // IEEE Transactions on Consumer Electronics. — 2008. — Nov. — Vol. 54, no. 4. — Pp. 1656-1664.

15. Bonino D., Corno F. DogOnt - Ontology Modeling for Intelligent Domotic Environments // The Semantic Web - ISWC 2008: 7th International Semantic Web Conference, ISWC 2008, Karlsruhe, Germany, October 26-30, 2008. Proceedings / ed. by A. Sheth [et al.]. — Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2008.—Pp. 790-803.

16. Bülthoff F., Maleshkova M. RESTful or RESTless - Current State of Today's Top Web APIs // The Semantic Web: ESWC 2014 Satellite Events: ESWC 2014 Satellite Events, Anissaras, Crete, Greece, May 25-29, 2014, Revised Selected Papers / ed. by V. Presutti [et al.]. — Cham : Springer International Publishing,

2014.—Pp. 64-74.

17. Burrell J., Brooke T., Beckwith R. Vineyard computing: sensor networks in agricultural production // IEEE Pervasive Computing. — 2004. — Jan. — Vol. 3, no. 1. — Pp. 38-45.

18. CEUR-WS-LOD: Conversion of CEUR-WS workshops to linked data / M. Kolchin [et al.] // Communications in Computer and Information Science. —

2015.— Vol. 548.—Pp. 142-152.

19. Chaqfeh M. A., MohamedN.Challenges in middleware solutions for the internet of things // Collaboration Technologies and Systems (CTS), 2012 International Conference on. — May 2012. — Pp. 21-26.

20. Chaves L. W. F., Decker C. A survey on organic smart labels for the Internet-of-Things // Networked Sensing Systems (INSS), 2010 Seventh International Conference on. — June 2010. — Pp. 161-164.

21. Chong G., Zhihao L., Yifeng Y. The research and implement of smart home system based on Internet of Things // Electronics, Communications and Control (ICECC), 2011 International Conference on. — Sept. 2011. — Pp. 2944-2947.

22. Context Aware Computing for The Internet of Things: A Survey / C. Perera [et al.] // IEEE Communications Surveys Tutorials. — 2014. — Vol. 16, no. 1. — Pp. 414-454.

23. Convergence of MANET and WSN in IoT Urban Scenarios / P. Bellavista [et al.] // IEEE Sensors Journal. — 2013. — Oct. — Vol. 13, no. 10. — Pp. 35583567.

24. CroCo: Ontology-Based, Cross-Application Context Management / S. Pietschmann [et al.] // Semantic Media Adaptation and Personalization, 2008. SMAP '08. Third International Workshop on. — 2008. — Pp. 88-93.

25. Daniele L., Hartog F. den, Roes J. Created in Close Interaction with the Industry: The Smart Appliances REFerence (SAREF) Ontology //Formal Ontologies Meet Industry: 7th International Workshop, FOMI 2015, Berlin, Germany, August 5,

2015, Proceedings / ed. by R. Cuel, R. Young. — Cham : Springer International Publishing, 2015. — Pp. 100-112.

26. Devaraju A., Hoh S., Hartley M. A Context Gathering Framework for Context-aware Mobile Solutions // Proceedings of the 4th International Conference on Mobile Technology, Applications, and Systems and the 1st International Symposium on Computer Human Interaction in Mobile Technology. — Singapore : ACM, 2007. — Pp. 39-46. — (Mobility '07).

27. Developing Ubiquitous Sensor Network Platform Using Internet of Things: Application in Precision Agriculture / F. J. Ferrandez-Pastor [et al.] // Sensors. —

2016.— Vol. 16, no. 7.—P. 1141.

28. DisGeNET-RDF: harnessing the innovative power of the Semantic Web to explore the genetic basis of diseases / N. Queralt-Rosinach [et al.] // Bioinformat-ics. — 2016.

29. Documenting Software Architectures Views and Beyond / C. Paul [et al.]. — Pearson Education, Inc., 2010. — 230 pp.

30. Dynamic configuration of sensors using mobile sensor hub in internet of things paradigm / C. Perera [et al.] // Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing, 2013 IEEE Eighth International Conference on. —Apr. 2013. — Pp. 473-478.

31. Elkhodr M., Shahrestani S., Cheung H. The Internet of Things: New Interoperability, Management and Security Challenges // International Journal of Network Security & Its Applications. — 2016. — Vol. 8, no. 2. — Pp. 85-102.

32. Empowering personalized medicine with big data and semantic web technology: Promises, challenges, and use cases / M. Panahiazar [et al.] // Big Data (Big Data), 2014 IEEE International Conference on. — Oct. 2014. — Pp. 790-795.

33. Emrooz: A Scalable Database for SSN Observations / M. Stocker [et al.] // First Joint International Workshop on Semantic Sensor Networks and Terra Cog-nita. — 2015.

34. Fernández-López M., Gómez-Pérez A., Juristo. N.METHONTOLOGY: From Ontological Art Towards Ontological Engineering // Spring Symposium on On-tological Engineering of AAAI. — AAAI Press, 1997. — Pp. 33-40.

35. Fernandez-Lopez M., Corcho O. Ontological Engineering: With Examples from the Areas of Knowledge Management, e-Commerce and the Semantic Web. First Edition. — Springer Publishing Company, Incorporated, 2010.

36. Fielding R. T. Architectural Styles and the Design of Network-based Software Architectures: PhD thesis / Fielding Roy Thomas. — University of California, Irvine, 2000.

37. Five stars of Linked Data vocabulary use / K. Janowicz [et al.] // Semantic Web. — 2014. — Vol. 5, no. 3. — Pp. 173-176.

38. FOODpedia: Russian food products as a linked data dataset / M. Kolchin [et al.] // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). — 2015. — Vol. 9341.—Pp. 87-90.

39. Geerts G. L., O'LearyD. E. A supply chain of things: The {EAGLET} ontology for highly visible supply chains // Decision Support Systems. — 2014. — Vol. 63.—Pp. 3-22.

