Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Χαρατσή Ι. Κωνσταντίνου ΙΠΛΩΜΑΤΟΥΧΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗΣ ΣΕ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΣΧΕ ΙΑΣΗΣ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ Χαρατσή Ι. Κωνσταντίνου ΙΠΛΩΜΑΤΟΥΧΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΟΥ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥ Αριθµ. ιδακτ. : 248 ΠΑΤΡΑ 2010

2 Ευχαριστίες Η παρούσα διδακτορική διατριβή µε τίτλο «Σχεδίαση και Ανάπτυξη Πλατφόρµας Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Βασισµένης σε Τεχνικές Ανοικτών Προτύπων Σχεδίασης» εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρονικών Εφαρµογών του Τµήµατος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών και στο Ινστιτούτο Βιοµηχανικών Συστηµάτων Πατρών, υπό την επίβλεψη του καθηγητή κ. Γ. Παπαδόπουλου. Στο σηµείο αυτό θα ήθελα να ευχαριστήσω τους καθηγητές και τους συναδέλφους που ο καθένας µε το δικό του τρόπο βοήθησε στην αποπεράτωση της παρούσης ιδακτορικής ιατριβής. Πρώτα θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή Γεώργιο Παπαδόπουλο, ο οποίος µου έδωσε την ευκαιρία της πραγµατοποίησης του διδακτορικού µου στο Πανεπιστήµιο Πατρών. Η επιλογή του θέµατος και οι σηµαντικές υποδείξεις καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της διατριβής συνέβαλαν σηµαντικά στην επιτυχή ολοκλήρωση του έργου και τη συγγραφή παρούσης διατριβής. Πολλές είναι οι ευχαριστίες µου προς τον ερευνητή ρ. Καλογερά Π. Αθανάσιο για τις πολύτιµες συµβουλές του κατά την εκπόνηση της διατριβής αλλά και για την παντοειδή συνεργασία του στην καριέρα µου κατά τη διάρκεια των χρόνων υλοποίησης της έρευνας µου. Ευχαριστώ όλους τους κατά καιρούς συνεργάτες και συναδέλφους του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών Εφαρµογών και του Ινστιτούτου Βιοµηχανικών Συστηµάτων κυρίους κυρίους ρ. Π. Κωνσταντινόπουλο, ρ. Μ. Γεωργουδάκη και Χρ. Αλεξάκο για τη δηµιουργική µας συνεργασία και υποστήριξη. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους Γονείς µου, τη Σύζυγο µου Καλλιόπη και τα τέσσερα παιδιά µου ήµητρα, Πολυξένη, Ιωάννη και Παναγιώτη για την υποστήριξη τους αλλά και τις αµέτρητες ώρες υποµονής που επέδειξαν ώστε να µπορέσω να αποπερατώσω την παρούσα διατριβή. Σελίδα 1 από 168

3

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Οι µοντέρνες σχεδιαστικές προσεγγίσεις των κτιρίων απαιτούν την παροχή διαδραστικών ανέσεων στους ανθρώπους που ζουν και εργάζονται στο εσωτερικό τους. Ο οικιακός και κτιριακός αυτοµατισµός, όµως, χαρακτηρίζεται από µεγάλη ανοµοιογένεια µεταξύ των περισσοτέρων εγκατεστηµένων συστηµάτων, τα οποία αποτελούν κλειστά συστήµατα. Είναι αναγκαία, λοιπόν, η εύρεση µεθόδων για τη µεταξύ τους ολοκλήρωση, καθώς και στροφή σε πιο ανοικτά συστήµατα τα οποία θα παρέχουν ευελιξία και διαλειτουργικότητα. Ένας αριθµός συστηµάτων και εφαρµογών έχει δηµιουργηθεί προς αυτή την κατεύθυνση, ενώ καθηµερινά παρουσιάζονται νέες περισσότερο έξυπνες συσκευές µε πολλαπλές δυνατότητες δικτύωσης, χρήσης τεχνολογιών διαδικτύου και ασύρµατης επικοινωνίας. Οι δυνατότητες αυτές, φαίνεται να αποτελούν και τα συστατικά για µία επιτυχή παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών στο χώρο. Η διδακτορική διατριβή έρχεται να ερευνήσει τη δηµιουργία και χρήση σηµασιολογικών περιγραφών στο περιβάλλον του κτιριακού αυτοµατισµού και να υλοποιήσει µία οντολογία που περιγράφει τον κτιριακό δίκτυο LonWorks, ενώ επεκτείνεται και σε γενικότερες συσκευές και διαδικασίες που χαρακτηρίζουν το χώρο. Επί πλέον, γίνεται η έρευνα για τη µεθοδολογία αξιοποίησης των ανωτέρω περιγραφών και των δικτυακών υπηρεσιών, καταλήγοντας στη σχεδίαση και υλοποίηση µίας πλατφόρµας που ενσωµατώνει µία σειρά εργαλείων, ώστε ο µηχανικός δικτύου να µπορεί να σχεδιάσει και να αναπτύξει τις απαραίτητες δικτυακές υπηρεσίες για τη δηµιουργία και παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Συγκεκριµένα, περιγράφει τη µεθοδολογία για την υλοποίηση των δικτυακών υπηρεσιών που θα αντλήσουν την πληροφορία από το υποκείµενο δίκτυο αυτοµατισµού, ασχέτως του βαθµού ετερογένειας που το χαρακτηρίζει, και το µεταξύ τους συνδυασµό ώστε να δηµιουργήσει τις δικτυακές υπηρεσίες. PROLOGUE Modern building design approaches require interactive amenities provision to people who live and work within them. Home and Building Automation, however, is characterized by great diversity among most installed systems, which are non-open systems. It is necessary therefore to find methods for integration between them, and move to more open systems that provide flexibility and interoperability. A number of systems and applications have been developed towards this direction, and every day there are new more "smart" devices with multiple networking technologies using Internet and wireless communication. These features appear to constitute the ingredients for a successful delivery of electronic services in the area. This thesis is to investigate the creation and use of semantic descriptions in the environment of building automation, implement an ontology describing a LonWorks network, and extended it to more general equipment and procedures that characterize the area. Moreover, a survey is performed around the methodology for the use of these descriptions along with network services, resulting in the design and implementation of a platform. The platform incorporates a set of tools enabling the network engineer to design and develop the necessary web services needed to create e-services. Specifically, it describes the implementation methodology of web services that will draw information from the underlying automation network, regardless of each heterogeneity degree, and each amongst combination to create web services. Σελίδα 3 από 168

5 Σελίδα 4 από 168

6 ΑΡΚΤΙΚΟΛΕΞΑ ASP Active Server Pages BEMS Building Energy Manaement System BMS Building Management System BPEL4WS Business Process Execution Language for Web Services CMS Content Management System COM Common Object Model DAML DARPA Agent Markup Language DARPA Defense Advanced Research Projects Agency DLL Dynamic Link Libraries EHSA European Home Systems Assosiation EIB European Installation Bus Association FTP File Transfer Protocol HTTP Hypertext Transfer Protocol HTTPS Hypertext Transfer Protocol - Secure ΙΑ Intelligent Agents IDL Interface Definition Language IP Internet Protocol ISO International Organization for Standardization, OIL Ontology Interchange Language OPC Object Linking and Embedding for Process Control OPC-UA OPC Unified Architecture OLE DB Object Linking and Embedding Database OSI Open System Interconnection OSI-RM OSI Reference Model OWL Web Ontology Language PHP Hypertext Preprocessor RDF Resource Description Framework RDF-S Resource Description Framework Schema SGML Standard Generalized Markup Language SOAP Simple Object Access Protocol SSL Secure Socket Layer UDDI Universal Description, Discovery and Integration UPnP UPnP Device Architecture VB Script Visual Basic Script WSDL Web Services Description Language XML extensive Markup Language Σελίδα 5 από 168

7 Σελίδα 6 από 168

8 Περιεχόµενα ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ...1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ...3 ΑΡΚΤΙΚΟΛΕΞΑ...5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΚΑΙ ΤΟ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΑΡΟΧΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ H ΑΝΟΙΚΤΟΤΗΤΑ ΣΤΟ ΥΨΗΛΟ ΕΠΙΠΕ Ο ΤΟ ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟ ΙΑ ΙΚΤΥΟ (SEMANTIC WEB) Η ΟΜΗΜΕΝΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ ΚΑΙ ΟΙ ΣΗΜΕΡΙΝΕΣ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Τοπολογίες ιασύνδεσης ικτύων Υπολογιστών Το πρόβληµα του Πραγµατικού Χρόνου Η ανοικτότητα των επικοινωνιών Η αντιµετώπιση της ανοικτότητας στο χαµηλό επίπεδο Η αντιµετώπιση της ανοικτότητας στο υψηλό επιπέδο Ψηφιακά δίκτυα περιεχοµένου ιαδίκτυο χθες, σήµερα και αύριο ΈΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΗΣ ΙΕΘΝΟΥΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΚΤΙΡΙΑΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ Αρχιτεκτονική BMS / BEMS Συστηµάτων Τεχνολογικά χαρακτηριστικά (Υλικό) BMS / BEMS συστηµάτων Πρωτόκολλα επικοινωνιών Οφέλη ΠΑΡΟΧΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ Υπηρεσίες Οικιακής Φροντίδας και Ιατρικές Υπηρεσίες Ασφαλείας (safety) και φύλαξης (security) Υπηρεσίες κτιριακού αυτοµατισµού και Ενεργειακής ιαχείρισης ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΚΤΙΡΙΑΚΟΥ ΚΑΙ ΟΙΚΙΑΚΟΥ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Τεχνολογίες δικτύωσης αυτοµατισµών Τεχνολογίες middleware Οικιακές πύλες (Residential Gateways) Πρότυπες πλατφόρµες για την παροχή υπηρεσιών ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΓΛΩΣΣΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ XML SOAP UDDI WSDL και WSDL-S BPEL4WS Intelligent Agents ΥΠΑΡΧΟΥΣΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ Οντολογίες αναπαράστασης γνώσης Οντολογίες ανώτατου επιπέδου Γλωσσολογικές οντολογίες Οντολογίες θεµατικών πεδίων (Domain ontologies) ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΊΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΉΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΏΝ ΓΛΩΣΣΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ OWL (Web Ontology Language)...43 Σελίδα 7 από 168

9 2.11 ΓΛΩΣΣΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ OWL-S ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΚΑΙ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΓΕΝΕΡΙΚΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΠΡΟΗΓΜΕΝΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ Προδιαγραφές από τους Πάροχους Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Προδιαγραφές από τους Χρήστες Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Προδιαγραφές Πλατφόρµας ΣΧΕ ΙΑΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ Λειτουργική Οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου Λειτουργική Οντότητα διαχείρισης Βάσεων εδοµένων Λειτουργική Οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Λειτουργική Οντότητα Περιγραφής Υπηρεσιών και Συσκευών Λειτουργική Οντότητα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΠΙΠΕ ΟΥ ΧΡΗΣΤΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΆΠΤΥΞΗ ΤΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΊΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΓΛΩΣΣΑΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ ΚΡΙΤΉΡΙΑ ΕΠΙΛΟΓΉΣ ΕΡΓΑΛΕΊΟΥ ΥΛΟΠΟΊΗΣΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΊΑΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ Ανάπτυξη Οντολογίας Κλάδος Οντολογίας ικτύου Κλάδος Οντολογίας Συσκευών (εξοπλισµόυ) Κλάδος Περιγραφής Χωροταξικών εδοµένων Εφαρµογή της Οντολογίας Ολοκλήρωση της Οντολογίας στην πλατφόρµα ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΒΑΣΕΩΝ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΓΡΑΦΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΚΕΥΩΝ Περιγραφή συσκευών Περιγραφή Υπηρεσιών ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ ΕΞΥΠΗΡΕΤΗΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ (E-SERVICES) ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΥΛΟΠΟΙΗΜΕΝΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΠΑΡΟΧΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ BMS ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΟΧΗ ΙΑΤΡΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΦΥΛΑΞΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΟΝΤΕΛΟ ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ Σελίδα 8 από 168

10 7.2.1 Υπηρεσίες που παρέχονται από την πλατφόρµα Υπηρεσίες και χρήστες υπηρεσιών Υπηρεσίες και η Υλοποίηση τους Βελτιστοποίηση εφαρµογών Ροή ιεργασιών ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΣΤΗΜΑ 1 ΗΜΟΣΙΕΥΣΕΙΣ ηµοσιεύσεις (Επιστηµονικά Περιοδικά) ηµοσιεύσεις (Επιστηµονικά Συνέδρια) Αναφορές από άλλες ηµοσιέυσεις Η ΕΦΕΥΡΕΣΗ ΤΟΥ WORLD WIDE WEB Η αρχιτεκτονική του Web ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ Η ΜΕΘΟ ΟΣ CYC (LENAT & GUHA, 1990) Η ΜΕΘΟ ΟΣ ΤΩΝ USCHOLD & KING (1995) Η ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ GRÜNINGER & FOX (1995) Η ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ KACTUS (AMAYA BERNARAS ET AL., 1996) METHONTOLOGY (GOMEZ-PEREZ ET AL., 1996) ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΗΝ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑ SENSUS (1997) ON-TO-KNOWLEDGE (STAAB ET AL., 2001) HOLSAPPLE (HOLSAPPLE AND JOSHI, 2002) ΟΤΚ METHODOLOGY HCONE (KOTIS AND VOUROS 2003) ΓΛΩΣΣΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ SHOE ΚΑΙ XOL RDF & RDFS: RDF(S) (RESOURCE DESCRIPTION FRAMEWORK SCHEMA) OIL (ONTOLOGY INTERCHANGE LANGUAGE, ONTOLOGY INFERENCE LAYER) DAML + OIL (DARPA AGENT MARKUP LANGUAGE) ΓΛΩΣΣΕΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ SWSF WSDL-S WSMO ΠΑΡΑΣΤΗΜΑ 4 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΙΑΤΡΙΚΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Χρήστες της Υπηρεσίας «Ιατρικών Υπηρεσιών Περιβάλλον ιαχείρισης Υπηρεσίας ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 5 ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ Σελίδα 9 από 168

11 Σελίδα 10 από 168

12 1 Εισαγωγή στο Χώρο και το Αντικείµενο 1.1 Εισαγωγή Στην άνοδο του βιοτικού επιπέδου των τελευταίων δεκαετιών συντέλεσε η κατακόρυφη άνοδος της παραγωγής ηλεκτρικών, ηλεκτρονικών και ευφυών συσκευών καθώς και η άνθηση της βιοµηχανίας παροχής υπηρεσιών. Οι τελευταίες εξελίξεις στηρίχτηκαν στα τεράστια τεχνολογικά άλµατα που σηµειώθηκαν στο χώρο των υπολογιστών, των επικοινωνιών και του ιαδικτύου, καθώς οι αντίστοιχες βιοµηχανίες τα τελευταία χρόνια έχουν επενδύσει τεράστια κεφάλαια στην έρευνα και την εξέλιξη τους, καθώς και στους τρόπους διείσδυσης αυτών στην αγορά. Η ανάπτυξη στους παραπάνω χώρους τις τελευταίες δεκαετίες έχει γίνει αποδεκτή δηµιουργώντας έναν ατέρµονα κύκλο ανατροφοδότησης, όπου η έρευνα οδηγεί την τεχνολογία και η τεχνολογία αντίστοιχα κατευθύνει την έρευνα. Ο τεχνολογικός αυτός οργασµός τροφοδοτεί αδιάκοπα την αγορά µε νέα προϊόντα, τα οποία όµως δεν ολοκληρώνονται µε παλαιότερα συστήµατα, ενώ ο συνδυασµός και η συνεργασία µεταξύ τους είναι πολλές φορές αδύνατη, καθώς πρόκειται για κλειστά συστήµατα. Ταυτόχρονα, η χρήση του διαδικτύου και η εισαγωγή τεχνολογιών ασύρµατης επικοινωνίας έχουν κατακλύσει τη ζωή µας σε κάθε χώρο, δηµιουργώντας ανάγκες για χρησιµοποίηση νέων διαδραστρικών υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες αυτές προσφέρονται ηλεκτρονικά και παρέχονται στον κτιριακό, οικιακό και βιοµηχανικό χώρο. Ως ηλεκτρονικές υπηρεσίες (e-services), λοιπόν, νοούνται υπηρεσίες που δηµιουργούνται και παρέχονται από ένα πάροχο µε τη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών (π.χ. ηλεκτρονικών υπολογιστών) µέσω δικτυακών συνδέσεων (π.χ. διαδίκτυο). Τέτοιες υπηρεσίες µπορεί να είναι υπηρεσίες διαχείρισης κτιρίων (BMS), παρακολούθησης υγείας, ασφάλειας, φύλαξης, καθώς και υπηρεσίες που ελέγχουν βιοµηχανικές παραγωγικές διαδικασίες. Οι αποδέκτες των υπηρεσιών αποτελούν τους χρήστες αυτών. Τα προβλήµατα που παρουσιάζονται και ζητούν αντιµετώπιση είναι η ασυµβατότητα µεταξύ υπαρχόντων συστηµάτων, η αδυναµία για ολοκλήρωση µε νέα συστήµατα, σύνδεση µε νέες ευφυείς συσκευές, χρήση δικτύων και νέων ανοικτών πρωτοκόλλων επικοινωνίας. 1.2 Το µοντέλο παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών Ο χώρος της Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών (ΠΗΥ) µπορεί να περιγραφεί από ένα µοντέλο σύµφωνα µε το Σχήµα 1.1, όπου φαίνονται τα τρία διακριτά σύνολα από τα οποία αποτελείται. Ο χώρος της ΠΗΥ πρέπει να λαµβάνει υπ όψιν τις απαιτήσεις των διαφορετικών εξαιρετικά ανοµοιόµορφων υπηρεσιών που απαιτούνται για την εξυπηρέτηση των ποικίλων διαδικασιών που µπορεί να εµπεριέχουν οι εκάστοτε προσφερόµενες υπηρεσίες τόσο στον οικιακό και κτιριακό χώρο όσο και προς τους εκάστοτε χρήστες γενικότερα. Τα σύνολα του παραπάνω χώρου, σύµφωνα και µε το Σχήµα 1.1 είναι: το Σύνολο Υπηρεσιών (Services), το Σύνολο ιαδικασιών Ελέγχου ή πιο απλά Έλεγχος (Control) και το Σύνολο Συσκευών (Device Layer). Η απαραίτητη ανταλλαγή δεδοµένων, αρχείων, πακέτων ήχου ή / και εικόνας, µεταξύ των τριών συνόλων του µοντέλου γίνεται συνήθως µέσω µίας πληθώρας δικτύων επικοινωνίας. Τα επικοινωνιακά δίκτυα που µπορεί να χρησιµοποιήσει η εκάστοτε υπηρεσία µπορούν να είναι ενσύρµατα (δίκτυα τηλεφωνίας, παροχής ηλεκτρικού ρεύµατος) και ασύρµατα. Στη δεύτερη κατηγορία ανήκουν δίκτυα όπως της κινητής τηλεφωνίας, δορυφορικές και άλλες ασύρµατες ζεύξεις. Και οι δύο περιπτώσεις συνδέσεων χρησιµοποιούν ένα µεγάλο αριθµό επικοινωνιακών πρωτοκόλλων τα οποία κατά περίπτωση είναι κλειστά και περιορισµένα στη χρήση τους ή ανοικτά και ευρέως χρησιµοποιούµενα. Σελίδα 11 από 168

13 Επίπεδο Σύνολο Υπηρεσιών ίκτυα Επικοινωνίας Επίπεδο Έλεγχος Ελέγχου Επίπεδων Σύνολο Συσκευών Σχήµα 1.1 Μοντέλο Χώρου Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Το Σύνολο ιαδικασιών Ελέγχου ενσωµατώνει όλες τις υποστηρικτικές και διαχειριστικές διαδικασίες που απαιτεί η παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών, όπως διαδικασίες αναζήτησης, εύρεσης, διασύνδεσης, ελέγχου και επικοινωνίας των συσκευών που βρίσκονται στο υποκείµενο σύνολο. Ταυτόχρονα το σύνολο αυτό λειτουργεί ως διεπαφή (interface) µε το υπερκείµενο σύνολο καθώς αναλαµβάνει να εξυπηρετήσει όλες τις απαιτήσεις για επικοινωνία των υπερκείµενων υπηρεσιών µε τις υποκείµενες συσκευές. Η εξυπηρέτηση των παραπάνω διαδικασιών βασίζεται στις κατάλληλες εφαρµογές ελέγχου (control applications) και στα απαραίτητα συνοδευτικά προγράµµατα (XML descriptions, semantics, driver-interfaces) των εκάστοτε συσκευών (που περιλαµβάνονται στο αντίστοιχο σύνολο), καθώς και στην αξιοποίηση των πληροφοριών που συλλέγονται από τις συσκευές, µε αποτέλεσµα τη δηµιουργία µιας ολοκληρωµένης λειτουργίας των συστηµάτων που ανήκουν στις διαδικασίες της εκάστοτε υπηρεσίας. Επιπλέον, βασική µέριµνα της λειτουργίας του συνόλου αποτελεί η συνεχής και απρόσκοπτη λειτουργία όλων των ανωτέρω εφαρµογών. Το σύνολο ιαδικασιών Ελέγχου δεν αποτελεί πάντα διακριτό σύνολο µεταξύ των άλλων δύο, καθώς σε ορισµένες υπηρεσίες (απλές συνήθως), οι διαδικασίες του ενσωµατώνονται στις συσκευές. Κατά συνέπεια οι υπηρεσίες από το σύνολο Υπηρεσιών επικοινωνούν απευθείας µε την(τις) συσκευή(ες) χωρίς τη µεσολάβηση κάποιου ενδιάµεσου ελέγχου. Το σύνολο Συσκευών περιλαµβάνει τις διάφορες συσκευές και τις εφαρµογές ελέγχου που επιτελούν αυτές, σχετικά µε την υλοποίηση των διαφόρων διαδικασιών που απαιτούνται από τις εκάστοτε προσφερόµενες υπηρεσίες. Η βασική λειτουργία που υλοποιείται σ αυτό είναι η συλλογή µετρήσεων και δεδοµένων από αισθητήρια και µετρητικές διατάξεις των ίδιων των συσκευών ή διασυνδεδεµένων µέσω δικτύων µε αυτές, καθώς και έλεγχο ενεργοποιητών που αυτές ελέγχουν. Ανάλογα µε το βαθµό ευφυΐας των συσκευών και το βαθµό δικτύωσης οι παραπάνω ενέργειες συνοδεύονται από τη µετάδοση δεδοµένων µικρού όγκου από και προς τις διασυνδεδεµένες συσκευές, τα αισθητήρια και τους ενεργοποιητές, που µε τη σειρά τους µπορεί να έχουν κάποιο βαθµό ευφυΐας. Όπως και στην περίπτωση των µεταξύ των συνόλων του µοντέλου, ικτύων Επικοινωνίας, οι παραπάνω δικτυώσεις µεταξύ των συσκευών, αισθητηρίων και ενεργοποιητών, χρησιµοποιούν ένα µεγάλο αριθµό επικοινωνιακών πρωτοκόλλων (δίκτυα αυτοµατισµών και βιοµηχανικά) τα οποία τις Σελίδα 12 από 168

14 περισσότερες φορές είναι κλειστά και εξειδικευµένα χωρίς την υποστήριξη οποιασδήποτε ανοικτότητας (openness). Η χρησιµοποίηση κλειστών προτύπων επικοινωνίας και κλειστών συστηµάτων, κάτι που επικρατεί άλλωστε στο χώρο, δηµιουργεί µία εικόνα όπως στο σχήµα 1.2, όπου η κάθε υπηρεσία «αγνοεί» την ύπαρξη της άλλης και χρησιµοποιεί τα δικά της αυτόνοµα συστήµατα δηµιουργώντας έτσι ανεξάρτητες νησίδες αυτοµατισµού. Η παροχή υπηρεσιών κατά αυτό τον τρόπο δηµιουργεί διάφορα προβλήµατα µε κύριο και βασικό την αργή και δύσκολη εξέλιξη των ίδιων των υπηρεσιών, τη µη χρησιµοποίηση κοινής υποδοµής για διαφορετικές υπηρεσίες και την επιστράτευση διαφορετικών (κλειστών ως επί το πλείστων) πρωτοκόλλων επικοινωνίας που δυσχεραίνει τη µεταξύ τους επικοινωνία και συνεργασία. Μία σχεδίαση που δίνει λύση σε όλα αυτά τα προβλήµατα του χώρου, είναι η υιοθέτηση µίας πλατφόρµας βασισµένης σε ανοικτά πρότυπα σχεδίασης, ώστε να µπορεί να φιλοξενεί και να παρέχει διαφορετικές ηλεκτρονικές υπηρεσίες και να επιτρέπει κατ αυτόν τον τρόπο την από κοινού χρησιµοποίηση των πόρων των υπηρεσιών. Τα πλεονεκτήµατα µίας τέτοιας πλατφόρµας είναι ανεξάντλητα καθώς όλοι οι εµπλεκόµενοι (πάροχοι, χρήστες) είναι ωφεληµένοι. Τα βασικότερα πλεονεκτήµατα είναι η ευελιξία που αποκτά ένα σύστηµα στον τρόπο που σχεδιάζεται και τον τρόπο που µπορεί να ολοκληρώσει µία υπηρεσία. Συγκεκριµένα, µία υπηρεσία µπορεί να εκµεταλλευτεί ένα µεγαλύτερο αριθµό συσκευών / πόρων, επιτελώντας έτσι καλύτερα τις απαιτούµενες ενέργειές της. Ο τρόπος επικοινωνίας αναβαθµίζεται κάνοντας εφικτή τη χρησιµοποίηση περισσοτέρων τεχνολογιών και µέσων επικοινωνίας. Οι πάροχοι µπορούν να προσφέρουν µεγαλύτερο εύρος υπηρεσιών κάνοντας συνδυασµό υπηρεσιών και προσφέροντας εναλλακτικές επιλογές στους χρήστες. Τέλος, οι χρήστες απολαµβάνουν όλα τα ανωτέρω σε πολύ πιο συµφέρουσες τιµές. KW ιάφορες Υπηρεσίες Ασφάλεια ιαχείριση Ενέργειας Φύλαξη Εφαρµογές Τηλεϊατρικής ίκτυο Επικοινωνίας ίκτυο Επικοινωνίας ίκτυο Επικοινωνίας ίκτυο Επικοινωνίας Κτίριο Κτίριο Κτίριο Κτίριο Εφαρµογές / Χρήστες Σχήµα 1.2 Μοντέλο Χώρου Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Σελίδα 13 από 168

15 1.3 H ανοικτότητα στο υψηλό επίπεδο Το γεγονός της έλλειψης ενός οµοιόµορφου επικοινωνιακού προτύπου ως κοινά αποδεκτού, πολλές φορές αντιµετωπίστηκε αλλά και αντιµετωπίζεται µε διαφορετικές προσεγγίσεις από τους κατασκευαστές που ασχολούνται στο χώρο. ιάφορα συστήµατα που συµµετέχουν σε δίκτυα επικοινωνιών ακολουθούν ιδιοκτησιακές (proprietary) τεχνολογίες διαδικτύωσης, εισάγοντας µία ανοµοιοµορφία επικοινωνίας στο υψηλό επίπεδο καθώς και στα επικοινωνιακά πρωτόκολλά που χρησιµοποιούνται στη µετάδοση και χρήση ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η ανοµοιοµορφία αυτή έθεσε επιτακτικά το αίτηµα της διαλειτουργικότητας µεταξύ των διαφορετικών συστηµάτων και εφαρµογών. Τα πρότυπα που αναδείχτηκαν και κυριάρχησαν στην επίλυση του προβλήµατος αποτελούν προϊόντα διάφορων οργανισµών (οµάδων εργασίας που αποτελούνται από κατασκευάστριες εταιρείες συστηµάτων και φορείς που αντιπροσωπεύουν όλο το φάσµα των χρηστών των παραπάνω συστηµάτων), οι οποίοι συστάθηκαν µε σκοπό την από κοινού προτυποποίηση τεχνολογιών επικοινωνίας διαφόρων δικτύων. Επί παραδείγµατι αναφέρονται τα πρότυπα: IEC [8] το οποίο ορίζει ένα µοντέλο για την υποστήριξη κατανεµηµένων στοιχείων αυτοµατισµού και αρκετά άλλα πρότυπα µε σκοπό την καθιέρωση κοινού τρόπου επικοινωνίας και προγραµµατισµού. Ορισµένα πρότυπα που αναπτύχθηκαν απευθύνονται σε υψηλότερο επίπεδο (οδηγό διαµόρφωσης εφαρµογών στο υψηλότερο επίπεδο) όπως το πρότυπο OPC-UA [9] για την επικοινωνία εφαρµογών τύπου πελάτη εξυπηρετητή (client-server) µε τη βοήθεια συγκεκριµενοποιηµένων δικτυακών υπηρεσιών. Τα πρότυπα λύσεις τα οποία σχεδιάστηκαν από τις ανωτέρω οµάδες εργασίας είχαν ως πυρήνα την ίδια την πληροφορία που ανταλλάσσεται στο υψηλό επίπεδο, καθώς ο ρόλος της πληροφορίας που εξάγεται, διατίθεται και καταναλώνεται µεταξύ των διαφόρων συστηµάτων είναι πλέον πιο ουσιαστικός και απαιτεί από την ίδια την πληροφορία να είναι σε µικρό ή µεγάλο βαθµό δοµηµένη και να διακρίνεται από κάποια προδιαγεγραµµένη οργάνωση. Η πληροφορία δηλαδή, απαιτείται κατά τη δηµιουργία της να είναι αρκετά «έξυπνη» ώστε κάποιο σύστηµα που θα τροφοδοτηθεί µε αυτή, να είναι σε θέση να την αξιοποιήσει χωρίς περαιτέρω επεµβάσεις από κάποιο εξωτερικό χρήστη. Η µορφή αυτή της πληροφορίας παρέχει τη λύση στο πρόβληµα της ανοικτότητας του υψηλού επιπέδου, προσδίνοντας την ικανότητα σε ετερογενής εφαρµογές να συνεργάζονται χωρίς επιπλέον παρεµβάσεις και ρυθµίσεις. Η δοµηµένη πληροφορία που διασφαλίζει την αυτόνοµη και αυτόµατη επικοινωνία, προδιαγράφει την απαραίτητη χρήση κανόνων, όρων και εννοιών που είναι ευρέως αποδεκτοί και χρησιµοποιούµενοι µεταξύ προγραµµάτων, ευφυών συσκευών και διεργασιών. Ο χώρος µέσα στον οποίο λαµβάνει χώρα η δηµοσιοποίηση, αναζήτηση, εύρεση και αξιοποίηση της δοµηµένης πλέον πληροφορίας, είναι ο χώρος του διαδικτύου ο οποίος αποτελεί µία συνένωση ψηφιακών δικτύων περιεχοµένου που διαρκώς αυξάνεται σε όγκο, καθώς καθηµερινά αποκτούν πρόσβαση σε αυτόν νέες εφαρµογές, διοχετεύοντας έκαστη νέες υπηρεσίες και πληροφορία. 1.4 Το σηµασιολογικό διαδίκτυο (Semantic Web) Ένα πολύ µικρό ποσοστό της πληροφορίας που διατίθεται στο σηµερινό διαδίκτυο, περιέχει σηµασιολογικό περιεχόµενο κατανοητό από τις ίδιες τις µηχανές (machine processable semantics), καθώς η πλειοψηφία του περιεχοµένου είναι σε µορφή αντιληπτή µόνο από τους ανθρώπους (χρήστες) και όχι από υπολογιστές [20]. Οι υπολογιστές είναι σε θέση να επεξεργαστούν τη µορφοποίηση των σελίδων του διαδικτύου κατανοώντας τίτλους (headers) και συνδέσεις (links) προς άλλες σελίδες. Σε γενικές γραµµές οι υπολογιστικές µηχανές µπορούν να κάνουν ταίριασµα λέξεων κλειδιών, ενώ δεν είναι ακόµα σε θέση να επεξεργαστούν σηµασιολογικά δεδοµένα. Σελίδα 14 από 168

16 Το σηµασιολογικό Web (Semantic Web) σύµφωνα µε τον Berners-Lee αποτελεί το µέλλον του Web: «The Semantic Web is not a separate Web but an extension of the current Web in which information is given well defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation» [20]. Η κύρια ιδέα πίσω από το Semantic Web είναι απλή: Εισαγωγή σηµασιολογικής πληροφορίας στη δοµή του Web καθώς αυτό θα δηµιουργούσε και θα αναδείκνυε καινούριες εφαρµογές όπως εφαρµογές πρακτόρων λογισµικού (agents), εφαρµογές αυτόµατης αναζήτησης και εύρεσης υπηρεσιών κ.α. όπως προτείνονται στα [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26]. Η υλοποίηση αυτών των εφαρµογών στηρίζεται στη δυνατότητα οι υπολογιστές να µπορούν να διαχειριστούν την πληροφορία όχι µόνο βάση της σύνταξής της αλλά και βάση της περιγραφής της. Στο κείµενο «The Semantic Web» [20] οι συγγραφείς αναφέρουν τέσσερα βασικά συστατικά τα οποία είναι απαραίτητα για την επανάσταση του Semantic Web: Expressing Meaning: Επεκφρασµένη σηµασιολογία µε σκοπό τη δηµιουργία ενός περιβάλλοντος που θα επιτρέπει σε λογισµικούς πράκτορες να περιάγωνται από σελίδα σε σελίδα εξάγοντας λογικά συµπεράσµατα Access to knowledge representations: γλώσσες οι οποίες θα είναι αρκετά περιγραφικές ώστε να επιτρέπουν την εφαρµογή λογικής στην έκταση που επιθυµείται Ontologies: οι οντολογίες αποτελούν βασικό στοιχείο του Semantic Web, καθώς βοηθούν τις µηχανές στην καλύτερη επεξεργασία των διαφόρων χρησιµοποιούµενων όρων Agents: (λογισµικοί πράκτορες), εδώ κρύβεται η πραγµατική δύναµη του Semantic Web, καθώς οι πράκτορες λογισµικού συνθέτοντας τη σηµασιολογική πληροφορία είναι σε θέση να εξάγουν λογικά συµπεράσµατα Στο σχήµα 1.3 παρουσιάζεται το όραµα του Berners-Lee για το διαδίκτυο. Αυτή η διαστρωµάτωση των επιπέδων έχει παρουσιαστεί σε πολλά σχετικά άρθρα µε κάποιες παραλλαγές ενώ έχει υιοθετηθεί από το W3C [27]. Σχήµα 1.3 Η διαστρωµάτωση των διαφόρων τεχνολογιών του ιαδικτύου [28] Κάποιες από τις ανωτέρω τεχνολογίες θα µας απασχολήσουν και παρουσιάζονται στα επόµενα κεφάλαια Η πιο πρόσφατη έκφραση του Semantic Web όπου φαίνονται όλες οι εµπλεκόµενες σε αυτό τεχνολογίες από τα διάφορα επίπεδα φαίνεται στο σχήµα 1.4. Σελίδα 15 από 168

17 Σχήµα 1.4 Η ιστορική Εµφάνιση των διαφόρων τεχνολογιών [28] Η εξελικτική πορεία της πληροφορίας ώστε αυτή να καταστεί «έξυπνη» ικανοποιώντας όλες τις ανωτέρω απαιτήσεις της ανοικτότητας περνάει από τέσσερα στάδια /βαθµίδες. Η «απλή» πληροφορία εξελίσσεται από µία αλυσίδα συγκεκριµένων βαθµίδων, που χαρακτηρίζονται για την προσθήκη διακριτών στο καθένα ιδιοτήτων, προσδίδοντάς έτσι στην πληροφορία δοµή, σηµασιολογία και κανόνες συσχέτισης. 1.5 Η οµηµένη Πληροφορία και οι Σηµερινές Προκλήσεις Η πορεία εξέλιξης της πληροφορίας, ώστε αυτή να γίνει αυτόµατα επεξεργάσιµη από υπολογιστικές εφαρµογές (machine-processable data) χωρίζεται στις τέσσερις βαθµίδες που παρουσιάζονται περιγραφικά παρακάτω, ενώ οι επιµέρους τεχνολογίες που χαρακτηρίζουν το καθένα αποδίδονται αναλυτικά στα επόµενα κεφάλαια. Στην πρώτη βαθµίδα βρίσκουµε την πληροφορία στην απλή της µορφή όπως παράγεται από µία εκάστοτε εφαρµογή, όπου η αξία και η σηµασία της αποτελούν χαρακτηριστικές ιδιότητες των εφαρµογών που εξάγονται και τροφοδοτούνται µε αυτή. Στη δεύτερη βαθµίδα έχουµε την πληροφορία η οποία αποκτά ταυτότητα και αυτονοµία µέσα σε ένα ορισµένο πεδίο (Domain). Αυτό επιτυγχάνεται µε τη χρησιµοποίηση συντακτικών κανόνων (XML documents for a single Domain). Ουσιαστικό ρόλο στο επίπεδο αυτό διαδραµατίζει η χρήση της γλώσσας XML (extensible Markup Language) η οποία αποτελεί ένα σύνολο συντακτικών κανόνων που χρησιµοποιούνται στην περιγραφή πληροφορίας. Στη τρίτη βαθµίδα η οργανωµένη σε πεδία αυτόνοµη πληροφορία συνδυάζεται και κατηγοριοποιείται επακριβώς στα διάφορα πεδία, σχηµατίζοντας µία ιεραρχηµένη ταξονοµία (hierarchical taxonomy). Απλές σχέσεις µεταξύ κατηγοριών της ταξονοµίας µπορούν να χρησιµοποιηθούν ώστε να συσχετίσουν και να δηµιουργήσουν συνδυασµούς µεταξύ της πληροφορίας. Στη βαθµίδα αυτή η πληροφορία είναι πλέον αρκετά «έξυπνη» ώστε να µπορεί εύκολα να αναζητηθεί και να συνδυαστεί λογικά µε άλλα δεδοµένα. Σελίδα 16 από 168

18 Στη τέταρτη και τελευταία βαθµίδα συναντάµε τις οντολογίες και τους διάφορους κανόνες που τις διέπουν. Ως οντολογία χαρακτηρίζεται ένα σύνολο όρων που χρησιµοποιείται για να περιγράψει και να αντιπροσωπεύσει ένα πεδίο γνώσης. Στο παρών επίπεδο η πληροφορία διακρίνεται από την ικανότητα να συνάγεται από ήδη υπάρχουσα πληροφορία ακολουθώντας λογικούς κανόνες. Ακολούθως, η πληροφορία χαρακτηρίζεται πλέον από την ευφυία ώστε να µπορεί να περιγραφεί µε συγκεκριµένες σχέσεις και να µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε σηµασιολογικούς αλγεβρικούς υπολογισµούς (semantic algebra calculations) [59]. Σχήµα 1.5 (The Semantic Web)[59] Χάρη στην εξελικτική πορεία διαµέσω των ανωτέρω τεσσάρων επίπεδων η άµορφη πληροφορία καταλήγει να µεταµορφωθεί σε ένα κοµµάτι ενός επιτηδευµένου µικρόκοσµου. Οι προκλήσεις λοιπόν που τίθεται σήµερα είναι: Η δηµιουργία εφαρµογών για την «έξυπνη» αξιοποίηση της παραπάνω δοµής. Εφαρµογές δηλαδή που θα αναζητούν, ευρίσκουν και αξιοποιούν πόρους βάση των περιγραφών τους. Πόρους από συστήµατα και δίκτυα που η διαφορά επικοινωνιακών πρωτοκόλλων και διεπαφών δεν επιτρέπει να συµβεί αυτό µε άλλο τρόπο Εφαρµογές που θα συνεργάζονται αυτόνοµα µεταξύ τους ανταλλάσσοντας δοµηµένη πληροφορία (π.χ. εφαρµογές που λειτουργούν µε λογισµικούς πράκτορες) Στην παραπάνω δοµή των επιπέδων η προσθήκη µίας επιπλέον βαθµίδας, ώστε η οργανωµένη πλέον πληροφορία να συνδυάζεται µεταξύ της και να «γεννά» νέα πληροφορία. Η νέα αυτή πληροφορία θα αποτελεί λογική συνέχεια της υπάρχουσας, καθώς θα προκύπτει βάσει συγκεκριµένης λογικής εξίσωσής ή συνδυαστικής σχέσης. Από όλα τα ανωτέρω απορρέει και διαφαίνεται πλέον η βαρύτητα και η ουσία του Σηµασιολογικού ιαδικτύου (Semantic Web), το όποίο αποτελεί ένα σύνολο (νέων) τεχνολογιών που λειτουργούν και συνεργάζονται τόσο µέσα στο χώρο του παγκόσµιου ιστού όσο και στο χώρο των εσωτερικών δικτύων των επιχειρήσεων. [29] - [34]. Σελίδα 17 από 168

19 1.6 Στόχοι της ιατριβής Τα προβλήµατα που χαρακτηρίζουν την εν λόγω περιοχή οδηγούν στη µεµονωµένη παροχή υπηρεσιών, οι οποίες χαρακτηρίζονται από περιορισµένες δυνατότητες ελέγχου και µετρητικών δυνατοτήτων, ενώ στην πλειοψηφία τους είναι βασισµένα σε επικοινωνιακά δίκτυα PSTN µε χρήση κλειστών πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Η ερευνητική δραστηριότητα στη διδακτορική διατριβή είχε ως στόχο τη σχεδίαση και ανάπτυξη µίας πλατφόρµας παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών, εστιάζοντας ιδιαίτερα στις υπηρεσίες που κάνουν χρήση του διαδικτύου και παρέχονται στον κτιριακό, οικιακό και βιοµηχανικό χώρο. Ως ηλεκτρονικές υπηρεσίες (e-services) νοούνται υπηρεσίες που δηµιουργούνται και παρέχονται από ένα πάροχο µε τη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών (π.χ. ηλεκτρονικών υπολογιστών) µέσω δικτυακών συνδέσεων (π.χ. διαδίκτυο). Παράδειγµα τέτοιων υπηρεσιών, αποτελούν, υπηρεσίες (ενεργειακής) διαχείρισης κτιρίων BMS (BΕMS), παρακολούθησης υγείας, ασφάλειας, φύλαξης, καθώς και υπηρεσίες που ελέγχουν βιοµηχανικές παραγωγικές διαδικασίες. Περιγραφικά, οι στόχοι και τα βήµατα της διατριβής συνοψίζονται στην ανάδειξη µίας µεθοδολογίας για τη µοντελοποίηση του κτιριακού βιοµηχανικού επικοινωνιακού δικτύου LonWorks και την ανάπτυξη περιγραφής και µοντελοποίησης διαδικασιών που χρησιµοποιούνται για την υλοποίηση ηλεκτρονικών υπηρεσιών, χρησιµοποιώντας σηµασιολογικές τεχνολογίες. Στόχος των παραπάνω ενεργειών είναι ο ορισµός µίας µεθοδολογίας για τη δηµιουργία µίας κάθετης σηµασιολογικής περιγραφής των συστηµάτων, των συσκευών και των διαδικασιών των αντικειµένων του χώρου. Η µοντελοποίηση θα δώσει την οντολογία του χώρου, η οποία περιγράφει τις κυρίαρχες σηµασιολογικά οντότητες του χώρου, τις δευτερεύουσες, τη µεταξύ τους ιεραρχία αλλά και τις σχέσεις µε τις οποίες αυτές συνδέονται. Στο σηµείο αυτό, ξεκινάει το επόµενο βήµα της εργασίας στη διατριβή, το οποίο στοχεύει στη σχεδίαση και δηµιουργία µίας πλατφόρµας για την υποστήριξη και την ανοικτή παροχή πολλαπλών ηλεκτρονικών υπηρεσιών, βασισµένες σε τεχνολογίες δικτυακών υπηρεσιών. Αυτό αποτελείτε από τη δηµιουργία µίας διαδικασίας για το σχεδιασµό ηλεκτρονικών υπηρεσιών, που θα κάνουν χρήση της σηµασιολογικής οντολογίας περιγραφής του χώρου, βασισµένης σε συγκεκριµένα εργαλεία σχεδίασης, που θα υλοποιηθούν µε χρήση ανοικτού λογισµικού, και τέλος τη δηµιουργία και υλοποίηση ενός αριθµού παρεχόµενων υπηρεσιών που θα χρησιµοποιούν την πλατφόρµα και θα είναι σε θέση να προσφέρονται σε πολλαπλούς χρήστες. 1.7 Οργάνωση της ιατριβής Η σχεδίαση της πλατφόρµας παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών βασίστηκε στις ανοικτές τεχνολογίες σηµασιολογικής περιγραφής του χώρου στον οποίο απευθύνεται και στις δικτυακές υπηρεσίες οι οποίες χρησιµοποιούνται για να υλοποιήσουν τις διαδικασίες του. εδοµένου ότι το σύστηµα είχε ως αφετηρία ένα BMS σύστηµα, αναπτύχθηκαν υπηρεσίες και σενάρια που υλοποιούνται στο πραγµατικό κόσµο της κτιριακής αυτοµατοποίησης και έχουν ως βάση και τη σχετική βιβλιογραφία. Τα σενάρια υλοποιούν διαφορετικές υπηρεσίες ώστε να µελετηθεί η συµπεριφορά της δέσµης υπηρεσιών, η µεταξύ τους συνεργασία και συνύπαρξη. Η εργασία που εκπονήθηκε κατά τη διάρκεια της διατριβής ακολούθησε ένα αριθµό βηµάτων ώστε να ολοκληρωθεί και να καταλήξει στην υλοποίηση της πλατφόρµας. Τα βήµατα που υλοποιήθηκαν παρουσιάζονται µε τη σειρά τους στα κεφάλαια που ακολουθούν. Συγκεκριµένα, στο δεύτερο κεφάλαιο, γίνεται µία παρουσίαση του χώρου στον οποίο απευθύνεται η πλατφόρµα. Όπως έχει λεχθεί η πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών φιλοδοξεί να υλοποιηθεί µε νέες και ανοικτές τεχνολογίες. Γίνεται λοιπόν εδώ µία απαρίθµηση των τεχνολογιών και των µεθόδων που χρησιµοποιούνται σήµερα για την υλοποίηση των διαφόρων υπηρεσιών, των ίδιων των υπηρεσιών και του τι µπορεί να προσφέρει η κάθε µία στους δυνητικούς χρήστες. Στο τέλος της ενότητας παρουσιάζονται οι τεχνολογίες αιχµής και οι Σελίδα 18 από 168

20 προγραµµατιστικές τεχνικές που χρησιµοποιούνται από τις διάφορες εφαρµογές του διαδικτύου και πρόκειται να χρησιµοποιηθούν στην υλοποίηση της πλατφόρµας. Στο κεφ. 3, παρουσιάζονται οι προδιαγραφές που πρέπει να έχει η πλατφόρµα και η σχεδίαση της αρχιτεκτονικής της. Η καλύτερη σχεδιαστική προσέγγιση φάνηκε να είναι ο διαχωρισµός των λειτουργιών της πλατφόρµας, ώστε να προκύψουν οι επιµέρους λειτουργικές οντότητες που θα την υλοποιούν. Έτσι, η πλατφόρµα χωρίστηκε σε πέντε λειτουργικές οντότητες οι οποίες και περιγράφονται σε ξεχωριστές ενότητες ως προς το σύνολο της αρχιτεκτονικής που χρησιµοποιούν και των λειτουργιών που επιτελούν. Ανάµεσα στις λειτουργίες των οντοτήτων που περιγράφονται αναφέρεται και η µεταξύ τους επικοινωνία, αλλά και η επικοινωνία που υλοποιείται µεταξύ της πλατφόρµας και των χρηστών αυτής. Στο τέταρτο κεφάλαιο σχεδιάζεται και υλοποιείται η οντολογία που αναπτύχθηκε για την περιγραφή των στοιχείων του πεδίου κτιριακών αυτοµατισµών και υπηρεσιών, που χρησιµοποιούνται στο χώρο καθώς και του κτιριακού δικτύου πεδίου LonWorks. Το κεφάλαιο ξεκινάει µε την επιλογή εργαλείων, τη σχεδίαση, την υλοποίηση και τέλος την παρουσίαση µέρους των κλάσεων της οντολογίας. Η οντολογία αποτελεί µία πρώτη οντολογική περιγραφή ενός BMS/BEMS συστήµατος. Στο κεφ. 5 περιγράφεται η υλοποίηση της πλατφόρµας. Η περιγραφή της υλοποίησης έχει χωριστεί ώστε να παρουσιάζεται η υλοποίηση της κάθε λειτουργικής οντότητας ξεχωριστά. Στη συνέχεια περιγράφεται η ολοκλήρωση όλων των επιµέρους οντοτήτων της πλατφόρµας, ώστε να παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες. Το κεφάλαιο κλείνει µε αναφορές στην πιλοτική υλοποίηση, παρατηρήσεις και συµπεράσµατα για το σύνολο της εφαρµογής. Στο κεφ. 6, παρουσιάζεται συνοπτικά εφαρµογή που αναπτύχθηκε στην υλοποιηµένη πλατφόρµα, κάνοντας επιλεκτικά την χρήση των εργαλείων που υλοποιήθηκαν, µε σκοπό να καταδείξει την χρησιµότητα και την αποτελεσµατικότητα της πλατφόρµας. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε ένας αριθµός ηλεκτρονικών υπηρεσιών, από ένα αριθµό παρόχων και µε έναν αριθµό χρηστών. Έχοντας ολοκληρώσει την ερευνητική εργασία της υλοποίησης της πλατφόρµας επιχειρούµε την µοντελοποίηση των αποτελεσµάτων. Έτσι στο έβδοµο κεφάλαιο, επιχειρείται η µοντελοποίηση της πλατφόρµας και η µαθηµατική της έκφραση. Μοντέλα πινάκων χρησιµοποιούνται ώστε να προσδώσουν µία µαθηµατική διάσταση στην πλατφόρµα. Οι υπηρεσίες και ο τρόπος παροχής τους επίσης δίνεται µε µαθηµατικό µοντέλο, το οποίο είναι παραµετρικό ως προς το χρόνο. Το µοντέλο αυτό αποτυπώνει τη σηµασία της κεντρικής εξυπηρέτησης ηλεκτρονικών υπηρεσιών ως προς το χρόνο εκτέλεσης τους, ενώ δηµιουργεί τα απαραίτητα ερεθίσµατα για περαιτέρω έρευνα σχετικά µε τη βελτιστοποίηση της παροχής. Τέλος παρουσιάζεται το µοντέλο της οντολογίας µε τη βοήθεια των συνόλων και των σχέσεων αυτών. Στο κεφ. 8 παρουσιάζονται τα συµπεράσµατα από το σύνολο της έρευνας της παρούσης διδακτορικής διατριβής, οι καινοτοµίες της εργασίας, οι επεκτάσεις που έγιναν αλλά και µελλοντικές κατευθύνσεις για συνέχιση της έρευνας. Σελίδα 19 από 168

21 Σελίδα 20 από 168

22 2 Χρησιµοποιούµενα Συστήµατα και Τεχνολογίες 2.1 Εισαγωγή Τα χρησιµοποιούµενα συστήµατα και πλατφόρµες Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών µπορούν να κατηγοριοποιηθούν σύµφωνα µε τον τελικό χρήστη. Έτσι, ξεκινώντας από το µικρότερο προς το µεγαλύτερο χρήστη µπορούµε να κατατάξουµε τις υπηρεσίες σε υπηρεσίες προς οικιακούς (υπηρεσίες πολυµέσων, ασφάλειας, φύλαξης, ιατρικές), κτιριακούς (BMS, BEMS, συστήµατα διαχείρισης πολυµέσων και γραφείου) και βιοµηχανικούς χρήστες (βιοµηχανικές διεργασίες, δίκτυα αισθητήρων κ.α.). Η ύπαρξη µίας ενιαίας πλατφόρµας που θα δύναται να παρέχει υπηρεσίες ταυτόχρονα από διαφορετικούς παρόχους σε διαφορετικούς χρήστες, όπως είδαµε είναι κάτι το οποίο αντιµετωπίζει δυσκολίες ως προς την υλοποίηση του. Κατά τη διάρκεια της παρούσης διατριβής έγινε µία σε βάθος έρευνα των υπαρχουσών τεχνολογιών που χρησιµοποιούνται τόσο στο πεδίο των ηλεκτρονικών υπηρεσιών αλλά και γενικότερα στο χώρο του διαδικτύου. Στόχος της έρευνας ήταν η διάκριση των τεχνολογιών που µπορούν να αξιοποιηθούν στη σχεδίαση µίας ενιαίας πλατφόρµας, καθώς και η εύρεση του τρόπου µε τον οποίο αυτό θα επιτυγχάνονταν. Ανεξάρτητα προς ποίον απευθύνεται η κάθε υπηρεσία, η παροχή της απαιτεί την ύπαρξη δικτύων επικοινωνίας, τη συνεργασία συγκεκριµένων πρωτοκόλλων επικοινωνίας και τον κατάλληλο υλικοτεχνικό εξοπλισµό. Στο κεφάλαιο αυτό επιχειρείται µία γενικότερη αναφορά στα δίκτυα επικοινωνίας και τα υπόλοιπα χρησιµοποιούµενα συστήµατα για υπηρεσίες διαχείρισης κτιριακών εγκαταστάσεων ώστε να γίνει µία παρουσίαση των χρησιµοποιούµενων τεχνολογιών στο χώρο της παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Στις επόµενες ενότητες λοιπόν, παρουσιάζονται: τα δίκτυα επικοινωνίας και τα σηµεία που θέτουν προκλήσεις στην παροχή υπηρεσιών, παρουσίαση µερικών ηλεκτρονικών υπηρεσιών, παρουσίαση και αξιολόγηση αντίστοιχων εργασιών της βιβλιογραφίας και τέλος λίστα από επικρατούσες και αναδυόµενες τεχνολογίες που είτε χρησιµοποιούνται ή µπορούν να αξιοποιηθούν στη σχεδίαση της ανοικτής πλατφόρµας παροχής υπηρεσιών. 2.2 ίκτυα Επικοινωνίας Οι βασικές απαιτήσεις που πρέπει να αντιµετωπιστούν όταν απαιτείται η διακίνηση πληροφορίας και δεδοµένων µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων γενικού ή ειδικού σκοπού, είναι: Η δηµιουργία ενός δικτύου επικοινωνίας το οποίο θα υποστηρίζει µία συγκεκριµένη τοπολογία των κόµβων του, σύµφωνα µε τις εκάστοτε ιδιαίτερες προδιαγραφές Η εξυπηρέτηση αναγκών επικοινωνίας πραγµατικού χρόνου, όπου αυτή είναι απαραίτητη Η "ανοικτότητα" (openess) της επικοινωνίας των συµµετεχόντων επικοινωνιακών συστηµάτων (ανοικτότητα στο χαµηλό επίπεδο) Η διαλειτουργικότητα των διαφόρων επικοινωνιακών συστηµάτων και εφαρµογών µέσω ενός διαδικτύου (ανοικτότητα στο υψηλό επίπεδο) Στο χώρο της παροχής υπηρεσιών τα πρόβληµα αυτά συναντώνται σε δύο σηµεία: στην επικοινωνία των αυτοµατισµών και των συσκευών που εµπεριέχονται στο Επίπεδο Συσκευών, και της επικοινωνίας µεταξύ των επιπέδων του µοντέλου ΠΗΥ που έχει περιγραφεί παραπάνω. Σελίδα 21 από 168

