基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析

1、基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析目錄工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系分類當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在的問題基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析 方案語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用案例工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)：用于識(shí)別不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象的名稱標(biāo)記。商品編碼、設(shè)備序列號(hào)、設(shè)備網(wǎng)絡(luò)地址、頁(yè)面URI等均為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的定義一個(gè)序列號(hào)對(duì) 應(yīng)唯一設(shè)備一個(gè)商品條碼對(duì) 應(yīng)一類的商品標(biāo) 識(shí) 與 對(duì) 象 的 映 射 關(guān) 系在同一標(biāo)識(shí)體系下，一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象只能有一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)在同一標(biāo)識(shí)體系下，一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)可標(biāo)記多個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象在不同標(biāo)識(shí)體系下，一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象可以有多個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)常見的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)

2、識(shí)載體條碼二維碼磁條IC卡RFID信息載體信息量讀/寫性讀取方式保密性智能化抗干擾能力壽命成本條碼/二維 碼紙，塑料薄膜 和金屬表面小只讀CCD或激光 束掃描差無(wú)差較短最低磁卡磁條中讀/寫掃描中等無(wú)中長(zhǎng)低IC卡EEPROM大讀/寫接觸好有好長(zhǎng)高RFID卡EEPROM大讀/寫無(wú)線通信最好有很好最長(zhǎng)較高通過數(shù)字化的編碼來(lái)標(biāo)識(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象，可以幫助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用快速、準(zhǔn)確地提取信息。通過對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可 以實(shí)現(xiàn)不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象的精確綁定。智能交通- 智能交通是以車、人和路為對(duì)象的 綜合系統(tǒng)。交通要素的身份識(shí)別貫 穿于智能交通各環(huán)節(jié)，是智能化定 位、跟蹤和監(jiān)控等應(yīng)用的基礎(chǔ)。智能家居- 智能家

3、居應(yīng)用場(chǎng)景中，環(huán)境數(shù)據(jù) 的采集、設(shè)備之間的信息交換和 智能控制，均需要通過唯一的標(biāo) 識(shí)來(lái)精確定位到每個(gè)目標(biāo)設(shè)備。智能抄表- 智能抄表應(yīng)用場(chǎng)景中，每戶家庭中 的電表、水表和燃?xì)獗淼染峙湟?個(gè)可尋址的IPv6 地址，抄表系統(tǒng) 能夠?qū)崿F(xiàn)能源消耗的實(shí)時(shí)查詢。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的編碼技術(shù)不統(tǒng)一，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互認(rèn)和資源共享面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)眾多異構(gòu)的的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)編碼方式工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)技術(shù)的現(xiàn)狀工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系分類當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在的問題基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析方 案語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用案例分析標(biāo)識(shí)具有獨(dú)立的編碼結(jié)構(gòu)，有固定的標(biāo)識(shí)領(lǐng)域

4、或標(biāo)識(shí)對(duì)象GS1（EAN.UCC），EPC、傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)、IPv4/6根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系的兼容性和可擴(kuò)展性分類專有性標(biāo)識(shí)該標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)能夠兼容現(xiàn)有的其它標(biāo)識(shí)體系，支持任意對(duì)象的標(biāo)識(shí)，是一種綜合性的標(biāo)識(shí)體系Handle、OID、Ecode、URI標(biāo)識(shí)（常用于對(duì)Handle、OID和Ecode標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的信息進(jìn)行補(bǔ)充）兼容性標(biāo)識(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系分類Handle系統(tǒng)是一個(gè)全球范圍的分布式系統(tǒng)，定義了一套分層服務(wù)的模型，以及相應(yīng)的全球解析系統(tǒng)和分段管理的運(yùn)行維護(hù)機(jī)制?？梢詾閿?shù)字對(duì)象提供 標(biāo)識(shí)定義、動(dòng)態(tài)解析以及安全管理等服務(wù)。編碼結(jié)構(gòu)：權(quán)威域（前綴）/本地命名（后綴）。權(quán)威域可下轄若干子權(quán)威域，自左向