40. Granjal J., Monteiro E., Silva J. S. Security for the Internet of Things: A Survey of Existing Protocols and Open Research Issues // IEEE Communications Surveys Tutorials. — 2015. — thirdquarter. — Vol. 17, no. 3. — Pp. 1294-1312.

41. Gruber R. A translation approach to portable ontology specifications // Knowledge Acquisition. — 1993. — Vol. 5, no. 2. — Pp. 199-220.

42. Grüninger M., Fox M. S. The Role of Competency Questions in Enterprise Engineering // Benchmarking — Theory and Practice / ed. by A. Rolstadâs. — Boston, MA : Springer US, 1995. —Pp. 22-31.

43. Haslhofer B., Wolfgang K. A Survey of Techniques for Achieving Metadata Interoperability // ACM Computing Surveys. — 2010. — Vol. 42, no. 2. — 7:17:37.

44. Horrocks I., Kutz O., Sattler U. The Even More Irresistible SROIQ // Proceedings of the 10th International Conference on Principles of Knowledge Representation and Reasoning. — AAAI Press, 2006. — Pp. 1-32.

45. Huajun C., YuT., Jake Y. C. Semantic web meets integrative biology: a survey // Briefings in bioinformatics. — 2013. — Vol. 14, no. 1. — Pp. 109-125.

46. Ilic A., Staake T'., Fleisch E. Using Sensor Information to Reduce the Carbon Footprint of Perishable Goods // IEEE Pervasive Computing. — 2009. — Jan. — Vol. 8, no. 1.—Pp. 22-29.

47. Internet of things in 2020 road map for the future: tech. rep. / European Commission Information Society ; Media. — 2008. —URL: http://www.smart-systems-integration. org/public/documents/publications/Internet- of- Things_in_2020_ EC-EPoSS_Workshop_Report_2008_v3.pdf.

48. ISO/IEC/IEEE 42010: Systems and software engineering — Architecture description: tech. rep. / IEEE. —URL: http://standards.ieee.org/findstds/standard/ 42010-2011.html.

49. Issarny V., Caporuscio M., Georgantas N. A Perspective on the Future of Middleware-based Software Engineering // Future of Software Engineering, 2007. FOSE '07. — May 2007. — Pp. 244-258.

50. Kim E., Choi J. A Context Management System for Supporting Context-Aware Applications // Embedded and Ubiquitous Computing, 2008. EUC '08. IEEE/I-FIP International Conference on. Vol. 2. — 2008. — Pp. 577-582.

51. Knowledge Processes and Ontologies / S. Staab [et al.] // IEEE Intelligent Systems. — Los Alamitos, CA, USA, 2001. — Vol. 16, no. 1. — Pp. 26-34.

52. Kolchin M., Mouromtsev D., Arustamov S. Demonstration: Web-based visualisation and monitoring of smart meters using CQELS // Terra Cognita - Semantic Sensor Networks. Vol. 1401. — 2014. — Pp. 109-112. — (CEUR Workshop Proceedings).

53. Kolchin M., Kozlov F. A Template-Based Information Extraction from Web Sites with Unstable Markup // Semantic Web Evaluation Challenge: SemWebEval 2014 at ESWC 2014, Anissaras, Crete, Greece, May 25-29, 2014, Revised Selected Papers / ed. by V. Presutti [et al.]. — Springer International Publishing, 2014.—Pp. 89-94.

54. Kruchten P. Architectural Blueprints—The "4+1" View Model of Software Architecture // IEEE Software. — 1995. — Vol. 12, no. 6. — Pp. 42-50.

55. KuceraA., Pitner T. Semantic BMS: Ontology for Analysis of Building Automation Systems Data // Technological Innovation for Cyber-Physical Systems: 7th IFIP WG 5.5/SOCOLNET Advanced Doctoral Conference on Computing, Electrical and Industrial Systems, DoCEIS 2016, Costa de Caparica, Portugal, April 11-13, 2016, Proceedings / ed. by M. L. Camarinha-Matos [et al.]. — Cham : Springer International Publishing, 2016. — Pp. 46-53.

56. Lanthaler M., Gütl C. Hydra: A Vocabulary for Hypermedia-Driven Web APIs // Proceedings of the WWW2013 Workshop on Linked Data on the Web. — CEUR-WS, 2013.

57. Lapaev M., Kolchin M. VODRE: Visualisation of drools rules execution // Proceedings of 15th Conference of Open Innovations Association FRUCT. — Apr. 2014.—Pp. 77-84.

58. Lazarescu M. T. Design of a WSN Platform for Long-Term Environmental Monitoring for IoT Applications // IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems. — 2013. — Mar. — Vol. 3, no. 1. — Pp. 45-54.

59. Li L. Application of the Internet of Thing in Green Agricultural Products Supply Chain Management // Intelligent Computation Technology and Automation (ICICTA), 2011 International Conference on. Vol. 1. — Mar. 2011. — Pp. 10221025.

60. Mari Carmen S.-F., Gómez-Pérez A., Fernández-López M. NeOn Methodology for Building Ontology Networks: Specification, Scheduling and Reuse// Applied Ontology. — 2015. — Vol. 10, no. 2. — Pp. 107-145.

61. Metadata extraction from conference proceedings using template-based approach / L. Kovriguina [et al.] // Communications in Computer and Information Science. — 2015. — Vol. 548. — Pp. 153-164.

62. Middleware for Internet of Things: a Survey / M. A. Razzaque [et al.] // Internet of Things Journal, IEEE. — 2015. — Vol. 3, no. 1. — Pp. 70-95.

63. Mobile Sales Assistant - An NFC-Based Product Information System for Retailers / S. Karpischek [et al.] // Near Field Communication, 2009. NFC '09. First International Workshop on. — Feb. 2009. — Pp. 20-23.

64. Mouromtsev D., Livshits I., Kolchin M. Knowledge based engineering system for structural optical design // Frontiers in Artificial Intelligence and Applications. — 2012. — Vol. 246. — Pp. 254-272.