23 2.2.1 Τοπολογίες ιασύνδεσης ικτύων Υπολογιστών Τα δίκτυα που µπορούν να υποστηρίξουν τις δικτυωµένες συσκευές και υπολογιστές που χρησιµοποιούνται σήµερα χωρίζονται σε ενσύρµατα και ασύρµατα. Τα δίκτυα χρησιµοποιούν µία µικρή ποικιλία τοπολογιών όπως τοπικά δίκτυα (Local Area Network, LANs), δίκτυα ευρείας περιοχής (Wide Area Networks, WANs) και τέλος το δίαδίκτυο. Στις ασύρµατες τεχνολογίες διασύνδεσης κόµβων επικοινωνίας, η τοπολογία καθορίζεται από την εκάστοτε χρησιµοποιούµενη τεχνολογία δικτύωσης. Οι πιο ευρέως χρησιµοποιούµενες σήµερα είναι το Bluetooth, και WiFi ενώ έδαφος κερδίζει και το WiMax Το πρόβληµα του Πραγµατικού Χρόνου Ως συστήµατα πραγµατικού χρόνου θεωρούνται τα συστήµατα στα οποία η µεταξύ τους επικοινωνία πρέπει να γίνεται µέσα σε συγκεκριµένα χρονικά περιθώρια. Η σωστή λειτουργία αυτών των συστηµάτων στηρίζεται τόσο στην έγκαιρη παραγωγή της πληροφορίας όσο και στην άµεση αποστολή της. Τα δίκτυα πραγµατικού χρόνου χωρίζονται στις παρακάτω δύο µεγάλες κατηγορίες. ίκτυα Αυστηρού Πραγµατικού Χρόνου ίκτυα αυστηρού πραγµατικού χρόνου (Hard Real Time) [2] χαρακτηρίζονται τα δίκτυα στα οποία η ορθή λειτουργία του όλου συστήµατος εξαρτάται όχι µόνο από το λογικό αποτέλεσµα των διαδικασιών που αυτό εκτελεί, αλλά και από το χρόνο στον οποίο οι διαδικασίες αυτές εκτελούνται. Συνεπώς ένα δίκτυο αυστηρού πραγµατικού χρόνου είναι ένα δίκτυο στο οποίο κάθε επικοινωνιακό του έργο έχει αυστηρά καθορισµένο χρονικό σηµείο λήξης. Οι διάφορες διαδικασίες σε ένα τέτοιο σύστηµα είναι χρονικά κρίσιµες (time critical) που σηµαίνει την απαίτηση µετάδοσης πακέτων µηνυµάτων µέσα σε κρίσιµο χρόνο. Η ανάγκη ύπαρξης πρωτοκόλλων επικοινωνίας ώστε να πληρούνται οι παραπάνω προδιαγραφές εµφανίζονται σε ένα µεγάλο εύρος εφαρµογών και συνήθως συναντώνται σε δίκτυα βιοµηχανικών αυτοµατισµών όπως και ορισµένων ιατρικών εφαρµογών. Στα δίκτυα αυτά η ανταλλαγή πακέτων πληροφορίας είναι κρίσιµη και πρέπει να γίνεται πριν τη λήξη ενός συγκεκριµένου χρονικού ορίου, ώστε να επιτυγχάνεται η σωστή λειτουργία των εκάστοτε διαδικασιών και η προδιαγεγραµµένη ασφάλεια των συστηµάτων. ίκτυα Ελαστικού Πραγµατικού Χρόνου Η κατηγορία των δικτύων ελαστικού πραγµατικού χρόνου (Soft Real Time) [2] αναφέρεται σε δίκτυα όπου υπάρχει µία σχετική ανοχή στην τήρηση χρονικών ορίων στη µετάδοση µηνυµάτων. Αυτό σηµαίνει ότι δίκτυα ελαστικού πραγµατικού χρόνου επιτρέπουν την παραβίαση του χρονικού ορίου µετάδοσης για ορισµένα πακέτα πληροφορίας ανάλογα µε την εκάστοτε διαδικασία. Ένα πακέτο το οποίο δεν µεταδίδεται επιτυχώς µέσα σε κάποιο χρονικό όριο µετά τη δηµιουργία του, θεωρείται χαµένο, άσχετα από το γεγονός αν τελικά παραληφθεί από τον κόµβο προορισµού του. Ως στόχος το δικτύων αυτών δεν τίθεται η ελαχιστοποίηση της µέσης καθυστέρησης του µηνύµατος αλλά η µεγιστοποίηση του ποσοστού των επιτυχών µεταδόσεων µέσα στο προκαθορισµένο από την εκάστοτε εφαρµογή χρονικό διάστηµα Η ανοικτότητα των επικοινωνιών Το πρόβληµα της ανοικτότητας οφείλεται στο ότι από την εµφάνιση τους και για αρκετά χρόνια, η αντιµετώπιση των επικοινωνιακών προβληµάτων στο χώρο των υπολογιστικών συστηµάτων και αυτοµατισµών στηριζόταν σε ιδιοκτησιακές λύσεις Σελίδα 22 από 168

24 που σκοπό είχαν την επίλυση των προβληµάτων αυτόνοµων συσκευών και συγκεκριµένων µονάδων αυτοµατισµών. Η πρακτική αυτή δηµιούργησε αυτόνοµες «νησίδες» αυτοµατισµού, χωρίς να λαµβάνεται υπ όψιν η προοπτική ολοκλήρωσής τους. Έτσι οι συµβατικές λύσεις του παρελθόντος χαρακτηρίζονταν από υψηλό βαθµό έλλειψης ανοικτότητας. Η έννοια της ανοικτότητας στο χαώδη χώρο του διαδικτύου αποκτά ένα παραπάνω νόηµα όταν η προσέγγιση του προβλήµατος γίνεται υπό την οπτική της αυτόµατης και απρόσκοπτης συνεργασίας µεταξύ προγραµµάτων και εφαρµογών που φιλοξενούνται σε υπολογιστικά συστήµατα σε τυχαίες θέσεις του διαδικτύου. Το πρόβληµα λοιπόν της ανοικτότητας η αλλιώς της δυνατότητας επικοινωνίας µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων διαφορετικών κατασκευαστών, εντοπίζεται τόσο στο χαµηλό όσο και στο υψηλό επίπεδο επικοινωνίας. Λέγοντας χαµηλό επίπεδο εννοούµε το επίπεδο µεταφοράς και µετάδοσης της πληροφορίας µεταξύ διαφορετικών υπολογιστικών συστηµάτων και συστηµάτων αυτοµατισµού, ενώ αντίστοιχα ως υψηλό επίπεδο χαρακτηρίζεται το επίπεδο όπου η επικοινωνία γίνεται µεταξύ εφαρµογών (applications) που είναι ενεργοποιηµένες στο ίδιο ή σε διαφορετικά υπολογιστικά συστήµατα και έχουν τη δυνατότητα της µεταξύ τους επικοινωνίας ακόµα και µέσω του παγκόσµιου ιστού. Η παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών βασίζεται στην επίλυση της ανοικτότητας, τόσο στο χαµηλό όσο και στο υψηλό επίπεδο, καθώς στηρίζεται στην ανταλλαγή δοµηµένης πληροφορίας µε ενσωµατωµένη σηµασιολογία, ώστε µία µηχανή να µπορέσει να την αναγνωρίσει και να την αξιοποιήσει. Ως πρώτο βήµα για τη διεθνή τυποποίηση των διαφόρων πρωτοκόλλων, αναπτύχθηκε από το διεθνή οργανισµό τυποποίησης (International Organization for Standardization, ISO)], [4] ένα κοινό µοντέλο αναφοράς για τη ιασύνδεση Ανοικτών Συστηµάτων (Open System Interconnection Reference Model ή ISO/OSI- RM). Γενικά το µοντέλο OSI αποτελεί ένα πρότυπο επτά επιπέδων µε σκοπό τη δηµιουργία κανόνων συµβατότητας όσον αφορά στις επικοινωνίες µεταξύ προϊόντων προερχοµένων από διαφορετικούς κατασκευαστές. Κάθε ένα από τα επίπεδα του µοντέλου αναφοράς OSI προσδιορίζει τις γενικές αρχές και απαιτήσεις ενός µέρους (επιπέδου) του απαιτούµενου επικοινωνιακού έργου σε ένα δίκτυο υπολογιστών. Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσίες στο αµέσως ανώτερο επίπεδο και χρησιµοποιεί τις υπηρεσίες του αµέσως κατωτέρου επιπέδου. Κατ' αυτόν τον τρόπο κάθε επίπεδο επιλύει τα συγκεκριµένα προβλήµατα του τµήµατος εκείνου του επικοινωνιακού έργου στο οποίο αντιστοιχεί χωρίς να χρειάζεται να διαθέτει λεπτοµερή γνώση της λειτουργίας των άλλων επιπέδων του προτύπου [5], [6], [7]. Θα πρέπει να τονιστεί ότι το πρότυπο των επτά επιπέδων αφορά τόσο στα Ευρείας Περιοχής δίκτυα υπολογιστών όσο και στα τοπικά, ενώ σε βιοµηχανικού τύπου δίκτυα δηµιουργούνται είτε απλουστεύσεις ή συγχωνεύσεις κάποιων εκ των ανωτέρω επιπέδων Η αντιµετώπιση της ανοικτότητας στο χαµηλό επίπεδο Η απαίτηση για ανοικτότητα στο χώρο των διαφόρων επικοινωνιακών συστηµάτων ικανοποιείται µέσω της χρησιµοποίησης επικοινωνιακών πρωτοκόλλων βάση του µοντέλου αναφοράς OSI, ώστε να εξασφαλίζεται η συµβατότητα µεταξύ διαφορετικών επικοινωνιακών συστηµάτων υπολογιστών, συστηµάτων αυτοµατισµού και συσκευών διαφορετικών κατασκευαστών. Κάθε επίπεδο είναι άµεσα συνδεδεµένο µε το προηγούµενο και διαθέτει ένα καθορισµένο τρόπο για τη διασύνδεσή του µε τα υπόλοιπα. Η διασύνδεση αυτή είναι τόσο ευέλικτη ώστε κάθε κατασκευαστής που δηµιουργεί το δικό του πρωτόκολλο επικοινωνίας να έχει τη δυνατότητα να βρίσκεται µέσα στο πρότυπο OSI, ενώ µε τη χρήση κατάλληλων διεπαφών να επιτυγχάνει την επικοινωνία και µε άλλα πρωτόκολλα. Σελίδα 23 από 168

25 Εδώ πρέπει να αναφερθεί, ότι ειδικά για τις επικοινωνίες που αφορούν βιοµηχανικού τύπου αυτοµατισµούς απαιτείται συχνά η έγκαιρη και χρονικά προδιαγεγραµµένη ανταλλαγή πακέτων πληροφοριών ή µηνυµάτων, κάνοντας έτσι αποδεκτές αρχιτεκτονικές µε λιγότερα των εφτά επίπεδων του µοντέλου OSI. Αρχιτεκτονικές αυτής της κατηγορίας γνωστές ως «περιορισµένες» περιλαµβάνουν συνήθως τρία επίπεδα, το φυσικό, το επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων και το επίπεδο εφαρµογής Η αντιµετώπιση της ανοικτότητας στο υψηλό επιπέδο Το γεγονός της έλλειψης ενός οµοιόµορφου επικοινωνιακού προτύπου ως κοινά αποδεκτού, πολλές φορές αντιµετωπίστηκε αλλά και αντιµετωπίζεται µε διαφορετικές προσεγγίσεις από τους κατασκευαστές που ασχολούνται στο χώρο. ιάφορα συστήµατα που συµµετέχουν σε δίκτυα επικοινωνιών ακολουθούν ιδιοκτησιακές (proprietary) τεχνολογίες διαδικτύωσης, εισάγοντας µία ανοµοιοµορφία επικοινωνίας στο υψηλό επίπεδο καθώς και στα επικοινωνιακά πρωτόκολλά που χρησιµοποιούνται στη µετάδοση και χρήση ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η ανοµοιοµορφία αυτή έθεσε επιτακτικά το αίτηµα της διαλειτουργικότητας µεταξύ των διαφορετικών συστηµάτων και εφαρµογών. Τα πρότυπα που αναδείχτηκαν και κυριάρχησαν στην επίλυση του προβλήµατος αποτελούν προϊόντα διάφορων οργανισµών (οµάδων εργασίας που αποτελούνται από κατασκευάστριες εταιρείες συστηµάτων και φορείς που αντιπροσωπεύουν όλο το φάσµα των χρηστών των παραπάνω συστηµάτων), οι οποίοι συστάθηκαν µε σκοπό την από κοινού προτυποποίηση τεχνολογιών επικοινωνίας διαφόρων δικτύων. Επί παραδείγµατι αναφέρονται τα πρότυπα: IEC [8] το οποίο ορίζει ένα µοντέλο για την υποστήριξη κατανεµηµένων στοιχείων αυτοµατισµού και αρκετά άλλα πρότυπα µε σκοπό την καθιέρωση κοινού τρόπου επικοινωνίας και προγραµµατισµού. Ορισµένα πρότυπα που αναπτύχθηκαν απευθύνονται σε υψηλότερο επίπεδο (οδηγό διαµόρφωσης εφαρµογών στο υψηλότερο επίπεδο) όπως το πρότυπο OPC-UA [9] για την επικοινωνία εφαρµογών τύπου πελάτη εξυπηρετητή (client-server) µε τη βοήθεια συγκεκριµενοποιηµένων δικτυακών υπηρεσιών. Τα πρότυπα λύσεις τα οποία σχεδιάστηκαν από τις ανωτέρω οµάδες εργασίας είχαν ως πυρήνα την ίδια την πληροφορία που ανταλλάσσεται στο υψηλό επίπεδο, καθώς ο ρόλος της πληροφορίας που εξάγεται, διατίθεται και καταναλώνεται µεταξύ των διαφόρων συστηµάτων είναι πλέον πιο ουσιαστικός και απαιτεί από την ίδια την πληροφορία να είναι σε µικρό ή µεγάλο βαθµό δοµηµένη και να διακρίνεται από κάποια προδιαγεγραµµένη οργάνωση. Η πληροφορία δηλαδή, απαιτείται κατά τη δηµιουργία της να είναι αρκετά «έξυπνη» ώστε κάποιο σύστηµα που θα τροφοδοτηθεί µε αυτή, να είναι σε θέση να την αξιοποιήσει χωρίς περαιτέρω επεµβάσεις από κάποιο εξωτερικό χρήστη. Η µορφή αυτή της πληροφορίας παρέχει τη λύση στο πρόβληµα της ανοικτότητας του υψηλού επιπέδου, προσδίνοντας την ικανότητα σε ετερογενής εφαρµογές να συνεργάζονται χωρίς επιπλέον παρεµβάσεις και ρυθµίσεις. Η δοµηµένη πληροφορία που διασφαλίζει την αυτόνοµη και αυτόµατη επικοινωνία, προδιαγράφει την απαραίτητη χρήση κανόνων, όρων και εννοιών που είναι ευρέως αποδεκτοί και χρησιµοποιούµενοι µεταξύ προγραµµάτων, ευφυών συσκευών και διεργασιών. Ο χώρος µέσα στον οποίο λαµβάνει χώρα η δηµοσιοποίηση, αναζήτηση, εύρεση και αξιοποίηση της δοµηµένης πλέον πληροφορίας, είναι ο χώρος του διαδικτύου ο οποίος αποτελεί µία συνένωση ψηφιακών δικτύων περιεχοµένου που διαρκώς αυξάνεται σε όγκο, καθώς καθηµερινά αποκτούν πρόσβαση σε αυτόν νέες εφαρµογές, διοχετεύοντας έκαστη νέες υπηρεσίες και πληροφορία. Σελίδα 24 από 168

26 2.2.6 Ψηφιακά δίκτυα περιεχοµένου ιαδίκτυο χθες, σήµερα και αύριο Η επανάσταση των ψηφιακών δικτύων περιεχοµένου ξεκινάει αρκετά πίσω στο χρόνο στη δεκαετία του 1960, ενώ η συνεχής εξέλιξη τους οδήγησε στο διαδίκτυο Internet ή αλλιώς τον παγκόσµιο ιστό World Wide Web (η απλά Web). Η εισαγωγή των τελευταίων αποτελεσµάτων της έρευνας εισήγαγε το Web 3.0. το οποίο (µε απλά λόγια) αποτελεί µία υπηρεσιοστραφής έκδοση του κλασσικού Web. Μία παρουσίαση της εξέλιξης του διαδικτύου, µε µία εκτενή ιστορική αναδροµή βρίσκεται στο Παράστηµα 1. Η ανάπτυξη του διαδικτύου (World Wide Web) ξεκίνησε από µία πρόταση προς το CERN το 1989 από τον Tim Berners-Lee [13]. Αυτό που παρουσίαζε ο Berners-Lee στην πρόταση του, είναι πως πολλά πληροφοριακά συστήµατα διαχείρισης ενώ οργάνωναν την πληροφορία χρησιµοποιώντας δενδροειδή µορφή θα µπορούσαν αντ αυτού να χρησιµοποιήσουν το µοντέλο γράφου ως καλύτερη δοµή, µε σκοπό την καλύτερη αξιοποίηση και εύρεση της πληροφορίας. Σύµφωνα µε τον Berners- Lee η αρχιτεκτονική του διαδικτύου στηρίζεται στις εξής αρχές [12]: Ένα πληροφοριακό σύστηµα πρέπει να είναι σε θέση να καταγράφει τυχαίες συσχετίσεις µεταξύ αυθαίρετων αρχείων Η δηµιουργία συνδέσεων µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων θα πρέπει να είναι µία επιπλέον λειτουργία χωρίς να απαιτεί συγχώνευση των επιµέρους συνδεδεµένων βάσεων δεδοµένων Η πληροφορία θα πρέπει να είναι διαθέσιµη ανεξάρτητα χρησιµοποιούµενης πλατφόρµας Οι χρήστες δεν θα πρέπει να περιορίζονται ως προς τη γλώσσα και το λειτουργικό σύστηµα που χρησιµοποιούν Οι χρήστες δεν πρέπει να επιβάλλεται να διαχειρίζονται την πληροφορία ακολουθώντας ίδιους τρόπους όπως οι υπολογιστές Η ακρίβεια της πληροφορίας επιβάλει την εύκολη πρόσβαση για την εισαγωγή και τη διόρθωση της Από τότε σηµαντικές τεχνολογίες και εφαρµογές έχουν κατακλύσει το χώρο του διαδικτύου οι οποίες είτε διαθέτουν πληροφορία ή την αναζητούν. Αυτό το οποίο αλλάζει και εξελίσσεται είναι η ευφυία των συστηµάτων αυτών στην εύρεση της πληροφορίας και στους συνδυασµούς της για την παραγωγή γνώσης. Οι σηµερινές έρευνες οδηγούν στο Service Web 3.0 [124] το οποίο έχει ως αποστολή την παροχή λύσεων για την ολοκλήρωση της Service Oriented Architecture (SOA), και την επικράτηση της σε παγκόσµια κλίµακα. Τα σηµεία στα οποία πρέπει να διευρυνθούν οι τρέχουσες προσεγγίσεις ώστε να έχουν τον απαραίτητο υπηρεσιοστραφή χαρακτήρα είναι τρία: Πρώτον, η αρχή του διαδικτύου και οι εφαρµοζόµενες τεχνολογίες πρέπει να έχουν προσανατολισµό προς τη δηµιουργία δυναµικού περιβάλλοντος για τις υπηρεσίες που θα είναι ανοικτό για χρήση από τρίτους. Ο κύκλος των υπηρεσιών που θα εµφανιστούν µέχρι να εξαφανιστούν είναι: αλλαγή τοποθεσίας, ελεύθερη παροχή στην αρχή, pay-per-use στη συνέχεια, αποκλεισµός και τέλος εκτός λειτουργίας. Θα πρέπει λοιπόν να υπάρχει ένα περιβάλλον ολοκλήρωσης, εύκολο, που θα παρέχει διαφάνεια και εύκολη χρήση από το φορέα παροχής υπηρεσιών και τους χρήστες αυτών εύτερον, θα πρέπει να υπάρχει υιοθέτηση των τεχνολογιών semantic web ως µέσο πρόσβασης στα δεδοµένα και τις διαδικασίες. Αντί για πρόσβαση σε υπηρεσίες µέσω του ονόµατος και µιας διεύθυνσης, να χρησιµοποιείται η περιγραφή των πραγµατικών δυνατοτήτων τους. Στόχος είναι να γίνει η σηµασιολογία πυλώνας της αρχιτεκτονικής λογισµικού στην επόµενη γενιά των υπολογιστών. Έτσι, η δηµιουργία ενός δίαυλου σηµασιολογικών Σελίδα 25 από 168

27 υπηρεσιών θα αποτελέσει τον πυρήνα για την υλοποίηση των υπηρεσιών µε τη χρήση των σηµασιολογικών περιγραφών τους. Τρίτον, γίνεται χρήση της Web 2.0 τεχνολογίας ως µέσο για τη δηµιουργία και πρόσβαση σε αυτό το σηµασιολογικό επίπεδο υπηρεσιών. Η σωστή σύµπραξη της ανθρώπινης αλληλεπίδρασης και συνεργασίας, θα επιτρέψει να δοθούν λύσεις σε συγκεκριµένες εργασίες, όπως η κατάταξη των υπηρεσιών ή της µεσολάβησης για την υλοποίηση εργασιών περιγραφής που εξακολουθούν να είναι µη αυτοµατοποιηµένες και απαιτούν αυτοµατοποιηµένη συλλογιστική. Ακολουθώντας τα παραπάνω, εξάγεται η τάση του διαδικτύου για την καθιέρωση των σηµασιολογικών περιγραφών, την ανάπτυξη και ολοκλήρωση στις εφαρµογές του της αυτοµατοποιηµένης συλλογιστικής ώστε να δηµιουργηθεί ένα διαδίκτυο ικανό για την αυτοµατοποιηµένη προσφορά και συνεργασίας υπηρεσιών. 2.3 Έρευνα και εργασίες της διεθνούς βιβλιογραφίας Η πλατφόρµα που θα είναι σε θέση να εξυπηρετεί ηλεκτρονικές υπηρεσίες αξιοποιεί και συνδυάζει υπάρχοντα πρότυπα και τεχνολογίες αιχµής διαδικτύου και βιοµηχανικών δικτύων για να καταφέρει να ξεπεράσει τα τεχνικά και επικοινωνιακά προβλήµατα του χώρου στον οποίο απευθύνεται. Οι δύο άξονες για τη σχεδίαση και την υλοποίηση της πλατφόρµας είναι η χρήση σηµασιολογικών περιγραφών και η χρησιµοποίηση υπηρεσιών διαδικτύου ώστε να επιτευχθεί η ανοικτότητα των συστηµάτων και η ολοκλήρωση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών σε µία ενιαία πλατφόρµα. Στην υπάρχουσα βιβλιογραφία µπορούν να ανευρεθούν αρκετές σοβαρές προτάσεις που αντιµετωπίζουν τα προβλήµατα µίας πλατφόρµας υπηρεσιών. Κάποιες προτάσεις αντιµετωπίζουν χωριστά το πρόβληµα της εύρεσης και υλοποίησης µίας κοινής περιγραφής των συστηµάτων και συσκευών που συµµετέχουν σε κάποια σχεδίαση ή προσφέρουν υπηρεσίες σε µία οµάδα οµογενών συσκευών αντιµετωπίζοντας έτσι µόνο το επικοινωνιακό κοµµάτι µε τεχνολογίες διαδικτύου (και κυρίως υπηρεσίες διαδικτύου Web Services) για την προσθήκη ευελιξίας και ολοκλήρωσης εφαρµογών (π.χ. κτιριακής θέρµανσης) και διαδικασιών (παραγωγής κτλ.). Συστήµατα που αντιµετωπίζουν µόνο το επικοινωνιακό κοµµάτι παρουσιάζονται σε διάφορες εφαρµογές όπως στο [10] που είναι ένα σύστηµα για τη συλλογή video και πληροφοριών χρησιµοποιώντας πρωτόκολλο HTTPS, στο [11] ένα σύστηµα για τη συλλογή και αποστολή καρδιογραφηµάτων. Ένα σύστηµα το οποίο εισάγει έναν ενδιάµεσο εξυπηρετητή ο οποίος βρίσκεται ανάµεσα σε παρόχους υπηρεσιών και σε αντίστοιχες πύλες (gateways) χρησιµοποιώντας τεχνικές OSGi [69]. Το OSGi αποτελεί µία πλατφόρµα γενικής χρήσης η οποία είναι ανεπτυγµένη σε Java και έχει σκοπό την υποστήριξη εφαρµογών υπηρεσιών (ανάπτυξη, διάδοση, διαχείριση, κοστολόγηση). Το σύστηµα είναι ανοικτό δίνοντας τη δυνατότητα στον έµπειρο προγραµµατιστή της Java να αναπτύξει τις υπηρεσίες που θέλει. Ένας αριθµός αντίστοιχων συστηµάτων (πλατφόρµες) υπάρχουν για την εξυπηρέτηση συγκεκριµένων δικτύων όπως το Panοramix [56] και το i-lon [47] που χρησιµοποιεί το βιοµηχανικό δίκτυο LonWorks και πλατφόρµες για την απλή εξυπηρέτηση και συνεργασία συσκευών που χρησιµοποιούν για τη γνωστοποίηση τους το πρότυπο UPnP [61]. Το σύνολο των ανωτέρω αποτελεί εξειδικευµένες εφαρµογές ή κλειστά συστήµατα ή συστήµατα που περιορίζουν τα εργαλεία του χρήστη. Το OPC-UA[9] αποτελεί µία αρχιτεκτονική η οποία αν και δεν είναι ανοικτή αναπτύχθηκε στην προσπάθεια δηµιουργίας ενός στάνταρτ για την εξυπηρέτηση ανάπτυξης εφαρµογών όπου συµµετέχουν απρόσκοπτα ανοµοιογενείς συσκευές διαφορετικών κατασκευαστών. Η επικοινωνία επιτυγχάνεται µε την αποστολή µηνυµάτων µεταξύ πελατών εξυπηρετητών (clients servers) που ανήκουν σε διαφορετικού τύπου δίκτυα. Το πρότυπο ορίζει ένα συγκεκριµένο σύνολο υπηρεσιών που παρέχουν οι εξυπηρετητές και πως ο εκάστοτε εξυπηρετητής προσδιορίζει Σελίδα 26 από 168

28 στους πελάτες τις υπηρεσίες αυτές. Η πληροφορία µεταφέρεται χρησιµοποιώντας καθορισµένους τύπους δεδοµένων, ενώ οι εξυπηρετητές ορίζουν αντικείµενα που ανακαλύπτονται δυναµικά από τους πελάτες. Η επικοινωνία µπορεί να επιτευχθεί µε τη χρήση διαφόρων επικοινωνιακών πρωτοκόλλων και τα δεδοµένα µπορούν να κωδικοποιηθούν µε διαφορετική µορφοποίηση κάνοντας χρήση της XML κ.α. Η αρχιτεκτονική που προτείνει το OPC-UA προσφέρει αρκετές ευελιξίες σε ένα δίκτυο αλλά ταυτόχρονα επιβάλλει την υιοθέτηση περιορισµών στη σχεδίαση συσκευών και συστηµάτων. Στα πρότυπα [30] και [31] παρουσιάζεται µία πρόταση για το πως θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν οι οντολογίες και τα Web Services ώστε να επιτευχθεί ευφυής σύνδεση της πληροφορίας σε συστήµατα αυτοµατισµού. Οι συγγραφείς προτείνουν ένα µοντέλο οντολογίας, σχέσεων και κανόνων σύνδεσης καθώς και µία αρχιτεκτονική συστήµατος ώστε να είναι εφικτή η υλοποίηση τους. Το µοντέλο επεξεργασίας παρουσιάζεται ως ένα σύνολο δοµηµένων λειτουργιών, ενώ το πληροφοριακό µοντέλο αναλαµβάνει τη γεννώµενη πληροφορία της βιοµηχανικής διεργασίας. Μία διαδικασία, η οποία στηρίζεται σε οντολογίες, αντιµετωπίζει το πρόβληµα της σύνδεσης της πληροφορίας. Η προσέγγιση αυτή εµφανίζει οµοιότητες µε την παρούσα εργασία, καθώς εισάγει την οντολογική περιγραφή αντικειµένων ενός βιοµηχανικού δικτύου, περιορίζεται όµως στο πρόβληµα της ευφυούς σύνδεσης πληροφορίας. Στην παρούσα εργασία η οντολογία περιγράφει ένα µεγαλύτερο µέρος του βιοµηχανικού πεδίου των διεργασιών του και της ροής της πληροφορίας. Στις εργασίες [32], [33] και [34] προτείνεται µία αρχιτεκτονική ενός συστήµατος και ένα σενάριο λειτουργίας για παροχή υπηρεσιών προς κινούµενους χρήστες (mobile services/m-services). Το προτεινόµενο σύστηµα χρησιµοποιεί τις τεχνολογίες των Web Services και στη συνέχεια παρουσιάζει τα προβλήµατα που εισέρχονται λόγω της ασύρµατης παροχής των υπηρεσιών και τις λύσεις αυτών. Τρεις τύποι πληροφορίας παράγονται και χρησιµοποιούνται από την εφαρµογή: πληροφορία για τη γνωστοποίηση των υπηρεσιών, η περιγραφή τους και η παραγόµενη πληροφορία από τη χρήση τους. Το προτεινόµενο µοντέλο παρουσιάζει οµοιότητες ως προς την φιλοσοφία διάδοσης και γνωστοποίησης των παρεχόµενων υπηρεσιών από µία πλατφόρµα, καθώς και ως προς την ανοικτότητα τους συστήµατος. Η πλατφόρµα δεν προχωράει στη χρησιµοποίηση σηµασιολογικών περιγραφών και στην αναζήτηση µίας περιγραφικής οντολογίας που θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί από την εφαρµογή, καθώς εστιάζει στα τεχνικά θέµατα τις ασύρµατης επικοινωνίας παρόχων και χρηστών. Σχετικά µε το χώρο των m-services θα πρέπει να αναφερθεί ότι από πολλές εταιρείες έχουν προταθεί διάφορες πλατφόρµες και εργαλεία ανάπτυξης, χάρη στη µεγάλη αγορά που έχει δηµιουργήσει η εξάπλωση των κινητών τηλεφώνων και υπολογιστών παλάµης, net-books κλπ. 2.4 Υπηρεσίες ιαχείρισης Κτιριακών εγκαταστάσεων Από τις πιο διαδεδοµένες υπηρεσίες που χρησιµοποιούνται την τελευταία εικοσαετία είναι οι υπηρεσίες για τη διαχείριση των κτιριακών υποδοµών. Οι υπηρεσίες αυτές συνεχώς ανανεώνονται µε την προσθήκη καινούριων εφαρµογών και τεχνολογιών, οδηγώντας τα συστήµατα αυτά σε ολοκληρωµένα Συστήµατα ιαχείρισης Κτιρίων και Συστήµατα Ενεργειακής ιαχείρισης Κτιρίων (Building Management System BMS, Building Energy Management Systems BEMS). Τα συστήµατα αυτά είναι σε θέση να προσφέρουν µία σειρά από δυνατότητες, όπως επί παραδείγµατι αυτές του αυτόµατου ελέγχου και διαχείρισης µηχανολογικών και ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων, της δυνητικής εξοικονόµησης ενέργειας, της αυξηµένης εποπτείας χώρων, του ελέγχου πρόσβασης, του ελέγχου παραµέτρων ασφαλείας (όπως ανίχνευση φωτιάς ή εισβολής) κ.α. Η παροχή των ανωτέρω δυνατοτήτων από ένα σύστηµα απαιτεί τη χρήση και βέλτιστη αξιοποίηση ενός υπολογιστικού / πληροφοριακού συστήµατος το οποίο θα Σελίδα 27 από 168

29 συνεργάζεται µε όλο τον απαραίτητο εξοπλισµό για την υλοποίηση όλων των ανωτέρω ενεργειών. Οι λειτουργίες διαχείρισης µπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής: ιαχείριση µηχανολογικών και ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων Εδώ ανήκουν η λειτουργία ο έλεγχος και η διαχείριση των µηχανολογικών - ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων καθώς και η συλλογή πληροφοριών λειτουργίας για αξιοποίηση τους σε διάφορες εφαρµογές όπως: έλεγχο, διαχείριση και συντήρηση. ιαχείριση ενέργειας Στην κατηγορία αυτή ανήκει η εποπτεία ενεργοβόρων µονάδων καθώς και µονάδων µε σχετικά µικρή κατανάλωση ενέργειας (µονάδες φωτισµού, ανελκυστήρων, κ.α.). Εδώ υλοποιείται ο έλεγχος και η επιβολή σεναρίων εξοικονόµησης ενέργειας καθώς η συλλογή πληροφοριών σχετικά µε τα αποτελέσµατα αυτών των µέτρων προς βελτίωση και αναπροσαρµογή αυτών. ιαχείριση κινδύνου Η διαχείριση κινδύνου περιλαµβάνει την ολοκληρωµένη, συστηµατική και µε αποτελεσµατικό τρόπο διαχείριση σηµείων ελέγχου που παρακολουθούν ενδείξεις επικίνδυνων καταστάσεων. Ένα BMS έχει ως κύριο στόχο να παρέχει δυνατότητες διεπαφής και επικοινωνίας (interface) ανθρώπου µηχανής για τα συνδεδεµένα ελεγχόµενα υποσυστήµατα, καθώς και να παρέχει δυνατότητες επεξεργασίας των δεδοµένων των υποσυστηµάτων του κτιρίου. Οι ελάχιστες λειτουργίες ενός BMS συστήµατος κατηγοριοποιούνται ως κατωτέρω: ιεπαφή ανθρώπου µηχανής: Πρέπει να παρέχεται ένας φιλικός και ευέλικτος προς το χρήστη τρόπος αλληλεπίδρασης µε τα συνδεδεµένα και ελεγχόµενα υποσυστήµατα του κτιρίου. Το προσφερόµενο περιβάλλον διαχείρισης θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από την ευελιξία του σχετικά µε την προσαρµογή του στα δικαιώµατα του κάθε χρήστη. Τέλος το περιβάλλον διαχείρισης θα πρέπει να δίνει δυνατότητες για την επέκταση των ελεγχόµενων συστηµάτων καθώς και για την ενσωµάτωση νέων συστηµάτων ανεξαρτήτως κατασκευαστή Ασφάλεια συστήµατος: Είναι αναγκαία η διασφάλιση διαφορετικών επιπέδων πρόσβασης και ελέγχου ανά κατηγορία χειριστή καθώς και ο περιορισµός της πρόσβασης αυτών, στις απολύτως απαραίτητες ενέργειες για την εκτέλεση της εργασίας του ιαχωρισµός: Το σύστηµα πρέπει να συντονίζει τη ροή πληροφορίας µεταξύ των διαφόρων και των διαφορετικών υποσυστηµάτων ανταλλάσσοντας και διαχέοντας ανάλογα τα δεδοµένα που συλλέγονται ιαχείρισης συναγερµών: Είναι αναγκαία η παρουσίαση κατά σειρά σπουδαιότητας και χρόνου εµφάνισης, δυνητικά επικίνδυνων καταστάσεων ή αποκλίσεων διαφόρων τιµών µεγεθών. Το σύστηµα ενεργεί σύµφωνα µε τις προϋπάρχουσες ρυθµίσεις ενεργοποίησης συναγερµών, ειδοποιώντας είτε εξουσιοδοτηµένους χρήστες ή ενεργοποιώντας αντίστοιχους συναγερµούς. Αναφορές (reports): Ένα σύστηµα διαχείρισης θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα παρουσίασης επεξεργασµένων υποσυνόλων δεδοµένων µε τη µορφή αναφορών, σχετικά µε την τρέχουσα ή τις προηγούµενες τιµές διαφόρων διεργασιών µε τρόπο φιλικό στο χρήστη, τόσο στην οθόνη όσο και σε εκτυπωµένη µορφή. Ένα εξελιγµένο σύστηµα θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα στο χρήστη να ρυθµίζει και να παραµετροποιεί την εκάστοτε αναφορά σύµφωνα µε τις εκάστοτε υπάρχουσες ανάγκες. Συνοπτικά ένα σύστηµα αναφορών θα πρέπει να παρέχει δυνατότητες σε ένα χρήστη για: καταγραφή τάσεων, σχεδίαση παραστάσεων δεδοµένων πραγµατικού χρόνου καθώς και ιστορικών δεδοµένων. Σελίδα 28 από 168

30 2.4.1 Αρχιτεκτονική BMS / BEMS Συστηµάτων Ένα BMS που εγκαθίσταται σε ένα κτίριο µπορεί να θεωρηθεί ότι ακολουθεί µία αρχιτεκτονική τριών λογικών λειτουργικών οντοτήτων: Field Network: Αποτελεί την οντότητα του συστήµατος, η οποία ελέγχει την επικοινωνία µε τα συστήµατα αυτοµατισµού που είναι εγκατεστηµένα στους χώρους των ελεγχόµενων κτιριακών υποσυστηµάτων και αποτελείται από υλικό (αισθητήρες, ενεργοποιητές και ελεγκτές) καθώς και λογισµικό (διαδικασίες και εφαρµογές των ελεγκτών) Βάσης εδοµένων: Η οντότητα αυτή διασφαλίζει ακεραιότητα των δεδοµένων και την αποθήκευση τους. Ως δεδοµένα νοούνται τόσο τα πραγµατικά δεδοµένα των κτιριακών υποσυστηµάτων όσο και οι ρυθµίσεις του συστήµατος. ιεπαφή Ανθρώπου / Μηχανής (Man/Machine Interface Server): Η οντότητα αυτή καθιστά δυνατή την επικοινωνία του όλου συστήµατος µε τους χρήστες µέσω ενός εύχρηστου, γραφικού περιβάλλοντος. Οι ανωτέρω αναφερόµενες οντότητες είναι δυνατό να αποτελούν ένα ενιαίο πακέτο λογισµικού, το οποίο εγκαθίσταται σε ένα υπολογιστικό σύστηµα, ή να είναι κατανεµηµένες σε διαφορετικά διακριτά στοιχεία υλικού και λογισµικού. Στην περίπτωση που το BMS ακολουθεί µία µη κατανεµηµένη αρχιτεκτονική, θα πρέπει να εγγυάται τη δυνατότητα επέκτασής του για το σύνολο ή για υποσύνολα των δραστηριοτήτων του, καθώς και την ευελιξία στη ρύθµιση και την αντικατάσταση µέρους των συστηµάτων. Αντιθέτως, σε ένα σύστηµα BMS που ακολουθεί µία κατανεµηµένη αρχιτεκτονική, µπορεί να γίνει η ολοκλήρωση ευφυών συστηµάτων, για παράδειγµα ενσωµατωµένων συστηµάτων (embedded systems) αυξηµένης υπολογιστικής ισχύος, τα οποία να παρέχουν ένα συγκεκριµένο είδος υπηρεσιών διαχείρισης (ολοκληρωµένη διαχείριση φωτισµού και ψύξης δωµατίου). Η κατανοµή της ευφυΐας οδηγεί σε αύξηση της αξιοπιστίας του συστήµατος καθώς µειώνει τα µονοσήµαντα σηµεία αποτυχίας του συστήµατος (single point of failure). Η εκάστοτε αρχιτεκτονική που θα ακολουθηθεί από ένα BMS σύστηµα θα πρέπει να εξασφαλίζει την επεκτασιµότητα του συστήµατος χωρίς διαταραχή της λειτουργικότητάς του, την αυξηµένη αξιοπιστία καθώς και την εύκολη ανίχνευση βλαβών, ενώ θα πρέπει να είναι εύκολη η αντικατάσταση υποσυστηµάτων είτε λόγω βλάβης ή λόγω απαιτήσεων αυξηµένης λειτουργικότητας Τεχνολογικά χαρακτηριστικά (Υλικό) BMS / BEMS συστηµάτων Τα συστήµατα BMS όπως παρουσιάστηκαν στην προηγούµενη ενότητα αποτελούνται από το υλικό (hardware) και το λογισµικό (software) το οποίο και προσδιορίζει τις εφαρµογές τις οποίες υλοποιεί το εκάστοτε σύστηµα Ενσύρµατες Επικοινωνίες Συστηµάτων Οι ενσύρµατες συνδέσεις µεταξύ των κτιριακών υποσυστηµάτων και του BMS βασίζονται σε φυσικό µέσο τύπου συνεστραµµένου ζεύγους καλωδίων (twisted-pair) ή σε UDP καλωδίωση η οποία µπορεί να είναι θωρακισµένη ή µη (shielded or unshielded) αναλόγως του υποσυστήµατος και των συνθηκών λειτουργίας. Εκτός των ανωτέρω ορισµένες εφαρµογές αξιοποιούν την υπάρχουσα καλωδίωση ισχύος (powerline) για µεταφορά δεδοµένων, εφ όσον εξασφαλίζεται η αξιοπιστία της µετάδοσης από παρεµβολές τύπου αιχµών ρεύµατος ή θόρυβο. Ασύρµατες Επικοινωνίες Συστηµάτων Στα συστήµατα που χρησιµοποιούν ασύρµατες τεχνολογίες, συναντούµε RF, WiFi, ZigBee και Bluetooth τεχνολογίες. Σελίδα 29 από 168

31 Κεντρικό Υπολογιστικό Σύστηµα Αναφορικά µε το κεντρικό υπολογιστικό σύστηµα ενός BMS, αυτό εξαρτάται από την εκάστοτε αρχιτεκτονική (κατανεµηµένη ή µη) και τη φιλοσοφία που ακολουθεί ο κάθε κατασκευαστής. Γενικότερα όµως ανάλογα µε την κλίµακα µεγέθους του κάθε συστήµατος (σηµεία εισόδου / εξόδου) καθώς και των αριθµό των προσφερόµενων υπηρεσιών και χρηστών, το σύστηµα θα πρέπει να έχει την απαραίτητη υπολογιστική ισχύ ώστε να τα εξυπηρετεί µε αξιοπιστία. Ως βασικά χαρακτηριστικά το κάθε σύστηµα θα πρέπει να έχει την κατάλληλη επεξεργαστική ισχύ, αρκετή µνήµη καθώς και αποθηκευτικά µέσα. Επιπλέον θα πρέπει να υπάρχει µέριµνα για την επεκτασιµότητα των χαρακτηριστικών αυτών. Κατανεµηµένα Ελεγκτικά Συστήµατα Στην περίπτωση των συστηµάτων που έχουν κατανεµηµένη αρχιτεκτονική, το υλικό των κατανεµηµένων περιφερειακών ελεγκτικών συστηµάτων αποτελείται από ενσωµατωµένα συστήµατα (embedded systems), που διαθέτουν µικροεπεξεργαστή, µνήµη αλλά και εξειδικευµένα κυκλώµατα οδήγησης διαφόρων φορτίων (κλιµατιστικά µεγάλων χώρων). Τα κατανεµηµένα ελεγκτικά συστήµατα έχουν τη δυνατότητα ανταλλαγής και άντλησης δεδοµένων µε το κεντρικό σύστηµα του BMS Πρωτόκολλα επικοινωνιών Οφέλη Η διασφάλιση της επεκτασιµότητας ενός συστήµατος και της εύκολης συντήρησης του εξαρτώνται σε µεγάλο βαθµό από το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιµοποιεί το σύστηµα. Η χρήση τεχνολογικά ώριµων και ανοικτών πρωτοκόλλων δίνει τη δυνατότητα αξιοποίησης µίας πληθώρας εξοπλισµού υλικού και λογισµικού από διαφορετικούς κατασκευαστές συµβάλλοντας κατ αυτόν τον τρόπο σε αύξηση της ανεξαρτησίας της επιλεγµένης λύσης. Επιπρόσθετα η υιοθέτηση ανοικτών προτύπων και πρωτοκόλλων επικοινωνίας διευκολύνει την ολοκλήρωση άλλων ετερογενών δικτύων καθώς και τη δυνητική διασύνδεσή τους µέσω Internet. Στην παρακάτω ενότητα, αναφέρονται ενδεικτικά ορισµένες από τις πιο γνωστές και επιτυχηµένες επικοινωνιακές λύσεις που είναι δυνατό να χρησιµοποιηθούν για τη διασύνδεση των επί µέρους κτιριακών υποσυστηµάτων µε ένα κεντρικό BMS σύστηµα. Η χρήση ενός BMS συστήµατος οδηγεί στα ακόλουθα οφέλη: Κεντρικός έλεγχος: Το BMS προσφέρει δυνατότητες ελέγχου και παρακολούθησης σε πραγµατικό χρόνο από ένα κεντρικό σηµείο, εγκαταστάσεων οι οποίες βρίσκονται κατανεµηµένες σε όλο το κτίριο. ιαχείριση ενέργειας: Το BMS πρέπει να διαθέτει δυνατότητες που καθιστούν δυνατή τη συνολική παρακολούθηση της ενέργειας που καταναλώνεται από όλα τα υποσυστήµατα, και να διευκολύνει τη δηµιουργία σεναρίων χρήσης, ώστε να επιτυγχάνεται εξοικονόµηση ενέργειας. Πρόληψη κίνδυνων: Το BMS µέσω της δυνατότητας παρακολούθησης των τάσεων εξέλιξης των τιµών φυσικών σηµάτων διεργασιών, πρέπει να δίνει τη δυνατότητα δηµιουργίας και εµφάνισης ενδεικτικών συναγερµών για την ύπαρξη πιθανού προβλήµατος. Καταγραφή της συµπεριφοράς και της δυναµικής των υποσυστηµάτων, ώστε να µπορούν να γίνουν ασφαλείς προβλέψεις µε αντιπαραβολή των στοιχείων και να αναλαµβάνεται έγκαιρη δράση. Σελίδα 30 από 168

32 2.5 Παροχή Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Η παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών ψηφιακού περιεχοµένου αποτελεί τη νεότερη φάση στην παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών και την «απογείωση» τους όταν αυτό γίνεται µέσω διαδικτύου. Οι υπηρεσίες αυτές συµπεριλαµβάνουν κατά κύριο µέρος την παροχή υπηρεσιών σε οικιακούς χρήστες όπως υπηρεσίες οικιακής φροντίδας, ιατρικές, ασφάλειας, φύλαξης, ενεργειακής διαχείρισης (εξοικονόµηση ενέργειας, εναλλαγή µε ανανεώσιµες πηγές κλπ), οικιακών αυτοµατισµών. Σύµφωνα µε πρόσφατες µελέτες διεθνών οργανισµών στην Αµερική οι εξελίξεις θα οδηγηθούν κυρίως από την παροχή κατ οίκον ψυχαγωγικών υπηρεσιών (home entertainment industry), ενώ στην Ευρώπη η διείσδυση θα πραγµατοποιηθεί κυρίως µε την παροχή οικιακών υπηρεσιών οι οποίες κατατάσσονται στις παρακάτω οµάδες: Υπηρεσίες οικιακής φροντίδας και ιατρικές υπηρεσίες Υπηρεσίες ασφαλείας και φύλαξης Υπηρεσίες κτιριακού αυτοµατισµού και ενεργειακής διαχείρισης Οι υπηρεσίες αυτές θεωρούνται οι πιο σηµαντικές στο χώρο παροχής οικιακών και κτιριακών υπηρεσιών καθώς και οι πιο άµεσα εφαρµόσιµες σύµφωνα µε επικρατούσες και αναδυόµενες τεχνολογίες Υπηρεσίες Οικιακής Φροντίδας και Ιατρικές Η παροχή ιατρικών υπηρεσιών και υπηρεσιών φροντίδας αποτελεί µία περιοχή µε τεράστιο δυναµικό. Η δυνατότητα συνεχούς παρακολούθησης κρισίµων βιοµετρικών παραµέτρων (θερµοκρασία, πίεση, καρδιακοί παλµοί, καρδιογράφηµα, κ.ά.) για υπερήλικες, ασθενείς σε ανάρρωση, χρόνια ασθενείς, άτοµα µε ειδικές ανάγκες και παιδιά, καθώς και η αποστολή αυτών των πληροφοριών σε Νοσοκοµεία, συγκεκριµένους ιατρούς και άλλες συναφείς υπηρεσίες σε περίπτωση εκτάκτων καταστάσεων, αυξάνει το αίσθηµα ασφαλείας και την ποιότητα ζωής των εν λόγω χρηστών. Ο αριθµός ατόµων που αποτελούν του δυνητικούς χρήστες αυτής της κατηγορίας ηλεκτρονικών υπηρεσιών (άτοµα τρίτης ηλικίας και ασθενείς µε χρόνιες παθήσεις όπως διαβητικοί, καρδιοπαθείς, ασθµατικοί, κλπ.) συνεχώς αυξάνεται, καθώς η ανάγκη παροχής υπηρεσιών φροντίδας, καθίσταται συνεχώς διογκούµενη, τόσο σε αριθµητικούς όρους όσο και σε οικονοµικούς. Οι παράµετροι που κατά κανόνα µπορούν να εξεταστούν και έχει αναπτυχθεί η σχετική τεχνολογία για αυτό έχει να κάνει µε: Τη θερµοκρασία Την πίεση Την καρδιακή λειτουργία (πίεση, σφιγµοί, καρδιακός ρυθµός) Την περιεκτικότητα γλυκόζης στο αίµα Εντοπισµού θέσης και κινητικότητας εντός χώρου Αυτές οι παράµετροι είναι εύκολο να µετρηθούν αυτόµατα και να αποσταλούν αυτόµατα στον αντίστοιχο πάροχο ώστε να χρησιµοποιηθούν έµµεσα και συνδυαστικά για την ανίχνευση κρίσιµων καταστάσεων Υπηρεσίες Ασφαλείας (safety) και φύλαξης (security) Η παροχή υπηρεσιών ασφαλείας (safety) και φύλαξης (security) αποτελεί και αυτή ένα χώρο µε τεράστιο δυναµικό, καθώς δίνει τη δυνατότητα εποπτείας παραµέτρων ασφαλείας και φύλαξης οικιών και κτιρίων, ανίχνευσης παραβιάσεων και µετάδοσης Σελίδα 31 από 168

33 συναγερµών σε εξουσιοδοτηµένα πρόσωπα και σε παρόχους αντιστοίχων υπηρεσιών. Ως κύριοι λόγοι για την ανάγκη παροχής τέτοιων υπηρεσιών θεωρούνται: η αυξηµένη ανάγκη σε θέµατα προστασίας και ασφάλειας, η ραγδαία αύξηση της εγκληµατικότητας, ο συνεχώς αυξανόµενος αριθµός ανθρώπων που ζουν µόνοι τους, ο αυξανόµενος αριθµός ατόµων που παρουσιάζουν προβλήµατα υγείας όπως απώλεια µνήµης ή άλλες παθήσεις που χρήζουν προστασίας από κινδύνους στο χώρο διαµονής τους, όπως φωτιά, διαρροές υγρών ή αερίων, πτώσης κ.α.. Η πλειονότητα των συστηµάτων παροχής υπηρεσιών ασφάλειας αποτελούν εξειδικευµένες προσεγγίσεις, µειώνοντας έτσι την ευελιξία και την προστιθέµενη αξία τους. Τα υπάρχοντα συστήµατα προστασίας έχουν κάνει ένα µικρό άνοιγµα προς την κατεύθυνση του «ολοκληρωµένου συστήµατος» µέσα σε οικίες και κτίρια, κυρίως λόγω ελλείψεως καταλλήλων διεθνών προτύπων. Συνέπεια αυτών είναι η δηµιουργία αυτόνοµων υποσυστηµάτων, µε περιορισµένες δυνατότητες επικοινωνίας και διασύνδεσης µε άλλα συστήµατα αυτοµατισµού όπως φωτισµού, θέρµανσης, κλιµατισµού κλπ.. Βεβαίως υπάρχουν αρκετά πρότυπα για τη δικτύωση συσκευών για κτιριακούς αυτοµατισµούς (LonWorks, Konnex, X10 κ.ά) αλλά µέχρι στιγµής δεν έχουν αναπτυχθεί σε µεγάλο βαθµό υπηρεσίες που να µπορούν να υποστηρίξουν πολλαπλά / διαφορετικά υποσυστήµατα που λειτουργούν µε διαφορετικά πρωτόκολλά. Η λύση µίας πιο ευέλικτης πλατφόρµας, η οποία θα επιτρέπει προηγµένες υπηρεσίες φροντίδας, προστασίας και ασφάλειας, να προσφέρονται µέσα από ένα κοινό σύστηµα, συνδυαζόµενη µε πολλές νέες και προηγµένες υπηρεσίες, στις οποίες το κτιριακό δίκτυο θα θεωρείται ως ένα σύνολο, θα οδηγήσει σε ολοκλήρωση των αυτόνοµων και ιδιοκτησιακών συστηµάτων ασφαλείας σε µία δέσµη ηλεκτρονικών υπηρεσιών όπου θα συµπεριλαµβάνονται η ασφάλεια και η φύλαξη Υπηρεσίες κτιριακού αυτοµατισµού και Ενεργειακής ιαχείρισης Η ανάγκη διαχείρισης κτιριακών και οικιακών υποδοµών καθίσταται ολοένα και πιο επιτακτική µε αποτέλεσµα την ανάγκη χρησιµοποίησης Συστηµάτων ιαχείρισης Κτιρίου (Building Management System BMS). Τα συστήµατα αυτά προσφέρουν µία σειρά από δυνατότητες, όπως αυτές της δυνητικής εξοικονόµησης ενέργειας και της αυξηµένης εποπτείας και ελέγχου εγκατεστηµένων συστηµάτων αυτοµατισµού. Η παροχή των ανωτέρω υπηρεσιών απαιτεί τη βέλτιστη χρήση και αξιοποίηση όλων των σηµείων ελέγχου ενός κτιρίου. Οι επιµέρους υπηρεσίες που θα µπορούσαν να συµπεριληφθούν σε µία δέσµη υπηρεσιών αυτής της κατηγορίας είναι οι ακόλουθες: ιαχείριση εγκαταστάσεων. Η λειτουργία και ο έλεγχος τεχνικών εγκαταστάσεων και η συλλογή πληροφοριών όπως διαχείρισης και συντήρησης ιαχείριση ενέργειας. Η υλοποίηση σεναρίων εξοικονόµησης ενέργειας και η συλλογή πληροφοριών σχετικά µε το αποτέλεσµα αυτών ιαχωρισµός και συντονισµός της ροής πληροφορίας των διαφορετικών υποσυστηµάτων ιαχείρισης συναγερµών Καταγραφή γεγονότων, δηµιουργία αναφορών και καταγραφή (πρόβλεψη) τάσεων 2.6 Τεχνολογίες κτιριακού και οικιακού αυτοµατισµού Οι τεχνολογίες οικιακού και κτιριακού αυτοµατισµού, περιλαµβάνουν: Σελίδα 32 από 168

34 Τεχνολογίες που υποστηρίζουν τις δικτυώσεις αυτοµατισµών Τεχνολογίες ενδιάµεσου λογισµικού (middleware) που χρησιµοποιούνται για τη σύνδεση συσκευών και εφαρµογών Τεχνολογίες συσκευών τύπου οικιακών ή διαδικτυακών πυλών (residential or web gateways) για την οµοιόµορφη προσπέλασή των δικτυωµένων συσκευών από τους παρόχους υπηρεσιών ή την ολοκλήρωσή τους στο διαδίκτυο και διασύνδεση τους µε άλλα δίκτυα Τεχνολογίες δικτύωσης αυτοµατισµών LonWorks, ένα ολοκληρωµένο δίκτυο ελέγχου το οποίο προσφέρει λύσεις για βιοµηχανικό και κτιριακό αυτοµατισµό. Αποτελεί το επικρατέστερο πρότυπο για τον κτιριακό αυτοµατισµό στην Αµερικάνικη αγορά ενώ έχει διεισδύσει και στην Ευρώπη. Πρόκειται για ένα δίκτυο µε πολλές εφαρµογές υποστήριξης και ελέγχου σε όλους τους χώρους. Οι κόµβοι του δικτύου µπορούν να επικοινωνήσουν µεταξύ τους µέσα από δισύρµατο καλώδιο, από γραµµή ισχύος αλλά και ασύρµατα [47]. Konnex (KNX), ένα ευρωπαϊκό πρότυπο για οικιακό / κτιριακό αυτοµατισµό, που προέκυψε από τη συνένωση τριών τεχνολογιών δικτύων πεδίου του χώρου, EIB (European Installation Bus Association), EHSA (European Home Systems Assosiation) και BCI (BatiBUS Club Intenational). Το KNX από το δεκέµβριο του 2003 αποτελεί το πρώτο ανοιχτό στάνταρτ για τον Οικιακό και Κτιριακό Έλεγχο [48]. Χ-10, από τις πρώτες τεχνολογίες στο χώρο, το οποίο επιτρέπει τη δικτύωση αναλογικών και ψηφιακών συσκευών µε τη χρήση διαφόρων µέσων που περιλαµβάνουν τις γραµµές ισχύος, συνεστραµµένα ζεύγη (twisted pair) καλωδίων, RF και IR. Μια µεγάλη γκάµα συσκευών και λογισµικού υποστήριξης είναι διαθέσιµες για αυτό το πρωτόκολλο, το οποίο αν και τεχνικά υστερεί σε σχέση µε τα προαναφερθέντα, τυγχάνει µεγάλης διάδοσης στο χώρο του οικιακού αυτοµατισµού [49] Τεχνολογίες middleware HomePNA (Home Phone Network Alliance) πρόκειται για δίκτυο µε σκοπό τη δικτύωση συσκευών όπως υπολογιστές, εκτυπωτές, κλπ., εντός σπιτιού πάνω από το υπάρχον τηλεφωνικό δίκτυο[50]. HomePlug (HomePlug Powerline Alliance) ένα δίκτυο υψηλών ταχυτήτων πάνω από γραµµές ισχύος. Οι συσκευές, κυρίως υπολογιστές, µπορούν να συνδεθούν µε το διαδίκτυο και µε άλλα δίκτυα εντός του σπιτιού [51]. HomeRF (HomeRF Working Group) τεχνολογία που επιχειρεί επικοινωνία µεταξύ υπολογιστών και ηλεκτρονικών συσκευών εντός σπιτιού. Ο οργανισµός έχει επίσης προδιαγράψει και µία τεχνολογία για ασύρµατη οικιακή επικοινωνία SWAP (Shared Wireless Access Protocol), ενώ έχει συµπεριλάβει και την DECT (Digital Enhanced Cordless Telephony) τεχνολογία [52]. HAVi, ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας για δικτύωση συσκευών εικόνας-ήχου. Το πρότυπο επιτρέπει σε όλες τις ψηφιακές συσκευές να επικοινωνούν µεταξύ τους µέσω του IEEE 1394 (Firewire), το οποίο µπορεί να µεταφέρει πακέτα εικόνας-ήχου σε πολλά σηµεία εντός σπιτιού [53]. JINI, µια τεχνολογία για δίκτυα η οποία παρέχει απλή υποδοµή για παροχή υπηρεσιών µε αυτόµατη αλληλεπίδραση µεταξύ προγραµµάτων που χρησιµοποιούν υπηρεσίες ανεξάρτητες µηχανής και λειτουργικού συστήµατος. Κάποιο δίκτυο που συνίσταται από υπηρεσίες και εξυπηρετεί πελάτες σε αυτές µπορεί εύκολα να Σελίδα 33 από 168

