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1、基于语义技术的异构工业互联网标识解析 目录 工业互联网标识定义 工业互联网标识体系分类 当前工业互联网标识体系存在的问题 基于语义技术的异构工业互联网标识解析 方案 语义标识应用案例 工业互联网标识：用于识别不同工业互联网对象的名称标记。商品编码、设备序列号、设备网络地址、页面URI等均为工业互 联网标识。 工业互联网标识的定义 一个序列号对 应唯一设备 一个商品条码对 应一类的商品 标 识 与 对 象 的 映 射 关 系 在同一标识体系下，一个工业互联网对象只能有一个工业互联网标 识 在同一标识体系下，一个工业互联网标识可标记多个工业互联网对 象 在不同标识体系下，一个工业互联网对象可以有多
2、个工业互联网标 识 常见的工业互联网标识载体 条码二维码 磁条IC卡RFID 信息载体信息量读/写性读取方式保密性智能化抗干扰能力寿命成本 条码/二维 码 纸，塑料薄膜 和金属表面 小只读 CCD或激光 束扫描 差无差较短最低 磁卡磁条中读/写扫描中等无中长低 IC卡EEPROM大读/写接触好有好长高 RFID卡EEPROM大读/写无线通信最好有很好最长较高 通过数字化的编码来标识工业互联网对象，可以帮助工业互联网及其应用快速、准确地提取信息。通过对标识进行关联，可 以实现不同工业互联网对象的精确绑定。 智能交通 -智能交通是以车、人和路为对象的 综合系统。交通要素的身份识别贯 穿于智能交通各
3、环节，是智能化定 位、跟踪和监控等应用的基础。 智能家居 -智能家居应用场景中，环境数据 的采集、设备之间的信息交换 和 智能控制，均需要通过唯一的 标识来精确定位到每个目标设备 。 智能抄表 - 智能抄表应用场景中，每户家庭中 的 电表、水表和燃气表等均分配一 个可寻址的IPv6 地址，抄表系统 能够实现能源消耗的实时查询。 工业互联网标识的应用场景 目前工业互联网标识的编码技术不统一，使得工业互联网系统之间的数据互认和资源共享面临严峻的挑战 众多异构的的工业互联网标识编码方式 工业互联网标识技术的现状 工业互联网标识定义 工业互联网标识体系分类 当前工业互联网标识体系存在的问题 基于语义技
4、术的异构工业互联网标识解析方 案 语义标识应用案例分析 标识具有独立的编码结构，有固定的标识领域或标识对 象 GS1（EAN.UCC），EPC、传感器节点标识、IPv4/6 根据工业互联网标识体系的兼容性和可扩展性分类 专有性标识 该标识结构能够兼容现有的其它标识体系，支持任意对象的标识，是一种综合 性的标识体系 Handle、OID、Ecode、URI标识（常用于对Handle、OID和Ecode标识对应的信 息进行补充） 兼容性标识 工业互联网标识体系分类 Handle系统是一个全球范围的分布式系统，定义了一套分层服务的模型，以及相应的全球解析系统和分段管理的运行维护机制。可以为数字对象提
5、 供 标识定义、动态解析以及安全管理等服务。 编码结构：权威域（前缀）/本地命名（后缀）。权威域可下辖若干子权威域，自左向右用“.”隔开。前缀后缀之间用“/”分隔。 e.g.“86.1000.15/201308081001” 国家工业互联网标识管理公共服务平台底层支撑技术是Handle。 Handle编码 兼容性标识-Handle标识 解析系统：采用分级解析模式，GHR（GlobalHandle Registry, GHR）提供权威域查询，LHS（LocalHandle Service，LHS）提供本地命名查询。每个服 务群可以由多个节点组成，每个节点可以有多台服务器 管理运营组织：由CNRI