65. Mouromtsev D., Kolchin M. Using Drool Rule-Platform for the Optical CAD Web-Application Development // Proceedings of 11th Conference of Open Innovations Association FRUCT. — 2011. — Pp. 100-106.

66. Muñoz S., Pérez J., Gutierrez C. Minimal Deductive Systems for RDF // The Semantic Web: Research and Applications: 4th European Semantic Web Conference, ESWC 2007, Innsbruck, Austria, June 3-7,2007. Proceedings / ed. by E. Franconi, M. Kifer, W. May. —Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2007. — Pp. 53-67.

67. NiknamM., Karshenas S. Sustainable Design of Buildings using Semantic BIM and Semantic Web Services // Procedia Engineering. — 2015. — Vol. 118. — Pp. 909-917.

68. Noy N., McGuinness D. Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology: tech. rep. / Stanford University. — 2001. —URL: http://protege. stanford.edu/publications/ontology_development/ontology101.pdf.

69. Ontologies for Web of Things: A Pragmatic Review / M. Kolchin [et al.] // Knowledge Engineering and Semantic Web. Vol. 518. — 2015. — Pp. 102116. — (Communications in Computer and Information Science).

70. Ontology-Based Information Integration: A Survey of Existing Approaches / H. Wache [et al.] // Proceedings of the IJCAI-01 Workshop on Ontologies and Information Sharing. Vol. 47. — 2001. — Pp. 108-118. — (CEUR Workshop Proceedings).

71. OpenloT: Open Source Internet-of-Things in the Cloud / J. Soldatos [et al.] // Interoperability and Open-Source Solutions for the Internet of Things: International Workshop, FP7 OpenIoT Project, Held in Conjunction with SoftCOM

V

2014, Split, Croatia, September 18,2014, Invited Papers / ed. by I. Podnar Zarko, K. Pripuzic, M. Serrano. — Cham : Springer International Publishing, 2015. — Pp. 13-25.

72. Pani S., Mishra J. Building semantics of E-agriculture in India: Semantics in e-agriculture //2015 International Conference on Man and Machine Interfacing (MAMI). — Dec. 2015. — Pp. 1-4.

73. Pinto H. S., Staab S., Tempich C. DILIGENT: Towards a fine-grained methodology for DIstributed, Loosely-controlled and evolvInG Engineering of oNTologies // In Proceedings of the 16th European Conference on Artificial Intelligence (ECAI. — IOS Press, 2004. — Pp. 393-397.

74. Position Paper on Standardization for IoT technologies: tech. rep. / S. Martín [et al.] ; European Research Cluster on the Internet of Things. — 2015. — URL: http : / / internet - of - things - research. eu / pdf / IERC _ Position _ Paper _ IoT _ Standardization_Final.pdf.

75. Poveda M., Suárez-Figueroa M. C., Gómez-Pérez A. Common Pitfalls in Ontology Development // Current Topics in Artificial Intelligence: 13th Conference of the Spanish Association for Artificial Intelligence, CAEPIA 2009, Seville, Spain, November 9-13, 2009. Selected Papers / ed. by P. Meseguer, L. Mandow, R. M. Gasca. —Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2010. —Pp. 91-100.

76. Puttonen J., Lobov A., Lastra J. L. M. Maintaining a Dynamic View of Semantic Web Services Representing Factory Automation Systems // Web Services (ICWS), 2013 IEEE 20th International Conference on. — June 2013. — Pp. 419426.

77. Ramakrishnan R., Gaur L. Application of Internet of Things (IoT) for Smart Process Manufacturing in Indian Packaging Industry // Information Systems Design and Intelligent Applications: Proceedings of Third International Conference INDIA 2016, Volume 3 / ed. by C. S. Satapathy [et al.]. — New Delhi : Springer India, 2016. — Pp. 339-346.

78. Recommendation Y.2060. «Overview of the internet of things»: tech. rep. / Telecommunication Standartization sector of International Telecommunication Union (ITU-T). — June 2012. — URL: https://www.itu.int/rec/T-REC-Y.2060.

79. Second World War on the Semantic Web: The WarSampo Project and Semantic Portal / E. Hyvönen [et al.] // Proceedings of the ISWC 2015 Posters & Demonstrations Track. Vol. 1486. — 2015. — (CEUR Workshop Proceedings).

80. SemantEco: A semantically powered modular architecture for integrating distributed environmental and ecological data / E. W. Patton [et al.] // Future Generation Computer Systems. — 2014. — Vol. 36. — Pp. 430-440.

81. Semantic Technologies for Historical Research: A Survey / A. Meroño-Peñuela [et al.] // Semantic Web. — 2015. — Vol. 6, no. 6. — Pp. 539-564.

82. Semantic Web Architecture: Stack or Two Towers? /1. Horrocks [et al.] // Principles and Practice of Semantic Web Reasoning: Third International Workshop, PPSWR 2005, Dagstuhl Castle, Germany, September 11-16,2005 Proceedings / ed. by F. Fages, S. Soliman. — Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2005.—Pp. 37-41.

83. Semantic web-based supplier discovery system for building a long-term supply chain / J. Lee [et al.] // International Journal of Computer Integrated Manufacturing. — 2015. — Vol. 28, no. 2. — Pp. 155-169.

84. Services to the Field: An Approach for Resource Constrained Sensor/Actor Networks / C. Buckl [et al.] // Advanced Information Networking and Applications Workshops, 2009. WAINA '09. International Conference on. — May 2009. — Pp. 476-481.

85. Shrouf F., Ordieres J., Miragliotta G. Smart factories in Industry 4.0: A review of the concept and of energy management approached in production based on the Internet of Things paradigm //2014 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management. — Dec. 2014. — Pp. 697-701.

86. Song Z., Cardenas A. A., Masuoka R. Semantic middleware for the Internet of Things // Internet of Things (IOT), 2010. — 2010. — Pp. 1-8.