35 διαχειριστεί χρησιµοποιώντας Jini τεχνολογία. Η τεχνολογία Jini είναι ανοιχτή, επιτρέποντας την ευρεία διάδοση της, καθώς και την ανάπτυξη εφαρµογών και υπηρεσιών από τρίτους κατασκευαστές [54] Οικιακές πύλες (Residential Gateways) Τα κτιριακά και οικιακά δίκτυα συνήθως καταλήγουν σε συσκευές οι οποίες αποτελούν τον ενδιάµεσο κρίκο είτε µεταξύ των δικτύων και του διαδικτύου ή µεταξύ δύο διαφορετικών δικτύων, ενώ ταυτόχρονα έχουν δυνατότητες εκτέλεσης εφαρµογών σύµφωνα µε έναν αριθµό πρότυπων τεχνολογιών (όπως OPC, OSGi, JINI, κλπ). Αν η πύλη δεν χρησιµοποιεί κάποιο από τα ανωτέρω πρότυπα, θα πρέπει να διαθέτει ανοιχτή αρχιτεκτονική ώστε να επιτρέπει σε (ανοµοιογενή) εξωτερικά δίκτυα να επικοινωνούν µε το κτιριακό δίκτυο. Οι διάφορες υλοποιήσεις των οικιακών πυλών σήµερα περιλαµβάνουν κατά κύριο λόγο set-top boxes δηλαδή υπολογιστές µε περιορισµένες δυνατότητες τόσο επέκτασης όσο και διαθέσιµων πόρων σε σχέση µε ένα κλασικό desktop PC, τα οποία όµως διαθέτουν αρκετή ισχύ για να εκτελέσουν τις εφαρµογές που σχετίζονται µε την παροχή οικιακών και κτιριακών υπηρεσιών. Ο λόγος που τα settop boxes αποτελούν προσφιλέστερη επιλογή σε σχέση µε τα κλασσικά desktop PC έχει να κάνει µε το ότι είναι πιο διακριτικά στην εµφάνισή τους (έχουν πολύ µικρότερο όγκο σε σχέση µε τα κλασσικά PC), έχουν λιγότερα µηχανικά µέρη (flash disks αντί για Hard Disk Drives), και είναι πιο αξιόπιστα. Ενδεικτικά αναφέρεται η οικιακή πύλη της IOConnect Architecture. Πλατφόρµα για τον ηλεκτρονικό έλεγχο οικιακών συσκευών µέσω διαδικτύου από την Coactive µε τη χρήση συσκευής δικτυακής πύλης (web gateway) [55]. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η εταιρεία Παροχής Υπηρεσιών Sensel AB προσπάθησε να παράσχει οικιακές υπηρεσίες χρησιµοποιώντας την πλατφόρµα της Coactive, κάτι που απέτυχε λόγω περιορισµένης ζήτησης και οδήγησε σε κλείσιµο της εταιρείας Πρότυπες πλατφόρµες για την παροχή υπηρεσιών Όπως έχει αναφερθεί ο χώρος της παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών καλύπτει ένα ευρύτερο φάσµα εξυπηρέτησης ηλεκτρονικών συσκευών µε διαφορετικές ανάγκες µετάδοσης πληροφορίας τόσο σε όγκο όσο και σε περιεχόµενο. Η ανοµοιογένεια των υπηρεσιών και η εξυπηρέτηση όλων αυτών των υπηρεσιών αλλά και η διαχείριση τους, είναι κάτι που έχει απασχολήσει ένα σηµαντικό αριθµό ενεργών αλλά και παθητικών «παικτών» της περιοχής παροχής υπηρεσιών. Ως ενεργοί παίκτες µπορούν να θεωρηθούν οι εταιρείες οι οποίες αναπτύσσουν λογισµικό για την παροχή και υποστήριξη ηλεκτρονικών υπηρεσιών, ενώ ως παθητικοί θεωρούνται οι κατασκευάστριες εταιρείες των οποίων τα προϊόντα µπορούν να ενσωµατωθούν στις πλατφόρµες και υπηρεσίες τρίτων. Στο χώρο ΠΥ µπορεί πλέον να βρεθεί µία πληθώρα εφαρµογών που υποστηρίζουν την ηλεκτρονική παροχή υπηρεσιών. Οι εν λόγω εφαρµογές είναι κυρίως εµπορικές εφαρµογές οι οποίες έχουν αναπτυχθεί και υλοποιηθεί από αντίστοιχες εταιρείες του χώρου των αυτοµατισµών και παροχής υπηρεσιών, έχοντας ως στόχο την υποστήριξη των εκάστοτε προϊόντων τους και σκοπό να προσδώσουν αυξηµένη αξία (added value) σε αυτά. Βλέποντας το από την πλευρά των προσφερόµενων υπηρεσιών µπορούµε να χωρίσουµε τα υπάρχοντα συστήµατα στις τρεις παραπάνω κατηγορίες, κτιριακός αυτοµατισµός /ενεργειακή διαχείριση, ασφάλεια / φύλαξη και ιατρικές εφαρµογές / οικιακή φροντίδα, κάνοντας για άλλη µια φορά σαφές το κενό που υπάρχει σχετικά µε την ολοκλήρωση αυτών των υπηρεσιών πάνω από µία ενιαία πλατφόρµα. Αναφορικά παραθέτουµε κάποιες ενδεικτικές πλατφόρµες από τις παραπάνω κατηγορίες. Σελίδα 34 από 168

36 Στην κατηγορία των εµπορικών συστηµάτων έχουµε ενδεικτικά την πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών σε δίκτυο ελεγκτών (Controllers) και PLCs: Panoramix [56], η οποία έχει παρουσιαστεί από την εταιρεία Echelon και υποστηρίζει την αποµακρυσµένη διαχείριση τοπικών δικτύων αυτοµατισµού, όπου χρησιµοποιείτε το πρωτόκολλο επικοινωνίας LonWorks. Η αποµακρυσµένη διαχείριση γίνεται µε τη χρήση του διαδικτύου και των τεχνολογιών αυτού, ενώ η πλατφόρµα Panoramix µπορεί να συνδεθεί µε συστήµατα διαχείρισης τύπου ERP και CRM. Η πλατφόρµα αυτή αφορά εφαρµογές που απαιτούν τον έλεγχο πολλαπλών σηµείων ελέγχου µίας γεωγραφικά κατανεµηµένης αρχιτεκτονικής. Η πλατφόρµα παρέχει τις δυνατότητες της µε χρήση τεχνολογιών διαδικτυακών υπηρεσιών, ενώ είναι δυνατή η συνδυασµένη χρήση και ολοκλήρωση της µε συστήµατα διαχείρισης όπως ERP και CRM. Η πλατφόρµα οικιακού αυτοµατισµού από την Home Automation Inc. [57] αποτελεί ένα αντιπροσωπευτικό σύστηµα της κατηγορίας του, το οποίο παρέχει αυξηµένες δυνατότητες ελέγχου και παρακολούθησης οικιακών αυτοµατισµών. Οι δυνατότητες ελέγχου του συστήµατος εκτείνονται στη διαχείριση ενέργειας, έλεγχο φωτισµού, ρύθµιση κλιµατισµού χώρου, ενώ παρέχει και κάποιες δυνατότητες συστηµάτων ασφαλείας καθώς και παρακολούθησης χώρων. Αντιπροσωπευτικές πλατφόρµες ιατρικών συστηµάτων οικιακής φροντίδας και ιατρικών υπηρεσιών αποτελούν συστήµατα για αποµακρυσµένη παρακολούθηση καρδιογραφηµάτων, συστήµατα για την παρακολούθηση φυσικής κατάστασης ασθενών (παρακολούθηση πίεσης, κινητικότητας, θερµοκρασίας κλπ), καθώς και εφαρµογές παρακολούθησης ινσουλίνης για διαβητικούς. 2.7 Τεχνολογίες Γλώσσες επικοινωνίας συστηµάτων XML Στο παρακάτω κοµµάτι του κεφαλαίου θα παρουσιαστούν τεχνολογίες και επικοινωνιακά πρότυπα τα οποία έχουν εισαχθεί και υιοθετηθεί στο χώρο της Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών. Οι τεχνολογίες αυτές χρησιµοποιούνται από το χώρο της πληροφορίας και του διαδικτύου (information computing and internet), µε σκοπό την εισαγωγή και καθιέρωση κοινά αποδεκτών µορφών επικοινωνίας µεταξύ των υπολογιστικών συστηµάτων. Η αναφορά µας δεν θα εξαντλήσει το σύνολο των ανωτέρω, καθώς ο αριθµός τους είναι πολύ µεγάλος (και συνεχώς αυξανόµενος), αλλά θα περιοριστούµε στις πιο δηµοφιλείς τεχνολογίες και στα πιο ευρέως αποδεκτά πρότυπα. Η XML (extensive Markup Language) [58] αποτελεί ένα σύνολο κανόνων σύνταξης για την περιγραφή και αναπαράσταση πληροφορίας. Η XML ξεκίνησε το 1996 ενώ υιοθετήθηκε από το W3C το εν αποτέλεσε καινούρια γλώσσα καθώς βασίστηκε στην SGML (Standard Generalized Markup Language) που προτάθηκε το 1969 [59] και αποτελεί υποσύνολο αυτής. Η XML, σε αντιστοιχία µε τη γλώσσα HTML που χρησιµοποιείται στο διαδίκτυο, χρησιµοποιείται για την περιγραφή του οποιουδήποτε δικτυακού περιεχοµένου. Η ευελιξία της τεχνολογίας και η ευρεία χρήση της οφείλεται στο γεγονός ότι πολύ εύκολα κάποιος µπορεί να προσθέσει πληροφορία δηµιουργώντας το δικό του «λεξικό» όρων απλά προσθέτοντας τις κατάλληλες επιγραφές (tags). Το «λεξικό» αποτελείτε από ένα σύνολο «επιγραφών» και «ιδιοτήτων» που χρησιµοποιούνται για την περιγραφή πληροφορίας. Η XML πέρα από την απλή εφαρµογή της περιγραφής πληροφορίας, έχει τις δυνατότητες περιγραφής δοµηµένης πληροφορίας, όπως για παράδειγµα την περιγραφή ενός κειµένου ή ενός ιστοχώρου, καθώς και παροχής πληροφορίας σχετικά µε τον τρόπο επεξεργασίας και διαχείρισης της πληροφορίας αυτής. Το µεγαλύτερο πλεονέκτηµα της XML είναι ότι χρησιµοποιεί φυσική γλώσσα, κάτι το οποίο την κάνει να είναι ανεξάρτητη συγκεκριµένων εφαρµογών, επιτρέποντας Σελίδα 35 από 168

37 2.7.2 SOAP οποιαδήποτε µηχανή ή εφαρµογή να επεξεργαστεί τα αρχεία που ακολουθούν το συντακτικό της. Η φυσική γλώσσα επιτρέπει τόσο στις µηχανές όσο και στους ανθρώπους την επεξεργασία και την απορρόφηση της πληροφορίας, κάτι το οποίο ενισχύεται από τη δενδροειδή µορφή σύνταξης που ακολουθεί ένα αρχείο XML. Οι παραπάνω δυνατότητες που χαρακτηρίζουν την XML σε συνδυασµό µε την ανοικτότητά της έχουν συµβάλει τόσο στην εξάπλωση της όσο και στην υιοθέτηση της ως βάση για τη δηµιουργία εξειδικευµένων υποστηρικτικών γλωσσών όπως γλωσσών για την αναζήτηση (Xpath, XQuery [60]) και αποθήκευση πληροφοριών από XML αρχεία. Κάτι συχνό που συναντάµε σε XML αρχεία είναι τα «XML Namespaces», τα οποία αποτελούν σύνολα στοιχείων που χαρακτηρίζουν έναν επιστηµονικό χώρο και χρησιµοποιούνται ως αναφορά, ώστε να αποφεύγονται παρεξηγήσείς µεταξύ όρων που χρησιµοποιούνται σε διάφορα και διαφορετικά αρχεία. Η τεχνολογία SOAP (Simple Object Access Protocol) αποτελεί ένα πρότυπο επικοινωνίας το οποίο ξεκίνησε να αναπτύσσεται από το W3C το Η SOAP επιτρέπει την οργάνωση πληροφορίας κατά XML, ώστε να µπορεί να ανταλλαχθεί µεταξύ διαδικτυακών υπηρεσιών (Web Services). Αυτό επιτυγχάνεται δίνοντας περιγραφή του τρόπου µε τον οποίο το SOAP µήνυµα πρέπει να µεταδοθεί µέσω HTTP (ή µέσω SMTP), δίνοντας ένα σύνολο κανόνων βάσει των οποίων πρέπει να γίνεται η επεξεργασία ενός SOAP µηνύµατος, καθώς και µια τακτοποίηση των οντοτήτων που σχετίζονται µε την επεξεργασία. Τα SOAP µηνύµατα µπορούν να αναπαρασταθούν ως φάκελοι (envelopes), στους οποίους η εφαρµογή εσωκλείει τα προς αποστολή δεδοµένα (SOAP Body), τον τρόπο που αυτά θα πρέπει να επεξεργαστούν (Data encoding and Description), καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο η SOAP θα επικοινωνήσει µε τα διάφορα αντικείµενα (request / response mode). Όλη η πληροφορία του πακέτου SOAP, είναι σε µορφή XML, κάτι που συµβάλει στην επίλυση προβληµάτων αναπαράστασης των δεδοµένων (χρησιµοποιεί το XML Schema για να αναπαραστήσει δεδοµένα και τις δοµές τους). Η SOAP είναι ένα πολύ απλό πρωτόκολλο, που δίνει τη δυνατότητα της ανοικτής επικοινωνίας και της µεταφοράς δεδοµένων από µια πλατφόρµα middleware σε µια άλλη [62]. Σχήµα 2.5 Ροή επικοινωνίας µέσω SOAP Σελίδα 36 από 168

38 2.7.3 UDDI Η τεχνολογία UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) προήλθε από τη συνεργασία των IBM, Microsoft και Ariba στις προσπάθειες τους για ανάπτυξη κανόνων διαχείρισης των Υπηρεσιών ιαδικτύου. Στόχος του UDDΙ είναι να παρέχει την αναγκαία υποδοµή για την περιγραφή και αναζήτηση των XML Web Services. Οι διαφορετικές εκδώσεις των προδιαγραφών του UDDI µε τη χρονική σειρά που παρουσιάστηκαν όρισαν τα εξής: Εκδοση 1 όρισε τη βάση για ένα business service registry Έκδοση 2 προσάρµοσε την εργασία του registry στα SOAP και WSDL Έκδοση 3 επαναπροσδιόρισε το ρόλο και σκοπό των UDDI registries, δίνοντας έµφαση στο ρόλο των private implementations, και αντιµετωπίζοντας το πρόβληµα αλληλεπίδρασης µεταξύ private και public UDDI registries Αρχικά, το UDDI είχε θεωρηθεί ως ένα Universal Business Registry παρόµοιο µε µηχανές αναζήτησης (π.χ. Google). Το UDDI στην πραγµατικότητα αποτελεί µία µορφή καταχωρητών / καταλόγων πληροφοριών (information registries) για Web services. Η προσέγγιση του UDDI θέλει την κατανεµηµένη καταχώριση των διαθέσιµων υπηρεσιών στο Web. Σε αυτό το κατανεµηµένο registry, οι επιχειρήσεις και οι υπηρεσίες περιγράφονται µε κοινή µορφή κατά XML. Το UDDI αποτελεί σήµερα τον αποδεκτό τρόπο αναζήτησης, εύρεσης και ενσωµάτωσης των Web Services σε επιχειρησιακές εφαρµογές. Επιπρόσθετα θέτει τους κανόνες για την περιγραφή της πληροφορίας που λείπει από τις WSDL περιγραφές αυτών, καθώς οι υπηρεσίες που προσφέρονται µέσω διαδικτύου απαιτούν πολύ περισσότερες πληροφορίες από µια τυπική middleware υπηρεσία. Το UDDI περιγραφικά θα µπορούσε να παροµοιαστεί µε ένα κατάλογο υπηρεσιών, ο οποίος χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες. Οι κατηγορίες αυτές συνοπτικά είναι: Κατηγορία white pages: εδοµένα σχετικά µε τον πάροχο της υπηρεσίας (όνοµα, διεύθυνση, πρόσωπο επκοινωνίας κτλ.) Κατηγορία yellow pages: εδοµένα σχετικά µε το τι είδους υπηρεσίες προσφέρονται, καθώς και µια λίστα όλων των διαφορετικών υπηρεσιών Κατηγορία green pages: Τεχνικές λεπτοµέρειες σχετικά µε το πώς χρησιµοποιείται καθεµιά από τις προσφερόµενες υπηρεσίες, συµπεριλαµβάνοντας δείκτες προς την WSDL περιγραφή τους (η οποία δεν βρίσκεται στο UDDI registry) Σελίδα 37 από 168

39 Σχήµα 2.6 Λειτουργία των UDDI Registries [63] WSDL και WSDL-S Η τεχνολογία WSDL (Web Services Description Language) [64] αναπτύχθηκε µε σκοπό τη στάνταρ περιγραφή του τρόπου επικοινωνίας υπηρεσιών διαθέσιµων από το διαδίκτυο. Η WSDL επιτυγχάνει το σκοπό της χρησιµοποιώντας την XML για την περιγραφή των διαδικτυακών υπηρεσιών, ως µία συλλογή σηµείων δικτυακής διεύθυνσης επικοινωνίας (communication endpoints/url) ικανά για ανταλλαγή συγκεκριµένων µηνυµάτων. Οι περιγραφόµενες υπηρεσίες αποτελούν είτε παραλήπτες ή αποστολείς µηνυµάτων που περιέχουν πληροφορία πάνω σε διαδικασίες ή αρχεία. Η WSDL περιγραφή µίας υπηρεσίας παρέχει τεκµηρίωση σε ένα αποµακρυσµένο σύστηµα για τον αυτόµατο τρόπο επικοινωνίας µε την υπηρεσία αυτή. Ένα WSDL κείµενο προσδιορίζει ένα σύνολο υπηρεσιών (Web Services) ως µία συλλογή σηµείων επικοινωνίας ή πυλών (ports) και περιγραφής περιεχοµένου µηνυµάτων τα οποία ανταλλάσσονται µεταξύ των υπηρεσιών αυτών καθώς και του τρόπου µε τον οποίο πρέπει να είναι µορφοποιηµένα τα µηνύµατα αυτά. Επιπρόσθετα η WSDL ορίζει τον κοινό τρόπο σύνδεσης (binding) µεταξύ υπηρεσιών και τρόπου κλήσεις αυτών. Η σύνδεση έχει να κάνει µε το πρωτόκολλο ή τη µορφοποίηση δεδοµένων που χρησιµοποιείτε από το εκάστοτε µήνυµα, υπηρεσία ή πύλη. Οι τρόποι σύνδεσης συνήθως έχουν να κάνουν µε τα τρία πρωτόκολλα επικοινωνίας: SOAP, HTTP GET/POST και MIME. Το σχήµα 2.7 αποτελεί την περιγραφή µία υπηρεσίας (Web Service) και του τρόπου διασύνδεσης (interface) που παρέχει µία WSDL περιγραφή. Τα διάφορα µέρη, από τα οποία αποτελείται ένα Web Service είναι: Γενική (αφαιρετική) περιγραφή: Το σύστηµα τύπων που χρησιµοποιείται για την περιγραφή των µηνυµάτων (βασίζεται στο XML Schema) Τα µηνύµατα που σχετίζονται µε την κλήση της υπηρεσίας Σελίδα 38 από 168

40 Οι ξεχωριστές λειτουργίες (operations) που αποτελούνται από διαφορετικά µοτίβα ανταλλαγών µηνυµάτων Port types που προσδιορίζει τη διεύθυνση µία σύνδεσης Αυστηρή περιγραφή: Σύνδεση (binding) της διεπαφής µε ένα πρωτόκολλο µεταφοράς Το endpoint ή δικτυακή διεύθυνση της σύνδεσης Σχήµα 2.7 WSDL Specification Η WSDL-S αποτελεί µία µικρή επέκταση της WSDL, βάση της οποίας προσδίδεται σηµασιολογική επισηµείωση (semantic annotation) στα στοιχεία που περιγράφονται σε ένα WSDL κείµενο. Η WSDL-S προσβλέπει στην υποστήριξη της χρήσης σηµασιολογικών εννοιών αντίστοιχων της OWL-S BPEL4WS Η BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Services) [66] αποτελεί µία γλώσσα προγραµµατισµού ροών εργασίας η οποία προήλθε από τη συνένωση δύο προγενέστερων της, της WSFL από την IBM και της XLANG από τη Microsoft. Η BPEL4WS επιτυγχάνει την προδιαγραφή υλοποίησης επιχειρησιακών λειτουργιών και πρωτοκόλλων µε χρήση της λογικής εκτέλεσης και της ροής λειτουργίας. Η γλώσσα BPEL4WS βασίζεται σε έναν αριθµό ανοικτών προτύπων όπως XML, WSDL και XPath. Η BPEL4WS ορίζει ένα µοντέλο καθώς και τους σχετικούς γραµµατικούς και συντακτικούς κανόνες που περιγράφουν τη συµπεριφορά των διεργασιών που λαµβάνουν χώρα σε δι-εταιρικές διαδικασίες, µε τη χρήση των Web Services. Μία διαδικασία κατά BPEL4WS προσδιορίζει τον τρόπο µε τον οποίο πολλαπλές αλληλεπιδράσεις υπηρεσιών µεταξύ των διαφόρων εµπλεκόµενων µερών, συντονίζονται ώστε να επιτευχθούν τα διαφορετικά βήµατα µίας διαδικασίας. Οι µηχανισµοί της BPEL4WS προβλέπουν ειδικές σηµάνσεις για την περίπτωση λαθών η εσφαλµένων λειτουργιών. Στη γλώσσα BPEL4WS οι εκτελέσιµες διαδικασίες περιγράφονται χρησιµοποιώντας µία αντίστοιχη περιγραφική γλώσσα η οποία χρησιµοποιείται τόσο για πληροφορία σχετικά µε τη διαδικασία όσο και µε επιχειρησιακά πρωτόκολλά. Οι διαδικασίες της γλώσσας, αποτελούν διαγράµµατα ροής που µπορούν να παροµοιαστούν µε αλγορίθµους. Το κάθε βήµα των αλγορίθµων αυτών υλοποιείται µε το κάλεσµα ενός ή περισσοτέρων Web services δηµιουργώντας τα αντίστοιχα µηνύµατα από και προς τις εµπλεκόµενες διαδικασίες. Σελίδα 39 από 168

41 Σχήµα 2.8 Γραφική αναπαράσταση ενός Web Service µε τη χρήση της διαδικασιών BPEL4WS Μία διαδικασία BPEL4WS είναι ένας επαναχρησιµοποιούµενος ορισµός που µπορεί να αναπτυχθεί κατά διαφορετικούς τρόπους και µε διαφορετικά σενάρια, διατηρώντας µία ενιαία συµπεριφορά στο επίπεδο εφαρµογής για όλα. Η περιγραφή της διαδικασίας ανάπτυξης δεν αποτελεί στόχο της προδιαγραφής BPEL4WS Intelligent Agents Οι Intelligent Agents (ΙΑ) [67] αποτελούν µία τεχνολογία που θα µπορούσε να χαρακτηριστεί και ως παράλληλη των Web Services αλλά σε ποιο πολύπλοκη µορφή. Οι ΙΑ χαρακτηρίζονται σαν αυτόνοµες τεχνητές οντότητες (λογισµικό-προγράµµατα) που χρησιµοποιούνται για την επίλυση συγκεκριµένων προβληµάτων και εφαρµόζονται σε πολύπλοκα, δυναµικά περιβάλλοντα, έχοντας δυνατότητες αίσθησης κι αυτόνοµης δράσης µέσα σε αυτά ώστε να αντιλαµβάνονται ένα σύνολο στόχων ή εργασιών, για την επίτευξη των οποίων είναι σχεδιασµένοι. Στο ελάχιστο επίπεδο ευφυίας που χαρακτηρίζει τους ΙΑ, υπάρχουν µερικές εκφράσεις προτιµήσεων µε τη µορφή κανόνων, δίνοντας ένα µηχανισµό εξαγωγής συµπερασµάτων ή κάποιο άλλο µηχανισµό συλλογιστικής που θα επιδρά σε αυτές. Στο επόµενο επίπεδο περιλαµβάνεται ένα µοντέλο user ή κάποιας άλλης µορφής συλλογιστική, γύρω από το τι ένας χρήστης επιθυµεί να υλοποιηθεί και προγραµµατισµού των µέσων έτσι ώστε να επιτευχθούν οι στόχοι. Επίσης, υπάρχουν ΙΑ µε δυνατότητες µάθησης, προσαρµοζόµενοι στο περιβάλλον λειτουργίας τους ανάλογα µε τους διαθέσιµους πόρους και τους τιθέµενους στόχους των χρηστών. Τα προγράµµατα αυτά προσοµοιάζονται µε βοηθούς του ανθρώπινου χρήστη µιας και µπορούν ανεξάρτητα από αυτόν να διερευνούν νέες σχέσεις, συνδέσµους ή έννοιες µε στόχο να καλύψουν τις δικές του ανάγκες. Οι ΙΑ χαρακτηρίζονται από τις εξής ιδιότητες: ταχύτητα απόκρισης, δυνατότητες επικοινωνίας (Communication), προσαρµοστικότητα, πρωτοβουλία, αντιδραστικότητα, λογική και αντίλήψη. Ένα βασικό θέµα που αφορά τη συνεργασία των Intelligent Agents είναι ο συντονισµός τους. Συντονισµός (coordination) των ευφυϊών πρακτόρων σε ένα σύστηµα πολλαπλών πρακτόρων είναι η διαδικασία µε την οποία ένας πράκτορας αντιλαµβάνεται τις ενέργειές του και τις (αναµενόµενες) ενέργειες των άλλων στοχεύοντας στη συµπαγή λειτουργία της κοινότητας. Τα συστήµατα των πολλαπλών συνεργαζόµενων IAs είναι σχεδιασµένα για το συντονισµό δικτυακών Σελίδα 40 από 168

42 πόρων που δεν συντονίζονται από κάποιο κεντρικό σηµείο και είναι γνωστά ως Intelligent Grids. 2.8 Υπάρχουσες τεχνολογίες οντολογιών Στο υπόλοιπο του κεφαλαίου επιχειρείται µία συνοπτική, µη εξαντλητική όµως, παρουσίαση των πιο γνωστών και ευρύτερα χρησιµοποιούµενων προτύπων οντολογιών, που ξεχωρίζουν είτε λόγω της χρησιµοποίησής τους σε συγκεκριµένα θεµατικά πεδία / τοµείς γνώσης ή σε συγκεκριµένα υπολογιστικά προγράµµατα, της θεωρητικής τους συµβολής, της λειτουργίας τους ως βάση για την παγίωση σχεδιαστικών κριτηρίων, µεθοδολογιών κλπ. Συγκεκριµένα, αναγνωρίζονται 4 είδη οντολογιών: Οντολογίες αναπαράστασης γνώσης (Knowledge representation ontologies) Οντολογίες ανώτατου επιπέδου (Top-level ontologies) Γλωσσολογικές οντολογίες (Linguistic ontologies) Οντολογίες θεµατικών πεδίων (Domain ontologies) Οντολογίες αναπαράστασης γνώσης Μία οντολογία αναπαράστασης γνώσης συγκεντρώνει τα αρχέτυπα µοντελοποίησης, τα οποία χρησιµοποιούνται για την τυποποίηση της γνώσης σε ένα παράδειγµα αναπαράστασης γνώσης. Τέτοια αρχέτυπα είναι, για παράδειγµα, οι τάξεις (classes) οι σχέσεις (relations), τα χαρακτηριστικά (attributes) κ.ά. Μερικές από τις οντολογίες αυτού του τύπου είναι οι ακόλουθες: Frame Ontology, RDF, OIL, OWL κ.ά. [68] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [69] Οντολογίες ανώτατου επιπέδου Οι οντολογίες ανώτατου επιπέδου περιγράφουν πολύ γενικές έννοιες, κοινές σε όλα τα θεµατικά πεδία, µε τις οποίες θα πρέπει να συνδέονται όλοι οι όροι των υπαρχουσών οντολογιών. Ορισµένες φορές τέτοιου είδους οντολογίες χρησιµοποιούνται ως βάση για την ανάπτυξη οντολογιών θεµατικών πεδίων, αν και η συνηθέστερη τακτική είναι η κατασκευή των τελευταίων και στη συνέχεια η σύνδεσή τους µε οντολογίες ανώτατου επιπέδου. Κατά προτίµηση, οι οντολογίες ανώτατου επιπέδου θα πρέπει να είναι α) καθολικές: κάθε έννοια οποιασδήποτε οντολογίας µπορεί να συνδεθεί σε κατάλληλους κόµβους της οντολογίας ανώτατου επιπέδου β) συνεκτικές: κάθε έννοια της οντολογίας ανώτατου επιπέδου πρέπει να είναι αιτιολογηµένη Στις οντολογίες ανώτατου επιπέδου περιλαµβάνονται, µεταξύ άλλων, οι οντολογίες καθολικών και συγκεκριµένων εννοιών (top-level ontologies of universals and particulars), η οντολογία Sowa, η οντολογία Cyc κ.ά. [70] Γλωσσολογικές οντολογίες Ο σκοπός των οντολογιών αυτής της κατηγορίας δεν είναι η µοντελοποίηση ενός συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου, αλλά η περιγραφή σηµασιολογικών δοµηµάτων. Καλύπτουν ένα αρκετά ετερογενές φάσµα πόρων, που χρησιµοποιούνται κατά κύριο λόγο στην επεξεργασία φυσικής γλώσσας (Natural Language Processing NLP). Βασικό χαρακτηριστικό τέτοιων οντολογιών είναι το ότι συναρτώνται προς τη σηµασιολογία των γραµµατικών µονάδων (λέξεων, ονοµατικών συστατικών, Σελίδα 41 από 168

43 επιθέτων κλπ.). Στις γλωσσολογικές οντολογίες συγκαταλέγονται οι εξής: WordNet, The Mikrokosmos ontology, Sensus κ.α Οντολογίες θεµατικών πεδίων (Domain ontologies) Οι οντολογίες θεµατικών πεδίων είναι επαναχρησιµοποιήσιµα λεξιλόγια (α) των εννοιών ενός θεµατικού πεδίου και των σχέσεων µεταξύ αυτών, (β) των δραστηριοτήτων που λαµβάνουν χώρα σε αυτό το θεµατικό πεδίο και (γ) των θεωριών και των στοιχειωδών αρχών που διέπουν το εν λόγω θεµατικό πεδίο. Οι υπάρχουσες οντολογίες αυτού του τύπου καλύπτουν τα θεµατικά πεδία του ηλεκτρονικού εµπορίου (πρότυπα UNSPSC, RosettaNet [71]), της Ιατρικής (GALEN, UMLS [72]), του προγραµµατισµού (EngMath), της επιχειρησιακής δραστηριότητας (Enterprise Ontology, TOVE), της Χηµείας (Chemical Elements, Ions) κ.ά. 2.9 Μεθοδολογίες κατασκευής οντολογιών Αποτελεί ευρεία παραδοχή στο χώρο της διαχείρισης γνώσης ότι η υιοθέτηση κάποιας µεθοδολογίας συντελεί στην επιτυχή και γρήγορη ολοκλήρωση των εκάστοτε στόχων. Η εισαγωγή των οντολογιών στο χώρο της διαχείρισης γνώσης συνοδεύτηκε από την ανάπτυξη ενός αριθµού µεθοδολογιών για τη δόµηση των διαδικασιών που εµπλέκουν οντολογίες και οι οποίες παρουσιάζονται στις επόµενες παραγράφους. Ο ορισµός µίας µεθοδολογίας σύµφωνα µε την IEEE είναι: a comprehensive, integrated series of techniques or methods creating a general systems theory of how a class of thought-intensive work ought to be performed. Μία µεθοδολογία κατασκευής οντολογίας θα πρέπει να λάβει υπόψη της, τις ενέργειες: (α) ανάπτυξης, (β) διαχείρισης και (γ) υποστήριξης. Η συστηµατοποίηση της διαδικασίας ανάπτυξης των οντολογιών είναι ένας τοµέας που ηλικιακά έχει ξεπεράσει τη δεκαετία, καθώς η ανάπτυξη οντολογιών εντάχθηκε για πρώτη φορά σε συνέδριο τεχνητής νοηµοσύνης το Από τότε µία πληθώρα µεθοδολογιών έχουν προταθεί. Μία ανασκόπηση των µεθοδολογιών µπορεί να αναζητηθεί στο [70]. Επιπλέον στα πλαίσια του προγράµµατος OntoWeb [73] βρίσκονται συγκεντρωµένα τα στοιχεία καλών πρακτικών σε διάφορους χώρους, µε κύρια εστίαση σε e-commerce, Ανάκτηση Πληροφορίας, ικτυακές Πύλες και Κοινότητες. Μερικές από τις πιο σηµαντικές µεθοδολογίες είναι οι ακόλουθες: , Η µέθοδος Cyc των Lenat και Guha [74] , Η µέθοδος των Uschold and King [75] , Η µεθοδολογία των Grueninger and Fox [76] , Η προσέγγιση KACTUS των Amaya Bernaras et al [77] , Η µεθοδολογία Methondology των Gomez-Perez et al. (Η µέθοδος αυτή περιλαµβάνει και τη δυνατότητα επανασχεδίασης οντολογιών στην περίπτωση υπαρχουσών οντολογιών) [78], [79] , Μεθοδολογία βασιζόµενη στην οντολογία SENSUS [80] , (Staab et al) On-to-Knowledge [81] , Holsapple, η µεθοδολογία των Holsapple and Joshi [82] , OTK Methodology, µεθοδολογία που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του ευρωπαϊκού έργου On-To-Knowledge [83] , Hcone, η µεθοδολογία των Kotis and Vouros [84] Η αναλυτική παρουσίαση των διαδικασιών που ακολουθεί η κάθε διαδικασία παρατίθεται στο Παράρτηµα 1. Σελίδα 42 από 168

44 2.10 Γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών Η επιλογή της γλώσσας περιγραφής είναι σηµαντική για την ανάπτυξη µίας οντολογίας, ενώ η εκφραστικότητά της παίζει το ποιο καθοριστικό ρόλο για το είδος των σχέσεων και των εννοιών που θα αναπαρασταθούν. Στην παρούσα ενότητα αναφέρονται οι σηµαντικότερες επισηµειωτικές (semantic) γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών, δηλαδή αυτές που περιγράφονται από κάποιο είδος αρχείου µορφοποιηµένου κατά xml. Η παρουσίαση σχετίζεται µε τις εκφραστικές δυνατότητες της εκάστοτε γλώσσας. Οι σηµαντικότερες από τις επισηµειωτικές γλώσσες είναι: SHOE (Luke and Heflin 2000) [85, [86] XOL (Karp et al.,1999) [87] RDF(S) (Lassila and Swick,1999) [88] OIL (Horrocks et al.,2000;frensel et al.,2001) [89] DAML+OIL (Horrocks and van Harmelen,2001) [90] OWL (Dean and Schreiber,2003) [91] Στη συνέχεια παρουσιάζεται αναλυτικά µόνο η γλώσσα OWL, καθώς αυτή χρησιµοποιηθηκε για την ανάπτυξη της οντολογίας που χρησιµοποιήθηκε στο πλαίσιο της διατριβής. Η αναλυτική παρουσίαση των υπολοίπων γίνεται στο Παράστηµα OWL (Web Ontology Language) H γλώσσα OWL έχει αναπτυχθεί από το W3C. Προέρχεται από τη DAML+OIL, της οποίας αποτελεί επέκταση και µε την οποία έχει πολλά κοινά στοιχεία, ενώ οι κυριότερες διαφορές τους είναι οι εξής: Στην OWL δεν µπορούν να οριστούν περιορισµοί πολλαπλοτήτων που σχετίζονται µε τον τύπο της τιµής µιας ιδιότητας Η OWL επιτρέπει τον ορισµό συµµετρικών σχέσεων, κάτι που δεν επιτρέπεται στη DAML+OIL Η OWL δεν µετονοµάζει τις ετικέτες που χρησιµοποιεί από τη RDF(S) Οι περισσότερες ετικέτες που έχουν προέλθει από την DAML+OIL έχουν µετονοµαστεί Στην OWL δεν µπορεί να οριστεί µε µία ετικέτα η διαζευκτική σύνθεση, αλλά µπορεί να οριστεί µέσω δύο διαφορετικών ετικετών, εκ των οποίων η µία δηλώνει τη διάζευξη και η άλλη τη σύνθεση Όπως και οι δύο προηγούµενες γλώσσες, έτσι και η OWL έχει οριστεί για τη δηµοσίευση και τη διακίνηση οντολογιών στον παγκόσµιο ιστό. Αναπαράσταση γνώσης Η OWL, όπως και η OIL, ακολουθεί τη λογική διαστρωµάτωσης για την αναπαράσταση της οντολογίας και περιλαµβάνει τρία στρώµατα: OWL Lite: Παρέχει βασική υποστήριξη ιεράρχησης των τάξεων και κάποιων απλών περιορισµών. Για παράδειγµα, ενώ υποστηρίζει πολλαπλότητα, επιτρέπει τις τιµές 0 ή 1 OWL DL: Παρέχει τη µέγιστη εκφραστικότητα, µε τον περιορισµό όλα τα συµπεράσµατα που µπορούν να προέλθουν από τη βάση γνώσης να µπορούν να υπολογιστούν σε εύλογο υπολογιστικό χρόνο OWL Full: Παρέχει όλη την εκφραστική ικανότητα της RDF, αλλά χωρίς εγγυήσεις για το αν µπορούν να υπολογιστούν συµπεράσµατα πάνω στη βάση γνώσης Σελίδα 43 από 168

45 Η αναπαράσταση γνώσης που περιγράφεται εδώ αφορά στο στρώµα OWL DL. Ο ορισµός και η κατηγοριοποίηση των εννοιών, που εδώ ονοµάζονται τάξεις, ορίζονται µε τους εξής τρόπους: Σύνθεση (conjunction), διάζευξη (disjunction) και αντίθεση (negation) µεταξύ ήδη ορισµένων τάξεων Συλλογή από αντικείµενα Περιορισµοί ιδιοτήτων. Οι περιορισµοί αυτοί αναφέρονται σε ιδιότητες και σχετίζονται µε τα εξής χαρακτηριστικά τους: 1. Περιορισµός τύπου της τιµής: Πρόκειται ουσιαστικά για τον τύπο µίας ιδιότητας. Έτσι, οι τάξεις οµαδοποιούνται ανάλογα µε το αν η ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό έχει ως τύπο τιµών µία συγκεκριµένη τάξη 2. Περιορισµός ύπαρξης για τον τύπο µίας τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες τουλάχιστο µία τιµή της σχετιζόµενης µε τον περιορισµό ιδιότητας έχει ως τιµή ένα αντικείµενο µιας συγκεκριµένης τάξης. 3. Περιορισµός της τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες η ιδιότητα µε την οποία σχετίζεται ο περιορισµός έχει ως τιµή ένα συγκεκριµένο αντικείµενο. 4. Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µίας ιδιότητας: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων µε βάση τη µέγιστη, ελάχιστη ή και επακριβή πολλαπλότητα των τιµών για την ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό. 5. Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µιας ιδιότητας µε βάση µια συγκεκριµένη τάξη: Ίδια οµαδοποίηση µε τον προηγούµενο περιορισµό, µε τη διαφορά ότι η πολλαπλότητα της τιµής αφορά τα αντικείµενα µίας συγκεκριµένης τάξης και όχι όλα τα αντικείµενα που συνδέονται µε την ιδιότητα. Από τους παραπάνω ορισµούς φαίνεται ότι ουσιαστικά ο ορισµός των κλάσεων γίνεται µέσω των περιορισµών που πρέπει να ισχύουν για να ανήκει ένα αντικείµενο σε µία τάξη. Στην OWL υπάρχει ο ίδιος διαχωρισµός µεταξύ ορισµένων (defined) και αρχέτυπων (primitive) τάξεων που υπάρχει στην OIL και στη DAML+OIL, µε την ίδια σηµασιολογία των όρων αυτών. Στην OWL υπάρχουν τριών ειδών ιδιότητες, που διαχωρίζονται ανάλογα µε τον τύπο των τιµών τους σε: ιδιότητες αντικειµένων (ObjectProperties) στις οποίες ο τύπος τιµών περιγράφεται από µία τάξη, σε ιδιότητες δεδοµένων (DatatypeProperties) όπου ο τύπος τιµών εκφράζεται ως τύπος δεδοµένων και τέλος ιδιότητες επισηµείωσης (AnnotationProperties) όπου ο τύπος τιµών εκφράζεται από ένα αλφαριθµητικό σχόλιο. Τόσο για την πρώτη όσο και για τη δεύτερη κατηγορία είναι δυνατόν να δηλωθούν περισσότερες από µία τάξεις ως τύπος τιµών της ιδιότητας. Επίσης δίνεται η δυνατότητα, κατά τον ορισµό της ιδιότητας, να µην οριστεί ούτε η τάξη στην οποία αναφέρεται ούτε ο τύπος των επιτρεπόµενων τιµών. Ιδιότητες των τάξεων µπορούν να οριστούν, όπως στη RDF(S), αλλά οι µηχανές εξαγωγής συµπερασµάτων για τη DAML+OIL δεν µπορούν να τις επεξεργαστούν. Ακόµα µπορούν να οριστούν ταξινοµίες ιδιοτήτων, αλλά και συνώνυµα ιδιοτήτων. Και σε αυτή τη γλώσσα, οι δυαδικές σχέσεις αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριµένα, αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων αντικειµένων (ObjectProperties). Είναι επιπλέον δυνατό, να οριστούν συγκεκριµένα χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων, που βοηθούν στην ανάπτυξη συµπερασµατικών µηχανισµών. Στους παρακάτω ορισµούς των χαρακτηριστικών αυτών, το πρώτο µέρος του διατεταγµένου ζεύγους εκφράζει το αντικείµενο µιας τάξης, στην οποία αναφέρεται η ιδιότητα, και το δεύτερο ένα αντικείµενο που εκφράζει την τιµή της ιδιότητας. Σελίδα 44 από 168

46 Μεταβατικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) και (y,z) είναι αντικείµενα µιας ιδιότητας (σχέσης) P, τότε συνεπάγεται ότι και το ζεύγος (x,z) είναι µέλος της ιδιότητας P. Μοναδικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µίας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε πρώτο στοιχείο το x δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. Αναµφισηµία: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µιας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε δεύτερο στοιχείο το y δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. Σχέσεις µε περισσότερα από δύο ορίσµατα πρέπει να οριστούν ως τάξεις. Τόσο οι συναρτήσεις όσο και τα αξιώµατα δεν µπορούν να αναπαρασταθούν στην OWL. Ωστόσο, δυαδικές συναρτήσεις µπορούν να αναπαρασταθούν µε ορισµό µίας ιδιότητας ως µοναδικής. Τα αντικείµενα στην OWL ορίζονται µέσω της RDF και µόνο. Αυτό καθιστά έγκυρα για την OWL τα αντικείµενα που έχουν οριστεί σε RDF, είτε για την OIL, είτε για την RDF(S) ή για τη DAML+OIL. Οι δηλώσεις µπορούν να αποδοθούν µε τον ίδιο τρόπο που αποδίδονται στη RDF(S) Γλώσσες Ανάπτυξης Οντολογιών Περιγραφής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Όπως και για την ανάπτυξη των απλών οντολογιών θεµατικών πεδίων, έτσι και για την ανάπτυξη οντολογιών για την περιγραφή διαδικτυακών υπηρεσιών (Web Services) υπάρχει µία µικρή λίστα γλωσσών που είναι διαθέσιµη. Η επιλογή της γλώσσας περιγραφής για την ανάπτυξη µίας οντολογίας είναι καθοριστική καθώς η εκφραστικότητά της παίζει το ποιο καθοριστικό ρόλο για το είδος των σχέσεων και των εννοιών που θα αναπαρασταθούν. Στην παρούσα ενότητα θα παρουσιαστεί µία από τις σηµαντικότερες επισηµειωτικές (semantic) γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών για την περιγραφή διαδικτυακών υπηρεσιών η OWL-S, ενώ οι υπόλοιπες SWSF [94], [95], [96], WSDL-S [97], [98], και WSMO (Web Services Modeling Ontology) [99], [100], [101] περιγράφονται στο παράρτηµα 3. Σχήµα 2.9 Ο Ορισµός ενός Service στην ΟWL-S OWL-S H OWL-S αποτελεί µία γλώσσα που προήλθε και αυτή από το πρόγραµµα DAML [92], µε σκοπό την παροχή ενός εργαλείου για την υλοποίηση επισηµειωτικών περιγραφών διαδικτυακών υπηρεσιών µε τρόπο που αποτελεί φυσική εξέλιξη της γλώσσας OWL. Η OWL-S προσφέρει ένα λεξικό για την περιγραφή των διαδικτυακών υπηρεσιών, το οποίο µπορεί να χωριστεί σε τρεις υπό-οντολογίες οι οποίες είναι: Σελίδα 45 από 168

47 ServiceProfile, ServiceModel (process model) και ServiceGrounding, όπου η κάθε µία περιγράφει διαφορετικά στοιχεία και ιδιότητες των ηλεκτρονικών υπηρεσιών. ServiceProfile Η OWL-S παρέχει τα µέσα για την περιγραφή πληροφοριών µίας υπηρεσίας που σχετίζεται µε την καταγωγή µίας υπηρεσίας (ποιος την προσφέρει), τη λειτουργία της υπηρεσίας (τι κάνει) και µία σειρά από χαρακτηριστικά που προσδιορίζουν την ηλεκτρονική υπηρεσία. Μια απεικόνιση των κυριοτέρων κλάσεων της οντολογίας για το ServiceProfile φαίνεται στο σχήµα Η κυριότερη προσφερόµενη πληροφορία είναι η περιγραφή της λειτουργίας της εκάστοτε υπηρεσίας. Η περιγραφή αυτή χωρίζεται σε δύο µέρη: Περιγραφή εισόδων και εξόδων της ηλεκτρονικής υπηρεσίας Περιγραφή των ενδιάµεσων καταστάσεων / φάσεων από όπου διέρχεται η ηλεκτρονική υπηρεσία. Ορισµένες διαδικασίες περνούν από ορισµένες φάσεις πριν το τελικό αποτέλεσµα, όπου το πέρασµα από τη µία στην άλλη έχει προαπαιτήσεις και αποτελέσµατα. Σχήµα 2.10 Ο Ορισµός Service Profile στην ΟWL-S ServiceModel Εδώ περιγράφεται ο τρόπος χρησιµοποίησης της ηλεκτρονικής υπηρεσίας, εµπεριέχοντας την αναλυτική περιγραφή των µηνυµάτων κλήσης, των πληροφοριών που χρειάζεται ως είσοδο, τι δίνει ως έξοδο και τι χρειάζεται στα ενδιάµεσα στάδια που ενδεχοµένως έχει. Οι περιγραφές αυτές µπορούν να αξιοποιηθούν από προγράµµατα πράκτορες (agents), ώστε να χρησιµοποιήσουν την υπηρεσία. Μία υπηρεσία µπορεί να χωριστεί σε: Atomic Process: µία υπηρεσία η οποία δέχεται ένα µήνυµα κλήσης και επιστρέφει ένα µήνυµα αποτελέσµατος Composite process: µία υπηρεσία η οποία υλοποιείται σε φάσης. µε κάθε µήνυµα που λαµβάνει η διαδικασία υλοποίησης της ηλεκτρονικής υπηρεσίας προωθείται στην επόµενη φάση, µέχρι την τελική φάση όπου εξάγεται και το τελικό αποτέλεσµα. Στο σχήµα 2.11 φαίνεται ένα διάγραµµα των κλάσεων και των µεταξύ τους σχέσεων που εκφράζουν το ServiceModel ή αλλιώς την ίδια τη διαδικασία της υπηρεσίας Σελίδα 46 από 168

48 (process). Επίσης φαίνεται και ο διαχωρισµός που γίνεται µεταξύ atomic και composite process. Σχήµα 2.11 Ο Ορισµός Service Model στην ΟWL-S ServiceGrounding Σε αυτό το κοµµάτι της οντολογίας περιγράφεται ο τρόπος πρόσβασης στην υπηρεσία. Αναλυτικότερα περιγράφεται το χρησιµοποιούµενο πρότυπο επικοινωνίας, ο τρόπος µορφοποίησης µηνύµατος και διευθυνσιοδότηση. Το ServiceGrounding µπορεί να θεωρηθεί η συνεκτική περιγραφή όλων των στοιχείων που απαιτούνται ώστε κάποιος να χρησιµοποιήσει την υπηρεσία. Σκοπός του ServiceGrounding είναι να καταδείξει το πως οι είσοδοι και έξοδοι µίας διαδικασίας γίνονται αντιληπτά µέσω µηνυµάτων που τα µεταφέρουν. Μεγάλο µέρος της περιγραφής αυτών των στοιχείων καλύπτονται ήδη από τη γλώσσα WSDL µε την οποία η OWL-S µπορεί να αξιοποιήσει. Η σύνδεση και η συµπληρωµατική λειτουργία µεταξύ των δύο γλωσσών φαίνεται γραφικά από το σχήµα 2.12 [93]. Σχήµα 2.12 Συσχέτιση περιγραφών ενός Web Service σε ΟWL-S και WSDL Σελίδα 47 από 168

49 2.12 Εργαλεία Ανάπτυξης Οντολογιών Η παρούσα παράγραφος σκοπό έχει τη συνοπτική αναφορά των διαφόρων διαθέσιµων εργαλείων για την ανάπτυξη των οντολογιών. Τα εργαλεία αυτά µπορούν να αναζητηθούν και ανεβρεθούν στο διαδίκτυο [95], [102] 1. Protégé (2000): Αποτελεί το πρώτο εργαλείο για την ανάπτυξη οντολογιών και γι αυτό είναι και το πιο διαδεδοµένο µε τη µεγαλύτερη κοινότητα χρηστών. Η ευρεία διάδοση του οφείλεται στην παραθυρική µορφή του εργαλείου και στη δυνατότητα του για εύκολες επεκτάσεις / προσθήκες µε plug-in µικροεφαρµογές. Επιπλέον το Protégé υποστηρίζει επικρατώντα στάνταρ όπως RDF(S) και OWL [103] 2. WebODE (2001): Αποτελεί ένα περιβάλλον κατασκευής οντολογιών, η οποία παρέχει ένα περιβάλλον µε πολλαπλές λειτουργίες και εργαλεία ενώ υποστηρίζει τη µεθοδολογία ανάπτυξης Methodology. Το WebODE αποτελεί διαδικτυακή εφαρµογή και είναι και αυτό συµβατό µε τα στάνταρ RDF(S) και OWL [104] 3. KAON (2002): ανήκει στην οµάδα εργαλείων KAON. Το εργαλείο είναι αρκετά κλιµακωτό και µπορεί να προσαρµοστεί σε υπάρχουσες πληροφοριακές υποδοµές επιχειρήσεων [105] 4. OntoEdit (2002, 2003): υποστηρίζει ρητά τη µεθοδολογία OTK Methodology. Η ανοικτή µορφή του, επιτρέπει την επέκταση του στα εργαλεία διαχείρισης. Η επανα-υλοποίηση του OntoEdit µε βάση το Eclipse [106] έκανε το εργαλείο διαθέσιµο µε καινούρια ονοµασία OntoStudio [107] 2.13 Συµπεράσµατα Στο πλαίσιο του κεφαλαίου δύο έγινε µία παρουσίαση του χώρου στον οποίο απευθύνεται η πλατφόρµα, καθώς και των τεχνολογιών που κυριαρχούν και αναδύονται σε αυτόν. Σκοπός της πλατφόρµας είναι η υλοποίηση της να γίνει µε έναν αριθµό από τις τεχνολογίες αυτές, που να προσφέρουν την απαραίτητη ανοικτότητα και ευελιξία, ώστε να µπορεί να λειτουργήσει µε τεχνολογίες που θα είναι ανεξάρτητες κατασκευαστών. Αρχικά γίνεται µία απαρίθµηση των τεχνολογιών και των µεθόδων που χρησιµοποιούνται σήµερα για την υλοποίηση των διαφόρων υπηρεσιών, ενώ στη συνέχεια του κεφαλαίου της ενότητας παρουσιάζονται µε µία µικρή ανάλυση οι τεχνολογίες αιχµής και οι προγραµµατιστικές τεχνικές που χρησιµοποιούνται από τις διάφορες εφαρµογές του διαδικτύου και πρόκειται να χρησιµοποιηθούν στην υλοποίηση της πλατφόρµας. Συγκεκριµένα η πλατφόρµα θα εστιάσει στο χώρο των BMS συστηµάτων, χρησιµοποιώντας εκτός του διαδικτύου και ένα βιοµηχανικό δίκτυο επικοινωνίας το LonWorks, θα χρησιµοποιήσει γλώσσες που στηρίζονται στην XML µορφοποίηση κειµένου για την ανάπτυξη Οντολογιών και την ανοικτή περιγραφή των συστηµάτων της πλατφόρµας, θα κάνει χρήση του SOAP πρωτοκόλλου και των Web Services για την δηµιουργία και λειτουργία των διαφόρων υπηρεσιών. Η τελική επιλογή καθώς και τα κριτήρια για την επιλογή συγκεκριµένων τεχνολογιών θα παρουσιαστούν στο τέταρτο κεφάλαιο. Πρέπει να σηµειωθεί ότι το κείµενο περιορίστηκε στις πιο αντιπροσωπευτικές τεχνικές και τεχνολογίες ώστε να µην ξεφύγει σε έκταση και ανοίξει το νοηµατικό πεδίο. Ορισµένες από τις τεχνολογίες που είναι ενδιαφέρουσες και απλά ονοµάζονται στο κείµενο παρουσιάζονται µε λεπτοµέρεια στα αντίστοιχα παραρτήµατα. Σελίδα 48 από 168

