Eine Analyse von Schienen- und Stromnetzen identifiziert als Anforderungen unter anderem die Interoperabilität der Kontextinformationen zwischen Systemen und Betreibern sowie die Möglichkeit, auch komplexe Zustände ableiten zu können. Die Standards des Semantic Web auf Basis der Beschreibungslogik SHIN bieten hierfür eine attraktive Grundlage und gewährleisten sowohl die Umsetzbarkeit als auch die Zukunftstüchtigkeit. Bei der Erstellung beschreibungslogischer Modelle (Ontologien) benötigen Domänenexperten Unterstützung: Dazu wird ein Entwurfsmuster entwickelt, mit dem sie hochwertige Domänenontologien für Kontextinformationen und Infrastrukturzustände modellieren. Ein Architekturmuster ermöglicht es, mehrere Domänenontologien zu einer konsistenten Systemontologie zu integrieren. Für die automatisierte Auswertung (Reasoning) müssen die Besonderheiten von Infrastrukturnetzen berücksichtigt werden: Einerseits fallen Kontextinformationen von Überwachungssystemen räumlich verteilt und bei verschiedenen Organisationen an. Deshalb werden Verfahren entwickelt, die konjunktive Anfragen auch bei verteilten Wissensbasen korrekt und vollständig beantworten. Dies wird theoretisch gezeigt und praktisch evaluiert. Andererseits müssen topologiebezogene Anfragen beantwortet werden, wie die Suche nach optimalen Pfaden und k-nächsten Nachbarn. Dazu wird eine hierarchische Modellierung des Infrastrukturnetzes entwickelt. Ein generisches Konzept ermöglicht es, damit verschiedene Verfahren für topologiebezogene Anfragen umzusetzen. Zur praktischen Umsetzung dieser Konzepte in einem Zustandsüberwachungssystem wird eine geschichtete Systemarchitektur spezifiziert. Ein Fallbeispiel aus dem europäischen Schienenverkehr zeigt ihre Realisierung: Mehrere Organisationen stellen unter anderem Achslast-, Gleisgeometrie- und Schienenprofilmessungen als Kontextinformationen zur Verfügung. Unabhängig von deren Verteilung über ganz Europa werten die entwickelten Reasoningverfahren die Semantik der Systemontologie aus und demonstrieren so die zustandsorientierte Wartung des Schienennetzes.

    This thesis understands condition monitoring for infrastructure networks as a context-aware system in the sense of Ambient Intelligence: Remote monitoring systems produce context information, and instead of using it for determining the situation of an entity, the condition of a monitoring subject is desired. As knowledge-based approaches proved successful in the case of context-aware systems, this work applies such an approach to condition monitoring for infrastructure networks. The goal is to develop and implement generic techniques for interpreting and reasoning on context information in infrastructure networks. An analysis of railway and power networks identifies requirements including the interoperability of context information between systems and operators as well as the automatic derivation of complex conditions. Adopting the standards of the Semantic Web, which are based on the Description Logic SHIN, ensures both the implementability and future usability of the approach. Domain experts require support for engineering Description Logic models (ontologies). A design pattern is presented, which enables them to develop high-quality domain ontologies for context information and infrastructure conditions. Using an architecture pattern, multiple domain ontologies can be integrated into a consistent system ontology. Automated reasoning requires to take into account the characteristics of infrastructure networks: On the one hand, context information is produced by monitoring systems in a distributed manner and at different organizations. This work therefore develops techniques for answering conjunctive queries in a sound and complete way even if knowledge bases are distributed. This is shown theoretically and evaluated practically. On the other hand, topology-related queries have to be answered, such as the search for optimal paths or k-nearest neighbors. To this end, a hierarchical model of the infrastructure network is developed. Based on a generic approach, this allows to implement different algorithms for answering topology-related queries. Finally, a layered system architecture is specified, which enables the practical realization of the proposed concepts in a condition monitoring system. This is shown by a case study on the European railway system: Several organizations provide context information as measurements of wheel impact load, track geometry, and rail profile, among others. Despite being distributed across Europe, the developed reasoning techniques evaluate this context information with respect to the semantics formalized in the system ontology. Based on this, condition-based maintenance of the railway infrastructure is demonstrated.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library

    Order at Subito €


    Export, share and cite



    Title :

    Semantische Modellierung und Reasoning für Kontextinformationen in Infrastrukturnetzen


    Additional title:

    Semantic modelling and reasoning for context information in infrastructure networks


    Contributors:

    Publication date :

    2008


    Size :

    247 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




    Modellierung und Erkennung von Kontextinformationen und Nutzerintentionen in Fahrzeuginformationssystemen

    Lüddecke, Daniel / Technische Universität Braunschweig | TIBKAT | 2016


    Modellierung und Erkennung von Kontextinformationen und Nutzerintentionen in Fahrzeuginformationssystemen

    Lüddecke, Daniel / Technische Universität Braunschweig | TIBKAT | 2016

    Free access

    Bildbasierte Detektion von Kontextinformationen ueber Verkehrssituationen

    Oeljeklaus,M. / Hoffmann,F. / Bertram,T. et al. | Automotive engineering | 2015



    Semantische Netze als Wissensbasis automatisierter Fahrzeuge

    Lapoehn, S. / Fouopi, P. Pekezou / Löper, C. et al. | British Library Conference Proceedings | 2016