87. Tan L., Wang ^.Future internet: The Internet of Things // 2010 3rd International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering(ICACTE). Vol. 5. — Aug. 2010. — Pp. 376-380.

88. The EBI RDF platform: linked open data for the life sciences / S. Jupp [et al.] // Bioinformatics. — 2014. — Vol. 30, no. 9. — Pp. 1338-1339.

89. The semantic web in translational medicine: current applications and future directions / C. M. Machado [et al.] // Briefings in Bioinformatics. — 2015. — Vol. 16, no. 1. —Pp. 89-103.

90. The SSN ontology of the W3C semantic sensor network incubator group / M. Compton [et al.] // Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web. — 2012. — Vol. 17. — Pp. 25-32.

91. Unequal temperature changes in city: A case study using a semantic IoT platform / M. Kolchin [et al.] // 2016 18th Conference of Open Innovations Association and Seminar on Information Security and Protection of Information Technology (FRUCT-ISPIT). — Apr. 2016. — Pp. 113-119.

92. Unique in the Crowd: The privacy bounds of human mobility / Y.-A. de Mon-tjoye [et al.] // Scientific Reports. — Vol. 3, no. 1376.

93. Uschold M., Gruninger M. Ontologies and Semantics for Seamless Connectivity // SIGMOD Rec. — New York, NY, USA, 2004. — T. 33, № 4. — C. 58—64.

94. Vision and Challenges for Realising the Internet of Things / H. Sundmaeker [et al.]. — Belgium : Luxembourg: Publications Office of the European Union, Mar. 2010.— 230 pp.

95. VOWL 2: User-Oriented Visualization of Ontologies / S. Lohmann [et al.] // Knowledge Engineering and Knowledge Management: 19th International Conference, EKAW 2014, Linköping, Sweden, November 24-28, 2014. Proceedings / ed. by K. Janowicz [et al.]. — Springer International Publishing, 2014. — Pp. 266-281.

96. Wahlster W.The Semantic Product Memory: An Interactive Black Box for Smart Objects // SemProM: Foundations of Semantic Product Memories for the Internet of Things / ed. by W. Wahlster. — Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2013.—Pp. 3-21.

97. Wang Y. W., Yu H. L., Li Y. Notice of Retraction Internet of things technology applied in medical information //2011 International Conference on Consumer Electronics, Communications and Networks (CECNet). — Apr. 2011. — Pp. 430433.

98. Whitmore A., Agarwal A., Da Xu L. The Internet of Things—A survey of topics and trends // Information Systems Frontiers. — 2015. — Vol. 17, no. 2. — Pp. 261-274.

99. Wildfire monitoring using satellite images, ontologies and linked geospatial data / K. Kyzirakos [et al.] // Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web. — 2014. — Vol. 24. — Pp. 18-26. — The Semantic Web Challenge 2012.

100. YABench: A Comprehensive Framework for RDF Stream Processor Correctness and Performance Assessment / M. Kolchin [et al.] // Web Engineering: 16th International Conference, ICWE 2016, Lugano, Switzerland, June 6-9, 2016. Proceedings / ed. by A. Bozzon, P. Cudre-Maroux, C. Pautasso. — Springer International Publishing, 2016. — Pp. 280-298.

101. Yao W., Chu C.-H., Li Z. The Adoption and Implementation of RFID Technologies in Healthcare: A Literature Review // J. Med. Syst. — New York, NY, USA, 2012. — Dec. — Vol. 36, no. 6. — Pp. 3507-3525.

102. Yuqiang C., Jianlan G., Xuanzi H. The Research of Internet of Things' Supporting Technologies Which Face the Logistics Industry // Computational Intelligence and Security (CIS), 2010 International Conference on. — Dec. 2010. — Pp. 659-663.

103. Zamula D., Kolchin M. MneMojno - Design and deployment of a Semantic web service and a mobile application // Open Innovations Association (FRUCT), 2013 14th Conference of. — Nov. 2013. — Pp. 171-176.

Список рисунков

1.1 Обзор взаимодействия электронных устройств и связей между вещями 13

1.2 Уровни архитектуры Интернета вещей по реомендации МЭС............15

1.3 Иллюстрация синтаксической интероперабельности......................19

1.4 Иллюстрация полной (синтаксическая и семантическая) интероперабельности ........................................................20

1.5 Шкала выразительности различных подходов к описанию онтологий (источник [93])................................22

1.6 Иллюстрация подхода на основе глобальной онтологии.........23

1.7 Иллюстрация подхода на основе частных онтологий...........24

1.8 Иллюстрация гибридного подхода.....................24

1.9 Пример RDF-графа .............................26

2.1 Верхнеуровневая структура онтологии Semantic Sensor Network .... 46

2.2 Онтологическая модель. Модули и концепты...............48

2.3 Концепты для моделирования функциональной архитектуры электронного устройства ....................................................49

2.4 Концепты для моделирования прототипов и их реализаций.......50

2.5 Концепты для моделирования процессов запрограммированных в электронном устройстве ......................................................52

2.6 Концепты для описания интерфейса доступа к данным и управления электронным устройством ..................................................54

2.7 Концепты онтологии Hydra Filter......................56

2.8 Концепты онтологии Hydra PubSub....................57

2.9 Иллюстрация сценариев прямой и обратной обработки гетерогенных данных ........................................................................66

2.10 Иллюстрация входных и выходных данных для алгоритма аннотирования данных ......................................................68

2.11 Блок-схема алгоритма аннотирования данных..............69

2.12 Иллюстрация входных и выходных данных для алгоритма обратного аннотирования данных ......................................................69

2.13 Блок-схема алгоритма деаннотирования данных.............70

2.14 Иллюстрация входных и выходных данных для алгоритма интеграции 71

3.1 Подсистемы и модули программной системы и зависимости между

ними......................................77

3.2 Подсистемы и их прикладные интерфейсы программирования.....79

3.3 Подсистемы и их среды выполнения....................80

3.4 Диаграмма последовательность вызовов для регистрации нового электронного устройства..........................82