50 3 Προδιαγραφές και Σχεδίαση Γενερικής Πλατφόρµας για την Υποστήριξη Προηγµένων Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών 3.1 Εισαγωγή Αντικείµενο του κεφαλαίου τρία, αποτελεί η εξαγωγή των προδιαγραφών για την πλατφόρµα που θα είναι σε θέση να υποστηρίζει την παροχή διαφορετικών ηλεκτρονικών υπηρεσιών (e-services) σε διαφορετικές κατηγορίες χρηστών. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η σχεδίαση που θα ακολουθηθεί για την υλοποίηση της πλατφόρµας. Στόχο της σχεδίασης αποτελεί η χρησιµοποίηση ανοικτών τεχνολογιών και προτύπων επικοινωνίας, ώστε να είναι εφικτή η παροχή διαφορετικών υπηρεσιών από διαφορετικούς παρόχους προς διαφορετικούς χρήστες. Η υπό σχεδίαση πλατφόρµα θα πρέπει να υποστηρίζει την απαιτούµενη κοινή υποδοµή και να λαµβάνει µέριµνα για τυχόν ιδιαιτερότητες που µπορεί να παρουσιάζονται από ορισµένες προσφερόµενες υπηρεσίες. Η ανάπτυξη µιας ενιαίας ανοικτής πλατφόρµας για την ολοκληρωµένη παροχή µίας δέσµης ετερογενών ηλεκτρονικών υπηρεσιών σε χρήστες, θα βασιστεί και θα χρησιµοποιήσει τόσο ώριµες όσο και αναδυόµενες τεχνολογίες αιχµής, που αποτελούν τις επικρατούσες τεχνολογίες στις αντίστοιχες τεχνολογικές περιοχές. Οι τεχνολογίες θα πρέπει να είναι ανοιχτής αρχιτεκτονικής ώστε να διασφαλίζουν τη διαλειτουργικότητα πολλαπλών εφαρµογών πάνω από την τελική πλατφόρµα. Η ανάπτυξη λοιπόν θα προσανατολιστεί στη χρήση ανοικτών τεχνολογιών (όπως Web Services) και τεχνολογιών σηµασιολογικής περιγραφής, οι οποίες είναι ανεξάρτητες κατασκευαστή και µηχανής πλατφόρµας στην οποία εκτελούνται, διασφαλίζουν δε µεγάλο βαθµό ασφαλείας και αξιοπιστίας καθώς µπορούν να εκµεταλλευτούν τις δυνατότητες του πανίσχυρου πλέον διαδικτύου. 3.2 Προδιαγραφές της Πλατφόρµας Η λειτουργία της πλατφόρµας που θα σχεδιαστεί θα πρέπει να αλλάζει την εικόνα της υπάρχουσας κατάστασης, όπως αυτή παρουσιάστηκε στο σχήµα 1.2, να παρέχει προηγµένη λειτουργικότητα και να επιλύει πρακτικά προβλήµατα που συναντώνται στο χώρο όπως προβλήµατα διαλειτουργικότητας και ασφάλειας. Σύµφωνα µε τη λειτουργικότητα που θα έχει η πλατφόρµα και χρησιµοποιώντας τα επτά επίπεδα του ISO/OSI η πλατφόρµα αποτελεί µία εφαρµογή που τοποθετείται ανάµεσα στα επίπεδα επτά (7) και έξι (6), δηλαδή της «εφαρµογής» και «παρουσίασης» αντίστοιχα, όπως φαίνεται και στο σχήµα 3.1. Με την εισαγωγή της πλατφόρµας λοιπόν, γίνεται η προσπάθεια για την αλλαγή της εικόνας του χώρου ΠΗΥ όπως αυτή φαίνεται στο σχήµα 1.2 µε αυτή του σχήµατος 3.2. Αυτό που λαµβάνεται υπόψη για την εξαγωγή των προδιαγραφών είναι ότι η πλατφόρµα καλείται να καλύψει τις ανάγκες των παρόχων, των υπηρεσιών και των χρηστών αυτών αντίστοιχα. Οι πάροχοι χρησιµοποιούν την ανοικτή υποδοµή της πλατφόρµας, ώστε να είναι σε θέση να προσφέρουν τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες σε όλους τους εγγεγραµµένους χρήστες αυτών, ενώ ταυτόχρονα η πλατφόρµα θα πρέπει να δίνει τη δυνατότητα της συνολικής διαχείρισης των υπηρεσιών. Από την άλλη πλευρά, βρίσκονται οι χρήστες των υπηρεσιών που προσφέρει η πλατφόρµα. Ο εκάστοτε χρήστης µπορεί να αποτελεί χρήστη µίας ή και περισσότερων υπηρεσιών. Επιπλέον δεδοµένου ότι η πλατφόρµα δηµοσιεύει τις νέες υπηρεσίες που γίνονται διαθέσιµες, οι τελευταίοι πρέπει να έχουν τη δυνατότητα εγγραφής και άµεσης χρησιµοποίησης της υπηρεσίας (θεωρείται δεδοµένο ότι ο κάθε χρήστης διαθέτει τον απαραίτητο εξοπλισµό που τυχόν απαιτεί η υποστήριξη της εκάστοτε υπηρεσίας). Οι απαιτήσεις των παρόχων, των υπηρεσιών και των χρηστών αναλύονται στις ενότητες που ακολουθούν. Σελίδα 49 από 168

51 Πλατφόρµα Σχήµα 3.1 Η θέση της πλατφόρµας στο µοντέλο ISO/OSI Σχήµα 3.2 Απεικόνιση του χώρου Παροχής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών όπως διαµορφώνεται µε την εισαγωγή της πλατφόρµας Σελίδα 50 από 168

52 3.2.1 Προδιαγραφές από τους Πάροχους Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Η ενότητα περιλαµβάνει όλους τους πάροχους ηλεκτρονικών υπηρεσιών οι οποίοι θέλουν να παρέχουν τις υπηρεσίες τους χρησιµοποιώντας την κοινή υποδοµή της ανοικτής πλατφόρµας υπηρεσιών. Οι πάροχοι µπορούν να προσφέρουν διαφορετικού τύπου και περιεχοµένου υπηρεσίες, αρκεί αυτές να µπορούν να παρασχεθούν ηλεκτρονικά. Παραδείγµατα τέτοιων υπηρεσιών, αποτελούν υπηρεσίες που αφορούν: Συστήµατα διαχείρισης κτιρίων και οικιών. Συστήµατα για την αυτόµατη και αποµακρυσµένη διαχείριση διαφόρων συστηµάτων και συσκευών εντός κτιρίων. Τα συστήµατα αυτά αφορούν στη διαχείριση ορισµένων συσκευών (ηλεκτρικές συσκευές, κάµερες εσωτερικών χώρων) όπως επίσης και οµάδων συσκευών (φωτιστικά διαδρόµων) ή και συστηµάτων (κλιµατισµός θέρµανση, λεβητοστάσιο) Συστήµατα ενεργειακής διαχείρισης. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν πάροχοι οι οποίοι αποτελούν ενεργειακούς παρόχους του χρήστη και οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες τους συµβάλουν στη ρύθµιση της σωστής ενεργειακής κατανάλωσης, της προσαρµογής σε δυναµικά τιµολόγια ανάλογα µε την κατανάλωση και την ενδεχόµενη εναλλαγή µεταξύ διαφορετικών παρόχων (ηλεκτρικού ρεύµατος, αερίου κτλ.) ανάλογα µε την εκάστοτε κατανάλωση και χρέωση Υπηρεσίες ασφάλειας και φύλαξης. Υπηρεσίες που σχετίζονται µε την ηλεκτρονική παρακολούθηση παραµέτρων επιτήρησης χώρων και την αποστολή κρίσιµης πληροφορίας ασφάλειας χώρων συµπεριλαµβανοµένου και της πυρασφάλειας Ιατρικές υπηρεσίες. Υπηρεσίες που έχουν να κάνουν µε τη συλλογή, τη µετάδοση και επεξεργασία ιατρικών µετρήσεων σε ασθενείς και στις οικίες αυτών Οι πάροχοι των ανωτέρω ηλεκτρονικών υπηρεσιών θα πρέπει να είναι σε θέση αξιοποιώντας την παρεχόµενη υποδοµή της πλατφόρµας να παρέχουν τις υπηρεσίες τους. Για να υπάρχει η δυνατότητα προσθήκης κάποιας υπηρεσίας οι υπηρεσίες αυτές καθώς και ο τρόπος µε τον οποίο αυτές περιγράφονται θα πρέπει να ακολουθούν συγκεκριµένες προδιαγραφές και να υποστηρίζουν συγκεκριµένες δυνατότητες. Οι ελάχιστες προδιαγραφές οι οποίες απαιτούνται, έχουν να κάνουν µε τον τρόπο που περιγράφονται οι υπηρεσίες, µε τον τρόπο που αυτές γνωστοποιούνται και εγκαθίστανται στην πλατφόρµα και τέλος τον τύπο του εξοπλισµού που απαιτείται από την πλευρά του χρήστη. Η τελευταία απαίτηση δεν έχει να κάνει µε το συγκεκριµένο τύπο του εξοπλισµού ή συγκεκριµένο κατασκευαστή ο οποίος τον παρέχει, αλλά µε το πόσο ανοικτός θα είναι ώστε να χρησιµοποιηθεί από το χρήστη και να µπορέσει να ολοκληρωθεί στην παρεχόµενη υπηρεσία. Οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να είναι σε µορφή ηλεκτρονικών αρχείων, αναγνώσιµων από την πλατφόρµα που υλοποιεί το ενδιάµεσο επίπεδο. Σύµφωνα µε τον ορισµό της πλατφόρµας ως ανοικτής, αναγνώσιµες µορφές αρχείων θεωρούνται τα αρχεία τα οποία είναι µορφοποιηµένα µε αντίστοιχες ανοικτές γλώσσες περιγραφής όπως αυτές που έχουν περιγραφεί στην προηγούµενη ενότητα. Τα εν λόγω αρχεία θα πρέπει να προσφέρουν: Αρχεία γραφικού περιβάλλοντος ώστε να ενηµερώνεται ο εν δυνάµει χρήστης: Σελίδα 51 από 168

53 o o o Για την εκάστοτε ηλεκτρονική υπηρεσία Για το τι ακριβώς του προσφέρει Πως µπορεί να το προσφέρει (τι απαιτείται από την πλευρά του ώστε να είναι εφικτή και ολοκληρωµένη η παροχή της υπηρεσίας) o Το πως µπορεί να εγγραφεί στην υπηρεσία Ολοκληρωµένο τρόπο για την εγγραφή του εκάστοτε χρήστη στην υπηρεσία Περιγραφές των διαφόρων υπηρεσιών καθώς και ανάλογες περιγραφές του εξοπλισµού, σε επίπεδο συσκευής (device), που αυτές χρησιµοποιούν. Οι περιγραφές των υπηρεσιών θα πρέπει να είναι τόσο σε φυσική γλώσσα ώστε να µπορεί ο εκάστοτε χρήστης να λάβει γνώση όσο και σε γλώσσα κατανοητή από µία υπολογιστική µηχανή, ώστε να γίνονται αντιληπτά αυτόµατα από το σύστηµα Μηχανισµούς για τη ρύθµιση παραµέτρων της κάθε υπηρεσίας που σχετίζονται µε: o Τη ρύθµιση των επιµέρους παραµέτρων της κάθε υπηρεσίας o Την εισαγωγή στοιχείων χρήστη o Την επιµέρους και επιλεκτική ρύθµιση του περιβάλλοντος χρήση, καθώς και τον τρόπο που αυτός επιθυµεί να χειρίζεται ή να λαµβάνει τις πληροφορίες που σχετίζονται µε την εκάστοτε υπηρεσία (user customization) o Περαιτέρω ρυθµίσεις που σχετίζονται µε το περιβάλλον δράσης της εκάστοτε ηλεκτρονικής υπηρεσίας Προδιαγραφές από τους Χρήστες Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Το σύνολο χρηστών µπορεί να χαρακτηριστεί ως ένα σύνολο µε µεγάλο εύρος και ετερογένεια (κάτι που επίσης χαρακτηρίζει και το σύνολο των παρόχων). Το εύρος του χαρακτηρίζεται µεγάλο εφόσον συµπεριλαµβάνει δυνητικούς χρήστες σε όλες τις παρεχόµενες υπηρεσίες, ενώ χαρακτηρίζεται ως ετερογενές καθώς ως χρήστες µπορούν να θεωρηθούν, εκτός από τα φυσικά πρόσωπα που απολαµβάνουν τις υπηρεσίες, οι κτιριακές µονάδες ή ακόµα και οι µεµονωµένες συσκευές. Η επικοινωνία του επιπέδου αυτού µε το αµέσως ανώτερό του εξασφαλίζεται µε τη χρήση πακέτων πληροφορίας που ανταλλάσσονται µε τη βοήθεια των WebServices. Για να γίνει αυτό θα πρέπει ο χρήστης να είναι σε θέση να υποστηρίξει τη µορφή αυτής της επικοινωνίας. Θα πρέπει λοιπόν ο χρήστης να επικοινωνεί κάνοντας χρήση είτε µίας συσκευής η οποία µπορεί να υποστηρίξει τη δικτυακή αυτή επικοινωνία ή σε άλλη περίπτωση να χρησιµοποιηθεί µία πύλη (gateway) η οποία θα είναι σε θέση να εξυπηρετεί τις επικοινωνιακές ανάγκες των ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Στην παρούσα εργασία δεν θα γίνει αναφορά στις πύλες, καθώς είναι κάτι που χρησιµοποιείται σε πολλές εφαρµογές και µπορεί να αναζητηθεί εύκολα στη διεθνή βιβλιογραφία. Θεωρούµε λοιπόν ότι όσοι ανήκουν στο σύνολο των χρηστών θεωρείτε έχουν τη δυνατότητα της διαδικτυακής σύνδεσης στην πλατφόρµα του ενδιάµεσου επιπέδου. Οι χρήστες θα πρέπει να έχουν πρόσβαση στη λίστα των προσφερόµενων ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Ανάλογα µε τη φύση του εκάστοτε χρήστη και τα ιδιαίτερα ενδιαφέροντα του, ο τελευταίος θα είναι σε θέση να επιλέγει τις υπηρεσίες που τον ενδιαφέρουν. Σελίδα 52 από 168

54 Για να ολοκληρωθεί σωστά η εγγραφή ενός χρήστη σε κάποια υπηρεσία, ο χρήστης θα πρέπει να διαθέτει τις ελάχιστες προϋποθέσεις που θέτει η κάθε υπηρεσία. Οι υπηρεσίες που έχουµε αναφέρει ενδεικτικά στο σύνολο των παρόχων, γενικά απαιτούν την ύπαρξη κάποιου εξοπλισµού στην πλευρά του χρήστη. Αν ο ενδιαφερόµενος χρήστης έχει στην κατοχή του τον εν λόγω εξοπλισµό, τότε µπορεί να συνεχίσει µε την εγγραφή στις υπηρεσίες της επιλογής του. Η διαδικασία εγγραφής του χρήστη πρέπει να εµπεριέχει την εισαγωγή των προσωπικών στοιχείων του χρήστη, καθώς και την περιγραφή του εξοπλισµού που διαθέτει. Θεωρούµε ότι ο εξοπλισµός του χρήστη είναι ανοικτός και ότι η περιγραφή του είναι επαρκής ώστε να αναγνωριστεί από την πλατφόρµα και να αντιστοιχηθεί σε ένα συγκεκριµένο µοντέλο συσκευής παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα της συνεργασίας και της επικοινωνίας µε την πλατφόρµα. Στο σύνολο των χρηστών θα πρέπει να παρέχεται ένα λειτουργικό γραφικό περιβάλλον όπου ο εκάστοτε χρήστης θα είναι σε θέση να ολοκληρώνει τις εργασίες που επιθυµεί µε εύκολο και γρήγορο τρόπο. Αυτό που θα πρέπει να χαρακτηρίζει το ενδιάµεσο σύνολο της προτεινόµενης αρχιτεκτονικής είναι η παροχή ενός τέτοιου περιβάλλοντος στον τελικό χρήστη. Συνοψίζοντας οι λειτουργικές απαιτήσεις ενός γραφικού περιβάλλοντος θα πρέπει να είναι: Εύκολη παρουσίαση του περιεχοµένου της πλατφόρµας που απευθύνεται σε απλούς χρήστες. Ως περιεχόµενο θεωρείται η παρουσίαση και περιγραφή των υπηρεσιών και των εκάστοτε παρόχων Οµοιόµορφη παρουσίαση όλων των παρεχόµενων υπηρεσιών Λεπτοµερής περιγραφή του εξοπλισµού υποστήριξης της υπηρεσίας που απαιτείται στο χώρο του χρήστη Η εύκολη και ολοκληρωµένη εγγραφή του χρήστη Η δυνατότητα διασφάλισης της ασφαλούς ανταλλαγής πληροφορίας και δεδοµένων µεταξύ χρήστη και πλατφόρµας Εύκολο περιβάλλον διαχείρισης για πραγµατοποίηση ρυθµίσεων που σχετίζονται µε την εκάστοτε ηλεκτρονική υπηρεσία Από τη στιγµή που κάποιος χρήστης έχει εγγραφεί σε κάποια υπηρεσία θεωρείται ότι έχει κοινοποιήσει στο µεσαίο σύνολο τις συσκευές που διαθέτει και σχετίζονται µε την/ τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες που έχει επιλέξει. Αν η λογική της πλατφόρµας που σχετίζεται µε τη συγκεκριµένη υπηρεσία κρίνει απαραίτητη τη µεταφορά κάποιον αρχείων στην πλευρά του χρήστη τότε ο χρήστης θα πρέπει να ενηµερώνεται και να ακολουθεί τα βήµατα τα οποία θα υποδεικνύονται Προδιαγραφές Πλατφόρµας Η πλατφόρµα επιτελεί το έργο της συγκέντρωσης, υποστήριξης και διαχείρισης των παρεχόµενων ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η πλατφόρµα θα πρέπει να εγγυάται τη δυνατότητα της παροχής του συνόλου των ηλεκτρονικών υπηρεσιών προς το σύνολο των τελικών χρηστών και των παρόχων. Η πλατφόρµα θα πρέπει να παρέχει κοινή υποδοµή για την προσφορά υπηρεσιών ασφάλειας, φύλαξης, παρακολούθησης ιατρικών παραµέτρων, και διαχείρισης συστηµάτων κτιρίων. Η αρχιτεκτονική της πλατφόρµας πρέπει να ακολουθεί κάποιες συγκεκριµένες προδιαγραφές. Μία λίστα ελάχιστων προδιαγραφών που θα οδηγήσουν τη σχεδίαση και την υλοποίηση της πλατφόρµας, είναι: Η πλατφόρµα θα πρέπει να επικοινωνεί και να συνεργάζεται µε χρήστες και παρόχους Σελίδα 53 από 168

55 Η πλατφόρµα θα πρέπει να χωρίζεται µε σαφήνεια σε έναν αριθµό λειτουργικών οντοτήτων, όπου η κάθε µία θα επιτελεί συγκεκριµένο έργο και θα αλληλεπιδρά µε συγκεκριµένο τρόπο µε τις υπόλοιπες Όλες οι λειτουργικές οντότητες της πλατφόρµας θα πρέπει να είναι αυτόνοµες και οποιαδήποτε πιθανή αναβάθµιση θα πρέπει να είναι εφικτή χωρίς να δηµιουργείται πρόβληµα στα υπόλοιπα λειτουργικά µέρη Η προσθήκη νέων υπηρεσιών και η αναβάθµιση των παλαιότερων δεν θα πρέπει να επηρεάζει την ορθή λειτουργία των υπόλοιπων λειτουργικών µονάδων, καθώς και των εκατέρωθεν επιπέδων Οι λειτουργίες και η χρήση της πλατφόρµας θα πρέπει να είναι εύκολη και να γίνεται προσιτή προς το χρήστη Η πλατφόρµα θα πρέπει να έχει την ευελιξία και να είναι σε θέση να διαµορφώνει το περιεχόµενο στο οποίο έχει πρόσβαση ο κάθε χρήστης σύµφωνα µε τις επιλογές του Ως ενδιάµεσο σηµείο της αρχιτεκτονικής, η πλατφόρµα επικοινωνεί µε όλες τις οµάδες χρηστών. Η κάθε οµάδα θέτει τις δικές της επιµέρους προδιαγραφές χρήσης, καθώς υπάρχουν ορισµένες ελάχιστες απαιτήσεις που θα πρέπει να παρέχονται από µέρους της πλατφόρµας για τον εκάστοτε χρήστη. Οι απαιτήσεις των απλών χρηστών και των παρόχων αναφέρονται στις εκατέρωθεν σχετικές ενότητες παραγράφους, ενώ σχετικά µε το διαχειριστή του συστήµατος θα πρέπει να: Ρυθµίζει την απόδοση δικαιωµάτων στους χρήστες του συστήµατος και να έχει τη δυνατότητα διαχείρισης των προσωπικών τους στοιχείων στη βάση δεδοµένων Συντονίζει τη συνεχή αναβάθµιση και ενηµέρωση των στοιχείων των χρηστών σύµφωνα µε τις προσφερόµενες υπηρεσίες, την υλικοτεχνική υποδοµή αυτών και τέλος των αναγκών των ίδιων των χρηστών ιαχειρίζεται τη ρύθµιση και το συγχρονισµό των συστηµάτων και του εξοπλισµού που διαθέτουν οι χρήστες (όταν αυτό δεν εµπίπτει σε αρµοδιότητες παρόχων) Εντοπίζει και να διαχειρίζεται έκτακτες καταστάσεις όπως δυσλειτουργίες από απόσταση Ρυθµίζει την εγκατάσταση λογισµικού στην πλευρά των χρηστών όταν αυτό είναι απαραίτητο και όταν προβλέπεται από τον πάροχο της εκάστοτε ηλεκτρονικής υπηρεσίας ιαχειρίζεται και αποθηκεύει την πληροφορία σχετικά µε την κατάσταση των συστηµάτων Προστατεύει την ακεραιότητα του συστήµατος 3.3 Σχεδιαστική Ανάλυση της πλατφόρµας Το σύνολο των λειτουργιών που θα πρέπει να εκτελεί η πλατφόρµα για την παροχή των ηλεκτρονικών υπηρεσιών, εκτελείται από πέντε λειτουργικές οντότητες, οι οποίες χωρίζονται σύµφωνα µε τις ενέργειες που υλοποιούνται. Σύµφωνα και µε το σχήµα 3.3 ορίζεται µία three-tier αρχιτεκτονική, όπου φαίνονται και οι αντίστοιχες λειτουργικές οντότητες, στο σχήµα 3.4 φαίνεται και η σχεδίαση της three-tier αρχιτεκτονικής, ενώ στο σχήµα 3.8 που ακολουθεί την περιγραφή των οντοτήτων φαίνεται η σχεδίαση της πλατφόρµας µε τις οντότητες αυτές. Σελίδα 54 από 168

56 Σχήµα 3.3 Οι λειτουργικές οντότητες της πλατφόρµας Οι λειτουργικές οντότητες που απαρτίζουν την πλατφόρµα είναι: Οντότητα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων (Back end Server) που είναι υπεύθυνη για την αποθήκευση και τη διαχείριση πληροφορίας, που σχετίζεται µε τους παρόχους, τους τελικούς χρήστες και τις υπηρεσίες Οντότητα περιγραφής των υπηρεσιών και των συσκευών όπου εισέρχεται η σηµασιολογική περιγραφή και ο ορισµός των απαραίτητων οντολογιών για την περιγραφή του πεδίου της εφαρµογής και η οποία αποτελεί τον πυρήνα της εφαρµογής Οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου, που είναι υπεύθυνη για τον τρόπο επικοινωνίας των χρηστών, των παρόχων και των διαχειριστών του συστήµατος µε το ίδιο το σύστηµα. Οι τρεις παραπάνω οµάδες θα πρέπει να είναι σε θέση να επικοινωνούν και να συνεργάζονται µε την πλατφόρµα χρησιµοποιώντας ένα ασφαλές περιβάλλον διαχείρισης του περιεχόµενου της, προσφέροντας λύσεις και υπηρεσίες προσαρµοσµένες στους εκάστοτε χρήστες Οντότητα εξυπηρέτησης ηλεκτρονικών υπηρεσιών η οποία αποτελεί το σηµείο διαχείρισης των υπηρεσιών (προσθήκη, κοινοποίηση, εγγραφή και εξυπηρέτηση) Οντότητα γραφικού περιβάλλοντος (Front End Server) χρήσης και διαχείρισης της πλατφόρµας και είναι υπεύθυνο για την προβολή των υπηρεσιών και την εξυπηρέτηση των αιτηµάτων των τριών οµάδων χρηστών Σύστηµα 1 Σύστηµα 2 Σύστηµα 3 Web Services COM Οικιακή Πύλη SOAP SOAP Frontend Server MSMQ Object Model Backend Server ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ Συγκεντωτής OLE DB DB OLE DB Σχήµα 3.4 Σχεδίαση της πλατφόρµας Σελίδα 55 από 168

57 Όπως γίνεται αντιληπτό οι πέντε ανωτέρω λειτουργικές οντότητες επιτελούν συγκεκριµένες εφαρµογές, οι οποίες συνεργάζονται µεταξύ τους. Η πλατφόρµα πρέπει να εξασφαλίζει την απρόσκοπτη ολοκλήρωση και διαλειτουργικότητά τους, καθώς και τον ευέλικτο χειρισµό κοινών πόρων. Ταυτόχρονα πρέπει να διασφαλίζονται οι προδιαγραφές που ετέθησαν στις προηγούµενες παραγράφους, µε τις ιδιαιτερότητες που αυτές εφαρµόζονται στις επιµέρους λειτουργικές οντότητες. Η απαίτηση για την ικανοποίηση όλων των ανωτέρω πιστοποιεί την ανάγκη για την ανάπτυξη της κοινής πλατφόρµας µε χρήση ανοιχτών τεχνολογιών, οι οποίες καθιστούν δυνατή την ολοκλήρωση δικτυακών υπηρεσιών, για την παροχή διαφορετικών ηλεκτρονικών υπηρεσιών Λειτουργική Οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου Η οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου, αποτελεί τη σπουδαιότερη οντότητα από πλευράς λειτουργικότητας του συστήµατος, καθώς αυτή η οντότητα ουσιαστικά είναι η βάση πάνω στην οποία διαµορφώνεται η πλατφόρµα. Την οντότητα αυτή αποτελεί µία εφαρµογή τύπου Συστήµατος ιαχείρισης Περιεχοµένου Σ Π (Content Management System CMS) και παρέχει τη δυνατότητα στο διαχειριστή να διαµορφώνει τις λειτουργίες και το γραφικό τρόπο που αυτές παρουσιάζονται στην πλατφόρµα. Η παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών από τη φύση της απευθύνεται σε ένα κοινό το οποίο έχει έρθει σε επαφή µε το διαδίκτυο και είναι εξοικειωµένο µε το περιβάλλον χρήσης του και τις εφαρµογές του. Ακόµα και στις περιπτώσεις όµως, που κάτι τέτοιο δεν ισχύει, οι εφαρµογές του διαδικτύου έχουν αναπτυχθεί µε τη φιλοσοφία ότι το περιβάλλον τους πρέπει να είναι προσιτό και φιλικό προς το χρήστη, δίνοντας του τη δυνατότητα να πραγµατοποιεί την εργασία του χωρίς εξειδικευµένες γνώσεις. Ακολουθώντας τα παραπάνω, η µονάδα επικοινωνίας και περιεχοµένου ακολουθεί τη δοµή που χαρακτηρίζει τις εφαρµογές του διαδικτύου. Η µονάδα αυτή επιτρέπει τη δηµιουργία, τη διαχείριση, τη διανοµή και την εύρεση της πληροφορίας που σχετίζεται µε τις παρεχόµενες υπηρεσίες καθώς και το περιβάλλον διαχείρισης που εξυπηρετεί τις εργασίες των τριών οµάδων χρηστών που έχουν αναφερθεί, χρησιµοποιώντας ένα κλασσικό περιβάλλον σελίδων διαδικτύου. Η σχεδίαση της πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών παρουσιάζεται στους χρήστες µε τα χαρακτηριστικά ενός ιστοτόπου, καθώς όλοι συνδέονται σε αυτή µέσω του διαδικτύου. Το Σ Π παρέχει την ικανότητα της διαχείρισης εφαρµογών µε δοµή ιστοτόπου προσφέροντας τα παρακάτω πλεονεκτήµατα: Ευκολία στη δηµιουργία περιεχοµένου Ταχύτητα στην ενηµέρωση Βελτιωµένη πλοήγηση στον ιστοτόπο Ευελιξία Ασφάλεια υνατότητα ανάπτυξης Χαµηλό κόστος συντήρησης Ένα επιπλέον χαρακτηριστικό πολλών συστηµάτων διαχείρισης περιεχοµένου είναι ότι αποτελούν ανοικτές τεχνολογίες, καθώς τα αναπτυξιακά τους εργαλεία παρέχονται ελεύθερα. Πέρα από τα εργαλεία ανάπτυξης εφαρµογών, είναι διαθέσιµα και ολόκληρα κοµµάτια κώδικα τα οποία υλοποιούν συγκεκριµένες λειτουργίες και Σελίδα 56 από 168

58 µπορούν να ολοκληρωθούν σε µεγαλύτερες εφαρµογές. Ένα CMS σύστηµα είναι ένα εύκολο στη χρήση περιβάλλον δηµιουργίας περιεχοµένου, αντίστοιχο πολλές φορές µε ένα περιβάλλον κειµενογράφου. Παρέχει έναν απλό τρόπο για τη δηµιουργία νέων σελίδων ή την ενηµέρωση των ήδη υπαρχόντων ενώ η τελική δοµή της εφαρµογής και του ιστοτόπου που αυτή αποτελεί, δηµιουργείται µε ευκολία παρέχοντας τη δυνατότητα στο διαχειριστή να τη φτιάξει ακόµα και αποµακρυσµένα µέσω του διαδικτύου. Χρησιµοποιώντας τις δυνατότητες του CMS συστήµατος, η εκάστοτε σελίδα που δηµιουργείται αποθηκεύεται σε ένα κεντρικό αποθηκευτικό σηµείο που αποτελεί κοµµάτι του συστήµατος. Εκεί αποθηκεύεται όλο το περιεχόµενο του ιστοτόπου και όλες οι σχετιζόµενες µε αυτόν πληροφορίες (γραφικά παρουσίασης, επαφές κλπ). Το σύστηµα διαχείρισης περιεχοµένου που απαιτείται για τη συγκεκριµένη εφαρµογή παρέχει δυνατότητες για την ολική διαχείριση των υπηρεσιών που παρέχονται από το σύστηµα. Ο όρος «ολική διαχείριση» σηµαίνει ότι το σύστηµα δίνει τη δυνατότητα σε κάθε υπηρεσία και πάροχο που την προσφέρει να την ανεβάσει στο σύστηµα, να την κοινοποιήσει και να την κάνει διαθέσιµη στους χρήστες που ενδιαφέρονται. Πέραν από το γραφικό περιβάλλον που χρειάζεται για την υποστήριξη των ανωτέρω ενεργειών και το οποίο αποτελεί µέρος άλλης οντότητας, η οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου εξασφαλίζει τα παρακάτω: Προσθήκη της περιγραφής της υπηρεσίας στη λίστα των υπηρεσιών. Ως περιγραφή υπηρεσίας νοείται κάποιος ενδεικτικός τίτλος που αντικατοπτρίζει το είδος και το περιεχόµενο της υπηρεσίας ενώ απαραίτητη είναι η ύπαρξη µίας οπτικής περιγραφής της υπηρεσίας συνοδευόµενη µε τους απαραίτητους συνδέσµους στις σελίδες που αποτελούν τον αποκλειστικό χώρο όπου µπορούν να γίνουν οι ιδιαίτερες ρυθµίσεις της υπηρεσίας στη πλατφόρµα Προσθήκη των συνοδευτικών αρχείων που είναι απαραίτητα για την υλοποίηση της υπηρεσίας όπως σελίδες εισαγωγής, ρύθµισης, περιγραφής υπηρεσιών και συσκευών. Η περιγραφή της εκάστοτε υπηρεσίας πρέπει να συνοδεύεται από κάποια κοµµάτια κώδικα και κάποια αρχεία που σχετίζονται µε αυτή και διοχετεύονται στην πλατφόρµα. Τα αρχεία αυτά περιέχουν κώδικα υποστήριξης της υπηρεσίας σχετικά µε τις λειτουργίες της υπηρεσίας που λαµβάνουν χώρα στην πλατφόρµα, είναι υπεύθυνα για την επικοινωνία µε τα δύο εκατέρωθεν σύνολα και τέλος περιέχουν την οντολογική περιγραφή των διαδικτυακών υπηρεσιών και των συσκευών που απαιτούνται σε µορφή που είναι ανοικτή και γίνεται κατανοητή από µηχανές και ανθρώπους. Επιπλέον, ως συνοδευτικά αρχεία παρέχονται και αρχεία σελίδων που δηµιουργούν το γραφικό περιβάλλον της κάθε υπηρεσίας και απαιτείται για τη διενέργεια ρυθµίσεων τόσο συσκευών όσο και δικτυακών παραµέτρων σχετικών µε την υπηρεσία και τις συσκευές ή τα συστήµατα µε τα οποία αυτή συνεργάζεται. Το σύνολο των ενεργειών που καλείται να υλοποιεί η οντότητα υλοποιείται από ένα αριθµό κλάσεων αντικειµένων. Σχεδιαστικά, οι διάφορες κλάσεις περιγράφονται από ένα αριθµό κλάσεων αντικειµένων που δίνει ευελιξία στον κώδικα, ευκολία στη διαχείριση, αναπροσαρµογή και αναβάθµιση του. Ακολουθώντας τις ανωτέρω προδιαγραφές, οι κλάσεις του συστήµατος χωρίζονται στις οµάδες που φαίνονται στο σχήµα 3.5. Όλες οι κλάσεις αποτελούν µέρος των οµάδων του µοντέλου αντικειµένων του συστήµατος (Object Model) [112]. Από την κάθε κλάση δηµιουργούνται τα απαραίτητα αντικείµενα για την υλοποίηση των απαραίτητων λειτουργιών του συστήµατος. Σελίδα 57 από 168

59 Σχήµα 3.5 Το «Μοντέλο Αντικειµένων» της πλατφόρµας Λειτουργική Οντότητα διαχείρισης Βάσεων εδοµένων Το σύστηµα της πλατφόρµας αποτελεί µία εφαρµογή όπου το περιεχόµενο το διαχειρίζεται µία εξειδικευµένη εφαρµογή διαχείρισης περιεχοµένου. Ότι δηµιουργείται και σχετίζεται µε την εφαρµογή αποτελεί κοµµάτι του ίδιου του συστήµατος διαχείρισης περιεχοµένου και αποθηκεύεται σε ένα καθορισµένο σηµείο στο ίδιο το σύστηµα. Η βάση που χρησιµοποιείται για την αποθήκευση όλου του περιεχοµένου της εφαρµογής καθώς και όλων των σχετιζόµενων πληροφοριών είναι µία βάση δεδοµένων (SQL / MySQL). Η σχεδίαση της βάσης δεδοµένων είναι µία εργασία που έρχεται να προσθέσει δυνατότητες στη βάση δεδοµένων του Σ Π και επιτρέπει στην πλατφόρµα να παρέχει µία σειρά από επιπλέον χαρακτηριστικά όπως: Κράτηση λογαριασµών χρηστών µε όλα τα στοιχεία και τα χαρακτηριστικά τους (ολοκληρωµένη καρτέλα χρήστη) Στοιχεία σχετικά µε το τι χρησιµοποιεί κάθε χρήστης Στοιχεία σχετικά µε την πληροφορία και τα µηνύµατα που αφορούν τον κάθε χρήστη Αρχείο µηνυµάτων που έλαβε κάθε χρήστης και το είδος της πράξης που αυτό ενεργοποίησε (event activation) Τέλος η οντότητα περιλαµβάνει στις λειτουργίες της και τη διαχείριση των επιµέρους βάσεων που µπορεί να απαιτούνται για την κάθε παρεχόµενη υπηρεσία. Οι βάσεις αυτές προστίθενται ως πεδία στην αρχική βάση και για τη διαχείρισή τους χρησιµοποιούνται αντικείµενα που δίνονται από το Object model του συστήµατος. Σελίδα 58 από 168

60 3.3.3 Λειτουργική Οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Το σύνολο των σελίδων που χρησιµοποιούνται ώστε να υλοποιήσουν το σύστηµα που περιγράφεται µε τις δυνατότητες που απαιτούνται, αποτελούν έναν ιστοχώρο ο οποίος µέσω του γραφικού περιβάλλοντος που διαθέτει γίνεται προσιτός από τους χρήστες. Το γραφικό περιβάλλον του ιστοχώρου αποτελεί την εµφάνιση του όλου συστήµατος και γι αυτό πρέπει να αποτελεί µία οντότητα που να χαρακτηρίζεται για τη συνοχή του και την αποτελεσµατικότητα του. Οι σελίδες του ιστοτόπου έχουν τα εξής χαρακτηριστικά: Βασίζονται σε ένα συγκεκριµένο template το οποίο να διαµορφώνεται µε βάση τις απαιτήσεις του τελικού χρήστη τις υπηρεσίες δηλαδή που χρησιµοποιεί. Έτσι ακολουθεί τη µορφή σελίδων που έχουν επιλεγεί για τον ιστοτόπο του τελικού χρήστη περιλαµβανοµένων των επιλεγµένων χρωµάτων, της διάταξης της σελίδας, κλπ Περιλαµβάνουν µία σειρά από στατικά στοιχεία π.χ. κείµενα, εικόνες, κουµπιά εντολών τα οποία ρυθµίζονται µε βάση τις απαιτήσεις της και έχουν καθολικό χαρακτήρα για όλο τον ιστοτόπο. Τα στατικά στοιχεία µπορεί να αποτελούν µέρος της «επικεφαλίδας» της σελίδας ή του «υποσέλιδου» της ή του «κυρίως σώµατός της» Περιλαµβάνουν µία σειρά από πεδία συνοδευόµενα από ετικέτες µέσω των οποίων ο χρήστης τροφοδοτεί το σύστηµα µε δεδοµένα ή στα οποία ο χρήστης βλέπει δεδοµένα σχετικά µε τη διεργασία. Ο τρόπος µε τον οποίο δηµιουργούνται οι ιστοσελίδες αυτές είναι συµβατός µε το Σύστηµα ιαχείρισης Περιεχοµένου και ακολουθεί τα εξής βήµατα: Ανάκτηση του template στο οποίο βασίζεται η ιστοσελίδα, και το οποίο θα είναι κενό από πληροφορία ιαµόρφωση των σελίδων µε βάση τα στοιχεία που έχουν αντληθεί από τη βάση δεδοµένων και από τα χαρακτηριστικά του κάθε χρήστη, το οποίο περιλαµβάνει σε διαδοχικές γραµµές τις ετικέτες δεδοµένων και τα ενδεχόµενα πλαίσια κειµένου προς συµπλήρωση τιµών από το χρήστη ηµιουργία των στατικών στοιχείων της «επικεφαλίδας», του «υποσελίδου» και του κυρίως σώµατος Το γραφικό περιβάλλον δίνει τη δυνατότητα στον εκάστοτε χρήστη σε όποια από τις τρεις οµάδες και αν ανήκει, να περιηγηθεί στον ιστοτόπο, να υλοποιήσει τις ενέργειες τις οποίες επιθυµεί και αυτές να είναι συµβατές µε την εξουσιοδότηση που έχει. Όλα τα ανωτέρω έδωσαν µία σχεδιαστική διάσταση στο γραφικό περιβάλλον της πλατφόρµας το οποίο προσεγγίζεται µε δύο προτεινόµενες σχεδιάσεις που φαίνονται στο σχήµα 3.6. Η πρώτη αποτελεί την πλέον πιο προτυποποιηµένη σχεδίαση πλέγµατος (grid layout) και παρουσιάζει αποδεδειγµένη αποτελεσµατικότητα σε ένα αρκετά µεγάλο εύρος εφαρµογών. Στην κορυφή εµφανίζονται τα απαραίτητα σήµατα (logos) καθώς και οι πιο κύριοι σύνδεσµοι, ενώ είναι ένα καλό σηµείο για την εµφάνιση γενικότερων πληροφοριών (ηµεροµηνία κτλ). Σελίδα 59 από 168

61 Σχήµα 3.6 Μακέτες σχεδίασης των σελίδων που χρησιµοποιεί η Οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Στη δεύτερη επιλογή, έχουµε µία πιο εστιασµένη στο περιεχόµενο εφαρµογή, η οποία χαρακτηρίζεται από την τοποθέτηση των σηµείων πλοήγησης στη δεξιά πλευρά του κειµένου. Αυτή η διάταξη είναι αρκετά φιλική στο χρήστη καθώς παραπέµπει σε τηλεφωνικό κατάλογο, και κρατάει το ενδιαφέρον στο κέντρο της σελίδας. Η συγκεκριµένη δοµή σελίδας όµως, αποτελεί καλύτερη λύση για εφαρµογές που έχουν να κάνουν µε την παρουσίαση κειµένων. Από την αντιπαράθεση των δύο προτεινόµενων λύσεων για την πλατφόρµα, υιοθετήθηκε η πρώτη, καθώς παρέχει καλύτερες σχεδιαστικές δυνατότητες στην παρουσίαση του περιεχοµένου και πιο σταθερή παράθεση των σηµείων ελέγχου και πλοήγησης στις λειτουργίες και εφαρµογές του ιστοχώρου Λειτουργική Οντότητα Περιγραφής Υπηρεσιών και Συσκευών Οι υπηρεσίες οι οποίες προσφέρονται από την πλατφόρµα χρησιµοποιούν «πόρους» για την πραγµάτωση τους. Οι πόροι είναι είτε κάποιες συσκευές (ευφυής ή µη) ή λειτουργίες συσκευών. Στη δεύτερη περίπτωση αναφερόµαστε στις δικτυακές υπηρεσίες (Web Services) που προσφέρουν οι συσκευές που σχετίζονται µε την κάθε υπηρεσία. ηµιουργούνται λοιπόν δύο οµάδες - συσκευών και (δικτυακών) υπηρεσιών οι οποίες περιγράφονται. Η περιγραφή των υπηρεσιών και των συσκευών αποτελεί κεντρικό σηµείο της σχεδίασης του συστήµατος καθώς από αυτό εξαρτάται η ευελιξία και ο βαθµός ευφυΐας του. Η περιγραφή ακολουθεί ένα τρόπο που προσδίδει στο σύστηµα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά µίας ανοικτής εφαρµογής. Οι δύο οµάδες εισάγονται στο σύστηµα µε µορφή η οποία από µόνη της διαθέτει αρκετή λογική ώστε µία µηχανή ή ένας χρήστης να την καταλαβαίνει και να µπορεί να τη διαχειριστεί. Οι περιγραφές των δύο οµάδων σχεδιαστικά ακολουθούν τουλάχιστο δύο προδιαγραφές: Η περιγραφή τους είναι γραµµένη σε γλώσσα η οποία γίνεται εύκολα αντιληπτή από µηχανές και ανθρώπους Η γλώσσα που χρησιµοποιείται για την περιγραφή εισάγει τη λογική που απαιτείται, ώστε να εξασφαλίζεται ο ορισµός της οντότητας, δηλαδή η δήλωση των λειτουργιών που υποστηρίζει, η φυσική αλλά και η λειτουργική θέση στο χώρο όπου αυτή ανήκει Για τη περιγραφή των συσκευών και των λειτουργιών τους χρησιµοποιήθηκαν οι οντολογίες που περιγράφονται στο επόµενο κεφάλαιο. Η ολοκλήρωση όµως των οντολογιών στη πλατφόρµα γίνεται µε τη χρησιµοποίηση συγκεκριµένων εργαλείων τα οποία αποτελούν µέρος της όλης σχεδίασης. Τα εργαλεία αυτά είναι: Σελίδα 60 από 168

62 «Εργαλείο Περιγραφής Συσκευών» Εργαλείο για τη δηµιουργία της οντολογίας που περιλαµβάνει τις περιγραφές των συσκευών, καθώς και τις ιεραρχικές σχέσεις που τις συνδέουν «Εργαλείο Περιγραφής Χώρου» Εργαλείο για τη δηµιουργία της οντολογίας που περιλαµβάνει τις περιγραφές και τα χωρικά δεδοµένα του δικτύου των συσκευών που περιγράφονται «Εργαλείο Αποθήκευσης» Αναλαµβάνει την εισαγωγή της οντολογίας σε µία Βάση εδοµένων µε οργάνωση πεδίων αντίστοιχη της οντολογίας. Το εργαλείο αυτό δεν περιλαµβάνεται στην οντότητα διαχείρισης Βάσεων εδοµένων καθώς επιτελεί πιο εξειδικευµένη λειτουργία «Εργαλείο Αναζήτησης και Σύνδεσης» Συνδέει τα στοιχεία που περιγράφονται στην οντολογία µε αντίστοιχα πεδία της βάσης δεδοµένων. ηµιουργεί τις κατάλληλες δικτυακές υπηρεσίες (Web Services) για την ενηµέρωση και άντληση των τιµών αυτών των πεδίων. ίνεται λοιπόν η δυνατότητα στο χρήστη να αναζητά το αντικείµενο που θέλει, και να το συνδέει µε άλλα, υλοποιώντας έτσι τη σχεδίαση µίας Ηλεκτρονικής Υπηρεσίας Στο σχήµα 3.7 φαίνεται η σχεδίαση της πλατφόρµας µε τη χρήση των εργαλείων που αναφέρθησαν. Σχήµα 3.7 Τα εργαλεία που χρησιµοποιεί η Οντότητα Περιγραφής Υπηρεσιών και ο τρόπος λειτουργίας τους στη πλατφόρµα Η περιγραφή των υπηρεσιών και συσκευών µε τη χρήση των οντολογιών προσδίδει µία επιπρόσθετη αξία στο σύστηµα, καθώς οι περιγραφές χρησιµοποιούν µία φυσική γλώσσα για την αναπαράσταση της πληροφορίας. Το τέταρτο εργαλείο είναι υπεύθυνο για την άντληση των υπηρεσιών που υπάρχουν στο σύστηµα, την προβολή τους στο χρήστη, καθώς και τη λίστα των διαθέσιµων διαδικτυακών υπηρεσιών και συσκευών που σχετίζονται µε αυτές και διαχειρίζονται από αυτές. Ο χρήστης χρησιµοποιώντας το εργαλείο αυτό, έχει τη δυνατότητα να αντιστοιχίσει τις διαδικτυακές υπηρεσίες µε τις συσκευές και τον εξοπλισµό του χαµηλότερου επιπέδου, συσχετίζοντας έτσι τις οντολογίες που τα περιγράφουν, και εξάγοντας ένα αρχείο παραµετροποίησης (configuration) το οποίο περιέχει την αντιστοίχηση των όρων της οντολογίας. Η έξοδος (output) του συγκεκριµένου εργαλείου αποτελείτε από το σύνολο των αρχείων που είναι υπεύθυνα για τη συνεργασία των υπηρεσιών και των συσκευών στην πλευρά της πλατφόρµας και στην πλευρά του χρήστη. Ανάλογα µε τη σχεδίαση και τις απαιτήσεις της κάθε υπηρεσίας τα αρχεία αυτά Σελίδα 61 από 168

63 µπορούν να πάρουν και την αντίστοιχη µορφή. Η µορφή των αρχείων µπορεί να είναι από ένα απλό αρχείο εκτελέσιµου κώδικα σε µορφή script ως ένα πιο σύνθετο αρχείο τύπου ροής εργασίας το οποίο µπορεί να αποθηκεύεται τοπικά σε µία «δεξαµενή» ροών εργασίας, ώστε να είναι διαθέσιµό προς εκτέλεση όταν αυτό κρίνεται απαραίτητο από το αντίστοιχο εργαλείο ροής εργασιών και των διαχειριστών συµβάντων Λειτουργική Οντότητα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Η πέµπτη λειτουργική οντότητα της σχεδίασης είναι η µονάδα που υλοποιεί τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες. Η οντότητα αυτή ουσιαστικά είναι υπεύθυνη για τη διαχείριση των διαδικτυακών υπηρεσιών (Web Services), δηλαδή για την προσθήκη, κοινοποίηση, εγγραφή και εξυπηρέτησή τους. Αναλύοντας τις ενέργειες αυτές η λειτουργική οντότητα θα πρέπει να διαθέτει τα κατάλληλα εργαλεία και περιβάλλον ώστε οι πάροχοι υπηρεσιών να µπορούν να εισάγουν τις υπηρεσίες τους στον ιστοχώρο που υλοποιεί το σύστηµα της πλατφόρµας. Η προσθήκη των υπηρεσιών γίνεται ακολουθώντας µία προτυποποιηµένη διαδικασία, βάσει της οποίας τα αρχεία που δηλώνουν και υλοποιούν την υπηρεσία να ακολουθούν µορφοποίηση η οποία να χαρακτηρίζεται από την ανοικτή της µορφή. Η οντότητα βρίσκεται σε άµεση συνεργασία µε την οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου. Οι ιδιαίτερες λειτουργίες των δύο οντοτήτων διαχωρίζονται καθώς η µία αναλαµβάνει τη δηµιουργία του περιβάλλοντος διαχείρισης των υπηρεσιών (η µονάδα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου) ενώ η άλλη αναλαµβάνει τη διαχείριση των αρχείων και του κώδικα της κάθε υπηρεσίας (µονάδα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών). Η διαχείριση των αρχείων των ηλεκτρονικών υπηρεσιών περιλαµβάνει τις παρακάτω ενέργειες: ιαχωρισµό των αρχείων της κάθε υπηρεσίας και καταχώρηση τους στις συγκεκριµένες θέσεις του συστήµατος καθώς και την εισαγωγή στη registry του συστήµατος των απαραίτητων εισαγωγών που αφορούν διαδικτυακές υπηρεσίες (Web Services) και συσκευές (devices). Οι συγκεκριµένες ενέργειες γίνονται από τον χρήστη του συστήµατος χωρίς αυτοµατοποίηση Την αυτόµατη κοινοποίηση των νέων ηλεκτρονικών υπηρεσιών στις αντίστοιχες λίστες ώστε να γίνονται γνωστές στους δυνητικούς χρήστες Την κοινοποίηση και ενηµέρωση της λίστας περιγραφής των διαδικτυακών υπηρεσιών (Web Services) Την κοινοποίηση και ενηµέρωση της λίστας περιγραφής των συσκευών (devices) που οι υπηρεσίες διαχειρίζονται. Η ενηµέρωση γίνεται από τον χρήστη µε τη χρησιµοποίηση των αντίστοιχων εργαλείων για τις οντολογίες Την καταχώρηση των αρχείων που παράγονται από τα εργαλεία της οντότητας Περιγραφής Υπηρεσιών και Εργαλείων καθώς και τη διασύνδεση τους µε το σύστηµα Η υλοποίηση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών γίνεται ακολουθώντας δύο διαδικασίες. Η πρώτη από αυτές, που αποτελεί και τον πιο απλό τρόπο, βασίζεται στην ενσωµάτωση «διαχειριστών συµβάντων» (event handlers). Οι διαχειριστές συµβάντων αποτελούν κοµµάτια κώδικα που περιέχονται σε σελίδες τύπου Active Server Pages ASP, PHP κτλ. στις οποίες έχουν πρόσβαση χρήστες από το ίδιο το σύστηµα ή από τα άλλα σύνολα της αρχιτεκτονικής, όπως επίσης και εφαρµογές που είναι κατανεµηµένες σε αυτά. Η δεύτερη διαδικασία, η οποία απαιτεί σχεδίαση και πόρους από το σύστηµα, είναι η σχεδίαση, ανάπτυξη και υλοποίηση ροών εργασίας. Για τη διαδικασία αυτή απαιτείται η ενσωµάτωση εργαλείων τόσο για τη σχεδίαση και ανάπτυξη των ροών όσο και για την υλοποίηση αυτών. Σελίδα 62 από 168

64 Μέσω του εργαλείου ανάπτυξης ροών εργασίας δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να δηµιουργήσει σενάρια εκτέλεσης διαδικασιών που αποτελούνται από τη διαδοχική εκτέλεση (κλήσεις) συγκεκριµένων διαδικτυακών υπηρεσιών (Web Services). Η επιπρόσθετη αξία που προσδίδει στην πλατφόρµα το συγκεκριµένο εργαλείο είναι η δυνατότητα της αυτόµατης εκτέλεσης οµάδας εργασιών παρέχοντας κατά αυτόν τον τρόπο τη δυνατότητα πλήρους ελέγχου και παροχής ολοκληρωµένων ηλεκτρονικών υπηρεσιών στους χρήστες. Ορισµένα κοµµάτια κώδικα τα οποία αποτελούν από µόνα τους ξεχωριστά αρχεία, είναι πιθανό να απαιτείται να τοποθετηθούν και στην πλευρά του χρήστη, καθώς οι εφαρµογές έχουν το χαρακτήρα του πελάτη εξυπηρετητή (client server). Αυτή είναι µία ενέργεια η οποία µπορεί να γίνει είτε από τον ίδιο το διαχειριστή του συστήµατος ή από τον πάροχο και σχεδιαστή της υπηρεσίας, καθώς υπάρχουν εργαλεία που επιτρέπουν τη φόρτωση (FTP Servers) και τη διαχείριση αρχείων και εφαρµογών σε αποµακρυσµένα τερµατικά (PC anywhere κτλ). Σχήµα 3.8 Οι οντότητες της πλατφόρµας και η µεταξύ τους επικοινωνία 3.4 Ανάλυση επιπέδου χρηστών Σύµφωνα µε το σχήµα 3.1, στο υψηλότερο επίπεδο βρίσκονται οι αποδέκτες των παρεχόµενων υπηρεσιών. Όπως έχει αναφερθεί ο εκάστοτε χρήστης ανάλογα µε την υπηρεσία την οποία χρησιµοποιεί πρέπει να διαθέτει και τον αντίστοιχο υλικό εξοπλισµό. Εφόσον, αναφερόµαστε σε ηλεκτρονικές υπηρεσίες οι οποίες προσφέρονται µέσω διαδικτυακών υπηρεσιών, ο χρήστης θα πρέπει να διαθέτει την απαραίτητη συσκευή η οποία είναι σε θέση να επικοινωνεί µε τις δικτυακές υπηρεσίες. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση απιτείται µηχανή η οποία παίζει το ρόλο της διεπαφής µεταξύ του διαδικτύου και του εξοπλισµού του. Η µηχανή αυτή είναι ένας απλός ηλεκτρονικός υπολογιστής µε σύνδεση στο διαδίκτυο και δυνατότητες σύνδεσης των υπολοίπων συσκευών, µέσω ασύρµατων ή ενσύρµατων δικτύων και συνδέσεων. Μία τέτοια µηχανή είναι γενικότερα γνωστή ως «Πύλη» (Gateway ή πιο συγκεκριµένα ικτυακή Πύλη / Web Gateway) και όπως αναφέρθηκε αποτελεί τον ενδιάµεσο µεταξύ των οικιακών ή κτιριακών δικτύων και του διαδικτύου, µε ικανότητα εκτέλεσης ολοκληρωµένων εφαρµογών ελέγχου συσκευών και επικοινωνίας χρηστών και παρόχων. Πολύ συχνά όταν µία τέτοια πύλη είναι εγκατεστηµένη σε οικιακό χώρο ονοµάζεται και «οικιακή πύλη» (Residen- Σελίδα 63 από 168

65 tial Gateway). Η πύλη θα πρέπει και αυτή να ακολουθεί µία ανοιχτή αρχιτεκτονική σχεδίασής ώστε να επιτρέπει σε ένα µεγάλο αριθµό από ανοµοιογενή δίκτυα να επικοινωνούν µεταξύ τους χρησιµοποιώντας διάφορα πρωτόκολλα. Στο χώρο του τοπικού δικτύου η πύλη ενώνει όλα τα επιµέρους τµήµατα των διαφορετικών υποστηριζόµενων δικτύων, επιτρέποντας έτσι την από κοινού πρόσβαση σε πληροφορίες και πόρους, τη µεταξύ τους επικοινωνία καθώς και την επικοινωνία τους µε το διαδίκτυο. Η οικιακή πύλη είναι σε θέση να παρακολουθεί µετρήσεις και δεδοµένα από τα διάφορα συστήµατα που βρίσκονται στο χώρο, να τα επεξεργάζεται σύµφωνα µε τις εφαρµογές τις οποίες υλοποιεί και να παίρνει τις ανάλογες αποφάσεις σύµφωνα µε το εκάστοτε σενάριο που υλοποιείται κάθε φορά. Στην πράξη, από τη στιγµή που κάποιος χρήστης είναι αποδέκτης κάποιας υπηρεσίας, ένα κοµµάτι της υλοποιείται τοπικά, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα της τοπικής διαχείρισης των υπηρεσιών / συσκευών τόσο από την πύλη όσο και από τους ίδιους τους χρήστες. Θα πρέπει να τονιστεί ότι η δυνατότητα διαχείρισης από τους παρόχους παραµένει (έµµεσα µέσω της πλατφόρµας) εφόσον κάτι τέτοιο προβλέπεται από την εκάστοτε υπηρεσία και του τρόπου εφαρµογής της. Ο συνδυασµός των δυνατοτήτων των πυλών µε την υποστήριξη και την παροχή των υπηρεσιών µέσω της πλατφόρµας, προσφέρουν από άκρο σε άκρο (end to end) ένα σύνολο ηλεκτρονικών υπηρεσιών, που παρέχονται από τους παρόχους υπηρεσιών, µε µεγάλο βαθµό ετερογένειας. 3.5 Συµπεράσµατα Στην ενότητα αυτή παρουσιάστηκε η σχεδίαση που ακολουθεί η πλατφόρµα για την παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Προκειµένου να γίνει η σχεδίαση, έγινε µία προσπάθεια να εξαχθούν οι προδιαγραφές που ικανοποιούν τις απαιτήσεις της πλατφόρµας και να γίνει µία πρώτη περιγραφή της λειτουργίας της. Έγινε µία ανάλυση των χρηστών εκατέρωθεν της πλατφόρµας, των επικοινωνιακών αναγκών και των λειτουργικών απαιτήσεων που έχουν σε σχέση µε την πλατφόρµα. Στη συνέχεια η πλατφόρµα χωρίστηκε σε επιµέρους λειτουργικές οντότητες. Ο χωρισµός αυτός έγινε ώστε να αποτυπωθούν µε τον καλύτερο τρόπο οι απαιτήσεις της κάθε οντότητας, κάτι το οποίο και έγινε. Αποτυπώθηκαν οι λειτουργίες της κάθε οντότητας καθώς και οι λειτουργίες οι οποίες απαιτούν τη συνέργεια µεταξύ διαφορετικών οντοτήτων. Σύµφωνα µε την ανάλυση η οποία έγινε, η παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών επιβάλει τη χρήση ανοικτών τεχνολογιών, ενώ ταυτόχρονα η πλατφόρµα αποκτά επιπρόσθετη αξία µε την ανάπτυξη και χρήση τεχνολογιών οντολογίας για την περιγραφή των διαφόρων συστηµάτων. Έχοντας σκοπό η ανάπτυξη της πλατφόρµας να συνοδευτεί µε την ανάπτυξη µία πρότυπης οντολογίας περιγραφής του πεδίου κτιριακού αυτοµατισµού, δηµιουργήθηκε µία λειτουργική οντότητα που είναι υπεύθυνη για τη διαχείριση αυτής της οντολογίας. Η οντολογία που θα περιγράφει τα συστήµατα (συσκευές και δικτυακές υπηρεσίες), θα κατασκευαστεί παράλληλα µε την πλατφόρµα, λαµβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις του πεδίου της και τις εφαρµογές του και για αυτό θα παρουσιαστεί ξεχωριστά από την υλοποίηση της πλατφόρµας Σελίδα 64 από 168