5、右用“.”隔開。前綴后綴之間用“/”分隔。 e.g.“86.1000.15/201308081001”國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)管理公共服務(wù)平臺(tái)底層支撐技術(shù)是Handle。Handle編碼兼容性標(biāo)識(shí)-Handle標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)：采用分級(jí)解析模式，GHR（Global Handle Registry, GHR）提供權(quán)威域查詢，LHS （Local Handle Service，LHS）提供本地命名查詢。每個(gè)服務(wù)群可以由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多臺(tái)服務(wù)器管理運(yùn)營(yíng)組織：由CNRI（美國(guó)國(guó)家創(chuàng)新研究所）研發(fā)，后由DONA進(jìn)行管理和運(yùn)營(yíng)。 應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)字出版、數(shù)字圖書館、食品安全、醫(yī)藥品追溯、危險(xiǎn)品管控特點(diǎn)：

6、 唯一性 兼容性 可擴(kuò)展性 無(wú)長(zhǎng)度限制Handle分級(jí)解析模式兼容性標(biāo)識(shí)-Handle標(biāo)識(shí)OID（Object Identifier，對(duì)象標(biāo)識(shí)符又稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)域名）是由ISO/IEC、ITU-T國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織上世紀(jì)80年代聯(lián)合提出的標(biāo)識(shí)機(jī)制，采用分層樹形 結(jié)構(gòu)對(duì)任何類型的對(duì)象、概念或者“事物”進(jìn)行全球無(wú)歧義、唯一命名。OID系統(tǒng)部署圖兼容性標(biāo)識(shí)-OID標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu)： 樹狀結(jié)構(gòu)，不同層次之間用“.”分隔，層數(shù)無(wú)限制。在標(biāo)識(shí)對(duì)象時(shí)，標(biāo)識(shí)符為由樹根到葉子全部路徑上的節(jié)點(diǎn)順序組合而成。解析系統(tǒng)：中國(guó)建立了自己的OID注冊(cè)解析系統(tǒng)，解析過程分為兩步，先到國(guó)家OID注冊(cè)中心底層應(yīng)用解析服務(wù)器，再到具體服

7、務(wù)器進(jìn)行編碼解析。 管理運(yùn)營(yíng)組織：由國(guó)際ISO/IEC、ITU等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織研究并推廣應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)療物流 信息安全 食品追溯金融等特點(diǎn)：唯一性兼容性可擴(kuò)展性 無(wú)長(zhǎng)度限制國(guó)家密碼局OID 0197OID對(duì)象標(biāo)識(shí)符樹兼容性標(biāo)識(shí)-OID標(biāo)識(shí)Ecode （ Entity Code ）標(biāo)識(shí)體系是我國(guó)自主制定的一種適用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)任意對(duì)象的編碼解決方案，它突破了各領(lǐng)域間的信息壁壘，滿足跨行業(yè)、 跨平臺(tái)的多類型應(yīng)用需求，其由Ecode 編碼、數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)、中間件、解析系統(tǒng)、信息查詢和發(fā)現(xiàn)服務(wù)、安全機(jī)制等部分組成，是一個(gè)完整的體系。三段式編碼結(jié)構(gòu)：“版本（V）+編碼體系標(biāo)識(shí)（NSI）+主碼（MD）”。V：用于區(qū)

8、分不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Ecode。NSI：用于指示某一標(biāo)識(shí)體系的代碼。MD：用于表示某一行業(yè)或應(yīng)用系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)化的編碼。e.g. “100036901234567892” ，其中V 為1，NSI 為0003Ecode編碼結(jié)構(gòu)兼容性標(biāo)識(shí)-Ecode標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)：解析系統(tǒng)對(duì)Ecode進(jìn)行分段解析，編碼體系解析（VNSI）、編碼數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析、物品碼解析。 管理運(yùn)營(yíng)組織：中國(guó)物品編碼中心，國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)管理中心平臺(tái)底層支撐技術(shù)是Ecode。應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各領(lǐng)域，如食品溯源特點(diǎn)：唯一性兼容性可擴(kuò)展性 有長(zhǎng)度限制兼容性標(biāo)識(shí)-Ecode標(biāo)識(shí)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系分類當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在