3.5 Диаграмма последовательность вызовов для обработки полученного показания ......................................................................82

3.6 Диаграмма последовательности для обработки команды ........84

3.7 Связи между ресурсами прикладного программного интерфейса .... 88

3.8 Диаграмма классов, используемых для реализации драйвера электронного устройства ....................................................93

4.1 Диаграмма передачи показаний датчиков и управляющих команд для мониторинга и управления теплоснабжением...............101

4.2 Время обработки входящих сообщений от поквартирных датчиков температуры в 250 жилых домах......................102

4.3 Скриншоты визуализации текущей температуры для города Москва в разное время.................................103

4.4 Скриншоты визуализации изменения температуры для города

Москвы в разное время...........................104

Список таблиц

1 Характеристики для сравнения рассматриваемых онтологий......31

2 Сравнение существующих онтологий (V - да, — нет)..........31

3 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.2)..........59

4 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.3)..........60

5 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.4)..........60

6 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.5)..........61

7 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.6)..........61

8 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.7)..........62

9 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.8)..........63

10 Результат выполнения SPARQL-запроса (листинг 2.9)..........64

Приложение А Примеры описания электронных устройств

В данном приложении представлены примеры описаний электронных устройств с помощью разработанной в данной диссертационной работе онтологической модели. Описания приведены на языке Turtle и для того чтобы избежать дублирования, все используемые префиксы приведены в листинге А.1 и в последующих листинга не дублируются.

Листинг А.1 Префиксы используемые в листингах данного приложения

@prefix ssn: <http://purl.oclc.org/NET/ssnx/ssn#> . @prefix proto: <https://w3id.org/semiot/ontologies/proto#> . @prefix semiot: <https://w3id.org/semiot/ontologies/semiot#> . @prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf—schema#> . @prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> . @prefix qudt: <http://qudt.org/schema/qudt#> . @prefix qudt—quantity: <http://qudt.org/vocab/quantity#> . @prefix qudt—quantity—ext: <http://w3id.org/qudt/vocab/quantity/ ext#> .

@prefix qudt—unit: <http://qudt.org/vocab/unit#> . @prefix geo: <http://www.w3.org/2003/01/geo/wgs84_pos#> . @prefix dcterms: <http://purl.org/dc/terms/> . @prefix sh: <http://www.w3.org/ns/shacl#> . @prefix : <http://localhost/prototypes/> .

А.1 Погодная станция Netatmo

В данном разделе представлено описание внешнего модуля погодной станции Netatmo1 с использованием онтологии SemIoT и других. Модуль измеряет температуру и влажность воздуха, и каждые 5 минут передает данные на сервер Netatmo.com.

1См.https://www.netatmo.com/en-US/product/weather-station

А.1.1 Описание прототипа электронного устройства

В листинге А.2 приведено описание прототипа устройства "Погодная станция Netatmo"

Листинг А.2 Описание прототипа устройства "Погодная станция Netatmo"

:NetatmoWeatherStationOutdoorModule a ssn:Device, proto:Prototype

rdfs:label Погодная" станция Netatmo Внешний( модуль)"@ru ; rdfs:seeAlso "http://shop.netatmo.com/eur_en/netatmo-weather-

station—400.html"AAxsd:anyURI ; ssn:hasSubSystem :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—

TemperatureSensor ; ssn:hasSubSystem :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—

HumiditySensor ; semiot:supportedProcess :NetatmoWeatherStationOutdoorModule— Sensing .

:NetatmoWeatherStationOutdoorModule—TemperatureSensor a ssn: SensingDevice, proto:Prototype ; ssn:observes qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementCapability [ a ssn:MeasurementCapability ; ssn:forProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementProperty [ a qudt:Unit ; ssn:hasValue [ a qudt:Quantity ;

ssn:hasValue qudt—unit:DegreeCelsius ;

] ;

] ;

] .

:NetatmoWeatherStationOutdoorModule—HumiditySensor a ssn: SensingDevice, proto:Prototype ; ssn:observes qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:hasMeasurementCapability [ a ssn:MeasurementCapability ; ssn:forProperty qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:hasMeasurementProperty [ a qudt:Unit ; ssn:hasValue [ a qudt:Quantity ;

ssn:hasValue qudt—unit:Percent ;

] ;

] ;

] .

:NetatmoWeatherStationOutdoorModule—Sensing—Temperature a semiot: Process ;

rdfs:label Измерение" температуры"@ru ;

semiot:hasOutput [ a ssn:Observation, semiot:ProcessOutput, proto:Prototype ; ssn:observedProperty qudt—quantity:

ThermodynamicTemperature ; ssn:observedBy :NetatmoWeatherStationOutdoorModule— TemperatureSensor

] .

:NetatmoWeatherStationOutdoorModule—Sensing—Humidity a semiot: Process ;

rdfs:label Измерение" влажности'^^ ;

semiot:hasOutput [ a ssn:Observation, semiot:ProcessOutput, proto:Prototype ; ssn:observedProperty qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:observedBy :NetatmoWeatherStationOutdoorModule— HumiditySensor

].

А.1.2 Описание экземпляра электронного устройства

В листинге А.3 приведено описание электронного устройства модели "Погодная станция Netatmo".

Листинг А.3 Описание экземпляра устройства модели "Погодная станция Netatmo"

<http://localhost/systems/weatherstation—1> a ssn:Device, proto: Individual ; rdfs:label Погодная" станция'^^ ;

proto:hasPrototype :NetatmoWeatherStationOutdoorModule ; ssn:hasSubSystem <http://localhost/systems/weatherstation—1/

subsystems/temperature> ; ssn:hasSubSystem <http://localhost/systems/weatherstation—1/

subsystems/humidity> ; semiot:supportedProcess <http://localhost/systems/weatherstation — 1/processes/sensing> ;

dcterms:identifier "weatherstation—1"AAxsd:string ; geo:location [ a geo:Point ; geo:lat "50.0"AAxsd:string ; geo:long "40.0"AAxsd:string ;

geo:alt "10.0"AAxsd:string ; ] .