66 4 Ανάπτυξη της Οντολογίας 4.1 Εισαγωγή Η λειτουργία ενός δικτύου συσκευών προϋποθέτει την ύπαρξη ενός πρωτοκόλλου επικοινωνίας το οποίο ορίζει τους επικοινωνιακούς κανόνες του δικτύου, τη µορφή και τους ρόλους των µηνυµάτων στο δίκτυο. Τα παραπάνω διαφέρουν από πρωτόκολλο σε πρωτόκολλο δηµιουργώντας έτσι προβλήµατα στη διακίνηση πληροφορίας µεταξύ διαφορετικών δικτύων. Η παροχή διαφορετικών ηλεκτρονικών υπηρεσιών προς διαφορετικά δίκτυα συσκευών προϋποθέτει την ύπαρξη µίας οµοιόµορφης εµφάνισης και αντιµετώπισης της διακινούµενης πληροφορίας. Ένας ανοικτός τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι η ύπαρξη µίας οντολογίας όπου οι οντότητες θα περιγράφουν οµοιόµορφα το πεδίο, καθώς και τον τρόπο επικοινωνίας. Ο χώρος παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών µπορεί να θεωρηθεί αρκετά µεγάλος αν δεν οριοθετηθεί. Στην παρούσα εργασία ως χώρος παροχής υπηρεσιών ορίστηκε ο κτιριακός χώρος και οι οντολογίες που αναπτύχθηκαν περιορίστηκαν στις οντολογίες που περιγράφουν ένα Σύστηµα ιαχείρισης Κτιρίων (BMS) και την οντολογική περιγραφή του κτιριακού / βιοµηχανικού δικτύου Lonworks. Η οντολογική περιγραφή των αντικειµένων περιγράφει χαρακτηριστικά ακολουθώντας ως παράδειγµα τα τεχνικά χαρακτηριστικά που χρησιµοποιούνται από το UPnP (UPnP Device Architecture) [61]. Η οντολογία του δικτύου Lonworks αναπτύχθηκε περιγράφοντας το επικοινωνιακό µοντέλο του αντίστοιχου πρωτοκόλλου και ακολουθώντας την ιεραρχία των µηνυµάτων για τις συσκευές που ορίζει το ίδιο το δίκτυο. Τέλος ένα βασικό µέρος παράστασης διαδικασιών δικτύου υλοποιήθηκε ως σηµασιολογική οντολογία. Τόσο η ανάπτυξη της οντολογίας που περιγράφει τις συσκευές (Device Description) στο χαµηλότερο επίπεδο (φυσικό επίπεδο) αλλά και τις διαδικτυακές υπηρεσίες των ηλεκτρονικών υπηρεσιών, έχει γίνει µε τη χρήση µίας µεθοδολογίας και υλοποιήθηκε χρησιµοποιώντας τα κατάλληλα εργαλεία. 4.2 Κριτήρια Επιλογής Μεθοδολογίας Ανάπτυξης Οντολογίας Οι µεθοδολογίες για την κατασκευή των οντολογιών παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο δύο, όπου φάνηκε ότι υπάρχει µία πληθώρα µεθοδολογιών. Η επιλογή της µεθοδολογίας γίνεται στηριζόµενη σε λίστα κριτηρίων. Για την επιλογή της καταλληλότερης µεθοδολογίας για την οντολογία που αναπτύχθηκε λάβαµε υπόψη τα παρακάτω κριτήρια ως πιο σηµαντικά: 1. Στρατηγική ανάπτυξης των εννοιών της οντολογίας Ορίζεται ο τρόπος µε τον οποίο γίνεται ο εντοπισµός των όρων, παραδείγµατος χάριν από τους πιο γενικούς στους πιο ειδικούς κλπ 2. Στρατηγική ανάπτυξης της οντολογίας σε σχέση µε την εφαρµογή Ορίζεται ο βαθµός εξάρτησης της οντολογίας από την εφαρµογή στην οποία θα ενσωµατωθεί. Οι οντολογίες µπορεί να είναι ανεξάρτητες τελείως, εν µέρει εξαρτηµένες ή και τελείως εξαρτηµένες 3. Βασικές οντολογίες Σελίδα 65 από 168

67 Η µεθοδολογία πρέπει να δίνει τη δυνατότητα ενσωµάτωσης βασικών οντολογιών κατά την ανάπτυξη της οντολογίας 4. ιάδοση - Υποστήριξη από οντολογικά εργαλεία Η µεθοδολογία πρέπει να υποστηρίζεται από κάποιο εργαλείο ανάπτυξης οντολογιών, το οποίο να χρησιµοποιείται ευρέως και να βελτιώνεται συνεχώς τεχνολογικά. Η υποστήριξη κάποιας µεθοδολογίας από περισσότερα του ενός εργαλεία αποδεικνύει και τη µεγαλύτερη διάδοση της µεθοδολογίας 5. Πολλαπλότητα χρήσης Είναι µεγάλης σηµασίας η µεθοδολογία να µην είναι προσκολληµένη στις ανάγκες του συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου, αλλά να επιτρέπει την ανάπτυξη οντολογιών και σε άλλα θεµατικά πεδία, καθώς έτσι εξασφαλίζεται η γενικότητά της, ενδυναµώνεται η αξία της και καθίσταται δυνατή η επαναχρησιµοποίησή της 6. ιαδικασίες ανάπτυξης οντολογιών Η µεθοδολογία θα πρέπει να περιλαµβάνει απλές και κατανοητές στο χρήστη διαδικασίες, ώστε να µη δυσχεραίνεται το έργο της ανάπτυξης 7. Τεκµηρίωση Η µεθοδολογία πρέπει να είναι επαρκώς τεκµηριωµένη και να παρέχει µία λεπτοµερή περιγραφή της δηµιουργίας του εννοιολογικού µοντέλου καθώς και των εννοιών που συγκροτούν την οντολογία. Ορισµένα από τα προαναφερθέντα κριτήρια έχουν µεγαλύτερη βαρύτητα από άλλα, όπως παραδείγµατος χάριν, η στρατηγική ανάπτυξης των εννοιών της οντολογίας καθώς και η χρήση οντολογικών εργαλείων. Επίσης, κάποια κριτήρια µπορούν να αναλυθούν και περαιτέρω, παραδείγµατος χάριν, οι διαδικασίες ανάπτυξης µπορούν να αναλυθούν και ως διαδικασίες αξιολόγησης ελέγχου κλπ. στον πίνακα που ακολουθεί γίνεται µία παρουσίαση των εργαλείων που υπάρχουν για την υποστήριξη των διαφορετικών µεθοδολογιών. Η περαιτέρω ανάλυση δεν αφορά την παρούσα διατριβή και δεν θα αναφερθεί. 4.3 Κριτήρια επιλογής Γλώσσας Ανάπτυξης Οντολογιών Ένα από τα καίρια ζητήµατα για την ανάπτυξη οντολογιών είναι η επιλογή γλώσσας µε την οποία θα γίνει η διαδικασία αυτή. Η εκλογή είναι δύσκολη καθώς υπάρχει ένας µεγάλος αριθµός οντολογικών γλωσσών. Σκοπός των οντολογιών είναι να µοντελοποιήσουν µε αυστηρό τρόπο ένα ή περισσότερα θεµατικά πεδία. Προκειµένου να επιλεγεί η αποδοτικότερη γλώσσα περιγραφής, εξετάζονται κάποιες ενδεικτικές ιδιότητες όπως: 1. Εκφραστικότητα υνατότητες Αναπαράστασης Η γλώσσα περιγραφής πρέπει να δίνει τη δυνατότητα αναπαράστασης όλων των αναγκαίων εννοιών της οντολογίας και τις µεταξύ τους σχέσεις. Συγκεκριµένα, οι δυνατότητες αναπαράστασης θα πρέπει να περιλαµβάνουν τα εξής: Τάξεις: Το βασικό στοιχείο µίας οντολογίας που αναπαριστά τις διάφορες έννοιες του πεδίου Ιδιότητες και χαρακτηριστικά των τάξεων Κληρονοµικότητα Μοντελοποίηση σχέσεων: Επειδή το θεµατικό πεδίο που θα µοντελοποιηθεί σχετίζεται µε διαδικασίες εξυπηρέτησης υπηρεσιών, οι οποίες συνήθως εµπεριέχουν πολύπλοκες σχέσεις, θα πρέπει η γλώσσα περιγραφής οντολογιών να είναι ιδιαίτερα εκφραστική στο κοµµάτι των σχέσεων. Σελίδα 66 από 168

68 Ορισµένες γλώσσες δίνουν τη δυνατότητα µηχανισµών εξαγωγής συµπερασµάτων, και ελέγχου συνέπειας (consistency) κάτι που αποτελεί πλεονέκτηµα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της οντολογίας. 2. Ευελιξία Απλότητα Η γλώσσα περιγραφής πρέπει να έχει τη δυνατότητα ανάπτυξης οντολογιών σε ποικίλα θεµατικά πεδία και να µην περιορίζεται στις εννοιολογικές ανάγκες ενός µόνο θεµατικού πεδίου. Ακόµα θα πρέπει το γνωσιακό µοντέλο (τρόπος αποτύπωσης της γνώσης) της γλώσσας να είναι κατασκευασµένο µε απλό και καλά ορισµένο τρόπο, ώστε να είναι ευκολότερα προσβάσιµο τόσο από των δηµιουργό της οντολογίας όσο και από τους χρήστες αυτής. 3. Υποστήριξη από οντολογικά εργαλεία Είναι αναγκαίο η γλώσσα περιγραφής να υποστηρίζεται από κάποιο εργαλείο ανάπτυξης οντολογιών. Το εργαλείο αυτό θα πρέπει να είναι αξιόπιστο και ικανό να αποδώσει όλη την εκφραστική ικανότητα της γλώσσας. 4. ιάδοση Η γλώσσα περιγραφής θα πρέπει να χρησιµοποιείται σε ευρεία κλίµακα. Όταν µία γλώσσα είναι ευρέως διαδεδοµένη, έχει περισσότερες πιθανότητες να συνεχίσει να συντηρείται στο µέλλον τόσο η ίδια όσο και τα διάφορα εργαλεία που υπάρχουν για αυτή. Γλώσσες οι οποίες είναι ανοικτές αποδεδειγµένα έχουν και τη µεγαλύτερη διάδοση. 5. Συµβατότητα µε XML Η περιγραφή του θεµατικού πεδίου από τη γλώσσα περιγραφής θα πρέπει να είναι κάποιο είδος XML αρχείου. Το XML πρότυπο είναι ευρύτατα διαδεδοµένο στο ιαδίκτυο και η χρήση του εξασφαλίζει την ύπαρξη γλωσσικών αναλυτών (parsers) τουλάχιστο σε βασικό επίπεδο. 6. Προτυποποίηση Είναι επίσης επιθυµητό η γλώσσα περιγραφής που θα επιλεγεί να είναι πρότυπη (standard), για τους ίδιους λόγους που είναι επιθυµητό να είναι διαδεδοµένη. 7. Γλωσσικοί αναλυτές (parsers) Για τις περισσότερες γλώσσες προγραµµατισµού υπάρχουν γλωσσικοί αναλυτές για τη γλώσσα XML. Εν τούτοις είναι χρήσιµο να υπάρχουν διαθέσιµοι εξειδικευµένοι γλωσσικοί αναλυτές για τη γλώσσα περιγραφής οντολογιών που θα επιλεγεί. Ένας εξειδικευµένος γλωσσικός αναλυτής δύναται να διαβάζει τις ετικέτες της γλώσσας που αναλύει, να τους αποδίδει το σωστό σηµασιολογικό τους περιεχόµενο και να επιστρέφει µία πληρέστερη αναπαράσταση (εικονική ίσως) της οντολογίας. Οι γλώσσες που ακολουθούν το πρότυπο XML και πληρούν τις παραπάνω προδιαγραφές είναι: RDF(S) [108] DAML+OIL [109] OWL [110] 4.4 Κριτήρια Επιλογής Εργαλείου Υλοποίησης Οντολογίας Η κατασκευή των οντολογιών υποστηρίζεται από κάποιο οντολογικό εργαλείο. Η επιλογή του σωστού εργαλείου είναι απαραίτητη καθώς η διαδικασία ανάπτυξης οντολογιών είναι χρονοβόρα και περίπλοκη, ιδιαιτέρως στην περίπτωση που η Σελίδα 67 από 168

69 οντολογία πρέπει να υλοποιηθεί σε κάποια συγκεκριµένη τυπική γλώσσα, η οποία και πρέπει να υποστηρίζεται από το εργαλείο. Επιπλέον, ένα τέτοιου είδους εργαλείο κρίνεται αναγκαίο, καθώς παρέχει ένα περιβάλλον για τις κύριες δραστηριότητες ανάπτυξης των οντολογιών, όπως ο ορισµός των εννοιών (conceptualisation), η υλοποίηση (implementation), ο έλεγχος συνέπειας (consistency checking) και η τεκµηρίωση (documentation). Υπάρχουν αρκετά εργαλεία, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για την ανάπτυξη οντολογιών. Η επιλογή ενός εργαλείου για την εκάστοτε ανάπτυξη γίνεται σύµφωνα µε τη βαρύτητα που έχουν κάθε φορά τα κριτήρια επιλογής. Μερικά από τα κριτήρια αυτά φαίνονται παρακάτω: 1. Υποστήριξη της µεθοδολογίας ανάπτυξης των οντολογιών Το πρώτο κριτήριο που τίθεται για την επιλογή του οντολογικού εργαλείου είναι η δυνατότητα υποστήριξης της µεθοδολογίας για την ανάπτυξη των οντολογιών, καθώς και της γλώσσας περιγραφής που θα επιλεγούν. Το εργαλείο θα πρέπει να δίνει έξοδο στη γλώσσα που θα επιλεγεί ή η έξοδός του να είναι συµβατή µε αυτή. 2. Ευχρηστία Μία σηµαντική παράµετρος για την επιλογή ενός οντολογικού εργαλείου είναι το να διαθέτει ένα περιβάλλον φιλικό προς το χρήστη και να περιλαµβάνει διαδικασίες εύκολα κατανοητές. 3. Τεκµηρίωση Η επαρκής τεκµηρίωση είναι εξ ίσου σηµαντική παράµετρος, καθώς έτσι εξασφαλίζονται η ορθή χρήση του εργαλείου και η αντιµετώπιση προβληµάτων κατά τη χρήση του λογισµικού. 4. ιαθεσιµότητα Είναι επίσης επιθυµητό το οντολογικό εργαλείο να διατίθεται ελεύθερα προς οποιαδήποτε χρήση (ερευνητική ή εµπορική). 5. Παλαιότητα Η παλαιότητα είναι εν γένει µία σηµαντική παράµετρος για την επιλογή ενός οντολογικού εργαλείου, καθώς το γεγονός ότι έχει πίσω του αρκετό χρόνο από τη στιγµή που άρχισε να χρησιµοποιείται σε ευρεία κλίµακα πιστοποιεί την αποτελεσµατικότητά του. 6. Μοντέλο αναπαράστασης γνώσης Το µοντέλο αναπαράστασης γνώσης είναι ένας βαρυσήµαντος παράγοντας για την επιλογή οντολογικού εργαλείου. Το εργαλείο θα πρέπει να υποστηρίζει ένα µοντέλο αναπαράστασης γνώσης, το οποίο να επιτρέπει την αναπαράσταση των εννοιών του θεµατικού πεδίου ενδιαφέροντος. Συγκεκριµένα, το µοντέλο θα πρέπει να περιλαµβάνει τάξεις (classes), υπώνυµες τάξεις (sub-classes), ιδιότητες (properties) και στιγµιότυπα (instances). 7. Ευελιξία Ένα άλλο σηµαντικό στοιχείο για την επιλογή ενός οντολογικού εργαλείου είναι η ευελιξία του. Το οντολογικό εργαλείο θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να χρησιµοποιείται για την ανάπτυξη οντολογιών σε διάφορα και διαφορετικά θεµατικά πεδία και να µην είναι σχεδιασµένο για τις εννοιολογικές ανάγκες ενός µόνο πεδίου. Τέλος, θα πρέπει να χαρακτηρίζεται από την αποτελεσµατικότητά του στην εισαγωγή και ένωση οντολογιών. Σελίδα 68 από 168

70 4.5 Υλοποίηση της Οντολογίας Η οντολογία που απαιτείται για την περιγραφή του πρωτοκόλλου επικοινωνίας, των συσκευών αλλά και του συνόλου των WSs τους, για να θεωρηθεί γνωσιακά ολοκληρωµένη πρέπει να είναι σε θέση να συµπεριλάβει την περιγραφή όλων όσων δύναται να προσδεθούν στο φυσικό επίπεδο των δικτύων αυτοµατισµού κτιριακών, οικιακών αλλά και βιοµηχανικών συστηµάτων αυτοµατοποίησης. Επιπρόσθετα, στις ανωτέρω περιγραφές θα πρέπει να συµπεριληφθούν ορισµένες βοηθητικές περιγραφές, όπως περιγραφές χώρων και κτιρίων ώστε να µπορεί κάθε συσκευή να εντοπίζεται σύµφωνα µε το σηµείο στο οποίο είναι εγκατεστηµένη στο χώρο. Η ολοκληρωµένη περιγραφή λοιπόν, δηµιουργεί την ανάγκη για την ύπαρξη κλάσεων της οντολογίας που να µπορούν να περιγράψουν: Χωρικά δεδοµένα και δεδοµένα υποδοµής. Οι κλάσεις της οντολογίας που ανήκουν στην κατηγορία αυτή έχουν ως στόχο την εισαγωγή περιγραφών που σχετίζονται µε την υποδοµή (κτίρια και συστήµατα αυτών) και τα χωρικά δεδοµένα, δηλαδή, περιγραφή χώρων όπου βρίσκεται εγκατεστηµένος ο δικτυακός εξοπλισµός Επικοινωνιακά δεδοµένα. Οι κλάσεις της οντολογίας που ανήκουν στη συγκεκριµένη κατηγορία έχουν ως στόχο τη µοντελοποίηση του επικοινωνιακού πρωτοκόλλου του εκάστοτε δικτύου αυτοµατισµού. Το κάθε δίκτυο αυτοµατισµού έχει το δικό του πρωτόκολλο επικοινωνίας το οποίο καθορίζει τη µορφή και τον τρόπο ανταλλαγής µηνυµάτων µεταξύ των συσκευών που συµµετέχουν στο δίκτυο. Οι κλάσεις της οντολογίας εδώ θα πρέπει να περιγράφουν τα µηνύµατα, τη δοµή των µηνυµάτων και την πληροφορία που αυτά ανταλλάσσουν. Σκοπός της µοντελοποίησης των χωρικών δεδοµένων είναι η πληρότητα της οντολογίας όσον αφορά την έκφραση της χωρικής τοποθέτησης σηµείων και µονάδων αυτοµατισµού αλλά και συστηµάτων του εκάστοτε δικτύου. Για παράδειγµα σε µία υπηρεσία που ελέγχει οικιακές ηλεκτρικές συσκευές ή φωτιστικά σώµατα, θα πρέπει ο µηχανικός δικτύου κατά τη σχεδίαση του συστήµατος του να µπορεί να εκφράσει, ακολουθώντας ένα ενιαίο τρόπο, το κτίριο όπου βρίσκεται το εν λόγω αντικείµενο καθώς και τον ακριβή χώρο (δωµάτιο, όροφο, σύστηµα κλπ) του κτιρίου που είναι εγκατεστηµένο το κάθε µέρος του. Ο σκοπός της µοντελοποίησης των επικοινωνιακών πρωτοκόλλων είναι η δηµιουργία ενός οµοιόµορφου τρόπου απεικόνισης της επικοινωνίας του κάθε δικτύου, ώστε να είναι εύκολη η µεταφορά δεδοµένων και η αλλαγή µορφοποίησης µηνυµάτων από ένα δίκτυο σε ένα άλλο. Η οντολογική περιγραφή των µηνυµάτων ενός πρωτοκόλλου, ουσιαστικά κάνει µία ανάλυση των µηνυµάτων στα συστατικά τους πεδία, αποµονώνοντας έτσι το κάθε πεδίο της πληροφορίας, ενώ ταυτόχρονα αποδίδει στο κάθε πεδίο µία περιγραφή η οποία χρησιµοποιεί ετικέτες που είναι κοινές για όλα τα δίκτυα. Με τον τρόπο αυτό ο µηχανικός που σχεδιάζει το δίκτυο είναι σε θέση να µεταφέρει και να αντιστοιχίσει πληροφορία από το ένα δίκτυο σε άλλο συνδυάζοντας απλά τις αντίστοιχες κλάσεις των µηνυµάτων. Η συγκεκριµένη διαδικασία αντιστοίχησης, σε µία µετεξέλιξη του συστήµατος από ένα πιο εξειδικευµένο, θεωρητικά θα µπορούσε µε τη χρήση της τεχνολογίας των Intelligent Agents να αυτοµατοποιηθεί τελείως. Όπως γίνεται αντιληπτό η προσπάθεια δηµιουργίας µίας ενιαίας οντολογίας η οποία θα µπορούσε να περιγράψει όλα τα ανωτέρω θα οδηγούσε στη δηµιουργία µίας τεράστιας και πολύπλοκης οντολογίας, καθώς οι οντότητες που χρειάζεται να περιγραφούν είναι πάρα πολλές, ενώ οι συνεχείς και πολλαπλές αναφορές µεταξύ των κλάσεων της θα αύξαναν την πολυπλοκότητα της. Μία τέτοια οντολογία πέρα από τη δυσκολία που εµφανίζει στην κατασκευή και συντήρηση της, εµφανίζει επίσης προβλήµατα συνοχής και αξιοπιστίας. Για την απλούστερη παρουσίαση της οντολογίας αλλά και για των προβληµάτων πολυπλοκότητας, ακολουθήθηκε µία καινοτόµα προσέγγιση στη σχεδίαση, βάσει της Σελίδα 69 από 168

71 οποίας δηµιουργήθηκε ένας αριθµός από διαφορετικές οντολογίες (κλάδους), ώστε η τελική οντολογία που θα περιγράφει όλα τα ανωτέρω να προκύπτει µε τη συνένωση (merge) των κλάδων αυτών. Στο σχήµα 4.1 που ακολουθεί φαίνονται οι υψηλότερες κλάσεις τις κάθε οντολογίας, ενώ στις ενότητες που ακολουθούν η κάθε µία αναλύεται ώστε να περιγραφούν οι υποκλάσεις, οι ιδιότητες και οι συσχετίσεις που περιγράφει. Σχήµα 4.1 Οι αρχικές κλάσεις των κλάδων που απαρτίζουν την Οντολογία Ανάπτυξη Οντολογίας Η δηµιουργία των διαφόρων κλάδων της οντολογίας ακολούθησε µία τέτοια σχεδίαση ώστε να είναι σε θέση να περιγραφεί το σύνολο των αντικείµενων του κάθε κλάδου χωριστά, ενώ ταυτόχρονα να είναι δυνατή η συνένωση τους. Ο κάθε κλάδος ορίζει τις δικές του κλάσεις για την περιγραφή του πεδίου του, είτε αυτό είναι ένα γενικό πεδίο ή πιο συγκεκριµένο. Οι κλάσεις του κάθε πεδίου πρέπει να ακολουθούν µία ταξινόµηση που να αντιπροσωπεύουν τη φυσική ταξινόµηση του πεδίου και να ανταποκρίνονται λογικά στη δοµή που έχουν τα ίκτυα Αυτοµατισµού µε την ευρύτερη έννοια. Περιγραφές που απαιτούνται για παράδειγµα για τον εξοπλισµό ενός δικτύου, είναι οι περιγραφές των µεταβλητών που χρησιµοποιούν στο χαµηλό επίπεδο οι συσκευές καθώς και όλων των φυσικών χαρακτηριστικών και παραµέτρων τους (ηλεκτρικά µηχανικά χαρακτηριστικά). Ως γλώσσα για την ανάπτυξη της οντολογίας επιλέχτηκε η OWL, λόγω της ευρείας και γενικότερης αποδοχής της, ενώ ταυτόχρονα ένα βασικό κριτήριο για την επιλογή της αποτέλεσε η προσπάθεια για την επικράτηση κοινών χαρακτηριστικών των Σελίδα 70 από 168

72 κλάδων της οντολογίας των συσκευών µε τις οντολογίες του δικτύου και των δικτυακών υπηρεσιών. Η δηµιουργία µίας οντολογίας στηρίζεται ταυτόχρονα στην ιδιότητα να µπορεί να περιγράψει γενικά τα αντικείµενα ενός πεδίου γνώσης όσο και στη δυνατότητα του µονοσήµαντου προσδιορισµού των διαφορετικών αυτών αντικειµένων του χώρου. Ακολουθώντας αυτές τις αρχές, η οντολογία που αναπτύχθηκε στηρίχτηκε στην περιγραφή των αντικειµένων που συµµετέχουν στην επικοινωνία και την ανταλλαγή µηνυµάτων πληροφορίας και το φυσικό επίπεδο κυρίαρχων δικτύων. Τα κυρίαρχα δίκτυα του βιοµηχανικού οικιακού χώρου στην Αµερική και στην Ευρώπη είναι τα LonWorks, X-10 και Konnex, όπου όλα χρησιµοποιούν έναν πεπερασµένο αριθµό µεταβλητών για τη µεταφορά της πληροφορίας και των µετρήσεων µεταξύ των συσκευών τους στο δίκτυο. Η ανάπτυξη της οντολογίας ακολούθησε χρονικά τα βήµατα, της επιλογής µεθοδολογίας ανάπτυξης, γλώσσας και εργαλείου υλοποίησης. Επιλογή Μεθοδολογίας Η ανάπτυξη της οντολογίας µε θεµατικό πεδίο την περιγραφή του χαµηλότερου επιπέδου ενός κτιριακού / οικιακού /βιοµηχανικού δικτύου στηρίχθηκε στη µεθοδολογία «METHODOLOGY» (Fernandez-Lopez et al., 1997), η οποία επελέγη µεταξύ των υπολοίπων οντολογιών ως η πληρέστερη όσον αφορά: Τη στρατηγική ανάπτυξης Την τεχνολογική υποστήριξη Τη διαδικασία ανάπτυξης της οντολογίας Τη γενικότητα και την απλότητά της Την απόκτηση γνώσης Την τεκµηρίωση Συγκεκριµένα, όσον αφορά στη «στρατηγική ανάπτυξης σε σχέση µε τους κύκλους ζωής του λογισµικού», η METΗODOLOGY προτείνει την περαιτέρω ανάπτυξη ενός προτύπου µέσω της ταυτόχρονης προσθαφαίρεσης όρων. Η µεθοδολογία αυτή είναι ανεξάρτητη της εφαρµογής στην οποία θα χρησιµοποιηθεί και στην οποία εφαρµόζεται η «middle out» τεχνική για την ανεύρεση όρων και την ανάπτυξη της, δηλαδή ξεκινάει από τις πιο σχετικές έννοιες για να πάει στις πιο ειδικές και στις πιο γενικές, ώστε να επιτευχθεί ισόρροπη ανάπτυξη. Η χρήση µίας «βασικής οντολογίας» (core ontology) εξαρτάται από τις διαθέσιµες πηγές. Στην περίπτωση µας δεν χρησιµοποιήθηκαν κάποιες βασικές οντολογίες, ενώ ο απώτερος στόχος είναι η χρησιµοποίηση της προκύπτουσας οντολογίας ως βασικής, από εφαρµογές και ερευνητικά προγράµµατα του χώρου καθώς και η αξιοποίηση της από άλλες υπηρεσίες πέρα από τις υπηρεσίες της πλατφόρµας Η οντολογία που αναπτύχθηκε προσπάθησε να περιγράψει τον υποκείµενο επιστηµονικό χώρο ακολουθώντας µία λογική απεικόνισης και σύνδεσης µεταξύ των αντικειµένων από τα οποία απαρτίζεται. Η µεθοδολογία ορίζει έναν αριθµό από διαδικασίες οι οποίες χαρακτηρίζουν τη φάση της σχεδίασης και τη φάση της ανάπτυξης. Σύµφωνα µε τη λίστα των διαδικασιών, κατά τη διάρκεια της σχεδίασης πρέπει να ανευρεθούν ήδη υπάρχουσες οντολογίες (εφόσον υπάρχουν), να διερευνηθούν και να αξιολογηθούν, ώστε να επαναχρησιµοποιηθούν. Στη φάση της σχεδίασης της οντολογίας αναζητήθηκαν υπάρχουσες οντολογίες που να περιγράφουν θεµατικά πεδία που να σχετίζονται τόσο µε τα τρία ανωτέρω βιοµηχανικά - οικιακά δίκτυα και µε τον ευρύτερο χώρο των οικιακών βιοµηχανικών δικτύων όσο και µε την περιγραφή συσκευών που ανήκουν στο χώρο της αυτοµατοποίησης. Οι οντολογίες που βρέθηκαν να γειτνιάζουν µε τα θεµατικά πεδία ενδιαφέροντός, ήταν οντολογίες για την περιγραφή εννοιών και συσκευών σε Σελίδα 71 από 168

73 ιατρικές γνωσιακές περιοχές καθώς και έκφραση των µετρούµενων παραµέτρων από εξειδικευµένα ιατρικά όργανα, κάτι που παρουσιάζει κάποια συνάφεια µε το θεµατικό πεδίο της δικιάς µας οντολογίας ως προς τον τρόπο αξιοποίησης της αλλά σε χώρο όχι και τόσο σχετικό και γι αυτό δεν αξιοποιήθηκαν. Σε πιθανή µετέπειτα επέκταση της οντολογίας σε αυτοµατισµούς ιατρικών οργάνων, οι συγκεκριµένες οντολογίες θα επιβάλλονταν να ληφθούν υπόψη. Τέλος η οντολογία που αναπτύσσεται στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού έργου Pabadis Promise [118], αποτελεί µία οντολογία που σκοπό έχει να περιγράψει τον τρόπο παραγωγής και τις διαδικασίες που υλοποιούνται από την παραγωγική αλυσίδα µία βιοµηχανίας και όχι το ίδιο το βιοµηχανικό πεδίο. Η συγκεκριµένη οντολογία ακολουθεί παρόµοιες µεθόδους ανάπτυξης και σε κάποια µελλοντική εφαρµογή θα µπορούσε σε µεγάλο βαθµό να ολοκληρωθεί και να (αξιοποιηθεί) αξιοποιήσει (από) την παρούσα οντολογία. Στη συνέχεια της ανάπτυξης της οντολογίας µε τη µεθοδολογία Methodology έρχεται η φάση της ανάπτυξης της απεικόνισης των θεµατικών πεδίων που αναφέρθηκαν παραπάνω και θα χρησιµοποιηθούν στην οντολογία. Συγκεκριµένα αναπτύχθηκαν τέσσερις κλάδοι οντολογίας, ώστε το µοντέλο να µην γίνει αρκετά περίπλοκο και οι κλάδοι να µπορούν εύκολα να ενσωµατωθούν (επαναχρησιµοποιηθούν) σε άλλες οντολογίες. Οι κλάδοι τη οντολογίας αναλύονται στην επόµενη ενότητα. Ακολουθώντας τις διαδικασίες που προβλέπονται από τη µεθοδολογία έχουµε: ιαδικασία 1, κατασκευή όρων, ορισµών, συνώνυµων και ακρωνύµιων. Στο βήµα αυτό έγινε η καταγραφή των διαφόρων οντοτήτων κλειδιά (key entities) που θα απαρτίζουν τις επιµέρους οντολογίες και είναι όροι οι οποίοι χαρακτηρίζουν συσκευές, φυσική θέση στο χώρο, τοποθέτηση στο δίκτυο, είσοδοι / έξοδοι επικοινωνίας, µεταβλητές, µηνύµατα, ρυθµίσεις και φυσικά χαρακτηριστικά των συσκευών ιαδικασία 2, κατασκευή εννοιολογικών ταξινοµιών. Οι όροι που θα απαρτίσουν την οντολογία ταξινοµούνται σύµφωνα µε την εννοιολογική τους σηµασία και τη φυσική θέση που κατέχουν στο χώρο του δικτύου. Η διαδικασία αυτή ήταν αρκετά δύσκολη καθώς πολλές φορές η διαφορετική προσέγγιση των διαφόρων εννοιών δηµιουργούσε διαφορετική ταξινόµηση ιαδικασία 3, στο βήµα αυτό κατασκευάστηκαν όλα τα λογικά διαγράµµατα που εκφράζουν τις δυαδικές σχέσεις του θεµατικού χώρου. Συγκεκριµένα καταγράφονται όλες οι δυαδικές σχέσεις οι οποίες αντιστοιχούν σε σχέσεις µεταξύ κλάσεων (αντικειµένων) και σχέσεις µεταξύ αντικειµένων και δεδοµένων ιαδικασία 4, κατασκευή εννοιολογικού λεξικού. Οι κλάσεις (έννοιες) που έχουν ανεβρεθεί και ταξινοµηθεί θεµατικά, σε αυτό το βήµα ταξινοµούνται λεξικογραφικά (αυτό το βήµα δεν πραγµατοποιήθηκε καθώς κρίθηκε περιττό από τη στιγµή που το εργαλείο που θα χρησιµοποιηθεί για την ανάπτυξη ταξινοµεί λεξικογραφικά το ίδιο τις κλάσεις) ιαδικασία 5, το βήµα αυτό αναφέρεται στη λεπτοµερή περιγραφή των δυαδικών σχέσεων του χώρου κάτι το οποίο έγινε παράλληλα µε τη ιαδικασία 3 ιαδικασία 6, κατασκευή πίνακα µε λεπτοµερή περιγραφή των χαρακτηριστικών των κλάσεων της οντολογίας ιαδικασία 8, το τελευταίο στάδιο για τη σχεδίαση της οντολογίας µε τη Methodology προβλέπει τη λεπτοµερή περιγραφή των σταθερών που χρησιµοποιούνται. Στην οντολογία που προσπαθούµε να αναπτύξουµε, η έννοια των σταθερών βρίσκεται τόσο στις κλάσεις των τιµών των διάφορων µεταβλητών, όσο και στις κλάσεις των µηνυµάτων Σελίδα 72 από 168

74 Επιλογή Γλώσσας Η γλώσσα κωδικοποίησης που επελέγη είναι η OWL. Η γλώσσα αυτή αποτελεί σύσταση του W3C για την κωδικοποίηση οντολογιών και το χαρακτηρισµό πόρων στο ιαδίκτυο, εποµένως θεωρήθηκε κατάλληλη για την κωδικοποίηση της οντολογίας και για τις ανάγκες της παρούσης διατριβής. Η OWL, είναι µία γλώσσα η οποία έχει χρησιµοποιηθεί σε πολλές περιπτώσεις συνδυασµού οντολογιών και δικτυακών υπηρεσιών (Web Services), και αποτέλεσε τη βάση για την ανάπτυξη µίας γλώσσας για τη σαφή περιγραφή της λειτουργικότητας των υπηρεσιών διαδικτύου [92]. Σύµφωνα µε τα ανωτέρω η γλώσσα OWL κρίθηκε επαρκής για να περιγράψει τη λειτουργικότητα των υπηρεσιών ιστού. Μια σύντοµη περιγραφή της OWL καθώς και της λογικής διαστρωµάτωσης που αυτή ακολουθεί, έγινε στην αντίστοιχη παράγραφο του δεύτερου κεφαλαίου. Η έκδοση της OWL βάσει της οποίας γίνεται η ανάπτυξη της οντολογίας είναι σύµφωνα µε το πρότυπο OWL-DL το οποίο παρέχει τη µέγιστη εκφραστικότητα, χωρίς να χάνει σε υπολογιστική αρτιότητα κατά την εξαγωγή συµπερασµάτων. Στην παρούσα ενότητα θα γίνει µία σύντοµη περιγραφή των κυριότερων ετικετών της OWL, οι οποίες θα χρησιµοποιηθούν και στην περιγραφή της οντολογιών. Στο Σχήµα 4.2 παρουσιάζεται ο ορισµός µίας τάξης της οντολογίας για την περιγραφή µίας µεταβλητής δικτύου που υποστηρίζει ένα δίκτυο LonWorks (εδώ πρόκειται για την περιγραφή ενός κλιµατιστικού συστήµατος ψύξης θέρµανσης HVAC). rdf:id="hvac_status"> <rdfs:subclassof> rdf:id="hvac"/> </rdfs:subclassof> rdf:id="hvac_override"/> rdf:id="hvac_mode"/> rdf:id="hvac_emergency_mode"/> <rdfs:comment rdf:datatype=" >Describes the status of an HVAC system. Status is described using the structure description found in the file SNVT_HV.H</rdfs:comment> </owl:class> Σχήµα 4.2 Ορισµός µίας τάξης της οντολογίας για την περιγραφή της κατάστασης ενός HVAC συστήµατος Ο ορισµός αυτός χρησιµοποιεί τις ετικέτες Class και subclassof από το χώρο ονοµάτων του rdf. Στην πρώτη ετικέτα ορίζεται η τάξη (owl:class rdf:id= HVAC_Status ). Στη δεύτερη γραµµή ορίζονται οι γονικές τάξεις της οντολογίας µε την ετικέτα subclassof µέσω της ιδιότητας rdf:id, η οποία περιέχει το ID της γονικής τάξης. Έτσι στην περίπτωση αυτή ορίζεται ότι η HVAC_Status είναι υπώνυµη τάξη της τάξης HVAC. Οι υπώνυµες τάξεις που αποτελούν υποκλάσεις της ίδιας κλάσης θεωρούνται µεταξύ τους ασύνδετες «disjoint» κάτι που σηµαίνει ότι τα διάφορα αντικείµενα «objects» δεν µπορούν να είναι στιγµιότυπα «instances» περισσότερων της µίας κλάσης. Η µη σύνδεση µεταξύ των υπώνυµων κλάσεων δηλώνεται µε την ετικέτα disjointwith. Σελίδα 73 από 168

75 Το πεδίο rdfs:comment χρησιµοποιείται εδώ για να περιγράψει το αρχείο που σχετίζεται µε την κλάση και περιέχει την τεκµηρίωση της τάξης. Γενικότερα στην οντολογία ορίζεται µία λίστα ιδιοτήτων οι οποίες ορίζονται σύµφωνα µε τα πρότυπα που επιβάλλει η OWL. Οι ιδιότητες κατατάσσονται στις παρακάτω κατηγορίες, ανάλογα µε τα αντικείµενα και τα υποκείµενα που χαρακτηρίζουν και συνδέουν: ObjectProperty DatatypeProperty AnnotationProperty Η Object Property και η Datatype Property είναι τύποι ιδιοτήτων που συνδέουν δύο αντικείµενα και δεσµεύουν το είδος της τιµής που µπορεί να έχει η ιδιότητα. Συγκεκριµένα, οι ιδιότητες τύπου DatatypeProperty κωδικοποιούν σχέσεις ανάµεσα σε µία τάξη και τύπους δεδοµένων που περιγράφονται σε κάποιο xml σχήµα, ενώ οι ιδιότητες ObjectProperty σχέσεις ανάµεσα σε τάξεις της οντολογίας. Η AnnotationProperty συσχετίζει ένα ανατικείµενο µε ένα κοµµάτι πληροφορίας το οποίο µπορεί ένα λέκτικό ή µία τιµή για τη συγκεκριµένη ιδιότητα. Οι ιδιότητες ObjectProperty και DatatypeProperty δεν υποδηλώνουν στη γενικότερη περίπτωση κανένα περιορισµό στην πολλαπλότητα των σχέσεων µεταξύ των αντικειµένων των τάξεων. Επιλογή Εργαλείου Το οντολογικό εργαλείο που επιλέχθηκε βάσει των κριτηρίων που παρατέθηκαν στην παράγραφο 4.4, ενώ η επιλογή έγινε κατόπιν αποτίµησης των εργαλείων που αναφέρονται στον Πίνακα 1. Τα εργαλεία που εξετάστηκαν είναι ανεξάρτητα από τη γλώσσα κωδικοποίησης ενώ το εργαλείο WebOde δεν εξετάστηκε καθώς δεν διατίθεται ελεύθερα. Το ίδιο ισχύει και για το OntoEdit, του οποίου η ελεύθερη έκδοση επιτρέπει περιορισµένο αριθµό εννοιών. Τέλος, το ΚΑΟΝ απορρίφθηκε, επειδή δίνει έξοδο σε ένα περιορισµένο αριθµό γλωσσών κωδικοποίησης ). Πίνακας 1: Εργαλεία για την υποστήριξη των διαφόρων µεθοδολογιών Μεθοδολογίες Cyc Uschold & King Grüninger & Fox METHODOLOGY SENSUS On-to- Knowledge HOLSAPPLE HCONE OTK Methodo lgy KAKTUS Οντολογικά Εργαλεία Εργαλεία Cyc Κανένα συγκεκριµένο εργαλείο ODE WEBODE OntoEdit Protégé-2000 Κανένα συγκεκριµένο εργαλείο OntoEdit µε επεκτάσεις (plug-ins) Κανένα συγκεκριµένο εργαλείο OntoEdit µε επεκτάσεις (plug-ins) Κατόπιν απόρριψης των παραπάνω εργαλείων, επιλέχθηκε το Protégé, καθώς υποστηρίζει την επιλεγµένη µεθοδολογία METHODOLOGY, είναι ιδιαίτερα εύχρηστο, διαθέτει εκτενή τεκµηρίωση, κατανοητό εγχειρίδιο χρήσης και αντιµετώπισης προβληµάτων, διατίθεται ελεύθερα προς οποιαδήποτε χρήση, αποτελεί ένα ώριµο λογισµικό, το οποίο αναπτύσσεται συνεχώς εδώ και πολλά χρόνια, και είναι ευρύτατα διαδεδοµένο, αφού έχει χρησιµοποιηθεί σε ευρεία κλίµακα στα πλαίσια διαφόρων έργων για την ανάπτυξη οντολογιών Κλάδος Οντολογίας ικτύου Ο κλάδος που περιγράφει την οντολογία ικτύου είναι ο πιο σύνθετος καθώς ενσωµατώνει τις κλάσεις που απαιτούνται για να περιγράψουν τις λειτουργίες ενός δικτύου αλλά και τις διαδικασίες που αυτό υλοποιεί. Το δίκτυο το οποίο επιλέχθηκε να περιγραφεί είναι το δίκτυο πεδίου LonWorks της Echelon. Το συγκεκριµένο Σελίδα 74 από 168

76 δίκτυο όπως αναφέρθηκε είναι από τα κυρίαρχα δίκτυα στο χώρο του κτιριακού αυτοµατισµού µε µεγάλη υποστήριξη σε συσκευές από πολλούς κατασκευαστές διεθνώς. Μέχρι τη στιγµή της υλοποίησης της παρούσης εργασίας δεν υπήρχε κάποια αντίστοιχη προσπάθεια για την οντολογική του περιγραφή, γι αυτό και η συγκεκριµένη περιγραφή θεωρείται πρωτότυπη. Η λεπτοµερής δοµή του δικτύου και η ακριβής λειτουργία του πρωτοκόλλου επικοινωνίας του LonWorks µπορεί να αναζητηθεί στο διαδίκτυο [47]. Σύµφωνα µε το πρωτόκολλο του δικτύου, οι λειτουργίες του, υλοποιούνται µε τη χρήση µηνυµάτων (Messages). Όπως το κάθε δίκτυο, και αυτό έχει τις δικές του προδιαγραφές για τα µηνύµατα (MessageFormat) που ανταλλάσσει µεταξύ των κόµβων του, ενώ έχει και ένα συγκεκριµένο αριθµό τύπων µηνυµάτων. Οι προδιαγραφές των µηνυµάτων έχουν ορίζουν τα πεδία από τα οποία απαρτίζονται όπως το πεδίο ελέγχου (Control_Field), το πεδίο δεδοµένων (Data_Field), το πεδίο διεύθυνσης αποστολέα (Source_ Address_Field) το πεδίο διεύθυνσης παραλήπτη (Destination_Address_Field) κ.α., από τα οποία αποτελείται το πλαίσιο (Frame) των µηνυµάτων, το µέγεθός τους µήκος σε bits / bytes (MessageLength) και τη διάταξή τους. Οι λειτουργικότητα των µηνυµάτων (service) ενός δικτύου µπορεί να είναι: µηνύµατα πληροφορίας, µηνύµατα ελέγχου και διαχείρισης. Τα µηνύµατα πληροφορίας µε τη σειρά τους περιέχουν δεδοµένα για τις µετρούµενες παραµέτρους (Parameter) και άλλες ιδιότητες (Properies), χρησιµοποιώντας µία ποικιλία µεταβλητών (Variable) οι οποίες χαρακτηρίζονται από τη φυσική παράµετρο την οποία µετράνε και οι οποίες έχουν συγκεκριµένο τύπο (VariableType). Οι τύποι των µεταβλητών είναι οι συνήθεις τύποι που χρησιµοποιούνται τόσο από τα πιο ευρέως διαδεδοµένα δίκτυα αυτοµατισµού όσο και από τις γλώσσες προγραµµατισµού. Τα µηνύµατα ελέγχου και διαχείρισης µπορεί να είναι µηνύµατα εισαγωγής κόµβων στο δίκτυο, διαγραφής τους από το δίκτυο, έναρξης, παύσης, sleep και stand by mode κλπ. Μέρος των κλάσεων που ορίζουν και περιγράφουν τις οντότητες αυτές ακολουθεί στα Σχήµατα Με τη χρήση της οντολογίας η κάθε συσκευή ορίζεται χρησιµοποιώντας ένα στιγµιότυπο της αντίστοιχης κλάσης της οντολογίας που την περιγράφει. Αυτόµατα το στιγµιότυπο κληρονοµεί τις ιδιότητες και τις υποκλάσεις που διαθέτει η κλάση από την οποία προήλθε. Οι τιµές των µεταβλητών µίας συσκευής ενός δικτύου αποτελούν τις τιµές µίας ιδιότητας ενός στιγµιότυπου της αντίστοιχης κλάσης της µεταβλητής. Η τιµή αυτή είναι αναγνώσιµη και επεξεργάσιµη από µία µηχανή αλλά και από ανθρώπους, δίνοντας τη δυνατότητα της επεξεργασίας της από το σύνολο των υποστηριζόµενων εφαρµογών της πλατφόρµας. Σελίδα 75 από 168

77 Σχήµα 4.3. Λεπτοµέρειες του κλάδου της οντολογίας ικτύου όπου φαίνονται υποκλάσεις των µετρούµενων Παραµέτρων (Parameters), η λειτουργικότητα µηνυµάτων (service) και οι τύποι µεταβλητών (VariableType) Η µέχρι τώρα οντολογία δικτύου θα µπορούσε να χαρακτηριστεί ως µία γενικότερη οντολογία όπου ορίζονται γενικές κλάσεις για την περιγραφή ενός δικτύου πεδίου. Σε αυτή πρέπει να γίνουν οι απαραίτητοι ορισµοί κλάσεων για τον τύπο των µηνυµάτων που πρέπει να υποστηριχθούν για τις µεταβλητές και την πληροφορία τους. Στο σxήµα 4.4. φαίνονται οι υποκλάσεις που ορίστηκαν για την εξυπηρέτηση ενός τέτοιου δικτύου. Οι µέθοδοι αποστολής και λήψης µηνυµάτων καθώς και άλλες λειτουργίες του δικτύου µπορούν να περιγραφούν από τις ήδη υπάρχουσες κλάσεις του κλάδου ικτύου. Σελίδα 76 από 168

78 Σχήµα 4.4. Λεπτοµέρειες του κλάδου ικτύου LonWorks Σελίδα 77 από 168

79 Εδώ θα αναφερθεί ένα παράδειγµα περιγραφής συσκευής από την οντολογία. Στο σχήµα 4.5 φαίνεται η τεχνική περιγραφή µίας συσκευής LonWorks από το κατασκευαστή. Η περιγραφή ορίζει συγκεκριµένες µεταβλητές εισόδου / εξόδου για τη συσκευή, οι οποίες περιγράφονται από συγκεκριµένες ιδιότητες της κλάσης που χρησιµοποιεί η οντολογία για την περιγραφή της συγκεκριµένης συσκευής. Η περιγραφή της συσκευής από την οντολογία φαίνεται στο σχήµα 4.6. ενώ στο σχήµα 4.7 φαίνεται η περιγραφή του συγκεκριµένου κοµµατιού της συσκευής σε γλώσσα OWL από το Protégé. Σχήµα 4.5. Τεχνική περιγραφή συσκευής από τον κατασκευαστή Σχήµα 4.6. Στιγµιότυπο της συσκευής στην οντολογία περιγραφής δικτύου LonWorks Σελίδα 78 από 168

80 Σχήµα 4.7. Περιγραφή των ιδιοτήτων της συσκευής σε OWL από το Protégé Κλάδος Οντολογίας Συσκευών (εξοπλισµόυ) Ο κλάδος της οντολογίας των συσκευών παρέχει στην πλατφόρµα την απαραίτητη πληροφορία ώστε ένας µηχανικός να έχει την πλήρη περιγραφή του υλικού των συστηµάτων µε τα οποία είναι δια-συνδεδεµένη η πλατφόρµα. Οι κύριες κλάσεις της οντολογίας είναι η κλάση εξοπλισµός (Equipment), υπηρεσίες (Services) και δοµή δικτύου (NetworkStructure). Η κλάση του εξοπλισµού διαθέτει έναν εκτενή κατάλογο κλάσεων όπου ταξινοµούνται αρκετές κατηγορίες συσκευών και εξοπλισµού. Η λίστα είναι µεγάλη προσπαθώντας να συµπεριλάβει µία πληθώρα συσκευών, ώστε η τελική οντολογία να µπορεί πραγµατικά να χρησιµοποιηθεί ως µία οντολογία αναφοράς στο πεδίο των δικτύων αυτοµατισµού (οικιακού, κτιριακού και βιοµηχανικού). Ενδεικτικά αναφέρονται κλάσεις όπως οι: Actuator, Sensor και Controller που περιέχουν τις πιο σηµαντικές κλάσεις για βιοµηχανικά δίκτυα αυτοµατισµού, Mechanical, Electrical και Electronic όπου περιγράφονται κλάσεις κτιριακών στοιχείων αυτοµατισµού και οι κλάσεις Furniture, Health και Computer που περιέχουν κλάσεις για περιγραφή στοιχείων οικιακών συσκευών και εξοπλισµού. Η λίστα δεν εξαντλείται αλλά και δεν περιορίζεται στις παραπάνω κλάσεις. Ανάλογα µε την εφαρµογή µπορεί να εµπλουτιστεί ή να γίνει εισαγωγή µίας έτοιµης οντολογίας αν αυτή είναι ήδη υλοποιηµένη και αυτό κρίνεται απαραίτητο. Στα παραρτήµατα δίνεται το σύνολο της οντολογίας που δηµιουργήθηκε. Στην οντολογία έχει οριστεί µία κλάση που περιγράφει τη δοµή του δικτύου NetworkStructure, η οποία µπορεί να χαρακτηριστεί και ως επικουρική στο συγκεκριµένο κλάδο, καθώς οι υποκλάσεις που ορίζει χρησιµοποιούνται για την περιγραφή του δικτύου και το διαχωρισµό του σε µικρότερα κοµµάτια, όταν αυτό απαιτείται. Έτσι ανάλογα µε το αν το δίκτυο είναι βιοµηχανικό, κτιριακό ή οικιακό το δίκτυο µπορεί να χωριστεί σε κυψέλες (cell), µονάδες (unit) και επιµέρους συστήµατα (System). Η ταξινόµηση των κλάσεων είναι τυχαία και δεν υποδηλώνει αντιστοίχηση µε τις τρεις κατηγορίες των δικτύων, καθώς είναι δουλειά του µηχανικού να επιλέξει ποια υποκλάση περιγράφει καλύτερα την εκάστοτε εφαρµογή. Η κλάση Unit έχει αναπτυχθεί µε τον επιπλέον ορισµό ορισµένων υποκλάσεων οι οποίες περιγράφουν ορισµένες από τις ποιο κλασσικές µονάδες βιοµηχανικών διεργασιών. Σελίδα 79 από 168

81 4.5.4 Κλάδος Περιγραφής Χωροταξικών εδοµένων Οι κλάσεις της οντολογίας που ανήκουν στον κλάδο αυτό είναι απαραίτητες για τη δηµιουργία και απεικόνιση του δικτύου µας στο χώρο. Οι κλάσεις και οι υποκλάσεις που ορίζονται στην οντολογία περιγράφουν τις κτιριακές υποδοµές και τους χώρους στους οποίους µπορεί να βρίσκονται τα στοιχεία ενός δικτύου. Όπως γίνεται αντιληπτό η προσπάθεια για την πληρότητα στις υποκλάσεις του συγκεκριµένου κλάδου αυτού ξεφεύγει από τους σκοπούς του κειµένου και γι αυτό δεν θα αναλυθεί περισσότερο. Τέλος, να αναφερθεί ότι η περιγραφή της θέσης των στοιχείων του δικτύου έχει προβλεφθεί να µπορεί να γίνει µε δύο τρόπους. Τον απόλυτο και το σχετικό. Ο απόλυτος είναι µε τη χρήση της κλάσης των γεωγραφικών συντεταγµένων (GeographicCoordinates) και µε τη χρήση των υπόλοιπων κλάσεων όπου ορίζουν την τοποθέτηση των στοιχείων εντός κτιρίων και βιοµηχανικών χώρων. Η σηµασία του κλάδου δεν γίνεται άµεσα αντιληπτή, γι αυτό και πρέπει η λειτουργία του να περιγραφεί λίγο περισσότερο. Η ανάγκη για την ορθή απόδοση ενός δικτύου στο χώρο όπου είναι εγκατεστηµένο και η αποφυγή διπλών ή λάθος ορισµών οδήγησε στην ανάγκη της συσχέτισης του κάθε στοιχείου µε τη θέση στην οποία είναι τοποθετηµένο στο χώρο. Έτσι πέρα από την αποφυγή λαθών για το ποιο στοιχείο αναφερόµαστε την κάθε φορά, δίνεται η δυνατότητα για πολλαπλούς ορισµούς στοιχείων. Για παράδειγµα σε ένα σύστηµα φωτισµού υπάρχουν πολλά φωτιστικά σώµατα, διακόπτες και αισθητήρια παρουσίας που είναι συνδεδεµένα στο δίκτυο. Η καταγραφή αυτών των στοιχείων µε βάση το χώρο (κτίριο, όροφο, διαµέρισµα, δωµάτιο) στον οποίο βρίσκονται αποτρέπει τις λάθος συσχετίσεις στοιχείων που είναι άσχετα µεταξύ τους και βρίσκονται σε διαφορετικούς (λειτουργικά και ουσιαστικά) χώρους. Επιπλέον, ένας µηχανικός που σχεδιάζει µία διαδικασία για ένα µέρος δικτύου, το οποίο όµως επαναλαµβάνεται σε έναν άλλο χώρο, έχει τη δυνατότητα να δηµιουργήσει εύκολα πολλαπλά αντίγραφα, ελαχιστοποιώντας έτσι το χρόνο ανάπτυξης Εφαρµογή της Οντολογίας Η οντολογία ολοκληρώθηκε µε την περιγραφή ενός µεγάλου µέρους των αντικειµένων που χαρακτηρίζουν τα πεδία που περιγράφονται. Σε συνέχεια των περιγραφών πρέπει να γίνει και η υλοποίηση της οντολογίας η οποία έχει την έννοια της αποτύπωσης των σχέσεων που υπάρχουν µεταξύ των κλάσεων. Οι σχέσεις και οι τιµές ορισµένων παραµέτρων στην οντολογία εκφράζονται µε τις αντίστοιχες ιδιότητες που προσφέρει η γλώσσα OWL (DatatypeProperty, ObjectProperty, AnnotationProperty). Οι σχέσεις µεταξύ των κλάσεων συµπληρώνουν τη µοντελοποίηση της γνώσης του πεδίου και δίνουν τις απαραίτητες πληροφορίες στην οντολογία ώστε να διατηρεί τη συνοχή της. Στο σχήµα 4.8 φαίνεται ένα µέρος της υλοποιηµένης οντολογίας όπου διακρίνεται ένας αριθµός σχέσεων µεταξύ των ορισµένων κλάσεών της. Σελίδα 80 από 168