9、的問題基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析方案 語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用案例分析商品名稱怡寶飲用純凈水品牌名稱怡寶商品規(guī)格350ML企業(yè)名稱華潤(rùn)怡寶飲料（中國(guó)有限公司）企業(yè)地址深圳市南山區(qū)第五工業(yè)取朗山路怡寶食品飲料園商品農(nóng)夫山泉飲用天然水品牌農(nóng)夫山泉規(guī)格350ML生產(chǎn)企業(yè)農(nóng)夫山泉股份有限公司產(chǎn)地浙江省杭州市西湖區(qū)葛衙莊181號(hào)保質(zhì)期12個(gè)月描述信息異構(gòu)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)異構(gòu)不同標(biāo)識(shí)體系的編碼結(jié)構(gòu)和解碼方式各不相同描述信息異構(gòu)標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的描述信息格式存在異構(gòu)，不同用戶使用各自的模板來(lái)描述物體查詢方式單一只支持標(biāo)識(shí)的精確查詢，不支持模糊查詢和其它高級(jí)查詢當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在的問題工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體

10、系分類當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在的問題基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析方案 語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用案例分析語(yǔ)義技術(shù)能夠整合異構(gòu)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，加強(qiáng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源的互操作性，方便在不同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間查找、發(fā)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源?；谡Z(yǔ)義技術(shù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)技術(shù)是解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)異構(gòu)性問題的重要方式。-中歐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)白皮書2014語(yǔ)義技術(shù)名稱統(tǒng)一豐富查詢對(duì)象關(guān)聯(lián)描述統(tǒng)一SPARQL查詢語(yǔ)義知識(shí) 模型語(yǔ)義技術(shù)組成要素基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析語(yǔ)義知識(shí)模型組成要素：O= Classes， Instances ，Object Properties， Data Properties， C

11、lasses （概念）： 對(duì)現(xiàn)實(shí)事物的抽象，體現(xiàn)為領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯；Instances （實(shí)例）： 是概念的具體實(shí)例，如名叫Peter的一個(gè)人是Manager概念的一個(gè)實(shí)例。Object Properties（對(duì)象屬性）：表示概念與概念，以及實(shí)例與實(shí)例之間的聯(lián)系；Data Properties （數(shù)據(jù)屬性） ：表示實(shí)例與具體數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，可理解為該實(shí)例的某個(gè)屬性值。語(yǔ)義知識(shí)模型介紹SPARQL(Simple Protocol and RDF Query Language)，一種知識(shí)模型查詢語(yǔ)言。支持聯(lián)表查詢（union）、可選查詢部分（optional )、過濾器（filters）、子查

12、詢、賦值，路徑表達(dá)式）和聚合查詢等多種高級(jí)檢索方式。PREFIX dc: PREFIX ns: SELECT ?title ?priceWHERE ?x ns:price ?price .FILTER ?price 30 .?x dc:title ?title . prefix dc: . prefix : .prefix ns: .:book1 dc:title SPARQL Tutorial .:book1 ns:price 42 .:book2 dc:title The Semantic Web .:book2 ns:price 23 .titlepriceThe Semantic We

13、b23DataQueryQuery ResultSPARQL查詢標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)異構(gòu)、每個(gè)實(shí)例均包含兩個(gè)數(shù) 據(jù) 屬 性 Code 和 CodingType(值為Handle OID和Ecode之一)描述信息異構(gòu)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象和描 述信息映射到知識(shí)模型， 實(shí)現(xiàn)對(duì)象的統(tǒng)一描述和 相互關(guān)聯(lián)查詢方式單一通過SPARQL實(shí)現(xiàn)高級(jí) 語(yǔ)義查詢，在知識(shí)模型 中查詢和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì) 象相關(guān)的信息基于語(yǔ)義技術(shù)，將不同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)資源、標(biāo)識(shí)符以及描述信息映射到一個(gè)通用的語(yǔ)義知識(shí)模型之上，利用知識(shí)模型查詢語(yǔ)言SPARQL實(shí)現(xiàn)工業(yè) 互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象的信息檢索，解決當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系存在的標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)異構(gòu)、描述信息異構(gòu)和查詢方式單