<http://localhost/systems/weatherstation—1/subsystems/temperature> a ssn:SensingDevice, proto:Individual ; proto:hasPrototype :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—

TemperatureSensor ; dcterms:identifier "weatherstation—1—temperature"AAxsd:string .

<http://localhost/systems/weatherstation—1/subsystems/humidity> a ssn:SensingDevice, proto:Individual ; proto:hasPrototype :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—

HumiditySensor ; dcterms:identifier "weatherstation—1—humidity"AAxsd:string .

<http://localhost/systems/weatherstation—1/processes/sensing— temperature> a semiot:Process ; semiot:hasPrototype :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—Sensing— Temperature .

<http://localhost/systems/weatherstation—1/processes/sensing— humidity> a semiot:Process ;

semiot:hasPrototype :NetatmoWeatherStationOutdoorModule—Sensing— Humidity .

А.1.3 Описание измерения электронного устройства

В листинге А.4 приведено описание результата измерения температуры устройством "Погодная станция Netatmo". Для описания используется концепты онтологии Semantic Sensor Networks (SSN) и QUDT.

Листинг А.4 Описание показания погодной станции, на примере температуры

[ a ssn:Observation ;

ssn:observedProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ;

ssn:observedBy <http://localhost/systems/0000001/subsystems

/0000001—temperature> ; ssn:observationResultTime "2 016— 03—17T08:54:25+00:00"AAxsd: dateTime ;

semiot:hasDateTime "2 016—03—17T08:54:25+00:00"AAxsd:dateTime ; ssn:observationResult [ a ssn:SensorOutput ;

ssn:isProducedBy <http://localhost/systems/0000001/subsystems

/0000001—temperature> ; ssn:hasValue [ a qudt:QuantityValue ;

qudt:quantityValue "—10.0"AAxsd:double ; ] ;

] ; ] .

А.2 Погодная станция NarodMon.ru

В данном разделе представлено описание погодной станции, доступ к данным которой осуществляется через веб-сервис NarodMon.ru2. Погодная станция измеряет температуру, измерения температуры запрашиваются через веб-сервис каждые 5 минут.

А.2.1 Описание прототипа электронного устройства

В листинге А.5 приведено описание прототипа устройства "Погодная станция NarodMon.ru".

Листинг А.5 Описание прототипа устройства "Погодная станция NarodMon.ru"

:NarodMonWeatherStation a ssn:Device, proto:Prototype ; rdfs:label Погодная" станция NarodMon.ru"@ru ; ssn:hasSubSystem :NarodMonWeatherStation—TemperatureSensor ; ssn:hasSubSystem :NarodMonWeatherStation—HumiditySensor ; semiot:supportedProcess :NarodMonWeatherStation—Sensing— Temperature ;

2См. http://narodmon.ru/

semiot:supportedProcess :NarodMonWeatherStation—Sensing— Humidity ;

:NarodMonWeatherStation—Sensing—Temperature a semiot: SensingProcess ; rdfs:label Измерение" TeMnepaTypbi"@ru ;

semiot:hasOutput [ a ssn:Observation, semiot:ProcessOutput, proto:Prototype ; ssn:observedProperty qudt—quantity:

ThermodynamicTemperature ; ssn:observedBy :NarodMonWeatherStation—TemperatureSensor

] .

:NarodMonWeatherStation—Sensing—Humidity a semiot:Process ; rdfs:label Измерение" влажности"@ru ;

semiot:hasOutput [ a ssn:Observation, semiot:ProcessOutput, proto:Prototype ; ssn:observedProperty qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:observedBy :NarodMonWeatherStation—HumiditySensor

].

:NarodMonWeatherStation—TemperatureSensor a ssn:SensingDevice, proto:Prototype ; ssn:observes qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementCapability [ a ssn:MeasurementCapability ; ssn:forProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementProperty [ a qudt:Unit ; ssn:hasValue [ a qudt:Quantity ;

ssn:hasValue qudt—unit:DegreeCelsius ;

] ;

] ;

] ;

:NarodMonWeatherStation—HumiditySensor a ssn:SensingDevice, proto: Prototype ;

ssn:observes qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:hasMeasurementCapability [ a ssn:MeasurementCapability ; ssn:forProperty qudt—quantity—ext:RelativeHumidity ; ssn:hasMeasurementProperty [ a qudt:Unit ; ssn:hasValue [ a qudt:Quantity ;

ssn:hasValue qudt—unit:Percent ;

] ;

] ;

].

А.2.2 Описание экземпляра электронного устройства

В листинге А.6 приведено описание электронного устройства модели "Погодная станция NarodMon.ru".

Листинг А.6 Описание экземпляра устройства модели "Погодная станция NarodMon.ru"

<http://localhost/systems/weatherstation—2> a ssn:Device, proto: Individual ;

rdfs:label Погодная" станция NarodMon.ru / 2"@ru ; proto:hasPrototype :NarodMonWeatherStation ;

ssn:hasSubSystem <http://localhost/systems/weatherstation—2/

subsystems/temperature> ; ssn:hasSubSystem <http://localhost/systems/weatherstation—2/

subsystems/humidity> ; dcterms:identifier "weatherstation—2"AAxsd:string ; geo:location "4 0.0#50.0"AAgeoliteral:lat—lon ;

<http://localhost/systems/weatherstation—2/subsystems/temperature> a ssn:SensingDevice, proto:Individual ;

proto:hasPrototype :NarodMonWeatherStation—TemperatureSensor ; semiot:isSubSystemOf <http://localhost/systems/weatherstation —2> ;

dcterms:identifier "weatherstation—2—temperature"AAxsd:string

<http://localhost/systems/weatherstation—2/subsystems/humidity> a ssn:SensingDevice, proto:Individual ; proto:hasPrototype :NarodMonWeatherStation—HumiditySensor ; semiot:isSubSystemOf <http://localhost/systems/weatherstation —2> ;

dcterms:identifier "weatherstation—2—humidity"AAxsd:string ;

<http://localhost/systems/weatherstation—2/processes/sensing— temperature> a semiot:Process ;

semiot:hasPrototype :NarodMonWeatherStation—Sensing—Temperature

<http://localhost/systems/weatherstation—2/processes/sensing— humidity> a semiot:Process ;

semiot:hasPrototype :NarodMonWeatherStation—Sensing—Humidity .