82 Σχήµα 4.8 Μέρος της οντολογίας όπου φαίνονται ορισµένες κλάσεις και οι ιδιότητες µε τις οποίες αυτές συνδέονται Οι σχέσεις µεταξύ των κλάσεων περιγράφουν τον τρόπο που αλληλεπιδρούν οι κλάσεις µεταξύ τους και για την ακρίβεια τον τρόπου µε τον οποίο αλληλεπιδρούν τα στιγµιότυπα των αντικειµένων τα οποία ορίζονται από τις αντίστοιχες κλάσεις. Για παράδειγµα το γεγονός ότι µία συσκευή συµµετέχει σε ένα σύστηµα αποδίδεται από την ιδιότητα islocatedin η οποία αποτελεί την ιδιότητα σύνδεσης µεταξύ των κλάσεων Equipment και Location. Η ιδιότητα αυτή χάρη στην κληρονοµικότητα που χαρακτηρίζει τις κλάσεις της οντολογίας συνδέει και όλες τις υποκλάσεις των δύο ανωτέρω κλάσεων. Επί του παραδείγµατος πάλι, µία υποκλάση της κλάσης Equipment είναι η Controller στην οποία ορίζονται κλάσεις όπως: lightcontroller, MachineController, OccupancyController κλπ. Όλες οι ιδιότητες που είναι ορισµένες για την υφιστάµενη κλάση συνεχίζουν να ισχύουν και για τις κλάσεις αυτές, ενώ όποια ιδιότητα ορίζεται για κάθε µία από αυτές τις κλάσεις ισχύει και για τα παιδιά αυτών. Στον πίνακα που ακολουθεί φαίνονται ορισµένες από τις θεµελιώδεις σχέσεις της οντολογίας. α/α Ontology facts 1 x,y[iscomposedofdevices (x,y) p4:network(x) p3:equipment(y)] 2 x,y[hasservice (x,y) p3:equipment (x) p3:service(y)] 3 x,y[isexecutingservice(x,y) p4:action (x) p3:service(y)] 4 x,y[isexecutedondevice(x,y) p4:action (x) p3:equipment (y)] 5 x,y[isexecutedafterreceiving(x,y) p4:action (x) p4:message(y)] 6 x,y[isexecutedbeforesending(x,y) p4:action (x) p4:message(y)] 7 x,y[directconnectsdevices(x,y) p4:connection(x) p3: Equipment (y)] 8 x,y[hasmessagecontent(x,y) p4: Message(x) p2: Message (y)] Σελίδα 81 από 168

83 9 x,y[islocatedon(x,y) p3:equipment (x) p1: Location (y)] Σχήµα 4.9 Βασικές Ιδιότητες της οντολογίας και κλάσεις τις οποίες συνδέει Στον ορισµό της οντολογίας πέρα από τις ιδιότητες υπάρχουν και οι περιορισµοί (restrictions) ώστε να µπορούν να εκφραστούν περιορισµοί στα αντικείµενα των κλάσεων. Ο σωστός ορισµός των περιορισµών είναι κάτι το οποίο θα συντελέσει στον αυτόµατο έλεγχο από τα σχετικά εργαλεία ελέγχου της οντολογίας, αλλά πρωτίστως προστατεύει από πιθανά λάθη κατά τη σχεδίαση του συστήµατος και τον ορισµό των στιγµιότυπων των αντικειµένων του δικτύου. Για παράδειγµα ένα αντικείµενο της κλάσης LightController µπορεί να συνδεθεί και να ελέγξει µόνο αντικείµενα που ανήκουν στις κλάσεις LightSensor και OccupancySensor. Ο ορισµός του περιορισµού φαίνεται και στον πίνακα που ακολουθεί. Ontology facts x,y[controls(x,y) p3:constantlightcontroller(x) p3:light_sensor(y)] x,y[controls(x,y) p3:constantlightcontroller(x) p3:occupancy_sensor (y)] Restricts : x,y[controls(x,y) p3:controller(x) p3:equipment(y)] Σχήµα 4.10 Restrictions µεταξύ των κλάσεων της οντολογίας Ολοκλήρωση της Οντολογίας στην πλατφόρµα Η ύπαρξη των συστηµάτων, των συσκευών και των δικτυακών υπηρεσιών µε τη µορφή µίας οντολογίας στην πλατφόρµα δηµιουργεί ένα «ταξινοµηµένο ευρετήριο» σχετικά µε το τι υπάρχει στο κατώτερο επίπεδο της αρχιτεκτονικής. Με τα κατάλληλα εργαλεία που αναφέρθηκαν στην ενότητα αυτό γίνεται πολύ χρήσιµο στα χέρια ενός σχεδιαστή υπηρεσιών, καθώς είναι πλέον σε θέση να χρησιµοποιήσει γενικότερα υπηρεσίες και συστήµατα στα οποία έχει πρόσβαση. Τα εργαλεία αυτά είναι ένα εργαλείο αποθήκευσης, αναζήτησης και ένα εργαλείο σύνδεσης. Το εργαλείο αποθήκευσης αναλαµβάνει το ρόλο της εισαγωγής σε µία οργανωµένη βάση (SQL, MySQL κτλ) της οντολογίας όπως αυτή περιγράφεται από τα OWL αρχεία που έχει δηµιουργήσει το σχεδιαστικό περιβάλλον της οντολογίας Protégé. Η αποθήκευση της οντολογίας µε µορφή βάσεων δεδοµένων κάνει πιο εύκολες τις αναζητήσεις, τις νέες εισαγωγές και την όλη διαχείρισή της καθώς µπορούν πλέον να χρησιµοποιηθούν γλώσσες και εργαλεία για βάσεις δεδοµένων. Το συγκεκριµένο εργαλείο υλοποιήθηκε µε σκοπό την αποθήκευση των στιγµιότυπων που δηµιουργεί ο χρήστης στη βάση δεδοµένων της πλατφόρµας. Το εργαλείο αναζητά τα στιγµιότυπα που έχει ορίσει ο χρήστης από τα παραγόµενα αρχεία της OWL και τα καταχωρεί στα αντίστοιχα πεδία της βάσης, ώστε να είναι διαθέσιµα στο εργαλείο αναζήτησης. Το εργαλείο αναζήτησης, πρόκειται για µία εφαρµογή αναζήτησης και διαχείρισης βάσεων δεδοµένων. Η βάση µας δεν επιβάλει µεγάλες απαιτήσεις στη λειτουργία ενός τέτοιου εργαλείου, κάνοντας την υλοποίηση του απλή και µε γλώσσες ή εργαλεία που είναι ανοικτά (freeware). Το εργαλείο αναζήτησης, σύµφωνα µε τα κριτήρια του χρήστη ή κάποιας εφαρµογής της πλατφόρµας, αναζητά δεδηλωµένα στιγµιότυπα αντικειµένων των ορισµένων κλάσεων της οντολογίας. Η έξοδος του Σελίδα 82 από 168

84 εργαλείου τροφοδοτεί τις εφαρµογές µε τα ευρεθέντα στιγµιότυπα όταν αυτά υπάρχουν, αλλιώς ενηµερώνει το χρήστη για τη µη ύπαρξη τους. Πλεονέκτηµα της εφαρµογής είναι ότι τα κριτήρια της αναζήτησης µπορεί να είναι πολύ συγκεκριµένα αν γίνει χρήση των τιµών των ιδιοτήτων των κλάσεων της οντολογίας. Το εργαλείο αναπτύχθηκε για την εφαρµογή χρησιµοποιώντας SQL Queries. Τέλος το εργαλείο σύνδεσης αποτελεί µία εφαρµογή η οποία δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να σχεδιάσει µία ηλεκτρονική υπηρεσία. Το εργαλείο δίνει ένα γραφικό περιβάλλον στο χρήστη από όπου µε τη βοήθεια πεδίων κειµένου και προεπιλογών µενού, θέτει τα απαραίτητα κριτήρια στη µηχανή αναζήτησης ώστε να ανακαλύψει από την οντολογία τα αντικείµενα που χρειάζεται για την υλοποίηση της υπηρεσίας του. Από τα αποτελέσµατα µε τα οποία τον τροφοδοτεί το εργαλείο αναζήτησης ο χρήστης επιλέγει το κατάλληλο αντικείµενο και το τοποθετεί στην εφαρµογή του. Το επιλεγµένο αντικείµενο εµφανίζεται µε τις εισόδους και τις εξόδους που έχει (όταν έχει), όπου ο χρήστης συνδέει το επόµενο αντικείµενο. Με τη µέθοδο αυτή «χτίζεται» µία µικρή ή µεγάλη εφαρµογή η οποία στο τέλος µεταφράζεται σε εκτελέσιµο κώδικά από το εργαλείο. Η επιπρόσθετη αξία και καινοτοµία στην εφαρµογή είναι η «δεξαµενή» από όπου προέρχεται η πρωτογενής πληροφορία, η οποία είναι η οντολογία που έχει κατασκευαστεί και περιγραφεί. Η πρωτοτυπία έγκειται στο γεγονός ότι η οντολογία αποτελεί µία «λίµνη» οργανωµένων δεδοµένων που περιέχει τις περιγραφές από οτιδήποτε υπάρχει στο χαµηλότερο επίπεδο, ενώ η πληροφορία και η ευφυΐα η οποία ενσωµατώνει δίνει ευελιξία στις εφαρµογές που τη χρησιµοποιούν. Ένα παράδειγµα εδώ θα ήταν οι δυνατότητες στην αναζήτηση επόµενου αντικειµένου από το εργαλείο σύνδεσης. Ας θεωρήσουµε ότι στο βήµα «ν» έχει επιλεχθεί ένας ελεγκτής (controller) και έχοντας τον επιλεγµένο θέλουµε να συνεχίσουµε τη σχεδίαση στο βήµα «ν+1». Η κλάση controller στην οντολογία έχει ορισµένες υποκλάσεις και ορισµένες ιδιότητες που τι συνδέουν µε άλλα αντικείµενα. Η αναζήτηση λοιπόν του επόµενου αντικειµένου µπορεί να γίνει µε βάση ενός δυναµικού µενού που εµφανίζει τις ιδιότητες που αφορούν την κλάση controller ώστε η αναζήτηση να περιοριστεί στα συγκεκριµένα αντικείµενα και να µην γίνει σε όλο το εύρος της οντολογίας. Γενικές παρατηρήσεις Τόσο η οντολογία όσο και οι κλάδοι οι οποίοι την αποτελούν µπορούν να εισάγουν ορισµούς πληροφορίας, υπηρεσιών, διαδικασιών και στοιχεία δικτύων τα οποία προέρχονται από πρότυπα πρωτόκολλα (standards) όπως OPC-UA, δίκτυα όπως LonWorks, KNX κ.α ή είναι πρωτόκολλα και δίκτυα που ακολουθούν τα αυστηρά πρότυπα των κατασκευαστών τους. Με τη βοήθεια της περιγραφής ενός δικτύου κάνοντας χρήση των κλάσεων της οντολογίας, κατά τη φάση του σχεδιασµού λειτουργίας (Design Phase) ενός δικτύου, ο µηχανικός δηµιουργεί στιγµιότυπα (instances) των κλάσεων τα οποία χαρακτηρίζουν τα στοιχεία και τις λειτουργίες του δικτύου. Η οντολογία, όπως αυτή έχει προκύψει, αποτελείται από ένα σύνολο γενικών οντολογιών και µίας οντολογίας περιγραφής συγκεκριµένου δικτύου πεδίου. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι καθώς τα γενικά χαρακτηριστικά των δικτύων πεδίων είναι κοινά, η ανάπτυξη της εκάστοτε οντολογίας για την περιγραφή τους θα µπορούσε να βασιστεί σε µία οντολογία βάσης όπου περιγράφονται τα βασικά επικοινωνιακά χαρακτηριστικά των δικτύων πεδίου και εκεί προστίθεται οι κλάσεις που περιγράφουν τα εκάστοτε ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε ξεχωριστού δικτύου πεδίου. Οποιαδήποτε προκύπτουσα οντολογία η οποία περιγράφει µέρος του χώρου ή του γνωσιακού πεδίου, θεωρητικά θα µπορούσε να συνενωθεί µε την οντολογία. Στο σχήµα 4.11 που ακολουθεί φαίνεται µία συνένωση οντολογιών όπου ο κάθε Σελίδα 83 από 168

85 εµφανιζόµενος κλάδος ορίζει τις γενικές έννοιες του πεδίου που αντιπροσωπεύει. Θα πρέπει βεβαίως να σηµειωθεί ότι ενέργειες συνένωσης είναι αρκετά δύσκολες καθώς πρέπει η προκύπτουσα οντολογία να διατηρεί τη συνοχή της και να µην εµφανίζονται διπλο-ορισµοί. Σχήµα 4.11 Γενική απεικόνιση της Οντολογίας ικτύων Αυτοµατισµού και των δυνατοτήτων πιθανών επεκτάσεων της 4.6 Συµπεράσµατα Η οντολογία που περιγράφει τις συσκευές που απαρτίζουν το φυσικό επίπεδο, θα µπορούσε να έχει µικρό ή µεγάλο µέγεθος ανάλογα µε τον τρόπο που ακολουθεί η περιγραφή. Ο τρόπος µε τον οποίο σχεδιάστηκε η παρούσα οντολογία ακολουθεί µία ιεραρχική δοµή κλάσεων ώστε οποιαδήποτε συσκευή (device) ενός δικτύου να περιγράφεται ως προς τις φυσικές του ιδιότητες, τη φυσική του θέση στο δίκτυο, ενώ ταυτόχρονα να έχει τη δυνατότητα της περιγραφής των δικτυακών του χαρακτηριστικών όπως µηνύµατα τιµών µεταβλητών, µηνύµατα ρύθµισης και µηνύµατα διαχείρισης της συσκευής. Ο ορισµός των κλάσεων του κάθε κλάδου της οντολογίας και η ταξινόµηση τους, έγινε χωριστά και στο τέλος η οντολογία που περιγράφει ολόκληρο το πεδίο εφαρµογής µας προέκυψε από τη συνένωση αυτών των κλάδων. Ορισµένες κλάσεις προστέθηκαν στην οντολογία εκ των υστέρων ώστε να µπορέσουν να περιγράψουν τις ιδιαιτερότητες των εφαρµογών της πλατφόρµας. Η δηµιουργία της οντολογίας µπορεί να χαρακτηριστεί ως ιδιαίτερα επίπονη, παρόλο που ο χωρισµός της σε κλάδους απλοποίησε σε µεγάλο βαθµό τις εργασίες. Βέβαια πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το πεδίο γνώσης που περιγράφει η οντολογία είναι ανεξάντλητο. Ο χαρακτηρισµός της οντολογίας ως «τελικής» δεν θα αποτελούσε σωστό χαρακτηρισµό, καθώς η οντολογία είναι δυναµική, εφόσον διαρκώς εξελίσσεται και εµπλουτίζεται. Σελίδα 84 από 168

86 5 Υλοποίηση της Πλατφόρµας 5.1 Εισαγωγή Η πλατφόρµα παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών αναλύθηκε στο κεφ. 3, όπου έγινε η εξαγωγή των προδιαγραφών και παρουσιάστηκε η σχεδίαση που ακολουθεί η πλατφόρµα. Στο τρέχων κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση της αρχιτεκτονικής της πλατφόρµας και στη συνέχεια περιγράφεται η υλοποίηση της. Οι ενότητες που ακολουθούν περιγράφουν χωριστά την κάθε λειτουργική οντότητα, ενώ κάποιες ενότητες περιγράφουν αρκετά αναλυτικά κάποια κοµµάτια της πλατφόρµας παρουσιάζοντας τα βήµατα ανάπτυξης τους. 5.2 Αρχιτεκτονική Πλατφόρµας Η αρχιτεκτονική που ακολουθεί η υλοποίηση της πλατφόρµας είχε καθοριστεί από τη σχεδίαση των τριών επιπέδων που χρησιµοποιήθηκε για την περιγραφή του χώρου των υπηρεσιών. Η πλατφόρµα είχε χωριστεί σε πέντε λειτουργικές οντότητες, οι οποίες κατά αντιστοιχία µε την παράγραφο 3.3 είναι: Λειτουργική οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου Λειτουργική οντότητα ιαχείρισης Βάσεων εδοµένων Λειτουργική οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Λειτουργική οντότητα Περιγραφής Υπηρεσιών και Συσκευών Λειτουργική οντότητα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Η σύνδεση και ο τρόπος επικοινωνίας των οντοτήτων αυτών έχει παρουσιαστεί στο σχήµα 3.8, ενώ η επιµέρους υλοποίηση της κάθε οντότητας αναλύεται στις ενότητες που ακολουθούν. 5.3 Λειτουργική Οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου Σύµφωνα µε τις απαιτήσεις που παρουσιάστηκαν στο κεφ.3 η οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου καλείται να επιτελέσει έναν αριθµό λειτουργιών. Όπως αναφέρθηκε η λειτουργική οντότητα έχει τη µορφή µίας δικτυακής πύλης και όλες οι λειτουργίες υλοποιούνται από τις εκάστοτε µορφοποιηµένες σελίδες. Η υλοποίηση της οντότητας έγινε χρησιµοποιώντας ένα έτοιµο Σύστηµα ιαχείρισης Περιεχοµένου (Content Management System, CMS) το οποίο αποτέλεσε τη βάση για το σύστηµα της πλατφόρµας. Η χρησιµοποίηση ενός έτοιµου CMS συστήµατος έγινε καθώς τέτοια συστήµατα αποτελούν τα καλύτερα και πιο ολοκληρωµένα εργαλεία για την ανάπτυξη αντίστοιχων εφαρµογών που απαιτούν την οργάνωση και τη διαχείριση περιεχοµένου στο διαδίκτυο, ενώ παράλληλα προσφέρουν εργαλεία για την οργάνωση εγγράφων, αρχείων και χρηστών. Έχοντας λοιπόν υπόψη τις απαιτήσεις της πλατφόρµας, το καλύτερο εργαλείο για την υλοποίηση της ήταν η χρησιµοποίηση ενός έτοιµου CMS συστήµατος, το οποίο πρόσφερε ένα ικανοποιητικό περιβάλλον για τις απαιτήσεις της πλατφόρµας. Το CMS αναπτύχθηκε περαιτέρω, παραµετροποιήθηκε και δέχτηκε αρκετές επεµβάσεις προσθήκες - διαγραφές, ώστε να δηµιουργηθεί η δυκτιακή πύλη µε την απαραίτητη λειτουργικότητα. Οι προδιαγραφές που είχαν τεθεί για την οντότητα, απαιτούσαν ένα CMS που να έχει ένα σχεδιαστικό προσανατολισµό στην εξυπηρέτηση υπηρεσιών και όχι την απλή σχεδίαση µίας δικτυακή πύλης µε αρχειακό περιεχόµενο. Οι επιλογές ήταν λίγες µε περιορισµένο αριθµό δυνατοτήτων. Ως εργαλείο επιλέχτηκε το CMS της Homeportal [111] το οποίο αποτελεί ένα σύστηµα διαχείρισης περιεχοµένου το οποίο µε αρκετές παρεµβάσεις µπόρεσε να αναπτυχθεί ώστε, να υποστηρίξει εφαρµογές Σελίδα 85 από 168

87 παροχής υπηρεσιών. Επιπλέον λόγοι που οδήγησαν στην επιλογή ενός έτοιµου CMS εργαλείου για την ανάπτυξη του συστήµατος ήταν δύο: Η ανάπτυξη ενός CMS εργαλείου ξεφεύγει κατά πολύ από τους στόχους της παρούσης διατριβής Σκοπός της διατριβής είναι η ανάπτυξη της πλατφόρµας να γίνει µε την ολοκλήρωση πολλαπλών ανοικτών τεχνολογιών Η υλοποίηση ξεκίνησε µε την ανάπτυξη των διαφόρων σελίδων και κοµµατιών κώδικα που απαιτούνται για τη φιλοξενία και παρουσίαση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Όλες οι σελίδες και τα κοµµάτια που δηµιουργούνται αποθηκεύονται στα αντίστοιχα πεδία της βάσης δεδοµένων του συστήµατος. Σε δεύτερη φάση το CMS σύστηµα της πλατφόρµας συµπληρώθηκε µε κώδικα που απαιτήθηκε για την υλοποίηση των υπηρεσιών και των επιµέρους εφαρµογών. Αυτό σηµαίνει την προσθήκη σελίδων για την παρουσίαση των υπηρεσιών, κώδικα ελέγχου για τις λειτουργίες των υπηρεσιών αλλά και συνοδευτικές σελίδες που απαιτούνται για τη σχεδίαση και υποστήριξη των υπηρεσιών. Οι λειτουργίες που υλοποιούνται από την οντότητα είναι: ιαχείριση Περιεχοµένου: ηµιουργία αποθήκευση και ταξινόµηση του περιεχοµένου µε µορφή αρχείων και εισαγωγών σε πίνακες δεδοµένων καθώς και την παρουσίαση του περιεχοµένου αυτού στους εκάστοτε εξουσιοδοτηµένους χρήστες µε τη µορφή που έχει ρυθµιστεί. Η προβολή του περιεχοµένου γίνεται σε συνεργασία µε την οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Εξουσιοδότηση χρηστών: Η ασφάλεια του περιεχοµένου του συστήµατος στηρίζεται στη λειτουργία αυτή καθώς ανάλογα µε τα δικαιώµατα του κάθε χρήστη υπάρχουν συγκεκριµένες περιοχές της εφαρµογής στις οποίες έχει πρόσβαση και συγκεκριµένες σελίδες τις οποίες µπορεί να αναγνώσει και να διαχειριστεί. Στην περίπτωση µας οι διαθέσιµες σελίδες και εφαρµογές µπορούν να είναι χωρισµένες και προσβάσιµες βάσει της υπηρεσίας στην οποία ανήκουν Οµοιογένεια σελίδων: Το σύνολο των σελίδων του συστήµατος διακρίνεται από περιεχόµενο χαρακτηρίζεται από την κοινή του µορφή και δοµή Όπως αναφέρθηκε η οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου αναπτύχθηκε µε τη βοήθεια ενός CMS εργαλείου το οποίο συµπληρώθηκε από πλευράς λειτουργικότητας. Ακολουθώντας τη σχεδιαστική ιδέα της ανοικτής πλατφόρµας, για τα κοµµάτια κώδικα που χρειάστηκε να αναπτυχθούν για την υποστήριξη των λειτουργιών των σελίδων, υιοθετήθηκε η ανάπτυξη κώδικα βασισµένη στον Αντικειµενοστραφή Προγραµµατισµό (ΑΠ), ώστε οι κλάσεις (classes) κώδικα του συστήµατος να µπορούν να χρησιµοποιηθούν από οποιοδήποτε κοµµάτι του συστήµατος ή ακόµα και από τις εφαρµογές που βρίσκονται και υλοποιούνται στη πλευρά των χρηστών. Σκοπός ήταν η οργάνωση, η ευελιξία, η πολλαπλή χρησιµοποίηση του κώδικα και η επαναχρησιµοποίηση αυτού ( neat and tidy, flexible, reusable), κάτι στο οποίο συµβάλει ο ΑΠ, δίνοντας τη δυνατότητα στο χρήστη να δηµιουργεί στιγµιότυπα ή αντικείµενα (instances or objects) από τις κλάσεις όποτε αυτό είναι απαραίτητο. Ως παράδειγµα αναφέρεται η κλάση η οποία χρησιµοποιείται για την επαλήθευση και τον έλεγχο της εξουσιοδότησης χρήστη στις σελίδες που απαιτείται όταν αυτός µεταπηδά από σελίδα ανοικτής πρόσβασης σε σελίδα περιορισµένης πρόσβασης. Κάθε φορά που ο χρήστης επιλέγει το άνοιγµα µίας σελίδας, αν αυτή έχει περιορισµένη πρόσβαση, τότε σιωπηρά γίνεται ο έλεγχος πρόσβασης µε τη βοήθεια ενός αντικείµενου της κλάσης που ελέγχει την πρόσβαση. Αντίστοιχα για την εισαγωγή κάποιου στοιχείου ή κάποιου δεδοµένου σε µία από τις βάσεις του συστήµατος χρησιµοποιούνται τα αντίστοιχα αντικείµενα των κλάσεων του συστήµατος. Σελίδα 86 από 168

88 Στο σχήµα 3.3 παρουσιάστηκε το µοντέλο αντικειµένων που ακολούθησε η σχεδίαση του συστήµατος, ενώ στη συνέχεια της παραγράφου παρουσιάζονται οι κλάσεις του οµάδων του συστήµατος (object model). Σύµφωνα µε το σχήµα 3.3 οι βασικότερες κλάσεις του συστήµατος που µοιράζονται στις τέσσερις οµάδες παρατίθενται στις λίστες παρακάτω. Οι κλάσεις αυτές έχουν αναπτυχθεί µε σκοπό να συµπληρώσουν ή να αντικαταστήσουν τις κλάσεις που διαθέτει το CMS εργαλείο (οι οποίες παρατίθενται και αυτές). Η ονοµατολογία των κλάσεων είναι χαρακτηριστική της λειτουργίας τους ώστε να είναι εύκολο στο µηχανικό που αναπτύσσει εφαρµογές να χρησιµοποιήσει τις κλάσεις αυτές. Application, περιέχει γενικές κλάσεις διαχείρισης του συστήµατος και των χρηστών των υπηρεσιών HRESULT InsertUser([in] BSTR Guid_ID, [in] BSTR Home_Ip, [in] BSTR Home_Phone, [in] BSTR _1, [in] BSTR _2, [in] BSTR Home_Address, [in] BSTR Access_Rights, [in] BSTR Parameters, [out, retval] BSTR* ); HRESULT EditUser([in] BSTR Guid_ID, [in] BSTR Home_Ip, [in] BSTR Home_Phone, [in] BSTR _1, [in] BSTR _2, [in] BSTR Home_Address, [in] BSTR Access_Rights, [in] BSTR Parameters, [out, retval] VARIANT* ); HRESULT GetHomeIP([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT GetHomePhone([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT Get 1([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT Get 2([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT GetHomeAddress([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT GetAccessRights([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT GetParameters([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT DeleteUser([in] BSTR Guid_ID, [out, retval] BSTR* ); HRESULT LoadCategory([in] BSTR bstrguid, [out,retval]iappcategory **ppappcategory); HRESULT LoadContent([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppContent** ppappcontent); HRESULT LoadElement([in] BSTR bstrguid, [out,retval] IAppElement **ppappelement); HRESULT LoadGroup([in]BSTR bstrguid, [out,retval]iappgroup **ppgroup); HRESULT LoadHandler([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppHandler **ppapphandler); HRESULT LoadNetwork([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppNetwork **ppappnetwork); HRESULT LoadUser([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppUser **ppappuser); HRESULT LoadUserById([in]BSTR bstrid, [out,retval] IAppUser **ppappuser); HRESULT LogEvent([in]BSTR bstr); HRESULT OutputDebugString([in]BSTR bstr); HRESULT QueueMessage([in]BSTR bstrqueuefullpath, [in]epriority priority, [in]bstr bstrbody); HRESULT TraceToFile([in]BSTR bstrfilepath, [in]bstr bstr); Package, περιέχει κλάσεις σχετικά µε τη γενικότερη διαχείριση των υπηρεσιών HRESULT Account([out,retval]IAppAccount **ppappaccount); HRESULT ([out,retval] BSTR *pval); HRESULT ID([out,retval]BSTR *pval); HRESULT Locale([out,retval]long *pval); HRESULT Name([out,retval]BSTR *pval); HRESULT Skin([out,retval] BSTR *pval); HRESULT LoadCategory([in] BSTR bstrguid, [out,retval]iappcategory **ppappcategory); HRESULT LoadContent([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppContent** ppappcontent); HRESULT LoadElement([in] BSTR bstrguid, [out,retval] IAppElement **ppappelement); HRESULT LoadGroup([in]BSTR bstrguid, [out,retval]iappgroup **ppgroup); HRESULT LoadHandler([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppHandler **ppapphandler); HRESULT LoadNetwork([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppNetwork **ppappnetwork); HRESULT LoadUser([in]BSTR bstrguid, [out,retval] IAppUser **ppappuser); HRESULT LoadUserById([in]BSTR bstrid, [out,retval] IAppUser **ppappuser); HRESULT LogEvent([in]BSTR bstr); HRESULT OutputDebugString([in]BSTR bstr); HRESULT QueueMessage([in]BSTR bstrqueuefullpath, [in]epriority priority, [in]bstr bstrbody); HRESULT TraceToFile([in]BSTR bstrfilepath, [in]bstr bstr); Event, περιέχει κλάσεις για τη διαχείριση γεγονότων Σελίδα 87 από 168

89 HRESULT Class([out,retval]BSTR *pval); HRESULT ConfigURL([out,retval] BSTR *pval); HRESULT DescriptionID([out,retval]BSTR *pval); HRESULT HelpURL([out,retval] BSTR *pval); HRESULT Name ([in] long llocale, [out,retval]bstr *pval); Group, περιέχει κλάσεις σχετικά µε τη διαχείριση χρηστών και οµάδων αυτών HRESULT Attribute([in] BSTR bstrnamespaceid, [in] BSTR bstrattributeid, [out, retval] BSTR *pval); HRESULT Attribute([in] BSTR bstrnamespaceid, [in] BSTR bstrattributeid, [in] BSTR newval); HRESULT Capability([in] BSTR bstrid, [out, retval] IAppCollection **ppval); HRESULT Category([out, retval]iappcategory **ppappcategory); HRESULT Element([in] BSTR bstrid, [out, retval]iappelement** ppappelement); HRESULT Elements([out, retval] IAppCollection **ppval); HRESULT HasCapability([in] BSTR bstrid, [out,retval] VARIANT_BOOL* pval); HRESULT ID([out,retval]BSTR *pval); HRESULT Members([out, retval] IAppCollection* *ppval); HRESULT Name(long llocale,[out,retval]bstr *pval); HRESULT Type([out,retval]BSTR *pval); Οι κλάσεις του CMS εργαλείου, έχουν COM interface, το οποίο είναι ανοικτό και κατ επέκταση προσβάσιµο από διάφορες εφαρµογές εντός και εκτός πλατφόρµας. Τα αντικείµενα COM ενσωµατώνουν τη λειτουργικότητα τους µε χρήση Dynamic Link Libraries (DLL) και χαρακτηρίζονται από ένα συγκεκριµένο τρόπο δια-επαφής (interface) µεταξύ κλήσεων χρήστη-εξυπηρετητή (client server interface), ο οποίος αποτελείται από µεθόδους που περιγράφονται σε Interface Definition Language (IDL). [113],[114] [115]. Η τεχνολογία COM ενώ παρουσιάζει αρκετή ευελιξία εντός συστήµατος, γενικότερα παρουσιάζει κενά όσον αφορά στην ασφάλεια εφαρµογών έξω από κάποιο LAN, γι αυτό και οι κλάσεις που αναπτύχθηκαν ώστε να υλοποιήσουν την οντότητα της πλατφόρµας και να υποστηρίξουν τη δυνατότητα παροχής υπηρεσιών, χρησιµοποίησαν τεχνικές που επιλύουν τα ανωτέρω προβλήµατα. Έτσι τα αντικείµενα τα οποία αποτελούν στιγµιότυπα των ανωτέρω κλάσεων, µε τη βοήθεια του SOAP toolkit και περιγράφονται χρησιµοποιώντας την WSDL (Web Services Description Language), ώστε να παρέχουν δια-επαφή αντίστοιχη διαδικτυακών υπηρεσιών, ήτοι Web Services interface. Η WSDL όπως έχει αναφερθεί είναι γλώσσα περιγραφής ηλεκτρονικών υπηρεσιών που κυριαρχεί στο βιοµηχανικό και δικτυακό χώρο, και προσφέρει εργαλεία ώστε να επιτρέπεται η δηµιουργία Web Services από τις αντίστοιχες κλάσεις ενός DLL. Η παρούσα οντότητα εκτός από την οργάνωση του περιεχόµενου περιλαµβάνει και την οργάνωση της επικοινωνίας µεταξύ των διαφόρων οντοτήτων της πλατφόρµας και των διαφόρων χρηστών αυτής. Οι δίαυλοι επικοινωνίας µεταξύ των διαφορετικών οντοτήτων που αποτελούν την πλατφόρµα, αλλά και όσων επικοινωνούν έµµεσα και άµεσα µαζί της, χρησιµοποιούν διαφορετικές τεχνολογίες για την υλοποίηση τους. Οι χρήστες (πάροχοι και χρήστες υπηρεσιών) επικοινωνούν µε την πλατφόρµα µέσω των WebServices χρησιµοποιώντας την WSDL. Η επικοινωνία επιτυγχάνεται µε κλήσεις του πρωτοκόλλου SOAP (Simple Object Access Protocol) χρησιµοποιώντας πακέτα σε XML. Η επικοινωνία των εξωτερικών χρηστών που συνδέονται από ένα οποιοδήποτε τερµατικό, επιτυγχάνεται µέσω του ιαδικτύου και τη χρήση του Internet Protocol (IP) µε Hypertext Transfer Protocol requests (HTTP requests) χρησιµοποιώντας Secure Socket Layer (SSL) επικοινωνία. Ο τρόπος της επικοινωνίας µε τη χρήση της SOAP παρουσιάζονται σχηµατικά σε επόµενη παράγραφο. Σελίδα 88 από 168

90 Ο SOAP server αποτελεί λειτουργικό κοµµάτι της πλατφόρµας και όχι µία ξεχωριστή οντότητα. Ο SOAP server χειρίζεται την επικοινωνία που υλοποιείται µε κλήσεις του SOAP πρωτοκόλλου. Η µεταξύ των διαφορετικών οντοτήτων της πλατφόρµας επικοινωνία, επιτυγχάνεται µε την κλήση των αντίστοιχων διαδικασιών οι οποίες αναλύονται σε ένα ή περισσότερα στιγµιότυπα αντικειµένων κλάσεων. Χάριν απλοποιήσεις και οµοιογένειας ακολουθήθηκε το ίδιο µοντέλο κλήσεων διαδικασιών, µε τη χρήση SOAP κλήσεων, ώστε να υπάρχει κοινή αντιµετώπιση στα κοµµάτια κώδικα. Συγκεκριµένα η επικοινωνία των οντοτήτων γραφικού περιβάλλοντος και της οντότητας εξυπηρέτησης ηλεκτρονικών υπηρεσιών γίνεται µε αντίστοιχο τρόπο προς τον τρόπο επικοινωνίας της πλατφόρµας µε τους χρήστες, µε τη διαφορά ότι η SOAP κλήσεις είναι εσωτερικές. Η επικοινωνία µε την οντότητα της βάσης δεδοµένων γίνεται µε χρήση OLE DB εφαρµογών. Στην πράξη οποιαδήποτε server εφαρµογή είναι συµβατή µε την OLE DB τεχνολογία µπορεί να χρησιµοποιηθεί στο περιβάλλον της πλατφόρµας. (Στη συγκεκριµένη ανάπτυξη χρησιµοποιήθηκε ο SQL Server 2000). 5.4 Λειτουργική Οντότητα ιαχείρισης Βάσεων εδοµένων Η παρούσα λειτουργική οντότητα διαχειρίζεται το σύνολο των βάσεων δεδοµένων της πλατφόρµας. Ο όγκος των δεδοµένων που συρρέουν στην πλατφόρµα παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών είναι αρκετά µεγάλος και η ορθή αξιολόγηση και τακτοποίηση τους αποτελεί προτεραιότητα στην υλοποίηση. Η βάση δεδοµένων χωρίζεται σε αρκετές οµάδες πινάκων ώστε να διευκολύνεται η χρησιµοποίηση της αποθηκευµένης πληροφορίας και η προσπέλαση της από τις διαφορετικές οντότητες. Η διαχείριση της βάσης γίνεται µε χρήση των αντικειµένων των κλάσεων που συνοδεύουν την οντότητα της βάσης δεδοµένων. Μερικές από τις κλάσεις αυτές υπήρχαν στο CMS σύστηµα, ενώ ένας νέος αριθµός κλάσεων αναπτύχθηκε ώστε να εξυπηρετεί τους ιδιαίτερους πίνακες που απαιτούνται σε κάθε προσφερόµενη υπηρεσία. Οι κλάσεις αυτές, όπως και παραπάνω, δηµιουργούν διεπαφές ώστε να µπορούν να καλεστούν απευθείας από τις οντότητες της πλατφόρµας µε χρήση (DLL) ή µέσω του Web Service interface (WSDL) που διαθέτουν. Η τελευταία δυνατότητα υλοποιήθηκε ώστε η πλατφόρµα να µπορεί να υποστηρίξει και κατανεµηµένη αρχιτεκτονική. Η επικοινωνία της οντότητας µε την οντότητα εξυπηρέτησης ηλεκτρονικών υπηρεσιών γίνεται κυρίως από κλάσεις που εξυπηρετούν διάφορους «χειριστές συµβάντων» (event handlers) και προέρχονται από το σύνολο των λειτουργιών των υπηρεσιών που υποστηρίζει η πλατφόρµα. Οι χειριστές συµβάντων ενεργοποιούνται (triggered) είτε εσωτερικά από την πλατφόρµα (schedulers, alarms κτλ) ή εξωτερικά από τα άλλα επίπεδα και αποτελούν µικρά κοµµάτια κώδικα τύπου script σε διάφορες γλώσσες (Java / VB scripts κτλ). Ο εκάστοτε χρήστης, ανάλογα µε την οµάδα που ανήκει, είναι εξουσιοδοτηµένος για τη χρησιµοποίηση συγκεκριµένων εργασιών πάνω στη βάση. Ουσιαστικά ο απλός χρήστης έχει πρόσβαση µόνο σε δεδοµένα που αφορούν τον ίδιον και τις υπηρεσίες στις οποίες είναι χρήστης. ικαιώµατα διαχείρισης δεδοµένων που αφορούν το σύνολο µίας υπηρεσίας και των εγγεγραµένων χρηστών αυτής έχουν µόνο οι πάροχοι αυτή της υπηρεσίας. Τέλος δικαιώµατα πάνω στο σύνολο των κλάσεων διαχείρισης της οντότητας έχει ο διαχειριστής της πλατφόρµας (administrator). Η οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου (ΕκΠ) προσπελάζει τη βάση δεδοµένων ύστερα από άµεση απαίτηση κάποιου χρήστη και η προσπέλαση αυτή γίνεται µέσω των κλάσεων και των υπηρεσιών της ίδιας της οντότητας ΕκΠ. Η οντότητα διαχείρισης βάσης δεδοµένων διαθέτει ένα αποκλειστικό αποθηκευτικό χώρο για την οντότητα ΕκΠ, αποτελούµενο από ένα σύνολο πινάκων, όπου αποθηκεύεται όλη η Σελίδα 89 από 168

91 πληροφορία που σχετίζεται µε το περιεχόµενο της ίδιας της πλατφόρµας και οι σχετιζόµενες µε αυτόν πληροφορίες (γραφικά παρουσίας, περιεχόµενο σελίδων, επαφές κτλ.). Βασικός παράγοντας για την υλοποίηση της παρούσης λειτουργικής οντότητας είναι ο υπολογισµός του ρυθµού και του συνολικού όγκου δεδοµένων που συρρέουν στην πλατφόρµα. Μία πρώτη εκτίµηση, δείχνει πως τα δεδοµένα που εισέρχονται στην πλατφόρµα είναι ανάλογα του αριθµού και του είδους των υπηρεσιών που εξυπηρετεί, ενώ ο ρυθµός άφιξης είναι άµεσα συνδεδεµένος µε το αντικείµενο, την ποιότητα και τον αριθµό των χρηστών της κάθε υπηρεσίας. Εξετάζοντας αναλυτικότερα την εισερχόµενη πληροφορία καθώς και τις διαφορετικές κατηγορίες αυτής, γίνεται κατανοητό ότι η δοµή της βάσης πρέπει να ακολουθεί ένα µοντέλο ώστε να εξυπηρετεί καταχωρήσεις και λοιπές διαδικασίες που αφορούν υπηρεσίες και οµάδες χρηστών, ενώ ξεχωριστή µέριµνα πρέπει να ληφθεί για τους πίνακες όπου γίνεται η καταχώριση του περιεχοµένου της οντότητας ΕκΠ. Η εκάστοτε υπηρεσία έχει δικιά της αυτόνοµη οµάδα πινάκων εκτός της βάσης δεδοµένων (ή και εκτός της πλατφόρµας), όπου καταχωρούνται όλες οι εισαγωγές που προκύπτουν από τη χρήση των υπηρεσιών και πληροφορίες που σχετίζονται µε αυτές (ηλεκτρονικές διευθύνσεις εξοπλισµού και πόρων της υπηρεσίας). Σκοπός άλλωστε της υλοποίησης ήταν η αποδέσµευση της σχεδίασης από τις συσκευές που χρησιµοποιούνται και η σχεδίαση των υπηρεσιών κάνοντας χρήση της πληροφορίας που δηµιουργείται από το χαµηλό επίπεδο των συσκευών. Έτσι κάθε συσκευή που ανήκει στη πλατφόρµα και κάθε δικτυακή υπηρεσία που υποστηρίζεται από τις συσκευές, αφού οριστεί στην οντολογία και δηµιουργηθεί το αντίστοιχο στιγµιότυπό της, δηµιουργούνται οι αντίστοιχοι πίνακες µε τα αντίστοιχα πεδία στη βάση δεδοµένων όπου πλέον καταχωρείται και αντλείται το σύνολο της πληροφορίας. Οι χρήστες χωρίζονται σε δύο κατηγορίες οι οποίες είναι: οι πάροχοι και οι χρήστες των ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η κάθε κατηγορία καταχωρείται σε ξεχωριστό πίνακα, ενώ ο κάθε πάροχος διαθέτει το δικό του πίνακα ή σύνολο πινάκων όπου καταχωρούνται αντιστοίχως τα δεδοµένα της κάθε υπηρεσίας. Τα δεδοµένα καταγράφονται και αναζητούνται από την οντότητα διαχείρισης βάσης σύµφωνα µε τα κλειδιά που χρησιµοποιεί η εκάστοτε υπηρεσία, και τα δικαιώµατα που έχει ο εκάστοτε χρήστης. Η δοµή της βάσης, όπως αναφέρθηκε, εξυπηρετεί τις γενικότερες απαιτήσεις της πλατφόρµας και όχι τις εξειδικευµένες απαιτήσεις της εκάστοτε υπηρεσίας. Οι τελευταίες καλύπτουν τις ανάγκες αυτές µε δικές τους αυτόνοµες βάσεις, οι οποίες είτε βρίσκονται στην πλατφόρµα ή στην πλευρά του πάροχο της ηλεκτρονικής υπηρεσίας, καθώς η κάθε υπηρεσία ανάλογα µε το αντικείµενο της απαιτεί πίνακες των οποίων η σχεδίαση αποτελεί µέρος της ανάπτυξής της και υλοποίηση των ιδιαίτερων απαιτήσεων της. Στα σχήµατα δίνονται µε τη βοήθεια block diagrams οι δοµές από τις βάσεις που αναπτύχθηκαν για την εξυπηρέτηση των υπηρεσιών. Όπως φαίνεται και από τα σχήµατα έχει γίνει προσπάθεια ώστε η δοµή των βάσεων να κρατάει σταθερά µία κοινή µορφή. Σχήµα 5.1. οµή Βάσης για την υποστήριξης οικιακής ασφάλειας Σελίδα 90 από 168

92 Σχήµα 5.2. οµή Βάσης για την υποστήριξης ιατρικών δεδοµένων Σχήµα 5.3. οµή Βάσης για την υποστήριξης φύλαξης Συνεπώς, οι υπηρεσίες είναι σε θέση να εκµεταλλευτούν τις λειτουργίες και τους πόρους της πλατφόρµας για την εγκατάσταση τους, ενώ για τις ξεχωριστές τους λειτουργίες προσφέρουν ως µέρος τους δικούς τους πόρους. Οι υπηρεσίες που υλοποιήθηκαν στο πλαίσιο της ανάπτυξης των υπηρεσιών χρησιµοποιούν µερικώς τη βάση της οντότητας ιαχείρισης Βάσης εδοµένων, ενώ διαθέτουν η κάθε µία τη δική της βάση. Οι βάσεις των υπηρεσιών είναι αρκετά µικρότερες σε µέγεθος, σε πίνακες αλλά σε µέγεθος εγγραφών. Οι πίνακες των βάσεων έχουν ως σκοπό να εξυπηρετήσουν την εισαγωγή δεδοµένων που αφορούν αποκλειστικά την εκάστοτε υπηρεσία και προκύπτουν κατά τη λειτουργία της στο χώρο των χρηστών. Τα δεδοµένα µπορεί να είναι διάφορα συµβάντα, συναγερµοί και απλές µετρήσεις, ανάλογα πάντα µε το περιεχόµενο και το αντικείµενο της κάθε υπηρεσίας. 5.5 Λειτουργική Οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος Η λειτουργική οντότητα γραφικού περιβάλλοντος αποτελεί την οντότητα της πλατφόρµας µε την οποία έρχεται άµεσα σε επαφή ο κάθε χρήστης. Ο τρόπος υλοποίησης της οντότητας καθορίζει την ευχρηστία της πλατφόρµας από τους χρήστες της. Με στόχο την εύκολή χρήση της πλατφόρµας και πιο συγκεκριµένα της δικτυακής πύλης που παρουσιάζει η συγκεκριµένη οντότητα η υλοποίηση της έγινε µε τρόπο ώστε το αποτέλεσµα να είναι: Εργονοµικά σχεδιασµένο Να προσφέρει λιτό περιβάλλον Το περιβάλλον των διαφορετικών σελίδων να είναι οµογενοποιηµένο. Σελίδα 91 από 168

93 Για να µπορέσουν να υλοποιηθούν τα ανωτέρω η ανάπτυξη ακολούθησε τη σχεδιαστική λύση που προτείνεται στην ενότητα και εστιάστηκε γύρω από τους παρακάτω άξονες: Σύνδεση µεταξύ παρουσίασης και πραγµατικού κόσµου: Η παρουσίαση των διαφορετικών υπηρεσιών και του περιεχοµένου της καθεµίας από αυτές γίνεται µε τρόπο ώστε να είναι σαφής ο µεταξύ τους διαχωρισµός, όπως άλλωστε συµβαίνει και στην πραγµατικότητα Ευκολία πλοήγησης: ο χρήστης έχει στη διάθεση του γρήγορους συνδέσµους σε κοµβικά σηµεία της εφαρµογής, άσχετα από το πιο σηµείο αυτής βρίσκεται Αλληλουχία µεταξύ των σελίδων: οι στάνταρ εφαρµογές και λειτουργίες των σελίδων που παρουσιάζονται στο σύνολο του ιστοχώρου ακολουθούν ένα κοινό τρόπο και χώρο παρουσίασης, ώστε να διευκολύνουν το χρήστη στη χρησιµοποίηση τους Σε ορισµένες σελίδες, όπως σελίδες όπου παρουσιάζονται πολλαπλά αποτελέσµατα και µετρήσεις από κάποια υπηρεσία, αναγκαστικά ακολουθήθηκε διαφορετική µορφή παρουσίασης ώστε να δίνεται όσο το δυνατό µεγαλύτερος ωφέλιµος χώρος στη γραφική απεικόνιση των ζητούµενων στοιχείων. Η αλλαγή αυτή γίνεται για διευκόλυνση των χρηστών, ακολουθώντας όµως και πάλι την κύρια διάταξη. Και εδώ καταβλήθηκε η προσπάθεια ώστε αυτές οι σελίδες να έχουν κοινή µορφή παρουσίασης µεταξύ τους. Στο επόµενο κεφάλαιο όπου παρουσιάζεται η εφαρµογή της πλατφόρµας, παρατίθεται οι σχετικές εικόνες του συστήµατος. 5.6 Λειτουργική Οντότητα Περιγραφής Υπηρεσιών και Συσκευών Η λειτουργική οντότητα περιγραφής υπηρεσιών και συσκευών αποτελεί την οντότητα της πλατφόρµας όπου εισάγονται και κοινοποιούνται οι πόροι των παρεχόµενων υπηρεσιών. Ως πόροι θεωρούνται οι διάφορες δικτυακές υπηρεσίες (Web Services) που υλοποιούν την εκάστοτε ηλεκτρονική υπηρεσία και οι συσκευές που απαιτούνται για την υλοποίηση αυτών από τη µεριά των χρηστών. Οι ηλεκτρονικές υπηρεσίες οι οποίες παρέχονται από την πλατφόρµα, σύµφωνα µε τον τρόπο που έχουν πραγµατοποιηθεί µέχρι το σηµείο αυτό, λειτουργούν χρησιµοποιώντας η κάθε µία τους δικούς τις πόρους. Η ύπαρξη όλων αυτών των πόρων σε µία πλατφόρµα, όπου χρησιµοποιούνται οµαδοποιηµένοι ανά υπηρεσία, γέννησε την ιδέα της οµογενοποιήσεις των πόρων αυτών, ώστε να µπορούν να χρησιµοποιηθούν και έξω από την υπηρεσία που ανήκουν. Για παράδειγµα µία ηλεκτρονική υπηρεσία φύλαξης διαθέτει Web Services ώστε να διαβάζει την πληροφορία αισθητήρων παρουσίας σε χώρους. Τους ίδιους αισθητήρες θα µπορούσε να αξιοποιήσει και µία υπηρεσία ενεργειακής διαχείρισης, καλώντας το ίδιο Web Service, µε σκοπό τη ρύθµιση του φωτισµού και της θερµοκρασίας ανάλογα µε την παρουσία στο χώρο, ώστε να µη χρειάζεται η τοποθέτηση επιπρόσθετων πόρων. Η οµογενοποίηση, µεταφράζεται µε την απόδοση στους πόρους κατάλληλης σηµασιολογίας, περιγραφής, καταγραφής, ιεράρχησης και συσχέτισης σύµφωνα µε τους όρους και τους κανόνες µίας οργανωµένης οντολογίας (συσχετίσεις, ιδιότητες, περιορισµούς). Η οντολογία των Web Services και συσκευών θα δώσει την ευκαιρία στις υπάρχουσες υπηρεσίες να χρησιµοποιούν η µία την πληροφορία που δηµιουργείται από τις άλλες, να µπορεί δηλαδή µία υπηρεσία να συνδυάσει Web Services ή/και συσκευές άλλων υπηρεσιών για την εξυπηρέτηση των λειτουργιών της. Στο κεφ. 4 που προηγήθηκε παρουσιάστηκε ο τρόπος δηµιουργίας της οντολογίας αλλά και η ίδια η οντολογία που περιγράφει τις συσκευές του πεδίου οικιακού αυτοµατισµού και τα Web Services που χρησιµοποιούν. Σελίδα 92 από 168

94 5.6.1 Περιγραφή συσκευών Για την υλοποίηση της πλατφόρµας παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών, ακολουθήθηκε η δυνατότητα περιγραφής των συσκευών µε µία συγκεκριµένη µορφοποίηση και συντακτικό. Περιγραφές συσκευών όπου παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητες τους (Data I/O, events etc.) δίνουν το πρωτόκολλο UPnP (UPnP Device Description Device/Service) και το στάνταρ IEC Η περιγραφή των συσκευών ακολούθησε γενικά τις προδιαγραφές που θέτει το UPnP (περιγραφή του device και των services που ενσωµατώνει). Η περιγραφή αυτή είναι ανοικτή ώστε να αναγνωρίζεται από άλλες εφαρµογές, από µηχανές αλλά και από ανθρώπους. Η περιγραφή των συσκευών κατ αυτόν τον τρόπο ακολουθεί την περιγραφή των ηλεκτρονικών υπηρεσιών και δύναται να περιγραφεί χρησιµοποιώντας τη µέθοδο των οντολογιών. Η διαδικασία για την περιγραφή των συσκευών ξεκινάει µε την ταξινόµηση των συσκευών η οποία ακολουθεί µία ιεραρχία αντίστοιχη του φυσικού συστήµατος. Η ταξινόµηση αποτυπώνει την ιεραρχία του πολύπλοκου συστήµατος προς την απλή συσκευή ώστε να συµπεριλάβει και την πιο µικρή µονάδα, όπου εκεί πλέον περιγράφεται και η πληροφορία που δηµιουργείται στη συσκευή (περιγραφή των µεταβλητών εισόδων και εξόδου). Η αναλυτική περιγραφή των συσκευών µε τη χρήση οντολογιών, περιγράφηκε στο προηγούµενο κεφάλαιο, όπου η περιγραφή επιτυγχάνεται µέσα από τη χρήση των κλάσεων της οντολογίας, οι οποίες προσφέρονται για την περιγραφή των ιδιοτήτων, των λειτουργιών, των συνδέσεων, των συσχετίσεων και της τοποθέτησης της κάθε συσκευής. Η κάθε συσκευή περιγράφεται από τα στιγµιότυπα των αντίστοιχων κλάσεων που αποδίδουν όλη την παραπάνω πληροφορία. Όλες οι συσκευές έχουν τον ίδιο τρόπο περιγραφής χρησιµοποιώντας ως κοινό λεξιλόγιο όρων τις κλάσεις της οντολογίας, ενώ οι περιγραφές είναι δυνατό να αναγνωστούν εξίσου από ανθρώπους και µηχανές Περιγραφή Υπηρεσιών Οι υπηρεσίες που αναπτύχθηκαν και ολοκληρώθηκαν στην πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών (υπηρεσίες BMS, ιατρικών παραµέτρων, φύλαξης και ασφάλειας) ακολούθησαν αντίστοιχα µοντέλα για την περιγραφή των λειτουργιών τους. Η κάθε παρεχόµενη ηλεκτρονική υπηρεσία αποτελείται από ένα σύνολο δικτυακών υπηρεσιών, όπου η κάθε µία από αυτές έχει την περιγραφή της ώστε να κάνει γνωστό τον τρόπο που αυτή επικοινωνεί, τι δέχεται ως είσοδο (inputs), τι δίνει ως έξοδο (output), το πως συνδέεται (binding) και διαµέσου ποιών θυρών (ports) κάποιος αποκτά πρόσβαση στην υπηρεσία. Το σύνολο της πληροφορίας γίνεται διαθέσιµο από το WSDL αρχείο που συνοδεύει τα Web Services της υπηρεσίας. Τα WSDL (Web Service Description Language) αρχεία, δίνουν την περιγραφή των δικτυακών υπηρεσιών της εκάστοτε υπηρεσίας µορφοποιηµένης σύµφωνα µε τα στάνταρ που προβλέπονται από τη γλώσσα WSDL. Οι δικτυακές υπηρεσίες αναπτύχθηκαν χρησιµοποιώντας ως γλώσσα προγραµµατισµού Visual B, ή C++, δηµιουργώντας εκτελέσιµα αρχεία στη µορφή DLL (Dynamic Link Library). Τα DLL αρχεία έχουν αναπτυχθεί µε τρόπο ώστε στη συνέχεια η µετάφραση τους µε τη χρήση του SOAP_ToolKit 2.0 [116] να δώσει αρχεία µε την πλήρη περιγραφή των επιµέρους ηλεκτρονικών υπηρεσιών, ώστε να µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως Web Services. Οι δυνατότητες που αποκτούν οι δικτυακές υπηρεσίες από τη στιγµή που αποκτούν την WSDL περιγραφή είναι πολλές καθώς µπορούν να καλεστούν και να διασυνδεθούν από οποιαδήποτε εφαρµογή από οποιοδήποτε µέρος του δικτύου, αρκεί η τελευταία να µπορεί να συνεργαστεί µε τα αντίστοιχα ανοικτά πρότυπα και να πληροί τα κριτήρια ασφάλειας και πρόσβασης. Από τη στιγµή της ενεργοποίησης των δικτυακών υπηρεσιών στην πλατφόρµα, η οποιαδήποτε «διασύνδεση» της µε κάποια εφαρµογή είναι πλέον εφικτή. Η Σελίδα 93 από 168