14、一的問題?；谡Z(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析方案知識(shí)模型概念集合屬性庫(kù)對(duì)象關(guān)系集合實(shí)例映射工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象實(shí)例 化實(shí)例關(guān)系連接描述信息映射語(yǔ)義查詢針對(duì)不同應(yīng)用建立個(gè) 性化推理規(guī)則利用SPARQL查詢對(duì)象， 并分類解析語(yǔ)義標(biāo) 識(shí)平臺(tái)EcodeHandleOID語(yǔ)義標(biāo)識(shí)平臺(tái)利用語(yǔ)義技術(shù)整合現(xiàn)有的Handle、Ecode、OID三種異構(gòu)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)互認(rèn)和資源共享。語(yǔ)義標(biāo)識(shí)平臺(tái)語(yǔ)義平臺(tái)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)義平臺(tái)基 礎(chǔ) 層機(jī)器學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)語(yǔ)義標(biāo)注語(yǔ)義組合語(yǔ)義推理語(yǔ)義查詢服 務(wù) 層數(shù)據(jù)融合服務(wù)設(shè)備協(xié)作服務(wù)個(gè)性化定制服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)跨設(shè)備、跨系統(tǒng)和跨企業(yè)的數(shù)據(jù)融

15、合及共享，支撐海量工業(yè)數(shù)據(jù)的集成、 處理和分析 智能化的設(shè)備協(xié)作通過構(gòu)建語(yǔ)義知識(shí)庫(kù)，提高設(shè)備的思 考、決策和智能協(xié)作能力，推動(dòng)工業(yè) 生產(chǎn)由“制造”向“智造”升級(jí) 個(gè)性化的定制生產(chǎn)語(yǔ)義技術(shù)結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)/深度學(xué)習(xí)技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)因地制宜、因人制宜的個(gè) 性化定制生產(chǎn)解決方案，滿足產(chǎn)品 的個(gè)性化需求工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)定義工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系分類當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系存在的問題基于語(yǔ)義技術(shù)的異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析方 案語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用案例零 售 領(lǐng) 域 語(yǔ) 義 知 識(shí) 模 型基于商品零售領(lǐng)域的語(yǔ)義知識(shí)模型，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一解析和高級(jí)語(yǔ)義查詢，進(jìn)而完成更高層次的應(yīng)用。數(shù)據(jù)分析：商品在哪些超市銷售；不同品牌商品的銷量；

16、超市內(nèi)各產(chǎn)品存量，同一種商品在不同地區(qū)的銷售情況對(duì)比等等。 智能應(yīng)用：購(gòu)物機(jī)器人為顧客自動(dòng)從貨價(jià)提取商品，搬運(yùn)機(jī)器人自動(dòng)為斷貨商品進(jìn)行補(bǔ)充等。描述信息映射語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用示例-商品零售領(lǐng)域“茶飲”的子類碳酸飲料水果汁茶飲查詢所有“茶飲”的子類PREFIX Market:SELECT ?x WHERE ?x rdfs:subClassOf Market :茶飲.查詢所有“綠茶”的編碼、商品名稱以及數(shù)量SELECT ?y ? z ?m ?n WHERE ?x rdf:type Market :綠茶. ?x Market :Code ?y.?x Market :CodingType ?z . ?x Ma

17、rket :商品名稱 ?m. ?x Market :數(shù)量 ?n.查詢所有“茶飲”的子類查詢所有“綠茶”的編碼、商品名稱以及數(shù)量編碼CodingType商品名稱數(shù)量1000369XXXXXXXXX01Ecode康師傅綠茶121000369XXXXXXXXX17Ecode農(nóng)夫山泉綠茶561000369XXXXXXXXX32Ecode統(tǒng)一綠茶351000369XXXXXXXXX64Ecode哇哈哈綠茶2零售商品語(yǔ)義查詢示例基于智能家居語(yǔ)義知識(shí)模型，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和服務(wù)標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一解析和高級(jí)語(yǔ)義查詢，使得不同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠互相理解對(duì)方的信息，實(shí) 現(xiàn)無(wú)人值守的智能交互。智 能 家 居 領(lǐng) 域 語(yǔ) 義 知 識(shí) 模 型描述信息映射語(yǔ)義標(biāo)識(shí)應(yīng)用示例-智能家居領(lǐng)域查詢所有“溫度傳感器”實(shí)例PREFIX SmartHome:SELECT ?x ?y ?z WHERE ?x rdf:type SmartHome:溫度傳感器. ?x SmartHome:Code ?y.?x SmartHome:CodingType ?z 查詢編碼對(duì)應(yīng)的信息PREFIX Smart