А.2.3 Описание измерения электронного устройства

В листинге А.7 приведено описание результата измерения температуры устройством "Погодная станция NarodMon.ru". Для описания используется концепты онтологии Semantic Sensor Networks (SSN) и QUDT.

Листинг А.7 Описание показания погодной станции, на примере температуры

[ a ssn:Observation ;

ssn:observedProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:observedBy <http://localhost/systems/weatherstation—2/

subsystems/weatherstation—2—temperature> ; ssn:observationResultTime "2016—03—17T08:54:25+00:00"AAxsd: dateTime ;

semiot:hasDateTime "2016—03—17T08:54:25+00:00"AAxsd:dateTime ; ssn:observationResult [ a ssn:SensorOutput ;

ssn:isProducedBy <http://localhost/systems/weatherstation—2/

subsystems/weatherstation—2—temperature> ; ssn:hasValue [ a qudt:QuantityValue ;

qudt:quantityValue "—10.0"AAxsd:double ; ] ;

] ; ] .

А.3 Поквартирный датчик температуры

В данном разделе представлено описание поквартирного датчика температуры, измерения которого симулируются с заданным интервалом.

А.3.1 Описание прототипа электронного устройства

В листинге А.8 приведено описание прототипа проквартирного датчика температуры.

Листинг А.8 Описание прототипа проквартирного датчика температуры

:FlatTemperatureDevice a ssn:Device, proto:Prototype ; rdfs:label Поквартирный" датчиктемпературы "@ru ; ssn:hasSubSystem :FlatTemperatureDevice—TemperatureSensor ; semiot:supportedProcess :FlatTemperatureDevice—Sense— Temperature ;

FlatTemperatureDevice—Sense—Temperature a semiot:SensingProcess rdfs:label Измерение" температуры"^^ ; semiot:hasOutput [

a ssn:Observation, semiot:ProcessOutput, proto:Prototype ssn:observedProperty qudt—quantity:

ThermodynamicTemperature ; ssn:observedBy :FlatTemperatureDevice—TemperatureSensor

] .

TemperatureDevice—TemperatureSensor a ssn:SensingDevice, proto: Prototype ;

ssn:observes qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementCapability [

a ssn:MeasurementCapability ;

ssn:forProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:hasMeasurementProperty [ a qudt:Unit ; ssn:hasValue [

a qudt:Quantity ;

ssn:hasValue qudt—unit:DegreeCelsius ;

] ;

] ;

] ;

А.3.2 Описание экземпляра электронного устройства

В листинге А.9 приведено описание проквартирного датчика температуры. Листинг А.9 Описание экземпляра проквартирного датчика температуры

<http://localhost/systems/weatherstation—3> a ssn:System, proto: Individual ;

rdfs:label Поквартирный" датчиктемпературы / 3"@en ; proto:hasPrototype :FlatTemperatureDevice ;

ssn:hasSubSystem <http://localhost/systems/weatherstation—3/

subsystems/weatherstation—3—temperature> ; dcterms:identifier "{{ru.semiot.platform.device.id}}"AAxsd:

string ; geo:location [

a schema:Place ;

schema:branchCode "310"AAxsd:integer ; rdfs:label "Building 310" ;

<http://localhost/systems/weatherstation—3/subsystems/

weatherstation—3—temperature> a ssn:SensingDevice, proto: Individual ;

proto:hasPrototype :FlatTemperatureDevice—TemperatureSensor ; semiot:isSubSystemOf <http://localhost/systems/weatherstation — 3> ;

dcterms:identifier "weatherstation—3—temperature"AAxsd:string

А.3.3 Описание измерения электронного устройства

В листинге А.10 приведено описание результата измерения температуры проквартирным датчиком температуры. Для описания используется концепты онтологии Semantic Sensor Networks (SSN) и QUDT.

Листинг А.10 Описание показания погодной станции, на примере температуры

[ a ssn:Observation ;

ssn:observedProperty qudt—quantity:ThermodynamicTemperature ; ssn:observedBy <http://localhost/systems/weatherstation—3/

subsystems/weatherstation—3—temperature> ; ssn:observationResultTime "2016—03—17T08:54:25+00:00"AAxsd: dateTime ;

semiot:hasDateTime "2016—03—17T08:54:25+00:00"AAxsd:dateTime ; ssn:observationResult [ a ssn:SensorOutput ;

ssn:isProducedBy <http://localhost/systems/weatherstation—3/

subsystems/weatherstation—3—temperature> ; ssn:hasValue [

a qudt:QuantityValue ;

qudt:quantityValue "—10.0"AAxsd:double ; ] ;

] ; ] .

А.4 Регулятор расхода теплоносителя

В данном разделе представлено описание регулятора расхода теплоносителя, который управляет объемом поступления теплоносителя в жилой дом.

А.4.1 Описание прототипа электронного устройства

В листинге А.11 приведено описание прототипа регулятора расхода теплоносителя.

Листинг А.11 Описание прототипа регулятора расхода теплоносителя

:HeatRegulator a ssn:Device, proto:Prototype ;

rdfs:label Регулятор" расходатеплоносителя "AAxsd:string ; semiot:supportedProcess :HeatRegulator—ChangeValue .

:HeatRegulator—ChangeValue a semiot:Process ;

semiot:supportedCommand [ a semiot—ex:ChangeValueCommand ; dcterms:identifier "change—regulator—value" ; rdfs:label Изменить" расходтеплоносителя "@ru ; semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter, sh:Shape ; sh:property [

sh:name Давление""@ru ; sh:datatype xsd:double ; sh:defaultValue "3"AAxsd:double ; sh:predicate dul:hasParameterDataValue ; ] ;

semiot:forParameter :HeatRegulator—ChangeValue—Pressure;

]

] .