95 επικοινωνία αυτή επιτυγχάνεται µε την ανταλλαγή SOAP µηνυµάτων µε τον τρόπο που έχει αναλυθεί σε προηγούµενες παραγράφους. Η περιγραφή των υπηρεσιών µε χρήση της WSDL παρέχει επιπλέον ευκολίες στην αναζήτηση, εύρεση, σύνδεση και χρησιµοποίηση των υπηρεσιών. Σε αυτά τα χαρακτηριστικά έρχεται η επιπρόσθετη αξία που προσφέρει η δοµηµένη πληροφορία µέσω των οντολογιών, όπως αυτή παρουσιάστηκε στην παράγραφο 1.5 ( οµηµένη Πληροφορία). Η οντολογία των δικτυακών υπηρεσιών ακολουθεί τους ίδιους κανόνες που χαρακτηρίζουν και την οντολογία των συσκευών και παρουσιάστηκε και αυτή στο προηγούµενο κεφάλαιο. Αξίζει να σηµειωθεί ότι οι Web Services των συσκευών περιγράφονται στην οντολογία ως ιδιότητες που έχουν ή ενώνουν τις συσκευές ή τις παραµέτρους τους, περιγράφοντας έτσι ιδιότητες και περιορισµούς χρήσης αλλά και σχέσεις µε άλλες κλάσεις της οντολογίας Η οντολογία περιγραφής υπηρεσιών θα µπορούσε να αναπτυχθεί και µε τη χρήση της OWL-S, η οποία όπως άλλωστε έχει περιγραφεί και στην αντίστοιχη παράγραφο του κεφ. 2 µπορεί να χαρακτηριστεί και ως συµπληρωµατική της WSDL. Κάτι τέτοιο όµως θα έκανε την οντολογία των δικτυακών υπηρεσιών ασύµβατη µε την υπόλοιπη. Οι εφαρµογές της οντολογίας των δικτυακών υπηρεσιών δίνουν πολλές δυνατότητες και ευελιξίες στο σύστηµά µας. Η πιο σπουδαία από τις δυνατότητες που αποκτά το σύστηµα, είναι ο τρόπος µε τον οποίο µπορεί πλέον ένας χρήστης (πάροχος υπηρεσίας) να δηµιουργήσει και να σχεδιάσει την υπηρεσία που επιθυµεί. Η σχεδίαση µπορεί να επιτευχθεί εύκολα µε τη βοήθεια του σχεδιαστικού εργαλείου (Design Tool) το οποίο διακρίνοντας τις κατάλληλες δικτυακές υπηρεσίες από την οντολογική λίστα (ontology registry), τις εµφανίζει στο χρήστη-σχεδιαστή, επιτρέποντας του να επιλέξει την πλέον κατάλληλη για την υπό σχεδίαση εφαρµογή του, τη διασύνδεση των εισόδων και των εξόδων της εκάστοτε υπηρεσίας καθώς και την απαραίτητη τροφοδότηση όλων των τυχών ενδιάµεσων καταστάσεων µε την απαραίτητη πληροφορία. 5.7 Λειτουργική Οντότητα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών Στη λειτουργική Οντότητα Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών, επιτυγχάνεται η ολοκλήρωση των υπηρεσιών και συσκευών υλοποιώντας τα σενάρια λειτουργίας των παρεχόµενων υπηρεσιών. Στα πλαίσια των λειτουργικών οντοτήτων που αυτή χωρίζεται, έχει δηµιουργηθεί µία γνωσιακή βάση όπου περιγράφονται µε ανοικτό τρόπο οι δικτυακές υπηρεσίες (Web Services) των ηλεκτρονικών υπηρεσιών από τις οποίες αυτές αποτελούνται, καθώς και οι λοιπές υποστηρικτικές δικτυακές υπηρεσίες που απαιτούνται από την οντότητα περιεχοµένου. Τέλος, µε ανοικτό τρόπο περιγράφονται και οι συσκευές που χρησιµοποιούνται στο φυσικό επίπεδο των δικτύων, µε τα δικτυακά και φυσικά χαρακτηριστικά τους. Αυτό σηµαίνει ότι η πλατφόρµα είναι σε θέση να παρέχει ένα ολοκληρωµένο περιβάλλον για την υποστήριξη και διαχείριση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών και όλων των εµπλεκόµενων συσκευών καθώς όλα έχουν µία κοινή µορφή περιγραφής. Η σχεδίαση εφαρµογών µπορεί να γίνει µε την αναζήτηση, εύρεση και επεξεργασία των δικτυακών υπηρεσιών και συσκευών, ώστε να σχεδιαστούν οι λειτουργίες από τις οποίες συνίσταται η εκάστοτε ηλεκτρονική υπηρεσία. Η διαδικασία αυτή της σχεδίασης των εφαρµογών (Process Design) προηγείται της εκτέλεσης των υπηρεσιών (Process Runtime). Τα απαραίτητα εργαλεία καθώς και ο τρόπος που δουλεύουν έχουν περιγραφεί στην ενότητα Οι εφαρµογές που µπορεί να σχεδιάσει ένας χρήστης της πλατφόρµας (που παρέχει µία υπηρεσία) όπως έχει αναφερθεί µπορεί να είναι απλές και να υλοποιούνται από ένα κοµµάτι κώδικα χειριστή συµβάντων τύπου script ή και ποιο πολύπλοκες όπως ένα διάγραµµα ροής εργασίας Workflow. Οι χειριστές συµβάντων (script), αποτελούν κώδικα ο οποίος καλείται για την υλοποίηση ενός αυτόµατου σεναρίου, και ενεργοποιούνται από την παρουσίαση Σελίδα 94 από 168

96 ενός συµβάντος. Τα αντικείµενα στα οποία έχουν πρόσβαση οι χειριστές συµβάντων «script» είναι τα αντικείµενα των τεσσάρων οµάδων του Object Model της οντότητας Επικοινωνίας και Περιεχοµένου (Application, Event, Service Package, Group). Μία βασική λειτουργία της πλατφόρµας για κάθε υπηρεσία είναι η δηµιουργία και διαχείριση του συνόλου των χρηστών. Ο κάθε χρήστης ανήκει σε ένα σύνολο χρηστών που χρησιµοποιούν την ίδια υπηρεσία. Η κάθε ηλεκτρονική υπηρεσία λοιπόν, έχει ένα σύνολο συσκευών που χρησιµοποιείται για την ολοκλήρωση της στο δίκτυο που διαθέτει ο κάθε χρήστης. Οι λειτουργίες που σχετίζονται µε τα δύο αυτά σύνολα ανήκουν στις λειτουργίες της πλατφόρµας καθώς είναι κοινές για κάθε υπηρεσία. Αυτές οι δικτυακές υπηρεσίες περιγράφονται χρησιµοποιώντας την WSDL (Web Services Description Language). Η κλήσεις των Web Services επιτυγχάνεται µε κλήσεις του πρωτοκόλλου SOAP (Simple Object Access Protocol). Εδώ θα πρέπει να αναλυθεί η από άκρη-σε-άκρη επικοινωνία των διάφορων συστηµάτων µε το πρωτόκολλο SOAP, καθώς και η περιγραφή του τρόπου που συνεργάζονται σε αυτό οι διάφορες τεχνολογίες που εµπλέκονται. Όλη η επικοινωνία µεταξύ των διαφορετικών επιπέδων της αρχιτεκτονικής γίνεται µε τη χρήση δικτυακών υπηρεσιών µέσω του διαδικτύου (Web), καθώς οι διάφοροι υπολογιστές που φιλοξενούν (host) τις διάφορες εφαρµογές είναι χωροταξικά κατανεµηµένοι και δεν υφίσταται η έννοια του τοπικού δικτύου υπολογιστών (Intranet). Στο σύνολο της πλατφόρµας και των υπηρεσιών που υλοποιήθηκαν, επιλέχθηκε το σύνολο της επικοινωνίας να γίνεται µέσω διαδικτύου χρησιµοποιώντας πακέτα κωδικοποιηµένα κατά XML. Η µορφοποίηση των µηνυµάτων βασίζεται στη χρησιµοποίηση συγκεκριµένων ετικετών (tags) που γράφονται ανάµεσα στα σύµβολα < και > και δηλώνουν τον τρόπο που η εφαρµογή του εκάστοτε υπολογιστή πρέπει να χειριστεί το εκάστοτε κοµµάτι πληροφορίας. Οι εφαρµογές της πλατφόρµας που επικοινωνούν µε τη χρήση XML µηνυµάτων, χρησιµοποιούν το πρωτόκολλο Simple Object Access Protocol (SOAP), το οποίο επιτρέπει την πρόσβαση σε διάφορα αποµακρυσµένα αντικείµενα σε ένα δίκτυο. Το SOAP χρησιµοποιείται για να µεταφέρει όλα τα στοιχεία (κωδικοποιηµένα σε XML), που είναι απαραίτητα για την επικοινωνία (δεδοµένα και µεθόδους) [117]. Τα σχήµατα 5.4 και 5.5 παρουσιάζουν ένα τυπικό πακέτο κατά XML, καθώς και τον τρόπο που δουλεύουν οι δύο παραπάνω τεχνολογίες αντίστοιχα. <s:envelope xmlns:s=" <s:header> <m:transaction xmlns:m="soap-transaction" s:mustunderstand="true"> <transactionid/> </m:transaction> </s:header> <s:body> <Packet> <Type /> <Source /> <Destination /> <SystemID /> <Content /> <!-- Contains the name of the Command or Parameter read --> <Param Name="" Type="" Value=""> <!-- Name: contains the name of command parameter or of the parameter value --> <!-- Type: string, int, array of int, array of str; --> </Param> Σελίδα 95 από 168

97 <!-- Param can be either parameter for Command or name of sub - Parameter --> <TimeStamp Date="" Time="" /> </Packet> </s:body> </s:envelope> Σχήµα 5.4 Τυπικό XML πακέτο ανταλλαγής µηνυµάτων Ο κάθε χρήστης που εκτελεί µία κλήση σε κάποια δικτυακή υπηρεσία του συστήµατος δηµιουργεί µία επικοινωνία µεταξύ δύο αντικειµένων όπου µε την ανταλλαγή ενός ή περισσοτέρων µηνυµάτων ολοκληρώνει τις εργασίες που ορίζονται από την αυτή. Στην περίπτωση που και τα δύο αντικείµενα βρίσκονται εντός της πλατφόρµας και δεν µεσολαβεί το διαδίκτυο, η φιλοσοφία και ο τρόπος επικοινωνίας παραµένει ο ίδιος καθώς συνεχίζουν να εµπλέκονται τα ίδια πρωτόκολλα και τεχνολογίες. Σχήµα 5.5 SOAP και XML. Οργάνωση επικοινωνίας και µηνυµάτων Στην πλατφόρµα οι περισσότερες διαδικασίες παρουσιάζονται έµµεσα στο χρήστη µέσα από ASP σελίδες, οι οποίες αποτελούν µία τεχνολογία παρουσίασης δυναµικών σελίδων στο διαδίκτυο. Η πλατφόρµα αποτελεί κατ αυτό τον τρόπο µία server-side scripting εφαρµογή, που κρατά ενωµένες δικτυακές εφαρµογές οι οποίες περιλαµβάνουν στοιχεία όπως HTML, Script, SQL, ADO και COM/COM+. Η επίτευξη του συνδυασµού όλων αυτών των τεχνολογιών δίνουν στην πλατφόρµα τη δυνατότητα φιλοξενίας σελίδων που έχουν κατασκευαστεί για την εξυπηρέτηση διαδικτυακών υπηρεσιών και αποτελούνται από τις συγκεκριµένες (custom) εφαρµογές της κάθε προσφερόµενης υπηρεσίας. Όπως έχει γίνει κατανοητό οι σελίδες αυτές µπορούν να χρησιµοποιηθούν τόσο για διαδικτυακές εφαρµογές όσο και τοπικές εντός της πλατφόρµας, καθώς τα πρωτόκολλα και οι τεχνολογίες παραµένουν ίδια. 5.8 Υλοποίηση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών (e-services) Στο πλαίσιο της υλοποίησης της πλατφόρµας έγινε η ανάπτυξη πραγµατικών υπηρεσιών, µε σκοπό την παροχή τους ως δέσµη ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Σκοπός ήταν η πρακτική υλοποίηση των υπηρεσιών µε τις τεχνολογίες που περιγράφηκαν. Οι υπηρεσίες υλοποιήθηκαν ώστε να επιδειχθεί η ολοκληρωµένη λειτουργία των ανοικτών τεχνολογιών που έχουν αναφερθεί στις προηγούµενες ενότητες. Η δέσµη των υπηρεσιών περιλαµβάνει απλές υπηρεσίες ελέγχου συσκευών που εξυπηρετούν λειτουργικές ανάγκες τόσο σε φυσικούς χρήστες όσο και σε κτιριακά συστήµατα αυτοµατισµού. Πιο συγκεκριµένα οι υπηρεσίες που σχεδιάστηκαν και υλοποιήθηκαν είναι µία υπηρεσία για τον έλεγχο ενός δικτύου BMS που χρησιµοποιεί το δίκτυο LonWorks, µία υπηρεσία φύλαξη χώρων (τύπου security), µία υπηρεσία Ασφάλειας για την παρακολούθηση κατάστασης ηλεκτρικών συσκευών, κίνδυνων φωτιάς και πληµµύρας, και τέλος µία υπηρεσία Υγείας για τη συλλογή (ιατρικών) παραµέτρων φυσικής κατάστασης χρηστών. Οι υπηρεσίες αξιοποιούν τις δυνατότητες που προσφέρουν οι λειτουργικές οντότητες της πλατφόρµας, για τη σωστή λειτουργία και παροχή τους. Όλες οι Σελίδα 96 από 168

98 υπηρεσίες διαθέτουν έναν αριθµό συσκευών των οποίων η φυσική παρουσία είναι στο χαµηλότερο επίπεδο της αρχιτεκτονικής και οι οποίες λειτουργικά γίνονται γνωστές στην πλατφόρµα µέσω των περιγραφών τους και των δικτυακών υπηρεσιών οι οποίες χρησιµοποιούνται για την άµεση ή έµµεση λειτουργία τους. Οι δικτυακές υπηρεσίες (Web services), µε τη σειρά τους γνωστοποιούνται στην πλατφόρµα µε τη χρήση των δικών τους περιγραφών που περιέχονται στα σχετικά αρχεία που συνοδεύουν την εκάστοτε παρεχόµενη υπηρεσία. Τα αρχεία που περιγράφουν τις υπηρεσίες είναι µορφοποιηµένα κατά XML, ενώ η περιγραφή γίνεται µε τη χρήση ανοικτών γλωσσών (WSDL) που χρησιµοποιούν συντακτικό εξίσου αντιληπτό από ανθρώπους και µηχανές. Η ολοκλήρωση των υπηρεσιών στην πλατφόρµα γίνεται µε τη χρησιµοποίηση των δυνατοτήτων που διαθέτει η λειτουργική οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου. Η οντότητα αυτή, όπως άλλωστε έχει περιγραφεί, αποτελεί µία εφαρµογή ιαχείρισης Περιεχοµένου η οποία οργανώνει την εισαγωγή και την παρουσίαση των υπηρεσιών που τη χρησιµοποιούν. Η εκάστοτε υπηρεσία δηµιουργεί τις δικές της σελίδες στην οντότητα περιεχοµένου, όπου γνωστοποιούν τις λειτουργίες τους και δίνουν πρόσβαση σε αυτές στον εκάστοτε ενδιαφερόµενο χρήστη. Οι υπηρεσίες µεταξύ τους έχουν κάποιες κοινές λειτουργίες που αφορούν τα δεδοµένα των εγγεγραµµένων χρηστών και χρησιµοποιούµενων συσκευών, για τη διαχείριση των οποίων χρησιµοποιούνται δικτυακές υπηρεσίες που ανήκουν στην οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου και έχουν αναπτυχθεί για το σκοπό αυτό. Για τις υπόλοιπες ενέργειες που απαιτούνται από τις υπηρεσίες (διαχείριση συσκευών και µετρούµενων παραµέτρων) η εκάστοτε εκ των υπηρεσιών έχει το δικό της σύνολο δικτυακών υπηρεσιών που τις συνοδεύει. Οι υπηρεσίες υλοποιήθηκαν ακολουθώντας µία κοινή προσέγγιση. Σκοπός ήταν να µπορέσουν να περιγραφούν οι διαδικασίες και η πληροφορία που εξάγεται από τη κάθε συσκευή που χρησιµοποιείται. Από τι στιγµή που η πληροφορία είναι διαθέσιµη, ο σχεδιασµός των ηλεκτρονικών υπηρεσιών είναι εφικτός, καθώς ο σχεδιαστής, αδιαφορώντας για τις ίδιες τις συσκευές, αντλεί και ενηµερώνει την πληροφορία που βρίσκεται στα πεδία της βάσης δεδοµένων. Οι υπηρεσίες ξεκινάνε µε την εγκατάσταση του εξοπλισµού (συσκευές και συστήµατα) στην πλευρά του χρήστη. Εν προκειµένης οι συσκευές είναι συσκευές παρακολούθησης οικιακών και ιατρικών παραµέτρων των οικιών των χρηστών και των ίδιων. Οι συσκευές γνωστοποιούνται στα τερµατικά του χρήστη (gateways) µέσω των οποίων γίνεται και η επικοινωνία µε την πλατφόρµα. Συγκεκριµένα τα τερµατικά είναι δύο, καθώς υπάρχει ένα τερµατικό για τις συσκευές που είναι δικτυωµένες σε ένα δίκτυο LonWorks και ένα τερµατικό για τις υπόλοιπες συσκευές. Στη συνέχεια στην πλευρά της πλατφόρµας χρησιµοποιείται η λειτουργική οντότητα Επικοινωνίας και Περιεχοµένου ώστε να εισαχθούν στην πλατφόρµα όλα τα απαραίτητα αρχεία για τη λειτουργία των υπηρεσιών και να γίνουν οι απαραίτητες καταχωρήσεις από την οντότητα ιαχείρισης Βάσεων εδοµένων. Η κάθε υπηρεσία απαρτίζεται από τα αρχεία παρουσίασης και τα αρχεία υλοποίησης. Τα αρχεία παρουσίασης δηµιουργούν την εµφάνιση της υπηρεσίας στον κατάλογο των υπηρεσιών της πλατφόρµας που δηµιουργείται από την οντότητα Γραφικού Περιβάλλοντος, ώστε αυτή να γίνεται γνωστή, καθώς και την εµφάνιση των ιδιαίτερων σελίδων της υπηρεσίας. Επίσης, στα αρχεία παρουσίασης περιλαµβάνονται και οι εισαγωγές που πρέπει να γίνουν στην οντολογία του συστήµατος ώστε να είναι δυνατή η δηµιουργία και η χρησιµοποίηση στιγµιότυπων αντικειµένων της οντολογίας που αντιστοιχούν σε φυσικές συσκευές. Οι εισαγωγές στην οντολογία του συστήµατος, συνοδεύονται και από αντίστοιχες ρυθµίσεις / εισαγωγές στη βάση δεδοµένων. Στο παράδειγµα της ενότητας παρουσιάζεται η εισαγωγή και δηµιουργία στιγµιότυπου στην οντολογία µίας συσκευής LonWorks. Μετά την εισαγωγή της συσκευής, ακολουθούν δύο ενέργειες. Η πρώτη είναι η δηµιουργία στη βάση του συστήµατος, πινάκων και πεδίων που να αντιστοιχούν στη συσκευή και στις Σελίδα 97 από 168

99 µεταβλητές της. Η δεύτερη ενέργεια είναι η δηµιουργία των Web Services που θα ενηµερώνουν τα πεδία του πίνακα µε την τιµή των µεταβλητών (για µεταβλητές εισόδου) και το δίκτυο µε την τιµή των πεδίων (για µεταβλητές εξόδου). Οι διαδικασίες αυτές υλοποιήθηκαν στη πλατφόρµα χωρίς κάποια αυτοµατοποίηση, η οποία µέχρι κάποιο βαθµό είναι εφικτή. Συγκεκριµένα, η δηµιουργία πινάκων και πεδίων εξαρτάται από τις δυνατότητες αυτοµατοποίησης της εκάστοτε χρησιµοποιούµενης βάσης. Η δηµιουργία των Web Services µπορεί να υλοποιηθεί ως µία ηµιαυτόµατη διαδικασία καθώς από ένα πρότυπο παραµετροποιηµένο κοµµάτι κώδικά µπορούν να γίνουν οι κατάλληλες επεµβάσεις (διεύθυνση του server, όνοµα της µεταβλητής, τύπος της µεταβλητής, κάλεσµα άλλων συναρτήσεων που ανοίγουν / κλείνουν την πρόσβαση στο δίκτυο) ώστε να προκύψει το τελικό Web Service. Τα αρχεία υλοποίησης αποτελούνται από τα αρχεία ή δεδοµένα που επιτελούν τις διαχειριστικές λειτουργίες της υπηρεσίας και των χρηστών αυτής (επιπλέον WSs τα οποία δεν παρέχονται από την πλατφόρµα) και αποτελούν µέρος της οντότητας Περιγραφής Υπηρεσιών και Συσκευών. Μόλις ολοκληρωθεί η εισαγωγή των αρχείων µίας υπηρεσίας, υλοποιείται η σχεδίαση µε τα εργαλεία που παρουσιάστηκαν στην παράγραφο και συγκεκριµένα µε το εργαλείο σύνδεσης που αποτελεί και το εργαλείο σχεδίασης µίας ηλεκτρονικής υπηρεσίας. Η υλοποίηση της υπηρεσίας (χειριστές συµβάντων, περιγραφικές οντολογίες κλπ.) αποτελεί µέρος της οντότητας Εξυπηρέτησης Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών η οποία και χρησιµοποιεί τους διαθέσιµους πόρους (WSs και βάση δεδοµένων) της πλατφόρµας ώστε να κάνει τις απαραίτητες καταχωρήσεις. Όπως γίνεται κατανοητό µε την εισαγωγή των υπηρεσιών στην πλατφόρµα, µία - µία οι λειτουργικές οντότητες της πλατφόρµας ενεργοποιούνται και χρησιµοποιούνται στην υλοποίηση των ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η φάση της λειτουργίας των υπηρεσιών αρχίζει µε το πέρας της εισαγωγής όλων των αρχείων που απαιτούνται για την υλοποίηση της υπηρεσίας, και την πραγµατοποίηση των απαραίτητων ρυθµίσεων από σχετικές σελίδες. Κατά τη λειτουργία των ηλεκτρονικών υπηρεσιών εκτελούνται διάφορες ενέργειες οι οποίες είτε είναι χρονικά προγραµµατισµένες ή καλούνται από κάποιον χρήστη (απλό χρήση ή διαχειριστή). Η κάθε ενέργεια υλοποιείται από µία ή περισσότερες κλήσεις δικτυακών υπηρεσιών (WSs) που εκτελούνται τοπικά στην πλατφόρµα ή δικτυακά. Η επικοινωνία της κάθε WS υλοποιείται σύµφωνα µε την περιγραφή των ανωτέρω παραγράφων. 5.9 Συµπεράσµατα Κατά τη φάση υλοποίησης της πλατφόρµας αναπτύχθηκαν οι οντότητες που προδιαγράφηκαν και σχεδιάστηκαν στο κεφ.3 και µαζί µε την οντολογία που υλοποιήθηκε στο κεφ. 4, ολοκληρώθηκαν ώστε να υλοποιηθεί η πλατφόρµα παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Κατά τη διάρκεια της υλοποίησης της εφαρµογής αναδείχτηκαν πρακτικά προβλήµατα τα οποία δεν µπορούσαν να γίνουν αντιληπτά κατά τη θεωρητική προσέγγιση και τη σχεδίαση. Τέτοια προβλήµατα ήταν ασυµβατότητες µεταξύ πρωτοκόλλων και τεχνολογιών που θεωρητικά δεν υφίσταται, προβλήµατα ασφάλειας στην επικοινωνία συστηµάτων και λογισµικού καθώς και δυσλειτουργίες του υλικού που ενσωµατώνουν τα διάφορα συστήµατα. Η υλοποίηση όµως µίας εφαρµογής εκτός όµως από την ανάδειξη των προβληµάτων, µε την αποπεράτωση της αποδεικνύει και την εφικτότητα της εφαρµογής της. Έτσι λοιπόν, µε το πέρας της υλοποίησης, επιτεύχθηκε η ολοκλήρωση πολλών ανοικτών τεχνολογιών ώστε να προκύψει η πλατφόρµα ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Η παράκαµψη πολλών εκ των προβληµάτων που προέκυψαν επιτευχθεί µε τη σχεδίαση της πλατφόρµας µε λειτουργικές οντότητες. Όπως αναλύθηκε, η λειτουργικότητα της πλατφόρµας χωρίστηκε σε οντότητες µε κριτήριο τη λειτουργία που θα επιτελεί η κάθε µία από αυτές στην πλατφόρµα. Από πλευράς λογισµικού και προγραµµατισµού της πλατφόρµας ο διαχωρισµός είναι περιττός, καθώς πολλές από Σελίδα 98 από 168

100 τις οντότητες αποτελούν ένα κοµµάτι. Ο ορισµός όµως των οντοτήτων συντέλεσε τόσο στην ευκολότερη υλοποίηση της πλατφόρµας όσο και στις υπηρεσίες. Τέλος, ο ανοικτός τρόπος που ακολουθείται για την εισαγωγή και περιγραφή των υπηρεσιών, δίνει τη δυνατότητα σε ένα πάροχο, ο οποίος έχει τα κατάλληλα δικαιώµατα πρόσβασης, να εισάγει τα απαραίτητα αρχεία και πληροφορίες στη πλατφόρµα, να σχεδιάσει και να υλοποιήσει ηλεκτρονικές υπηρεσίες κάνοντας χρήση δικούς του πόρους και συσκευές, ενώ ταυτόχρονα µπορεί να ολοκληρώσει στις υπηρεσίες του και πληροφορία που δηµιουργείται από πόρους και συσκευές άλλων παρόχων. Σελίδα 99 από 168

101 Σελίδα 100 από 168

102 6 Πρακτική Εφαρµογή της Υλοποιηµένης Πλατφόρµας 6.1 Εισαγωγή Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής έγινε η σχεδίαση και η υλοποίηση µίας οντολογίας για την περιγραφή του πεδίου του κτιριακού αυτοµατισµού. Παράλληλα µε την οντολογία έγινε η σχεδίαση και υλοποίηση µίας πλατφόρµας για την παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών, ενώ τέλος επιχειρήθηκε και η δηµιουργία µίας δοκιµαστικής πρακτικής εφαρµογής. Η εφαρµογή είχε ως στόχο την ανάδειξη πραγµατικών προβληµάτων που θα συναντούσε η υλοποίηση της πλατφόρµας και η επιτυχής αντιµετώπιση τους. Η πρακτική εφαρµογή υλοποιήθηκε σε συνεργασία µε πραγµατικούς φορείς / παρόχους υπηρεσιών, που αποτελούσαν ένα φορέα υγείας (Νοσοκοµείο), ένα πάροχο υπηρεσιών ασφάλειας και ένα πάροχο φύλαξης. Η πρακτική εφαρµογή δηµιούργησε πραγµατικά σενάρια χρήσης, όπου εµπλέκονται χρήστες και πάροχοι, οι οποίοι αποτελούν τα εκατέρωθεν σύνολα του µοντελοποιηµένου χώρου παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών (όπως αυτός παρουσιάστηκε στην εισαγωγή της παρούσης). Στις ενότητες που ακολουθούν γίνεται µία περιγραφή της δηµιουργίας των υπηρεσιών µε τη βοήθεια της οντολογίας και παρουσίαση της λειτουργίας της πλατφόρµας σε κάθε µία από τις υπηρεσίες που αναπτύχθηκαν τόσο από την πλευρά του χρήστη όσο και του παρόχου. 6.2 ηµιουργία των Υπηρεσιών Η δηµιουργία των υπηρεσιών ξεκινάει από την οντολογία όπου ακολουθούνται οι φάσεις για τον ορισµό του δικτύου. Αρχικά, εξετάζουµε την οντολογία ως προς την πληρότητα των ορισµένων κλάσεων που διαθέτει ώστε να υπάρχουν οι κλάσεις για τις συσκευές οι οποίες θα χρησιµοποιηθούν. Κατά περίπτωση όπου δεν υπάρχουν ορισµοί κλάσεων, αυτές υλοποιούνται, ώστε όλες οι συσκευές, οι πληροφορίες (µεταβλητές εισόδου / εξόδου, WebServices) που αυτές παρέχουν και οποιεσδήποτε άλλες κλάσεις (χωρικά δεδοµένα) χρησιµοποιηθούν, να υπάρχουν εντός της οντολογίας. Μόλις τελειώσει η ενηµέρωση της οντολογίας αυτή δοκιµάζεται εκ νέου για την ορθότητα και συνοχή της. Στη συνέχεια, ξεκινάει η δεύτερη φάση η οποία περιλαµβάνει τη δηµιουργία των στιγµιότυπων των κλάσεων. Με τη σειρά δηµιουργούνται πρώτα τα στιγµιότυπα των κλάσεων των χωρικών δεδοµένων, ώστε να οριστούν οι χώροι που θα είναι εγκατεστηµένες οι συσκευές που συµµετέχουν στις υπηρεσίες. Μετά ορίζονται οι συσκευές που θα χρησιµοποιηθούν, οι οποίες αντιστοιχούνται στα στιγµιότυπα των χώρων όπου βρίσκονται. Τελευταία ορίζονται τα στιγµιότυπα των µεταβλητών που φέρουν την πληροφορία που παράγεται από τις συσκευές ή κατά περίπτωση τα µηνύµατα που χρησιµοποιούνται. Ακολούθως πάλι γίνεται η αντιστοίχηση µεταβλητών - συσκευών. Στην τελευταία φάση, δηλώνονται οι δικτυακές υπηρεσίες οι οποίες χρησιµοποιούνται, όπου και αυτές µε τη σειρά τους συνδέονται µε τις συσκευές και την παραγόµενη από αυτές πληροφορία. Στη συνέχεια δηµιουργούνται οι απαραίτητες εισαγωγές στη βάση δεδοµένων και τα Web Services που απαιτούνται για την ενηµέρωση όλων αυτών. Με το πέρας αυτής της διαδικασίας έχουµε πλέον ένα πλήρως ορισµένο δίκτυο, όπου υπάρχουν πληροφορία, συσκευές και υπηρεσίες. Στην παρούσα διατριβή πρέπει να αναφερθεί ότι για την παροχή των υπηρεσιών που αναπτύχθηκαν χρησιµοποιήθηκαν τα κατάλληλα gateways. Αυτό επιβάλει την έµµεση σύνδεση Web Service και πληροφορίας καθώς η εκάστοτε δικτυακή υπηρεσία συνεργάζεται µε την πύλη από την οποία και παίρνει την επιθυµητή πληροφορία ή καλύτερα πακέτο πληροφορίας. Η χρήση gateway δεν αλλάζει κάτι στη σχεδίαση και υλοποίηση, καθώς σε επίπεδο Web Service αυτό που αλλάζει είναι ο εξυπηρετητής (server) στον οποίο απευθύνεται το κάθε Web Service. Σελίδα 101 από 168

103 Οι υπηρεσίες που αναπτύχθηκαν ακολούθησαν δύο τρόπους, ώστε να επιδειχθεί η χρησιµότητα της υλοποίησης. Συγκεκριµένα, η υλοποίηση της υπηρεσίας που προσφέρει έλεγχο σε ένα BMS σύστηµα έγινε µε τη χρήση ενός µικρού δικτύου από ελεγκτές LonWorks, ενώ οι υπόλοιπες υπηρεσίες διαθέτουν εξοπλισµό ο οποίος συνδέεται µέσω θυρών RS232 σε έναν mini υπολογιστή ο οποίος εξοµοιώνει την δικτυακή πύλη. 6.3 Παροχή Υπηρεσιών BMS Συστήµατος Η σχεδίαση της υπηρεσίας είχε ως στόχο την δηµιουργία ενός µικρού δικτύου το οποίο να χρησιµοποιεί ένα αριθµό συσκευών εισόδου και εξόδου, όπως αισθητήρες θερµοκρασίας, φωτεινότητας, φωτιστικά σώµατα, ελεγκτές φωτισµού και κλιµατιστικές συσκευές. Το δίκτυο των συσκευών καταλήγει σε έναν ilon server ο οποίος αποτελεί και την πύλη του δικτύου LonWorks προς το διαδίκτυο. Οι µεταβλητές δικτύου του LonWorks µε τις κατάλληλες ρυθµίσεις που προβλέπεται από τον ilon server αποθηκεύτηκαν σ αυτόν. Στη συνέχεια οι εργασίες έγιναν στην πλατφόρµα, όπου δηµιουργήθηκαν οι κατάλληλες εισαγωγές στην οντολογία, όπως οι ορισµοί των ελεγκτών και των συσκευών. Οι µετρήσεις και τα φυσικά µεγέθη από το δίκτυο αντιστοιχίστηκαν στις µεταβλητές των συσκευών. ηµιουργήθηκαν οι αντίστοιχες ιδιότητες για τις µεταβλητές εισόδου και εξόδου. ηµιουργήθηκαν οι κατάλληλοι πίνακες και τα αντίστοιχα πεδία στη βάση δεδοµένων και τέλος τα Web Services που διακινούν την πληροφορία µεταξύ δικτύου LonWorks και βάσης δεδοµένων. Τέλος δηµιουργήθηκαν οι σελίδες για την παρουσίαση της υπηρεσίας, την διαχείριση των συσκευών και των κατάλληλων scripts που υλοποιούν τους event handlers της εφαρµογής. Στο παράδειγµα που προηγήθηκε στα προηγούµενα κεφάλαια (σχήµατα 4.5 7) εξηγήθηκαν οι ενέργειες ορισµού των συσκευών στην οντολογία ενώ στις παραγράφους του κεφ. 5 έγινε αναλυτική παρουσίαση των υλοποιήσεων που απαιτούνται στις διάφορες οντότητες της πλατφόρµας. Στο σχήµα 6.1 φαίνεται η υλοποίηση της εφαρµογής, όπου διακρίνονται ο ilon server και οι τρεις ελεγκτές (LonWorks Controllers), ενώ στην οθόνη του εικονιζόµενου υπολογιστή οι οθόνη διαχείρισης συσκευών. Σχήµα 6.1 Στιγµιότυπο από την εφαρµογή διαχείρισης ενός µικρού BMS συστήµατος που χρησιµοποιεί ένα δίκτυο LonWorks Σελίδα 102 από 168

104 6.4 Παροχή Ιατρικών Υπηρεσιών Ως πάροχος Ιατρικών Υπηρεσιών θεωρείται ένα νοσοκοµείο, οι γιατροί του οποίου δύναται να παρακολουθούν τους χρήστες της υπηρεσίας µε τη βοήθεια της πλατφόρµας ποροχής υπηρεσιών. Η υπηρεσία δίνει τη δυνατότητα της συλλογής καρδιογραφηµάτων από τους χρήστες της υπηρεσίας και τη δυνατότητα της παρακολούθησης αυτών από τον αρµόδιο γιατρό. Τόσο οι ασθενείς όσο και οι γιατροί θεωρούνται χρήστες της υπηρεσίας, όπου ο καθένας έχει διαφορετικά δικαιώµατα. Στην πλευρά των χρηστών τοποθετήθηκαν αισθητήρια για την συλλογή µετρήσεων όπως καρδιογραφήµατα και θερµοκρασίες, οι οποίες αποστέλλονται µέσω της δικτυακής πύλης στη πλατφόρµα. Στη δικτυακή πύλη υλοποιήθηκε κατάλληλο λογισµικό ώστε να οι µετρήσεις των αισθητηρίων να µετατρέπονται σε πληροφορία ικανή να διαβαστεί µε τα κατάλληλα Web Services. Για την υπηρεσία αυτή, στη πλευρά της πλατφόρµας δεν χρησιµοποιήθηκε η οντολογία. Η υλοποίηση της υπηρεσίας έγινε µε τη δηµιουργία ενός DLL όπου δηµιουργήθηκαν τα αντικείµενα των συναρτήσεων που απαιτούνται για τη λειτουργία της υπηρεσίας και στη συνέχεια τα αντίστοιχα Web Services µε τη βοήθεια του SOAP toolkit. Το επόµενο βήµα ήταν η σχεδίαση και η υλοποίηση των απαραίτητων σελίδων για την παρουσίαση και διαχείριση της υπηρεσίας. Η υπηρεσία περάστηκε στην πλατφόρµα, όπου δηµιουργήθηκαν οι απαραίτητες εγγραφές στην οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου, ώστε να εµφανίζεται η υπηρεσία στον κατάλογο των υπηρεσιών και να µπορεί ο χρήστης που επιθυµεί να την χρησιµοποιεί. Ενδεικτικά η σελίδα που εµφανίζει τα καρδιογραφήµατα φαίνεται στο σχήµα 6.2 ενώ µέρος του κώδικα φαίνεται στα παραρτήµατα. Οι σελίδες που απαιτεί η υπηρεσία, αποτελούνται από σελίδες ρύθµισης ενεργειών, στοιχείων χρηστών και στοιχείων επικοινωνίας. Τέλος, δηµιουργήθηκαν τα απαραίτητα σενάρια λειτουργίας της ηλεκτρονικής υπηρεσίας τα οποία δηµιουργήθηκαν σε asp σελίδες, ενώ κάποιοι event handlers δηµιουργήθηκαν µε χρήση Vb Scripts. Τα σενάρια λειτουργίας που υλοποιήθηκαν λειτουργούν αυτόνοµα ή κατά επιλογή του χρήστη ώστε οι συσσωρευµένη πληροφορία στο gateway του χρήστη να αντλείται, να ελέγχεται, να αποθηκεύεται αν είναι απαραίτητο, και κατά περίπτωση (σύµφωνα µε τα σενάρια και τους event handlers της υπηρεσίας) να ενεργοποιούνται κατάλληλες ενέργειες ειδοποίησης. Σχήµα 6.2 Στιγµιότυπο από την εφαρµογή διαχείρισης της υπηρεσίας Ιατρικών µετρήσεων όπου εµφανίζεται καρδιογραφήµατα χρήστη Σελίδα 103 από 168

105 6.5 Υπηρεσία Φύλαξης Ο πάροχος υπηρεσιών φύλαξης παρέχει υπηρεσίες φύλαξης των χώρων των χρηστών. Ο έλεγχος γίνεται µε την τοποθέτηση και χρήση κλασικών συστηµάτων αυτοµατισµού µε ψηφιακές επαφές και αισθητήρια όργανα ώστε να γίνεται έλεγχος σε διάφορα σηµεία εισόδου, ενώ ταυτόχρονα υπάρχει και η δυνατότητα λήψεις µετρήσεων και από άλλα συστήµατα µέσω ελέγχου των χρηστών της πλατφόρµας. Την παρούσα υπηρεσία θεωρείται ότι µπορεί να την παρέχει µία κοινή εταιρεία παροχής φύλαξης χώρων όπου εκµεταλλευόµενη την υποδοµή της πύλης (gateway) και της πλατφόρµας προσφέρει τη δυνατότητα παροχής µίας ολοκληρωµένης ηλεκτρονικής υπηρεσίας στους χρήστες. Στην πλευρά του χρήστη της υπηρεσίας υπάρχει ένα σύστηµα φύλαξης το οποίο είναι συνδεδεµένο µε την πύλη µέσω µία θύρας RS232. Η πύλη αναλαµβάνει την αµφίδροµη επικοινωνία µε την πλατφόρµα και την ανταλλαγή µηνυµάτων πληροφορίας και εντολών προς το σύστηµα φύλαξης. Όπως γίνεται κατανοητό η εφαρµογή δεν κάνει µόνο παρακολούθηση (monitor) του συστήµατος φύλαξης, αλλά είναι σε θέση να προβεί σε έλεγχο αυτού (control). Και σε αυτή την υπηρεσία στην πλευρά της πλατφόρµας δεν χρησιµοποιήθηκε η οντολογία (αν και δηµιουργήθηκαν σε αυτήν οι απαραίτητες κλάσεις). Η υλοποίηση της υπηρεσίας έγινε µε τη δηµιουργία ενός DLL όπου δηµιουργήθηκαν τα αντικείµενα των συναρτήσεων που απαιτούνται για τη λειτουργία της υπηρεσίας και στη συνέχεια τα αντίστοιχα Web Services µε τη βοήθεια του SOAP toolkit. Το επόµενο βήµα ήταν η σχεδίαση και η υλοποίηση των απαραίτητων σελίδων για την παρουσίαση και διαχείριση της υπηρεσίας. Η υπηρεσία περάστηκε στην πλατφόρµα, όπου δηµιουργήθηκαν οι απαραίτητες εγγραφές στην οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου, ώστε να εµφανίζεται η υπηρεσία στον κατάλογο των υπηρεσιών και να µπορεί ο χρήστης που επιθυµεί να την χρησιµοποιεί. Τέλος, δηµιουργήθηκαν τα απαραίτητα σενάρια λειτουργίας της ηλεκτρονικής υπηρεσίας τα οποία δηµιουργήθηκαν σε asp σελίδες, ενώ κάποιοι event handlers δηµιουργήθηκαν µε χρήση Vb Scripts. Τα σενάρια λειτουργίας που υλοποιήθηκαν λειτουργούν αυτόνοµα ή κατά επιλογή του χρήστη ώστε οι συσσωρευµένη πληροφορία στο gateway του χρήστη να αντλείται, να ελέγχεται, να αποθηκεύεται αν είναι απαραίτητο, και κατά περίπτωση (σύµφωνα µε τα σενάρια και τους event handlers της υπηρεσίας) να ενεργοποιούνται κατάλληλες ενέργειες ειδοποίησης. Οι σελίδες της υπηρεσίας ακολουθούν διαφορετική παρουσίαση και προβάλουν διαφορετική πληροφορία ανάλογα µε το αν ο χρήστης είναι απλός χρήστης ή ο πάροχος της υπηρεσίας. 6.6 Υπηρεσία Ασφάλειας Ο πάροχος υπηρεσιών ασφάλειας παρέχει υπηρεσίες που έχουν να κάνουν µε την ασφάλεια του χρήστη στον προσωπικό του χώρο. Πιο συγκεκριµένα το σύστηµα µε τη βοήθεια των δικτυωµένων ηλεκτρονικών συσκευών που βρίσκονται στο χώρο του χρήστη είναι σε θέση να παρακολουθεί την κατάσταση ηλεκτρικών συσκευών, και την παρακολούθηση συναγερµών όπως διαρροή υδάτων (πληµµύρα) και φωτιά. Οι συναγερµοί που προκύπτουν από το σύστηµα που υλοποιεί τη λογική της υπηρεσίας, λαµβάνουν υπόψη µετρήσεις και από αισθητήρες που ανήκουν στην υπηρεσία BMS και από την υπηρεσία φύλαξης (θερµοκρασίες, παρουσία). Η ιδιαιτερότητα αυτής της υπηρεσίας είναι ότι ολοκληρώνει πληροφορία που αντλεί από τη βάση δεδοµένων της πλατφόρµας και από τα Web Services της υπηρεσίας φύλαξης. Ο πάροχος από τη στιγµή που µέσω της πλατφόρµας βρίσκει τον απαραίτητο εξοπλισµό να είναι τοποθετηµένος στο χώρο του χρήστη είναι σε θέση να στήσει την υπηρεσία του. Ο πάροχος εντοπίζει τον εξοπλισµό χρησιµοποιώντας την Σελίδα 104 από 168

106 οντολογία και το εργαλείο αναζήτησης. Με τη βοήθεια του εργαλείου εντοπίζει το κτίριο που τον ενδιαφέρει, χρησιµοποιώντας τις κλάσεις των χωρικών περιγραφών και στη συνέχεια εντοπίζει τις συσκευές που τον ενδιαφέρουν. Από τις ιδιότητες που έχουν οι συσκευές εντοπίζει τα πεδία της βάσης δεδοµένων που συνδέονται µε την πληροφορία εισόδου και εξόδου των συσκευών και έτσι µπορεί να χρησιµοποιεί τα αντίστοιχα Web Services που υπάρχουν ήδη στην πλατφόρµα. Η πληροφορία που προέρχεται από την υπηρεσία φύλαξης δεν µπορεί να αναζητηθεί αυτόµατα και έτσι για τη χρησιµοποίηση αυτών των web Service γίνεται απ ευθείας µε χρήση των Web Services της υπηρεσίας φύλαξης. Στη συνέχεια, η υλοποίηση της υπηρεσίας γίνεται µε τον τρόπο που ακολούθησαν και οι άλλες υπηρεσίες, δηλαδή, τη δηµιουργία ενός DLL όπου υπάρχουν τα αντικείµενα των συναρτήσεων που απαιτούνται για τη λειτουργία της υπηρεσίας, τη δηµιουργία των Web Services µε τη βοήθεια του SOAP toolkit και την υλοποίηση των απαραίτητων σελίδων για την παρουσίαση και διαχείριση της υπηρεσίας. Με την ολοκλήρωση της υπηρεσίας στην πλατφόρµα, δηµιουργήθηκαν οι απαραίτητες εγγραφές στην οντότητα επικοινωνίας και περιεχοµένου, ώστε να εµφανίζεται η υπηρεσία στον κατάλογο των υπηρεσιών και να µπορεί ο χρήστης που επιθυµεί να την χρησιµοποιεί. Οµοίως, µε τις άλλες υπηρεσίες, δηµιουργήθηκαν τα απαραίτητα σενάρια λειτουργίας και οι event handlers. 6.7 Συµπεράσµατα από την εφαρµογή Η παροχή πραγµατικών υπηρεσιών µέσω της πλατφόρµας που σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε, έδωσε πραγµατικά τη δυνατότητα ολοκλήρωσης υπηρεσιών. Η χρησιµοποίηση της οντολογίας είναι επιλογή του µηχανικού σχεδίασης της εκάστοτε υπηρεσίας. Η εισαγωγή στη πλατφόρµα των υπηρεσιών µε τη µορφή που απαιτείται (κάνοντας χρήση Web Services) επιτρέπει στο µηχανικό σχεδιαστή τη σχεδίαση και δηµιουργία των ηλεκτρονικών υπηρεσιών και χωρίς τις οντολογίες. Στις υπηρεσίες που υλοποιήθηκαν δοκιµάστηκαν και οι δύο τρόποι. Στη περίπτωση µη χρήσης οντολογιών η σχεδίαση γίνεται πιο δύσκολη και επίπονη, καθώς ο σχεδιαστής δεν µπορεί να αναζητήσει εύκολα τις συσκευές που θέλει και κατ επέκταση να βρει έτοιµη την πληροφορία στη βάση δεδοµένων. Χρησιµοποιώντας τη σχεδίαση µε την οντολογία, η ύπαρξη περιγραφών των συσκευών και της πληροφορίας που υπάρχει στο δίκτυο των συσκευών, απλοποιεί τη σχεδίαση και την υλοποίηση των υπηρεσιών, καθώς ο σχεδιαστής απλά αντλεί και ενηµερώνει πεδία από τη βάση δεδοµένων. Περαιτέρω, όλα τα Web Services που χρειάζεται να χρησιµοποιήσει είναι οργανωµένα και προσιτά καθώς όλες οι πληροφορίες που χρειάζεται είναι ενσωµατωµένες στην οντολογία. Γενικά, ο σχεδιαστής των υπηρεσιών, χρησιµοποιώντας την οντολογία είναι σε θέση να ορίσει το δίκτυο που έχει στο χαµηλό επίπεδο. Χρησιµοποιώντας τις κλάσεις των συσκευών µπορεί να ορίσει συσκευές, δηµιουργώντας τα αντίστοιχα στιγµιότυπα. Η περιγραφή τους µπορεί να συνοδευτεί από όλη την πληροφορία που δίνει η οντολογία (π.χ που βρίσκεται η συσκευή και µε τι συνδέεται). Με το πέρας του ορισµού των στιγµιότυπων, σε ένα πραγµατικό δίκτυο θα πρέπει να ακολουθεί µία διαδικασία εισαγωγής και σύνδεσης φυσικών συσκευών µε τα αντίστοιχα στιγµιότυπα. Η συγκεκριµένη διαδικασία θα πρέπει να επεκτείνεται και στη σύνδεση των φυσικών µεταβλητών µε τα αντίστοιχα ορισµένα στιγµιότυπα τους, η οποία µπορεί να είναι ηµί-αυτόµατη καθώς απαιτείται η συµβολή του µηχανικού δικτύου για το κοµµάτι σύνδεσης των συσκευών. Το σύνολο της διαδικασίας µε τη πρώτη µατιά φαίνεται φορτωµένο, αλλά στην πραγµατικότητα το µεγάλο µέρος εργασίας απαιτείται µόνο στην αρχικοποίηση του συστήµατος. Η µετέπειτα δηµιουργία ηλεκτρονικών υπηρεσιών σε µία πλατφόρµα η οποία κάνει χρήση της οντολογίας και των εργαλείων της, είναι µία διαδικασία απλουστευµένη µε συγκεκριµένα βήµατα και εργαλεία, που δεν επηρεάζεται από τον τύπο των συσκευών, το πλήθος τους και το συνολικό µέγεθος του δικτύου. Σελίδα 105 από 168

107 Σελίδα 106 από 168

108 7 Μοντελοποίηση της Πλατφόρµας και των Υπηρεσιών 7.1 Εισαγωγή Η σχεδίαση ενός συστήµατος πέρα από τη διάσταση του στο φυσικό κόσµο, έχει πάντα και ένα µαθηµατικό τρόπο µοντελοποίησης του. Η πλατφόρµα που αναπτύχθηκε στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, συνδυάζει ένα αρκετά µεγάλο αριθµό συστηµάτων τα οποία το καθένα έχει µία µαθηµατική έκφραση και διάσταση. Στο πλαίσιο της διατριβής έγινε εστίαση σε δύο µοντέλα: στο µοντέλο της προσφοράς και της παροχής υπηρεσιών και στη µοντελοποίηση της οντολογίας που αναπτύχθηκε για την περιγραφή του χώρου του οικιακού, κτιριακού και βιοµηχανικού αυτοµατισµού. Service Provider Automation Network Service Provider Service Aggregator Automation Network Service Provider Automation Network Σχήµα 7.1 Κεντρικό µοντέλο παροχής υπηρεσιών 7.2 Μοντέλο παροχής υπηρεσιών Το µοντέλο παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών, όπως προτείνεται από την παρούσα διατριβή, βασίζεται στην αξιοποίηση ενός κεντρικού σηµείου για τη διάχυση και τη διαχείριση των υπηρεσιών. Η πλατφόρµα παροχής βρίσκεται ανάµεσα στους παρόχους και τους χρήστες των υπηρεσιών (όπως φαίνεται και από το χαρακτηριστικό σχήµα 7.1), δηµιουργώντας τις εξής σχέσεις: Ο κάθε a πάροχος SP a χρησιµοποιεί την πλατφόρµα για την παροχή n υπηρεσιών S a,n, που αποτελούν υποσύνολο του συνόλου των υπηρεσιών που παρέχουνται από την πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών ήτοι S ι S. Όπου S αποτελεί το σύνολο όλων των υπηρεσιών της πλατφόρµας που προσφέρουν οι a πάροχοι: ενώ όπου S i το σύνολο των n υπηρεσιών του εκάστοτε πάροχο Η κάθε S i,j υπηρεσία χρησιµοποιεί έναν k αριθµό συσκευών D k και ένα l αριθµό από Web Services WS l ώστε να επιτύχει την υλοποίηση της Σελίδα 107 από 168

109 Ο κάθε b χρήστης U b χρησιµοποιεί έναν αριθµό n υπηρεσιών που προσφέρει ο κάθε S i,n πάροχος υπηρεσιών, όπου n γνήσιο υποσύνολο των n υπηρεσιών (n n) που προσφέρει ο κάθε i πάροχος, ενώ ταυτόχρονα το σύνολο των υπηρεσιών S b που χρησιµοποιεί από όλους τους παρόχους, αποτελεί γνήσιο υποσύνολο του συνόλου S των υπηρεσιών που παρέχονται από την πλατφόρµα. και Σύµφωνα µε τα παραπάνω µπορούν µε τη βοήθεια πινάκων, να προκύψουν οι παρακάτω εκφράσεις σχετικά µε τις υπηρεσίες που διατίθεται από την πλατφόρµα και τις υπηρεσίες που επιλέγει ένας χρήστης αυτής, ενώ µπορεί να δηµιουργηθεί και µία έκφραση σχετικά µε την υλοποίηση των υπηρεσιών επί της πλατφόρµας Υπηρεσίες που παρέχονται από την πλατφόρµα Θεωρούµε ότι οι υπηρεσίες που προσφέρονται µέσω της πλατφόρµας µπορούν να χαρακτηριστούν βάσει του περιεχοµένου τους, κάτι που σηµαίνει ότι µία υπηρεσία µπορεί να εµφανίζει πολλαπλότητα εντός της πλατφόρµας, όταν αυτή προσφέρεται επιπλέον του ενός πάροχο. Θεωρώντας ότι ο κάθε πάροχος (Service Provider SP) παρέχει έναν αριθµό υπηρεσιών τότε ορίζουµε τους δύο παρακάτω πίνακες: Το διαγώνιο πίνακα των υπηρεσιών Si που προσφέρει η πλατφόρµα Τον πίνακα οι γραµµές του οποίου προκύπτουν σύµφωνα µε τι υπηρεσίες παρέχει ο εκάστοτε πάροχος. Αναλυτικότερα η κάθε γραµµή αντιστοιχεί σε ένα πάροχο. Τα στοιχεία «α ij» της κάθε «i» γραµµής παίρνουν τις τιµές «0» ή «1» ανάλογα µε το αν ο «x» πάροχος παρέχει την «j» υπηρεσία. Ο πίνακας αυτός είναι διαστάσεων «mxn» όπου «m» είναι ο αριθµός των παρόχων και «n» ο αριθµός των υπηρεσιών που παρέχονται από την πλατφόρµα Οι υπηρεσίες που προσφέρονται λοιπόν από τον κάθε πάροχο προκύπτουν από το γινόµενο των δύο αυτών πινάκων Υπηρεσίες και χρήστες υπηρεσιών Επεκτείνοντας τη χρήση των πινάκων στις εκφράσεις µας, περνάµε στους χρήστες και τις υπηρεσίες που αυτοί δέχονται. Όπως έχει αναφερθεί και παραπάνω, οι υπηρεσίες που χρησιµοποιεί ο εκάστοτε χρήστης µπορούν να είναι ένα µέρος ή όλες Σελίδα 108 από 168

110 οι υπηρεσίες που προσφέρει η πλατφόρµα. Αποτελούν λοιπόν ένα γνήσιο υποσύνολο του συνόλου των υπηρεσιών (Sb S), όπου περιέχονται µέρος ή όλες οι υπηρεσίες του κάθε πάροχο. Αυτό εκφράζεται µε το παρακάτω άθροισµα των στοιχείων των «S i,n»συνόλων: Ως «ΣSi,n» θεωρείται το άθροισµα των υπηρεσιών που λαµβάνει ο εκάστοτε χρήστης, όπου «n» (n n) µέρος των υπηρεσιών του «i» πάροχο που χρησιµοποιεί ο χρήστης. Η σχέση αυτή µπορεί να εκφραστεί και µε τη βοήθεια αθροίσµατος γινοµένων µονοδιάστατων πινάκων (διανύσµατα). Τα γινόµενα αποτελούνται ζευγάρια πινάκων Α και Β, όπου το κάθε ζευγάρι εκφράζει τις χρησιµοποιούµενες υπηρεσίες από τον κάθε πάροχο. Συγκεκριµένα ο πρώτος πίνακας διάνυσµα αποτελείται από «α n,1» στοιχεία όπου α n,1 ισχύει «α n,1 = 0» ή «α n,1 = 1» ανάλογα µε το αν ο χρήστης χρησιµοποιεί την «n» υπηρεσία του πάροχο, ενώ ο δεύτερος πίνακας του γινοµένου ο οποίος είναι ο ανάστροφος του πίνακα διανύσµατος µε στοιχεία «b n,1» όπου b n,1 ισχύει «b n,1 = 0» ή «b n,1 = S i,n» όταν ο «i» πάροχος προσφέρει την «n» υπηρεσία. Ο αριθµός των στοιχείων που είναι «1» αθροιστικά ισούται µε την απόλυτη τιµή του «n». Ενδεικτικά η όψη των πινάκων είναι όπως φαίνεται παρακάτω. Για τον «i» πάροχο ισχύει για παράδειγµα ότι παρέχει την πρώτη και την τέταρτη υπηρεσία της πλατφόρµας, από τις οποίες ο χρήστης χρησιµοποιεί την πρώτη. Για το σύνολο των παρόχων ισχύει: a α1 1,1 α1 2,1 α1 3,1 α1 4,1 ΣS i,n = ΣA i* (B i ) = i=1 * b1 1,1 b1 1,2 b1 1,n α2 1,1 α2 2,1 α2 3,1 α2 4,1 αa 1,1 αa 2,1 αa 3,1 αa 4,1 + * b2 1,1 b2 1,2 b2 1,n + + * bn 1,1 bn 1,2 bn 1,n α1 n,1 α2 n,1 αa n, Υπηρεσίες και η Υλοποίηση τους Σύµφωνα µε τις παραπάνω εκφράσεις, δηµιουργούνται κάποιες σχέσεις και στον τρόπο που εκτελούνται οι υπηρεσίες µέσω της πλατφόρµας. Αυτό το οποίο αποτελεί κριτήριο για µία υποδοµή παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών είναι η ποιότητα παροχής αυτών των υπηρεσιών (Quality of Service QoS). Το κριτήριο της ποιότητας καλύπτει ορισµένες παραµέτρους όπως χρόνο εξυπηρέτησης, Σελίδα 109 από 168