6、（美国国家创新研究所）研发，后由DONA进行管理和运营。 应用领域：数字出版、数字图书馆、食品安全、医药品追溯、危险品管控 特点： 唯一性 兼容性 可扩展性 无长度限制 Handle分级解析模式 兼容性标识-Handle标识 OID（ObjectIdentifier，对象标识符又称为工业互联网域名）是由ISO/IEC、ITU-T国际标准化组织上世纪80年代联合提出的标识机制，采用分层树形 结构对任何类型的对象、概念或者“事物”进行全球无歧义、唯一命名。 OID系统部署图 兼容性标识-OID标识 编码结构：树状结构，不同层次之间用“.”分隔，层数无限制。在标识对象时，标识符为由树根到叶子全部路径
7、上的节点顺序组合而成。 解析系统：中国建立了自己的OID注册解析系统，解析过程分为两步，先到国家OID注册中心底层应用解析服务器，再到具体服务器进行编码解析。 管理运营组织：由国际ISO/IEC、ITU等国际标准化组织研究并推广 应用领域：医疗物流 信息安全 食品追溯金融等 特点：唯一性兼容性可扩展性 无长度限制 国家密码局OID 1.2.156.10197 OID对象标识符树 兼容性标识-OID标识 Ecode（ Entity Code ）标识体系是我国自主制定的一种适用于工业互联网任意对象的编码解决方案，它突破了各领域间的信息壁垒，满足跨行业、 跨平台的多类型应用需求，其由Ecode编码、
8、数据标识、中间件、解析系统、信息查询和发现服务、安全机制等部分组成，是一个完整的体系。 三段式编码结构：“版本（V）+编码体系标识（NSI）+主码（MD）”。V：用于区分不同数据结构的Ecode。NSI：用于指示某一标识体系的代码。 MD：用于表示某一行业或应用系统中标准化的编码。e.g.“100036901234567892” ，其中V为1，NSI为0003 Ecode编码结构 兼容性标识-Ecode标识 解析系统：解析系统对Ecode进行分段解析，编码体系解析（VNSI）、编码数据结构解析、物品码解析 。 管理运营组织：中国物品编码中心，国家工业互联网标识管理中心平台底层支撑技术是Ecod
9、e。 应用领域：工业互联网各领域，如食品溯源 特点：唯一性兼容性可扩展性 有长度限制 兼容性标识-Ecode标识 工业互联网标识定义 工业互联网标识体系分类 当前工业互联网标识体系存在的问题 基于语义技术的异构工业互联网标识解析方案 语义标识应用案例分析 商品名称怡宝饮用纯净水 品牌名称怡宝 商品规格350ML 企业名称华润怡宝饮料（中国有限公司） 企业地址深圳市南山区第五工业取朗山路 怡宝食品饮料园 商品农夫山泉饮用天然水 品牌农夫山泉 规格350ML 生产企业农夫山泉股份有限公司 产地浙江省杭州市西湖区葛衙庄181号 保质期12个月 描述信息异构 标识结构异构 不同标识体系的编码结构和解码
10、方式各不相同 描述信息异构 标识对应的描述信息格式存在异构，不同用户使用各自的模板来描述物体 查询方式单一 只支持标识的精确查询，不支持模糊查询和其它高级查询 当前工业互联网标识体系存在的问题 工业互联网标识定义 工业互联网标识体系分类 当前工业互联网标识体系存在的问题 基于语义技术的异构工业互联网标识解析方案 语义标识应用案例分析 语义技术能够整合异构的工业互联网应用系统，加强工业互联网资源的互操作性，方便在不同的工业互联网系统之间查找、发现工 业互联网资源。 基于语义技术的工业互联网标识技术是解决工业互联网标识异构性问题的重要方式。-中欧工业互联网标识白皮书2014 语义技术 名称统一 丰
11、富查询 对象关联 描述统一SPARQL查 询 语义知识 模型 语义技术组成要素 基于语义技术的异构工业互联网标识解析 语义知识模型组成要素：O=Classes，Instances ，Object Properties，Data Properties， Classes（概念）：对现实事物的抽象，体现为领域内共同认可的词汇； Instances （实例）：是概念的具体实例，如名叫Peter的一个人是Manager概念的一个实例。 ObjectProperties（对象属性）：表示概念与概念，以及实例与实例之间的联系； Data Properties （数据属性）：表示实例与具体数据之间的联系，可理