А.4.2 Описание экземпляра электронного устройства

В листинге А.12 приведено описание экземпляра регулятора расхода теплоносителя.

Листинг А.12 Описание экземпляра регулятора расхода теплоносителя

<http://localhost/systems/regulator—1> a ssn:Device, proto: Individual ;

rdfs:label Регулятор" расходатеплоносителя / 1"@ru ; proto:hasPrototype :HeatRegulator ; dcterms:identifier "regulator—1"AAxsd:string ; geo:location [ a schma:Place ;

schma:branchCode "310"AAxsd:integer ; rdfs:label Жилой" дом 310" ;

] ;

semiot:supportedProcess <{http://localhost/systems/regulator -2/processes/pressure> .

<http://localhost/systems/regulator—2/processes/pressure> a semiot :Process, proto:Individual ; proto:hasPrototype :HeatRegulator—ChangeValue ; dcterms:identifier "pressure" .

А.4.3 Описание управляющей команды процесса электронного устройства

В листинге А.13 приведено описание команды с параметрами для запуска процесса HeatRegulator-ChangeValue.

Листинг А.13 Описание управляющей команды с параметрами для запуска процесса

[ a semiot—ex:ChangeValueCommand ;

dcterms:identifier "change—regulator_value" ; semiot:forProcess <http://localhost/systems/regulator—2/

processes/pressure> ; semiot:forDevice <http://localhost/systems/regulator—2> ; semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter ;

semiot:forParameter :Regulator—ChangeValue—Pressure ; semiot:hasParameterValue "25"AAxsd:double ;

] ; ] .

А.5 Лампа дневного света LIFX White 800

В данном разделе представлено описание лампы дневного света модели "Лампа дневного света LIFX White 800"3. Устройство позволяет включать и выключать лампу, изменять её цвет, а также яркость.

3См. http://www.lifx.com/products/white-800

А.5.1 Описание прототипа электронного устройства

В листинге А.14 приведено описание прототипа электронного устройства "Лампа дневного света LIFX White 800". Для описания используются онтологии SemloT, SSN и QUDT.

Листинг А.14 Описание модели лампы дневного света

:LIFXWhite800 a ssn:Device, proto:Prototype ;

rdfs:label Лампа" дневногосвета LIFX White 800"@ru ; semiot:supportedProcess :LIFXWhite800—Shine .

:LIFXWhite800—Shine a semiot:Process, proto:Prototype ; semiot:supportedCommand [ a semiot:Command ; rdfs:label включить" свет" ; dcterms:identifier "light—startcommand" ;

semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter, sh:Shape ; sh:property [

sh:name Яркость""@6п ; sh:datatype xsd:integer ; sh:defaultValue "8 90"AAxsd:integer ; sh:predicate semiot:hasParameterValue ; ] ;

semiot:forParameter :LIFXWhite800—Shine—Lumen ; ] ;

semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter, sh:Shape ; sh:property [

sh:name Температура" света"@en ; sh:datatype xsd:integer ; sh:defaultValue "4000"AAxsd:integer ; sh:predicate semiot:hasParameterValue ; ] ;

semiot:forParameter :LIFXWhite800—Shine—Color ; ] ; ] ;

semiot:supportedCommand [ a semiot:Command ; rdfs:label выключить" свет" ; dcterms:identifier "light—stopcommand" ; ] ;

semiot:hasParameter :LIFXWhite800—Shine—Lumen ; semiot:hasParameter :LIFXWhite800—Shine—Color ;

:LIFXWhite800—Shine—Lumen a semiot:hasParameter ;

ssn:forProperty qudt—quantity:LuminousFlux . :LIFXWhite800—Shine—Color a semiot:hasParameter ;

ssn:forProperty qudt—quantity—ex:CorrelatedColorTemperature .

А.5.2 Описание экземпляра электронного устройства

В листинге А.15 приведено описание электронного устройства модели "Лампа дневного света LIFX White 800".

Листинг А.15 Описание экземпляра лампы дневного света

<http://localhost/systems/lamp—1> a ssn:Device, proto:Individual ; rdfs:label Лампа" дневногосветанакухне "@ru ; dcterms:identifier "lamp—1" ; proto:hasPrototype :LIFXWhite800 ;

semiot:supportedProcess <http://localhost/systems/lamp—1/ processes/light> .

<http://localhost/systems/lamp—1/processes/light> a semiot:Process , proto:Individual ; proto:hasPrototype :LIFXWhite800—Shine .

А.5.3 Описание управляющих команд процесса электронного устройства

В листинге А.16 приведено описание команды с параметрами для запуска процесса LIFXWhite8 00-Shine.

Листинг А.16 Описание управляющей команды с параметрами для запуска процесса

[ a semiot—ex:StartCommand, semiot:Command ; dcterms:identifier "light—startcommand" ;

semiot:forProcess <http://localhost/systems/-lamp1/processes/ light> ;

semiot:forDevice <http://localhost/systems/-lamp1> ;

semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter ; semiot:forParameter :LIFXWhite800—Shine—Lumen ; semiot:hasParameterValue "800"AAxsd:integer ; ] ;

semiot:hasParameter [ a semiot:MappingParameter ; semiot:forParameter :LIFXWhite800—Shine—Color ; semiot:hasParameterValue "4600"AAxsd:integer ;

] ; ] .

В листинге А.17 приведено описание команды для остановки процесса

LIFXWhite8 00-Shine.

Листинг А.17 Описание управляющей команды для остановки процесса

[ a semiot—ex:StopCommand, semiot:Command ; dcterms:identifier "light—stopcommand" ;

semiot:forProcess <http://localhost/systems/-lamp1/processes/ light> ;

semiot:forDevice <http://localhost/systems/-lamp1> ] .