12、解为该实例的某个属性值。 语义知识模型介绍 SPARQL(SimpleProtocolandRDFQueryLanguage)，一种知识模型查询语言。 支持联表查询（union）、可选查询部分（optional)、过滤器（filters）、子查询、赋值，路径表达式）和聚合查询等多种高级检索方式。 PREFIX dc: PREFIX ns: SELECT ?title ?price WHERE ?x ns:price ?price . FILTER ?price 30 . ?x dc:title ?title . prefix dc: . prefix : . prefix ns: . :boo
13、k1 dc:title SPARQL Tutorial . :book1 ns:price 42 . :book2 dc:title The Semantic Web . :book2 ns:price 23 . titleprice The Semantic Web23 Data Query Query Result SPARQL查询 标识结构异构 、 每个实例均包含两个 数 据 属 性 Code 和 CodingType(值为Handle OID和Ecode之一) 描述信息异构 将工业互联网对象和描 述信息映射到知识模型 ， 实现对象的统一描述 和 相互关联 查询方式单一 通过SPARQL
14、实现高级 语义查询，在知识模型 中查询和工业互联网对 象相关的信息 基于语义技术，将不同的工业互联网资源、标识符以及描述信息映射到一个通用的语义知识模型之上，利用知识模型查询语言SPARQL实现工业 互联网对象的信息检索，解决当前工业互联网标识解析体系存在的标识结构异构、描述信息异构和查询方式单一的问题。 基于语义技术的异构工业互联网标识解析方案 知识模型 概念集合 属性库 对象关系集合 实例映射 工业互联网对象实例 化 实例关系连接 描述信息映射 语义查询 针对不同应用建立个 性化推理规则 利用SPARQL查询对象， 并分类解析 语义标 识平台 Ecode Handle OID 语义标识平台
15、利用语义技术整合现有的Handle、Ecode、OID三种异构标识系统，实现工业互联网中的数据互认和资源共享。 语义标识平台 语义平台对工业互联网发展的意义 工业互联网语义平台 基 础 层 机器学习深度学习语义标注语义组合语义推理语义查询 服 务 层 数据融合服务设备协作服务 个性化定制服务 网络化的数据共享 实现跨设备、跨系统和跨企业的数据融 合及共享，支撑海量工业数据的集成 、 处理和分析 智能化的设备协作 通过构建语义知识库，提高设备的 思 考、决策和智能协作能力，推动 工业 生产由“制造”向“智造”升级 个性化的定制生产 语义技术结合机器学习/深度学习技 术，实现因地制宜、因人制宜的个
16、 性化定制生产解决方案，满足产 品 的个性化需求 工业互联网标识定义 工业互联网标识体系分类 当前工业互联网标识体系存在的问题 基于语义技术的异构工业互联网标识解析方 案 语义标识应用案例 零 售 领 域 语 义 知 识 模 型 基于商品零售领域的语义知识模型，实现异构标识的统一解析和高级语义查询，进而完成更高层次的应用。 数据分析：商品在哪些超市销售；不同品牌商品的销量；超市内各产品存量，同一种商品在不同地区的销售情况对比等等。 智能应用：购物机器人为顾客自动从货价提取商品，搬运机器人自动为断货商品进行补充等。 描述信息映射 语义标识应用示例-商品零售领域 “茶饮”的子类 碳酸饮料 水 果汁 茶饮 查询所有“茶饮”的子类 PREFIXMarket: SELECT?x WHERE ?x rdfs:subClassOf Market :茶饮. 查询所有“绿茶”的编码、商品名称以及数量 SELECT?y ? z ?m ?n WHERE ?x rdf:type Market :绿茶. ?x