111 σταθερότητα και κόστος παροχής. Η δεύτερη παράµετρος δεν θα µας απασχολήσει καθώς η µελέτη της εισάγει τεχνικά θέµατα πολλαπλότητας και εφεδρείας υποδοµών που δεν µας απασχολεί στην παρούσα διατριβή, ενώ η Τρίτη παράµετρος είναι κάτι που απασχολεί µία εµπορική εφαρµογή κάτι το οποίο δεν χαρακτηρίζει την παρούσα υλοποίηση. Αποµένει λοιπόν η παράµετρος χρόνος εξυπηρέτησης που στην ουσία έχει να κάνει µε το χρόνο που χρειάζεται η πλατφόρµα για να διεκπεραιώσει τις λειτουργίες της κάθε υπηρεσίας. Η µελέτη της παραµέτρου και η διαδικασία βελτιστοποίησης της αποτελεί από µόνη της ένα τεράστιο κοµµάτι έρευνας. Εµείς θα απασχοληθούµε µε την παρουσίαση και µοντελοποίηση του τρόπου υπολογισµού του χρόνου υλοποίησης των υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες που υλοποιούνται από την πλατφόρµα παροχής υπηρεσιών, τεχνικά διακρίνουν τρεις οµάδες διαδικασιών οι χρόνοι διεκπεραίωσης των οποίων συνιστούν το συνολικό χρόνο υλοποίηση της κάθε υπηρεσίας. Οι οµάδες αυτές είναι: Χρόνος απόκρισης µίας συσκευής (Device) του δικτύου. Ο χρόνος αυτός έχει να κάνει µε τη λειτουργία της εκάστοτε συσκευής και είναι ο χρόνος που περνάει από τη στιγµή που µία συσκευή λαµβάνει την κλήση κάποια Web Service που εξυπηρετεί µέσω του δια-δικτύου µέχρι τη στιγµή που η απόκριση (response) στο αίτηµα της WS διατίθεται στο διαδίκτυο Χρόνος αποστολής αιτήµατος (Call) και λήψης απόκρισης (Response) των WSs που καλούνται. Ουσιαστικά ο χρόνος αυτός είναι ο δια-δικτυακός χρόνος επικοινωνίας που υπεισέρχεται στην εκτέλεση της υπηρεσίας λόγω της διακίνησης πακέτων δεδοµένων µέσω του διαδικτύου. Όπως γίνεται αντιληπτό ο χρόνος αυτός δεν είναι καθορισµένος και εξαρτάται από τις γενικότερες επικρατούσες συνθήκες όπως φόρτος του διαδικτύου και επικοινωνιακός φόρτος του συστήµατος που κάνει την κλήση Χρόνος επεξεργασίας που απαιτεί το κάθε βήµα, είτε πρόκειται για web Service ή απλό κοµµάτι κώδικα, της υπηρεσίας εντός της πλατφόρµας. Ο χρόνος επεξεργασίας έχει να κάνει µε την εκτέλεση των διάφορων προγραµµατιστικών εντολών που εκτελούνται εντός του συστήµατος της πλατφόρµας χρησιµοποιώντας τους πόρους και την υπολογιστική ισχύ αυτής. Οι παραπάνω χρόνοι µπορούν να αναπαρασταθούν µε T Di, Τ ΝCi και Τ CXi (Device Time, Network Communication Time και Code execution Time αντίστοιχα). Έχοντας υπόψη τους χρόνους αυτούς το σύνολο του χρόνου που χρειάζεται µία υπηρεσία για την πλήρη υλοποίηση της προκύπτει από το άθροισµα των µερικών χρόνων όλων των µονάδων των προηγούµενων τριών οµάδων. Ο συνολικός χρόνος λοιπόν είναι Όπου Ts i αποτελεί το χρόνο υλοποίησης της «i» υπηρεσίας, ΣT Di το άθροισµα του χρόνου λειτουργίας των «d» συσκευών που συµµετέχουν στη διεκπεραίωση της λειτουργίας, ΣΤ NCi το σύνολο του χρόνου που απαιτείται για το σύνολο «nc» των απαραίτητων δια-δικτυακών συναλλαγών και τέλος ΣΤ CXi ο χρόνος εκτέλεσης των «cx» κοµµατιών κώδικα / προγράµµατος που απαιτούνται κατά τη διάρκεια υλοποίησης της υπηρεσίας Βελτιστοποίηση εφαρµογών Η παραπάνω σχέση δίνει το έναυσµα για αρκετό πειραµατισµό και έρευνα σχετικά µε τη βέλτιστη σχεδίαση και υλοποίηση των εφαρµογών που προσφέρει η πλατφόρµα. Μία κατεύθυνση η οποία οδηγεί στην ελαχιστοποίηση του χρόνου υλοποίησης της Σελίδα 110 από 168

112 κάθε υπηρεσίας είναι η µετακίνηση λειτουργιών της υπηρεσίας µεταξύ των τριών παραπάνω οµάδων. Ανάλογα µε το τι περιλαµβάνει η εκάστοτε υπηρεσία ο σχεδιαστής του συστήµατος είναι σε θέση κάνοντας χρήση της ανωτέρω σχέσης να εκτιµήσει των απαραίτητο χρόνο απόκρισης των συσκευών, επικοινωνιακού χρόνου και χρόνου εκτέλεσης των εµπλεκοµένων προγραµµάτων, ώστε σύµφωνα µε την ευελιξία που του προσφέρει το σύστηµα να είναι σε θέση να µετακινήσει ενέργειες ανάµεσα στις τρεις αυτές οµάδες. Η έννοια της µετακίνησης έχει να κάνει µε την παράλληλη ή/και οµαδοποιηµένη διεκπεραίωση ορισµένων ενεργειών, όπως για παράδειγµα την αποστολή και λήψη δεδοµένων για περισσότερες από µία Web Services µέσω αποστολής και λήψης του ίδιου διαδικτυακού πακέτου, ή τη µεταφορά µέρους λειτουργιών από κάποια εµπλεκόµενη συσκευή στην πλατφόρµα (όπου οι πόροι που διατίθενται είναι περισσότεροι). Οι παραπάνω υποθέσεις αποτελούν σενάρια δοκιµών όπου ανάλογα µε την υπηρεσία (τους πόρους που απαιτούνται), την πλατφόρµα (τους πόρους που διατίθενται), τις συσκευές που εµπλέκονται (µηδενικής, µικρής ή µεγάλης ευφυΐας) και του τρόπου επικοινωνίας (µέσω του διαδικτύου πάνω από modem, κινητή τηλεφωνία, οπτική ίνα) πρέπει να βρεθεί το βέλτιστο σηµείο λειτουργίας ώστε οι διεργασίες που απαιτούνται να είναι έτσι κατανεµηµένες µε τον τρόπο που γίνεται η βέλτιστη αξιοποίηση των διαθέσιµων πόρων χωρίς αυτοί να επιβαρύνονται ή εξαντλούνται Ροή ιεργασιών Ακολουθώντας τα σενάρια της βέλτιστης υλοποίησης που αναφέρθηκαν παραπάνω ερχόµαστε στην εισαγωγή των εννοιών των ροών διεργασιών (workflows). Οι ροές διεργασιών παρουσιάστηκαν στο δεύτερο κεφάλαιο, και ακολουθώντας την προσέγγιση τους ο σχεδιαστής των υπηρεσιών καταλήγει σε µία ροή διεργασίας για την υλοποίηση της κάθε υπηρεσίας. Όπως µπορεί να γίνει αντιληπτό η δηµιουργία ροών διεργασίας για κάθε παρεχόµενη υπηρεσία αποτελεί από µόνη της µία πρακτική για την καλύτερη οργάνωση και παροχή των υπηρεσιών. Η βελτιστοποίηση των εφαρµογών και η παραγωγή ροών διεργασίας, αποτελεί µία ανατροφοδοτούµενη εργασία καθώς κάποιος αναζητά το βέλτιστο τρόπο υλοποίησης µίας διεργασίας η οποία υλοποιείται µε Web Services. Ο τρόπος και η σειρά των διαφόρων βηµάτων που απαιτούνται για την υλοποίηση των υπηρεσιών δηµιουργούν τις αντίστοιχες ροές διεργασίας, οι χρόνοι υλοποίησης των οποίων µπορούν να δώσουν χαρακτηριστικές χρονικές καµπύλες υλοποίησης. Οι πειραµατισµοί και οι µετακινήσεις βηµάτων µεταξύ των τριών οµάδων µπορούν να αναπαρασταθούν στις εν λόγω καµπύλες και από εκεί να εξαχθούν τα σχετικά συµπεράσµατα σχετικά µε το βέλτιστο τρόπο και χρόνο υλοποίησης. Θέλοντας να δώσουµε µία οπτική προσέγγιση για το τι σηµαίνουν όλα αυτά θα προσπαθήσουµε να δούµε πως διαµορφώνεται ο συνολικός χρόνος υλοποίησης µίας υπηρεσίας που προσφέρεται από την πλατφόρµα. Επιλέγουµε την υπηρεσία που παρέχει Ιατρικές Υπηρεσίες και πιο συγκεκριµένα την υπηρεσία η οποία αναλαµβάνει να στείλει τα καρδιογραφήµατα (electrocardiograph ECG) των χρηστών στον αντίστοιχο πάροχο της υπηρεσίας. Η ροή διεργασίας της υπηρεσίας µπορεί να ακολουθήσει δύο διαφορετικές προσεγγίσεις οι οποίες αναπαρίστανται από τη «Ροή ιεργασίας 1» και «Ροή ιεργασίας 2» και φαίνονται γραφικά στα σχήµατα 7.2, 7.3 και 7.4. Στο εν λόγω παράδειγµα η µεγάλη διαφορά µεταξύ των δύο ροών είναι ότι στη «Ροή ιεργασίας 2» τα ECGs που λαµβάνονται δεν αποθηκεύονται στη συσκευή και αποστέλλονται δια-δικτυακά στην πλατφόρµα όπου και γίνεται ο έλεγχος και η αποθήκευση τους. Στη «Ροή ιεργασίας 1» οι πράξεις αυτές γίνονται εντός της συσκευής δηµιουργώντας επιπλέον χρόνο υλοποίησης (αρνητική ενέργεια) ενώ ταυτόχρονα διατηρείται ένα επιπλέον αντίγραφο ασφαλείας (θετική ενέργεια). Συγκριτικά τα δύο αθροίσµατα των ροών διεργασίας ακολουθούν. Τα αθροίσµατα Σελίδα 111 από 168

113 εκφράζονται παραµετρικά, όπου «n» ο αριθµός των καρδιογραφηµάτων και «x» ο αριθµός των καρδιογραφηµάτων που ενεργοποιούν την «Συνθήκη Συναγερµού». Σχήµα 7.2 Ροές ιεργασιών Ροή ιεργασίας 1 Ροή ιεργασίας 2 Λήψη ECG Λήψη ECG Έλεγχος Παραµέτρων Μετρήσεις του ECG Αποστολή στη Πλατφόρµα Συνθήκη Συναγερµού Αποστολή στη Πλατφόρµα Έλεγχος / ιαλογή Μυνήµατος Τοπική Αποθήκευση / Αναµονή Συνθήκη Αποστολής Τοπική Αποθήκευση Αποστολή Πολλαπλλών ECG στη Πλατφόρµα 1...n ECGs Έλεγχος / ιαλογή Μυνήµατος Έλεγχος Μυνήµατος Τοπική Αποθήκευση Συνθήκη Συναγερµού Top Package::Υπέυθυνος Υπεύθυνος Απόκρισης Αντίδρασης Αποστολή στον Service Provider Ενέργεια Συσκευής (Di) Έλεγχος Μυνήµατος Τοπική Αποθήκευση Συνθήκη Συναγερµού Top Package::Υπέυθυνος Υπεύθυνος Απόκρισης Αντίδρασης Εκτέλεση Κώδικα (CXi) ικτυακή Επικοινωνία (NCi) Σχήµα 7.3 Βήµατα των Ροών ιεργασίας Για να δώσουµε µία µαθηµατική έννοια στο παραπάνω άθροισµα των χρόνων υλοποίησης ορίζουµε την ακέραια µονάδα χρόνου «t», ώστε οι τρείς παραπάνω οµάδες διεργασιών αν εκτελούνται σε χρονικές διάρκειες οι οποίες αποτελούν πολλαπλάσια ή υποπολλαπλάσια της χρονικής µονάδας. Ανάλογα µε τις ιδιαίτερες δυνατότητες του κάθε συστήµατος υπολογίζονται οι χρόνοι και οι µεταξύ τους σχέσεις. Αυτό σηµαίνει ότι για παράδειγµα σε µία σχεδίαση η µονάδα του επικοινωνιακού χρόνου µπορεί να είναι διπλάσια (2τ) από την αντίστοιχη µονάδα Σελίδα 112 από 168

114 χρόνου που χρειάζεται η υλοποίηση κώδικά (τ), και η µισή από το χρόνο λειτουργίας της συσκευής, δηλαδή: «τ» η διάρκεια της µονάδος υλοποίησης κώδικα «2τ» η διάρκεια της µονάδος επικοινωνιακού χρόνου «4τ» η διάρκεια της µονάδος χρόνου λειτουργίας συσκευής Αν τώρα βάλουµε στον άξονα του χρόνου τις διάρκειες των δύο παραπάνω ροών, και υποθέσουµε ότι για το παράδειγµά µας δεν παρουσιάζεται κάποιο ECG το οποίο να παρουσιάζει συνθήκη συναγερµού (άρα ο παράγων «x» απαλείφεται από τα αθροίσµατα), έχουµε: Σχήµα 7.4 Χρονικές ιάρκειες Ροών ιεργασίας ιαπιστώνουµε λοιπόν τη διαφοροποίηση του απαιτούµενου χρόνου εκτέλεσης και υλοποίησης της υπηρεσίας, ανάλογα µε τη Ροή ιεργασίας που έχει επιλεγεί. Στο παραπάνω παράδειγµα αποτυπώνονται οι χρόνοι «T Si» για ένα ECG, καθώς ο παράγων «n» είναι «n=1». Η διαφορά στο χρόνο υλοποίησης των δύο ροών αυξάνει γραµµικά µε τον αριθµό των ECG, ενώ σε περίπτωση µεγάλου όγκου ECG ορισµένοι χρόνοι αλλάζουν (αυξάνονται) λόγω της κίνησης που παρατηρείται. 7.3 Μοντελοποίηση της οντολογίας Η περιγραφή του χώρου του οικιακού, κτιριακού και βιοµηχανικού αυτοµατισµού µε τη βοήθεια οντολογιών, έχει µοντελοποιηθεί χρησιµοποιώντας εκφράσεις από το µαθηµατικό χώρο των συνόλων. Συγκεκριµένα η οντολογία η οποία περιγράφει το χαµηλό επίπεδο αυτοµατοποίησης (Automation Layer Ontology = ALO) µπορεί να αναπαρασταθεί µε την παρακάτω αναπαράσταση: ALO= (O, OP, DP, AP, D, I, o, OP, σ R, σ A, σ I ) η οποία αποτελείται από τα εξής ασύνδετα σύνολα των αντικειµένων O={o 0,o 1,o 2,, o n } τα οποία περιγράφουν τις συσκευές του δικτύου και το πρωτόκολλο επικοινωνίας, τα σύνολα των ιδιοτήτων τα οποία είναι Ιδιότητες Αντικειµένων (Object Properties OP) OP={op 0, op 1, op 2,, op n } όπου περιγράφονται οι σχέσεις µεταξύ των αντικειµένων (αντίστοιχα µε τις Object Properties της OWL), Πληροφοριακές Ιδιότητες (Datatype Properties DP) DP={dp 0, dp 1, dp 2,, dp n } όπου οι περιγράφονται οι τύποι των αντικειµένων, και οι Σηµασιολογικές Ιδιότητες (Annotation Properties AP) AP={ap 0, ap 1, ap 2,, ap n } όπου περιγράφονται πληροφορίες σχετικά µε τα αντικείµενα του επιπέδου αυτοµατισµού, το σύνολο των πληροφοριών (Datatype) D={d 0, d 1, d 2,, d n } όπου περιγράφονται πληροφορίες σχετικά µε τα αντικείµενα της οντολογίας και τέλος το σύνολο που περιέχει τα στιγµιότυπα Individuals I={I 0, I 1, I 2,, I n }. Οι εκφράσεις των µερικών διατάξεων O (στο σύνολο O) και OP (στο σύνολο OP) αποδίδουν την ιεραρχία των κλάσεων στα σύνολα των Αντικειµένων (Objects) και Σελίδα 113 από 168

115 των Ιδιοτήτων των Αντικειµένων (Object Property) της οντολογίας. Οι συναρτήσεις που εµφανίζονται στην παραπάνω έκφραση είναι: σ OP : OP OxO αποτυπώνει τη σύνδεση µεταξύ δύο αντικειµένων µε κάποια σχέση (ορίζει ποια αντικείµενα συνδέονται µεταξύ τους µε τη σχέση αυτή) σ DP : DP IxD η οποία αποτυπώνει τη σύνδεση ενός στιγµιότυπου αντικειµένου (Individual) µε την πληροφορία που το περιγράφει µέσω της Πληροφοριακής του Ιδιότητας σ AP : AP OxD η οποία συνδέει ένα αντικείµενο µε τις πληροφορίες που περιγράφεται το αντικείµενο Σε ακολουθία της παραπάνω έκφρασης ένα αντικείµενο που ανήκει στο επίπεδο αυτοµατοποίησης µπορεί να αναπαρασταθεί από την τριπλέτα: o i, dp i, I, i όπου o i O dp i DP I i I Όπου το κάθε αντικείµενο µπορεί να αναπαρασταθεί από µία τριπλέτα που συνδέει το εκάστοτε αντικείµενο µε την Πληροφοριακή του Ιδιότητα και το στιγµιότυπο. Σελίδα 114 από 168

116 8 Συµπεράσµατα Ο χώρος παροχής ηλεκτρονικών υπηρεσιών σε κτίρια και οικιακούς χρήστες χαρακτηρίζεται από µεγάλη ετερογένεια συστηµάτων, καθώς τα υπάρχοντα συστήµατα χρησιµοποιούν ιδιοκτησιακά πρωτόκολλα επικοινωνίας και τα διαθέσιµα δίκτυα συσκευών λειτουργούν σε κλειστό, ως επί το πλείστον, περιβάλλον. Το αποτέλεσµα είναι οι µεταξύ τους επικοινωνιακές δυνατότητες να είναι περιορισµένες, να υπάρχει αδυναµία σύνδεσης µε νέες ευφυείς συσκευές και γενικά η ενσωµάτωσή τους σε ευρύτερες εφαρµογές µε χρήση τεχνολογιών διαδικτύου να καθίσταται δύσκολη. Το ερευνητικό αντικείµενο αυτής της διατριβής αποτέλεσε η υλοποίηση µίας ολοκληρωµένης πλατφόρµας η οποία θα κάνει δυνατή τη σχεδίαση, την ανάπτυξη και την παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών, βελτιστοποιώντας τις τεχνολογίες αλλά και τις τεχνικές που προσφέρονται στο διαδίκτυο. Συγκεκριµένα, η διατριβή εστιάζει στο χώρο των ηλεκτρονικών υπηρεσιών που µπορούν να παρασχεθούν µέσω του διαδικτύου προς κτιριακούς και οικιακούς χρήστες, προσπαθώντας να ξεπεράσει τα προβλήµατα που αναφέρθηκαν και χαρακτηρίζουν την εν λόγω περιοχή. Η οµοιόµορφη περιγραφή των στοιχείων ενός δικτύου αλλά και του συνόλου των συσκευών που συµµετέχουν σε ένα δίκτυο είναι απαραίτητη ώστε να δοθεί η δυνατότητα στο σχεδιαστή (µηχανικό δικτύου) να αντλήσει την πληροφορία που θέλει από το υποκείµενο δίκτυο χωρίς να είναι απαραίτητη η γνώση του ιδίου του φυσικού δικτύου. Χρειάζεται λοιπόν, µία ολοκληρωµένη µεθοδολογία για την σηµασιολογική περιγραφή των στοιχείων του δικτύου αλλά και των διαδικασιών και σχέσεων µεταξύ των οντοτήτων που ενσωµατώνει. Η περιγραφή που προτείνεται οδηγεί στην ταξινόµηση των οντοτήτων του χώρου και των µεταξύ τους σχέσεων δηµιουργώντας µία πρότυπη οντολογία. Η οντολογία είναι ανοικτή, ώστε να µπορεί να ενηµερώνεται και να διαµορφώνεται σύµφωνα µε την δοµή και τη µορφή του εκάστοτε δικτύου που περιγράφει. Στη συνέχεια είναι απαραίτητη η ανάπτυξη µίας µεθοδολογίας για τη σχεδίαση των απαραίτητων δικτυακών υπηρεσιών που θα είναι σε θέση να εξυπηρετούν τα δικτυακά στοιχεία που περιγράφονται. Οι δικτυακές υπηρεσίες φέρνουν πλέον στο επίπεδο της εφαρµογής το σύνολο της πληροφορίας που παράγεται στο υποκείµενο δίκτυο. Η πληροφορία είναι διαθέσιµη σε νέες δικτυακές υπηρεσίες οι οποίες σχεδιάζονται και συνδυάζονται ώστε να δηµιουργήσουν µία ή δέσµη ηλεκτρονικών υπηρεσιών που µπορούν να παρασχεθούν σε φυσικούς χρήστες αλλά και µηχανές. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής ερευνήθηκε η δηµιουργία και χρήση σηµασιολογικών περιγραφών στο περιβάλλον του κτιριακού αυτοµατισµού υλοποιήθηκε µία οντολογία που περιγράφει το κτιριακό δίκτυο LonWorks, ενώ επεκτείνεται και σε γενικότερες συσκευές και διαδικασίες που χαρακτηρίζουν το χώρο. Επί πλέον, έγινε η έρευνα για την µεθοδολογία αξιοποίησης των ανωτέρω περιγραφών και των δικτυακών υπηρεσιών, καταλήγοντας στη σχεδίαση και υλοποίηση µίας πλατφόρµας που ενσωµατώνει µία σειρά εργαλείων, ώστε ο µηχανικός δικτύου να µπορεί να σχεδιάσει και να αναπτύξει τις απαραίτητες δικτυακές υπηρεσίες για τη δηµιουργία και παροχή ηλεκτρονικών υπηρεσιών. Συγκεκριµένα, περιγράφεται η µεθοδολογία και η υλοποίηση των δικτυακών υπηρεσιών (Web Services) που θα αντλήσουν την πληροφορία από το υποκείµενο δίκτυο αυτοµατισµού, ασχέτως του βαθµού ετερογένειας που το χαρακτηρίζει, και το µεταξύ τους συνδυασµό ώστε να δηµιουργήσει τις ηλεκτρονικές υπηρεσίες (eservices). Η πλατφόρµα υλοποιήθηκε ενσωµατώνοντας διαφορετικές τεχνολογίες οι οποίες χρησιµοποιήθηκαν για την ανάπτυξη των επιµέρους κοµµατιών της, ή αλλιώς οντοτήτων της. Συγκεκριµένα, η ανάπτυξη της πλατφόρµας διευκολύνθηκε καθώς ορίστηκαν πιο εύκολα οι λειτουργίες και οι προδιαγραφές για κάθε οντότητα στις οποίες χωρίστηκε η λειτουργικότητα της πλατφόρµας. Από πλευράς υπηρεσιών η Σελίδα 115 από 168

117 ανάπτυξη έγινε ευκολότερη, καθώς αποµονώθηκαν τα κοινά και ιδιαίτερα µέρη της κάθε υπηρεσίας. Ως κοινά θεωρήθηκαν τα µέρη και οι λειτουργίες των υπηρεσιών που επαναλαµβάνονταν σε όλες και ιδιαίτερα τα σηµεία και οι λειτουργίες που χαρακτήριζαν µόνο τη συγκεκριµένη υπηρεσία που υλοποιούνταν κάθε φορά. Ο διαχωρισµός αυτός είχε ως αποτέλεσµα την από κοινού υλοποίηση των κοινών λειτουργιών εντός της πλατφόρµας και τελικώς την υλοποίηση µόνο των ιδιαίτερων λειτουργιών από τις ίδιες της υπηρεσίες. Τέλος οι υπηρεσίες αναπτύχθηκαν ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις της πλατφόρµας οι οποίες ήταν χωρισµένες στις αντίστοιχες λειτουργικές οντότητες. Τα σηµεία πρωτοτυπίας της διδακτορική διατριβής είναι τα ακόλουθα: 1. Στο επίπεδο παρουσίασης (επίπεδο 7, κατά το µοντέλο ISO/OSI) η παρουσίαση στο χρήστη βασίζεται σε οντολογικές περιγραφές 2. Υλοποιήθηκε ένα µοντέλο περιγραφής του κτιριακού/ βιοµηχανικού δικτύου LonWorks χρησιµοποιώντας σηµασιολογική τεχνολογία και υλοποιώντας µία πρώτη οντολογία για το δίκτυο 3. Η οντολογία περιγράφει το δίκτυο κάθετα και οριζόντια (συσκευές πρωτόκολλο επικοινωνίας) 4. Ανάπτυξη πρότυπης µεθοδολογίας για τη σχεδίαση Web Services 5. Ανάπτυξη πρότυπης µεθοδολογίας για τη σχεδίαση Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών χρησιµοποιώντας τα Web Services 6. Ανάπτυξη πρότυπης πλατφόρµας για την οργανωµένη παροχή των ηλεκτρονικών υπηρεσιών σε Design time και Runtime Έχοντας αναπτύξει την πλατφόρµα η εργασία της διδακτορικής διατριβής επεκτάθηκε σε: 1. Σχεδίαση και Υλοποίηση ενός αριθµού Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών 2. Ολοκλήρωση υπαρχόντων συστηµάτων µε εµφανή ετερογένεια µεταξύ τους Συγκεκριµένα αναπτύχθηκε ένας αριθµός υπηρεσιών οι οποίες βασίστηκαν στην πρότυπη µεθοδολογία που προτείνει η εργασία της διατριβής, δηλαδή χρήση της οντολογίας και των υπόλοιπων εργαλείων και διαδικασιών που προτείνονται. Στη συνέχεια αναπτύχθηκαν υπηρεσίες οι οποίες δεν κάνουν χρήση της καινοτόµας σχεδίασης που προτείνεται. Η σύγκριση µεταξύ των δύο αναπτύξεων κατέδειξε ότι η πρότυπη µεθοδολογία που προτείνεται από τη διδακτορική διατριβή είναι µία µεθοδολογία η οποία απαιτεί περισσότερο όγκο εργασίας κατά την αρχικοποίηση της εφαρµογής, είναι όµως σηµαντικά αποτελεσµατική και απλή. Σηµαντικό επίσης είναι το γεγονός ότι η µεθοδολογία που προτείνεται επιτρέπει την ολοκλήρωση της µε υλοποιήσεις οι οποίες µπορούν να δουλέψουν µε Web Services χωρίς όµως να κάνουν χρήση της οντολογίας. Σηµεία επέκτασης της διδακτορικής διατριβής θα µπορούσαν να αποτελέσουν τα ακόλουθα: 1. Επέκταση της πλατφόρµας µε την ενσωµάτωση περισσοτέρων δικτύων 2. Αναζήτηση και εύρεση δικτυακών υπηρεσιών εκτός των φυσικών ορίων της πλατφόρµας 3. Χρήση πρακτόρων λογισµικού και γενικά την αυτοµατοποίηση κάποιων διαδικασιών που απαιτούνται Σελίδα 116 από 168

118 Σελίδα 117 από 168

119 Βιβλιογραφία [1] Local Area Networks, G. Keiser, McGraw-Hill, 1989 [2] Hard Real-Time Computing Systems, Predictable Scheduling Algorithms and Applications, Giorgio C. Butazzo, Kluwer Academic Publishers [3] ISO 7498, Information Processing Systems - Open Systems Interconnection Basic Reference Model, International Telecommunication Union, Place de Nations, Switzerland, 1984 [4] N. Modiri, The ISO Reference Model Entities, IEEE Network Magazine, pp.24-33, July 1991 [5] Computer Networks, By Andrew Tanenbaum, Published 2002, Pearson Education, ISBN , Prentice Hall [6] «Μελέτη και Ανάλυση των Αρχών Λειτουργίας του Βιοµηχανικού ικτύου CAN», ιπλωµατική: Κουτάλου Αντώνη και Χαρατσή Κων/νου, Επιβλέπων ηµήτριος Μητράκος, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης [7] «Βιοµηχανικά ίκτυα Υπολογιστών», Στάυρος Α. Κουµπιάς, Τµήµα Ηλεκτρολόγω Μηχ. και Τεχν. Υπολογιστών, εκδόσεις Πανεπιστηµίου Πατρών [8] Στο ιαδίκτυο! [9] OPC foundation, στο ιαδίκτυο: [10] C. Lau, R. S. Churchill, J. Kim, F. A. Matsen, III and Yongmin Kim, Asynchronous Web-based patient-centered home telemedicine system, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 49, no. 12, December 2002, pp [11] F. Magrabi, N. H. Lovell, B. G. Celler, A web-based approach for electrocardiogram monitoring in the home, Elsevier Intenational Journal of Medical Informatics 54 (1999), pp [12] T. Berners-Lee. WWW: Past, Present, and Future. IEEE Computer, October [13] T. Berners-Lee. Information Management: A Proposal, March 1989.URL: [14] T. Berners-Lee and M. Fischetti. Weaving the Web. HarperBusiness, ISBN: X. [15] W3C. World Wide Web Consortium Recommendation: HyperText Markup Language, [16] T. Berners-Lee, R. Fielding, L. Masinter, H. Frystyk, P. Leach, J. Gettys, and J. Mogul. Hypertext Transfer Protocol HTTP/1.1. RFC 2616, June Σελίδα 118 από 168

120 [17] W3C. World Wide Web Consortium Recommendation: Naming and Addressing: URIsand URLs. URL: [18] T. Berners-Lee, R. Fielding, and L. Masinter. Uniform Resource Identifiers (URI): Generic Syntax. RFC 2396, August [19] A. Weaver and T. Hall. The Internet and the World Wide Web. IEEE Industrial Electronics, Control and Instrumentation, 4: , [20] T. Berners-Lee, J. Hendler, and O. Lassila. The Semantic Web. The Scientific American,May URL: [21] J. Hendler. Agents and the Semantic Web. IEEE Intelligent Systems, march/april 2001.URL: semantic/semantic3.pdf. [22] E. Hyvönen, K. Viljanen, and A.J. Hätinen. Yellow Pages on the SemanticWeb. In XMLFinland 2002, Helsinki, 2002.URL: [23] M. Laukkanen, K. Viljanen,MApiola, P. Lindgren, and E. Hyvönen. Towards Ontology- Based Yellow Page Services. WWW2004 Workshop, Application Design, Development and Implementation Issues in the Semantic Web, /AcceptedPapers.htm. [24] M. Montebello and C. Abela. DAML EnabledWeb Services and Agents in the Semantic Web. Technical report, University of Malta, [25] T. S. Payne, R. Singh, and Sycara. K. Calendar Agents on the Semantic Web. IEEE Intelligent Systems, : /departments/sem.html. [26] A. Swartz. MusicBrainz: A Semantic Web Service. IEEE Intelligent Systems, pages 76 77, Jan/Feb [27] ικτυακή σελίδα: [28] Semantic Service Matching in Context-Aware Environment, Tapio Pitkäranta s Licences Thesis, Helsinki University of Technology, Department of Computer Science and Engineering [29] Future of Travel & Tourism Industry with the adoption of Web Services in Electronic Distribution, Jayesh Amdekar, Dr. Srinivas Padmanabhuni, 2006 Infosys Technologies Limited. [30] Z. Hu, Using Ontology to Bind Web Services to the Data Model of Automation Systems, in Proc. of Web Databases and Web Services, 2003, pp Σελίδα 119 από 168

121 [31] Z. Hu, E. Kruse and L. Draws, Intelligent Binding in the engineering of Automation Systems Using ontology and Web Services, IEEE Trans. on Systems, Man and Cybernetics Part C: Applications and Reviews, vol 33-3, pp , Aug [32] Customized Delivery of E-Government Web Services, Brahim Medjahed, University of Michigan, Dearborn Athman Bouguettaya, Virginia Tech, δηµοσιεύτηκε: IEEE INTELLIGENT SYSTEMS 11-12/2005 [33] Organizing and Accessing Web Services on Air Xu Yang, Athman Bouguettaya, Brahim Medjahed, Hao Long, and Weiping He [34] Infrastructure for E-Government Web Services Brahim Medjahed, Abdelmounaam Rezgui, Athman Bouguettaya, and Mourad Ouzzani Virginia Tech, δηµοσίευση IEEE Internet Computing 1-2/2003 [35] V. Kapsalis, A. Kalogeras, K. Charatsis, G. Papadopoulos, Seamless Integration of Distributed Real Time Monitoring and Control Applications Utilising Emerging Technologies, in the 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Denver, Colorado, USA, December 2001 [36] V. Kapsalis, K. Charatsis, A. Kalogeras, G. Papadopoulos, Web Gateway: A Platform for Industry Services over Internet, in the 2002 International Symposium on Industrial Electronics IEEE-ISIE 2002, L Aquila, Italy, July 2002 [37] V. Kapsalis, K. Charatsis, M. Georgoudakis, G. Papadopoulos, Architecture for Web-based services integration in the 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Virginia, USA, November 2003 [38] V. Kapsalis, K. Charatsis, M. Georgoudakis, E. Nikoloutsos, G. Papadopoulos, "A SOAP-based system for the provision of e-services", δηµοσιεύτηκε περιοδικό Computer Standards & Interfaces, Elsevier Science B.V. April 2004 [39] K. Charatsis, A.P. Kalogeras, M. Georgoudakis, J. Gialelis, G. Papadopoulos, "Home / Building Automation Environment Architecture Enabling Interoperability, Flexibility and Reusability", in the Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics ISIE2005, pp , Dubrovnik, Croatia, June 2005 [40] M. Georgoudakis, A.P. Kalogeras, C. Alexakos, K. Charatsis and S. Koubias, "A Holonic Ontology-Based Multi-Agent System for the Distributed Scheduling and Monitoring of Industrial Processes", in the Proceedings of the 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation - ETFA 2005, Catania, Italy, September 2005 [41] K. Charatsis, A. Kalogeras, P. Konstantinopoulos, V. Kapsalis and G. Papadopoulos, E-Service Provision Platform Using Ontologies in the ΙΕΕΕ EUROCON 2005, Belgrade, Serbia & Montenegro, November 2005 Σελίδα 120 από 168

122 [42] C. Alexakos, M. Georgoudakis, A. Kalogeras, K. Charatsis, J. Gialelis, and S. Koubias2, A Model for the Extension of IEC down to the Shop Floor Layer in the 6th IEEE International Workshop on Factory Communication Systems, Torino, Italy June 2006 [43] K. Charatsis, A.P. Kalogeras, M. Georgoudakis, G. Papadopoulos, Integration of Semantic Web Services and Ontologies into the Industrial and Building Automation Layer, EUROCON 2007, International Conference on "Computer as a tool", Warsaw Poland, September 2007 [44] Ch. Alexakos, P. Konstantinopoulos, K. Charatsis, S. Koubias, Semantically Enabled Inter Enterprise Integration in the Tourist Sector, Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA 2007, September 25-28, Patras Greece [45] Christos Alexakos, Athanasios P. Kalogeras, Panagiotis Konstantinopoulos, Kostas Charatsis, Semantically-Supported Information Retrieval in Inter-Enterprise Cluster for the Tourist Sector, στο International Journal of Digital Culture and Electronic Tourism(IJDCET) [46] Services and Policies for Care at Home, Feng Wang, Liam S. Docherty, Kenneth J. Turner, Mario Kolberg, Evan H. Magill. In Jakob E. Bardram, Juan Carlos Chachques and Upkar Varshney, editors, Proc. 1st. International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare, pages , [47] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [48] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [49] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [50] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [51] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [52] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [53] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [54] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [55] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [56] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: /panoramix/ [57] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [58] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [59] «The Semantic Web Michael C. Daconta, Leo J. Obrst, Kevin T. Smith, Published by Wiley Publishing Inc. [60] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [61] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: Σελίδα 121 από 168

123 [62] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [63] UDDI Executive Overview Enabling Service-Oriented Architecture, October 2004, Organization for the Advancement of Structured Information Standards [64] Web Services Description Language (WSDL) 1.1, [65] The ebxml website, ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [66] Business Process with BPEL4WS: Understanding BPEL4W, Sanjiva Weerawarana, Francisco Curbera, Research Staff Member, IBM TJ Watson Research Center, ibm.com/developerworks/library/ws-bpelcol1/ [67] Intelligent Software Agents on the Internet: An Inventory of Currently offered Functionality in the Information Society and a Precondition of (Near) Future Developments Björn Hermans, 1996, [68] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [69] Gómez Pérez, Asunción; Corcho, Oscar. Ontology Languages for the Semantic Web, IEEE Intelligent Systems, jan.febr [70] Ontological Engineering, with examples from the areas of Knowledge Management, e-commerce and the Semantic Web, By Asunción Gómez-Pérez, Mariano Fernández-López, Oscar Corcho, Published 2004, Εκδώσεις: Springer [71] ιεθύνσεις στο ιαδίκτυο: και [72] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [73] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [74] Building large knowledge-based systems. representation and inference in the cyc project, 1990, D Lenat, R Guha - Addison-Wesley, Reading, Massachusetts [75] «M. Uschold, M. King, S. Moralee and Y. Zorgios (1995) The Enterprise Ontology», [76] «On Ontologies And Enterprise Modelling», Mark S. Fox & Michael Grüninger, Enterprise Integration Laboratory, Dept. of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto Methodology for the Design and Evaluation of Ontologies - Grüninger, Fox (1995) [77] Bernaras A, Laresgoti I, Corere J. 1996, Building and reusing ontologies for electrical network applications, In proceedings of the European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 96) [78] A. Gomez-Perez, M. Fernandez-Lopez, A. de Vicente, Towards a Method to Conceptualize Domain Ontologies in: ECAI96 Workshop on Ontological Engineering, Budapest, 1996, pp Σελίδα 122 από 168

124 [79] A. Gomez-Perez, M.D. Rojas, Ontological reengineering and reuse, in: D. Fensel, R. Studer (Eds.), 11th European Workshop on Knowledge Acquisition, Modeling and Management (EKAW99), Lecture Notes in Artificial Intelligence, vol. 1621, Springer, Berlin, 1999, pp [80] Large Resources Ontologies (SENSUS) and Lexicons, [81] S. Staab, H.-P. Schnurr, R. Studer, and Y. Sure: Knowledge Processes and Ontologies, IEEE Intelligent Systems, 16(1), January/February [82] Holsapple CW, Joshi KD. 2002, A collaborative approach to ontology design, Communications of the ACM 45(2)61-65 [83] Kotis K, Vouros GA, Alonso JP. 2004, HCONE: tool-supported methodology for collaboratively devising living ontologies. In SWDB 04: Second International Workshop on Semantic Web and Databases [84] ιεύθυνση στο ιαδίκτυο: [85] SHOE 1.01, Proposed Specification, Sean Luke and Jeff Heflin, SHOE Project, April 28, 2000 [86] Towards the Semantic Web: Knowledge Representation in a Dynamic, Distributed Environment, Authors: Jeffrey Douglas Heflin 2001 [87] XOL: An XML-Based Ontology Exchange Language. Karp, Peter D., Chaudhri, Vinay K. and Thomere, Jerome F. Technical Report 559. AI Center, SRI International, 333 Ravenswood Ave., Menlo Park, CA 94025, Jul 1999 [88] RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema, W3C Working Draft 30 April [89] Στο διαδίκτυο Standard-OIL [90] DAML+OIL Web Ontology Language, [91] OWL Web Ontology Language Overview, W3C Recommendation 10 February 2004, [92] OWL-S: Semantic Markup for Web Services [93] OWL-S: Semantic Markup for Web Services, [94] Στο ιαδίκτυο [95] Semantic Web Technologies, Editor(s): John Davies, Rudi Studer, Paul Warren, Print ISBN: , Copyright 2006 John Wiley & Sons, Ltd Σελίδα 123 από 168

125 [96] Semantic Web Services Framework (SWSF), Version 1.0 [97] Akkiraju R, Farrell J, Miller J., Nagarajan M., Schmidt M, Sheth A, Verma K, Web service Semantics WSDL-S. technical note. www. Lsdis.cs.uga.edu/library/download/WSDL-S-V1.html [98] OWL-S' Relationship to Selected Other Technologies, [99] The Web Service Modeling Language WSMO,. [100] State of the art in Semantic Web Service Description, RW2 Project deliverable, [101] Web Service Modelling Ontology (WSMO) W3C [102] OntoEdit: Guiding Ontology Development by methodology and inferencing, York Sure, Juergen Angele and Steffen Staab, University of Karlsuhe, Ontoprise GmbH [103] The Protégé Platform, [104] WebODE Ontology Engineering Platform [105] KAON Ontology Tool [106] Στο ιαδίκτυο [107] OntoStudio: modelling environment for construction and maintenance of ontologies, Στο διαδίκτυο [108] Στο ιαδίκτυο: [109] Στο ιαδίκτυο: [110] Στο ιαδίκτυο: / [111] Delivering Value to Personal Networks, Homeportal White Paper, Prepared by: Homeportal, Inc, [112] Creating a Content Management System [113] Undestanding &Programming Com+: A practical Guide to Windows 2000 DNA, COM Clientss: Concepts and Programming, Robert Oberg, Dec. 1999, Prentice Hall [114] Microsoft Press, Inside COM+ Base Services, editors: Guy Eddon, Henry Eddon [115] Understanding & Programming COM+: A Practical Guide to Windows 2000 DNA, «COM Clients: Concepts and Programming», Robert Oberg, 2000, Prentice Hall PTR Σελίδα 124 από 168

126 [116] SOAP Toolkit 2.0 [117].NET XML Web Services, in 24 Hours, Mark Augustyniak, Copyright 2002 by SAMS Publishing [118] Στο ιαδίκτυο: [119] V. Bush. As we may think, pages From Memex to hypertext: Vannevar Bush and the mind s machine. Academic Press Professional, Inc., 1991.ISBN: [120] Livinginternet.com. Living Internet - The Internet History. [121] T.H. Nelson. Getting It Out of Our System: Critique of Information Retrieval. Thompson Books, pages , [122] G. Wolf. The Curse of Xanadu. Wired Magazine, Jun [123] D. C. Engelbart and W. K. English. A Research Center For Augmenting Human Intellect, volume 33, pages Thompson Book Co, afips conference proceedings edition, URL: ResearchCenter1968/ResearchCenter1968.html. [124] Service Web 3.0, Richard Benjamins, John Davies, Elmar Dorner, John Domingue, Dieter Fensel, Ozelin López, Raphael Volz, Alexander Wahler, Michal Zaremba, An Initiative of STi2, Σελίδα 125 από 168

127 Σελίδα 126 από 168

128 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ Σελίδα 127 από 168

129 Παράστηµα 1 ηµοσιεύσεις ηµοσιεύσεις (Επιστηµονικά Περιοδικά) 1. V. Kapsalis, K. Charatsis, M. Georgoudakis, E. Nikoloutsos, G. Papadopoulos, "A SOAP-based system for the provision of e-services", δηµοσιεύτηκε περιοδικό Computer Standards & Interfaces, Elsevier Science B.V. April Christos Alexakos, Athanasios P. Kalogeras, Panagiotis Konstantinopoulos, Kostas Charatsis, Semantically-Supported Information Retrieval in Inter-Enterprise Cluster for the Tourist Sector, στο International Journal of Digital Culture and Electronic Tourism(IJDCET) 3. Χαρατσής Ι. Κωνσταντίνος και καθ. Παπαδόπουλος Γεώργιος, «Σύγχρονη Τεχνολογία και Περιβαλλοντική ευαισθησία στα κτίρια», Building Green τεύχος 10, Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος 2009 ηµοσιεύσεις (Επιστηµονικά Συνέδρια) 1. V. Kapsalis, A. Kalogeras, K. Charatsis, G. Papadopoulos, Seamless Integration of Distributed Real Time Monitoring and Control Applications Utilising Emerging Technologies, in the 27th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Denver, Colorado, USA, December V. Kapsalis, K. Charatsis, A. Kalogeras, G. Papadopoulos, Web Gateway: A Platform for Industry Services over Internet, in the 2002 International Symposium on Industrial Electronics IEEE-ISIE 2002, L Aquila, Italy, July V. Kapsalis, K. Charatsis, M. Georgoudakis, G. Papadopoulos, Architecture for Web-based services integration in the 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Virginia, USA, November K. Charatsis, A.P. Kalogeras, M. Georgoudakis, J. Gialelis, G. Papadopoulos, "Home / Building Automation Environment Architecture Enabling Interoperability, Flexibility and Reusability", in the Proceedings of the IEEE International Symposium on Industrial Electronics ISIE2005, pp , Dubrovnik, Croatia, June M. Georgoudakis, A.P. Kalogeras, C. Alexakos, K. Charatsis and S. Koubias, "A Holonic Ontology-Based Multi-Agent System for the Distributed Scheduling and Monitoring of Industrial Processes", in the Proceedings of the 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation - ETFA 2005, Catania, Italy, September K. Charatsis, A. Kalogeras, P. Konstantinopoulos, V. Kapsalis and G. Papadopoulos, E-Service Provision Platform Using Ontologies in the ΙΕΕΕ EUROCON 2005, Belgrade, Serbia & Montenegro, November C. Alexakos, M. Georgoudakis, A. Kalogeras, K. Charatsis, J. Gialelis, and S. Koubias2, A Model for the Extension of IEC down to the Shop Floor Layer in the 6th IEEE International Workshop on Factory Communication Systems, Torino, Italy June K. Charatsis, A.P. Kalogeras, M. Georgoudakis, G. Papadopoulos, Integration of Semantic Web Services and Ontologies into the Industrial and Building Automation Layer, in the IEEE EUROCON 2007, International Conference on "Computer as a tool", Warsaw Poland, September Ch. Alexakos, P. Konstantinopoulos, K. Charatsis, S. Koubias, Semantically Enabled Inter Enterprise Integration in the Tourist Sector, Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA 2007, September 25-28, Patras Greece 10. K. J. Charatsis, A. Kalogeras, Ch. Alexakos, P. Konstantinopoulos and Prof J. Iliopoulou Georgoudaki, Aquaculture Production Quality Certification Model Utilizing Web Semantics and Wireless Technologies, Emerging Technologies and Factory Automation, ETFA 2008, September 15-18, Hamburg Germany Σελίδα 128 από 168

130 Αναφορές από άλλες ηµοσιέυσεις 1. Στη 2η από: Dissanaike, P. Wijkman, "A Framework for Content Management in a Network of Deeply Embedded Systems", Proceedings of the IASTED International Conference on Parallel and Distributed Computing and Networks (PDCN'05), February 15-17, 2005, Innsbruck, Austria 2. Στη 2η από: A.W. Colombo, F. Jammes, H. Smit, R. Harrison, J.L. Martinez, Lastra, I.M. Delamer, "Service-oriented architectures for collaborative automation", 32nd Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society IECON'05, pp , Nov. 2005, Raleigh, North Carolina, USA 3. Στη 5η από: Control Network Performance Engineering, Dipl.-Ing. J orn Pl onnigs Von der Fakult at Informatik der Technischen Universit at Dresden zur Erlangung des akademischen Grades Doktoringenieur (Dr.-Ing.) 4. Στην 6η από: Patrick Otto, Bernd Lindner and Martin Wollschlaeger, Dresden University of Technology, Message-Oriented Middleware for Automated Piezomotor Manufacturing, ETFA 2007, September 25-28, Patras Greece Σελίδα 129 από 168

131 Παράρτηµα 2 Η ιστορία και η εξέλιξη του διαδικτύου Η εφεύρεση του World Wide Web Η ανάπτυξη του διαδικτύου (World Wide Web) ξεκίνησε από µία πρόταση προς το CERN το 1989 από τον Tim Berners-Lee [13]. Αυτό που παρουσίαζε ο Berners-Lee στην πρόταση του, είναι πως πολλά πληροφοριακά συστήµατα διαχείρισης ενώ οργάνωναν την πληροφορία χρησιµοποιώντας δενδροειδή µορφή θα µπορούσαν αντ αυτού να χρησιµοποιήσουν το µοντέλο γράφου ως καλύτερη δοµή, µε σκοπό την καλύτερη αξιοποίηση και εύρεση της πληροφορίας. Για την επίδειξη της ακαταλληλότητας της δενδροειδούς δοµής ο Berners-Lee χρησιµοποίησε το παράδειγµα των οµάδων συζητήσεων (newsgroup discussions). Οι οµάδες συζητήσεων τυπικά αποτελούν ιεραρχικά συστήµατα. Το θέµα της συζήτησης συχνά ξεφεύγει σε παρεµφερή θέµατα ή και σε εντελώς άσχετα θέµατα. Η αποτύπωση των θεµάτων µε τη δενδροειδή µορφή θα απαιτούσε πολλά διαφορετικά µέρη του ίδιου δένδρου. Ακόµα και αν ακολουθούνταν η εναλλακτική των διαφορετικών υπο-δένδρων η εφαρµογή του δενδροειδούς µοντέλου θα ήταν πολύπλοκη και καθόλου ευέλικτη. Αποτέλεσµα αυτής της δοµής θα ήταν η απώλεια πληροφορίας, καθώς δεν θα µπορούσε να ανεβρεθεί. Σχηµατική παράσταση της πρότασης του Tim Berners-Lee (CERN [13]) Ο Berners-Lee πρότεινε τη δυνατότητα τα αρχεία να µπορούν να υποστηρίξουν την απευθείας σύνδεση µεταξύ τους µε διάφορες συσχετίσεις. Η δοµή αυτή θα πρόσθετε αρκετή δυναµικότητα στο σύστηµα, ενώ θα έκανε εφικτή τη θεµατική αναζήτηση κάτι που είναι πιο κοντά στην ανθρώπινη φύση σε σχέση µε την εύρεση ενός θέµατος µε την ιεραρχική αναζήτηση. Θα πρέπει να τονίσουµε ότι αυτό είναι και το πρόβληµα που έθεσε και ο Bush πριν 44 χρόνια. Οι γενικότερες έννοιες και διάφορα πρωτόκολλα όπως TCP/IP, DNS, hypertext κτλ, ήταν γνωστά αρκετά πριν το 1989 έτσι λοιπόν ο Berners-Lee απλά εφήρµοσε το hypertext σε ένα νέο περιβάλλον µε απλό τρόπο «παντρεύοντας» hypertext και Internet [14]. Η αρχιτεκτονική του Web Σύµφωνα µε τον Berners-Lee η αρχιτεκτονική του διαδικτύου στηρίζεται στις εξής αρχές [12]: Ένα πληροφοριακό σύστηµα πρέπει να είναι σε θέση να καταγράφει τυχαίες συσχετίσεις µεταξύ αυθαίρετων αρχείων Σελίδα 130 από 168

132 Η δηµιουργία συνδέσεων µεταξύ διαφορετικών συστηµάτων θα πρέπει να είναι µία επιπλέον λειτουργία χωρίς να απαιτεί συγχώνευση των επιµέρους συνδεδεµένων βάσεων δεδοµένων Η πληροφορία θα πρέπει να είναι διαθέσιµη ανεξάρτητα χρησιµοποιούµενης πλατφόρµας Οι χρήστες δεν θα πρέπει να περιορίζονται ως προς τη γλώσσα και το λειτουργικό σύστηµα που χρησιµοποιούν Οι χρήστες δεν πρέπει να επιβάλλεται να διαχειρίζονται την πληροφορία ακολουθώντας ίδιους τρόπους όπως οι υπολογιστές Η ακρίβεια της πληροφορίας επιβάλει την εύκολη πρόσβαση για την εισαγωγή και τη διόρθωση της Το σχήµα 2 δείχνει την αρχιτεκτονική του Web όπως σχεδιάστηκε ώστε να ικανοποιήσει τις ανωτέρω αρχές και ακολουθεί εδραιωµένες αρχές σχεδίασης λογισµικού προσαρµοσµένες στο περιβάλλον δικτύωσης [12]. Η ευελιξία τους συστήµατος αποτέλεσε τον κύριο άξονα σχεδίασης, ενώ ο αριθµός των προδιαγραφών έπρεπε να παραµείνει χαµηλός καθώς η εκάστοτε προδιαγραφή εκτός του ότι ορίζει τρόπους διαλειτουργικότητας θέτει και περιορισµούς στις εφαρµογές του Web. Μία σηµαντική αρχή που πρότεινε ο Berners-Lee ήταν ότι το γραφικό περιβάλλον ενός χρήστη θα έπρεπε να είναι σταθερό και συνεργάσιµο µε τις διαφορετικές υπολογιστικές πλατφόρµες, ώστε οι χρήστες να έχουν άµεση πρόσβαση στην πληροφορία από διαφορετικούς τύπους υπολογιστών. Η αρχιτεκτονική του Web όπως σχεδιάστηκε από τον Tim Berners-Lee Τρεις νέες τεχνολογίες δηµιουργήθηκαν για την εξυπηρέτηση της αρχιτεκτονικής: Hyper Text Markup Language (HTML) η οποία χρησιµοποιήθηκε για τη συγγραφή κειµένων Web [15] HyperText Transfer Protocol (HTTP) για τη µετάδοση σελίδων [16] Universal Resource Identifier (URI) για τη διευθυνσιοδότηση [17], [18] Σελίδα 131 από 168

133 Παράρτηµα 3 Μεθοδολογίες Ανάπτυξης Οντολογιών Η µέθοδος Cyc (Lenat & Guha, 1990) Η εταιρεία Microelectronics and Computer Technology Corporation (MCC) στα µέσα της δεκαετίας του 1980 άρχισε την ανάπτυξη µιας τεράστιας γνωσιακής βάσης δεδοµένων, η οποία περιλάµβανε γνώσεις κοινής λογικής. Τα πρώτα πεδία εισήχθησαν χειρωνακτικά και σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να καλύπτουν ένα µεγάλο µέρος αυτού που θεωρείται κοινή γνώση. Για την υλοποίηση χρησιµοποιήθηκε η γλώσσα Cyc, η οποία συνδυάζει πλαίσια (frames) και κατηγορικό λογισµό πρώτης τάξης (first-order logic). Η µηχανή συνεπαγωγής του Cyc επιτρέπει τα παρακάτω: πολλαπλή κληρονοµικότητα, αυτόµατη κατηγοριοποίηση, έλεγχο των περιορισµών κα. Αν και γνωσιακή βάση δεδοµένων, η Cyc θεωρείται και οντολογία γιατί µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως βάση σε διάφορα έξυπνα συστήµατα, τα οποία µπορούν να επικοινωνούν και να αλληλεπιδρούν. Για την ανάπτυξη της Cyc ακολουθήθηκαν οι παρακάτω διαδικασίες: ιαδικασία 1: Χειρωνακτική κωδικοποίηση άρθρων και γνώσης λόγω της αδυναµίας των συστηµάτων φυσικής γλώσσας να κωδικοποιούν τέτοιου τύπου γνώση. ιαδικασία 2: Κωδικοποίηση γνώσης υποβοηθούµενη από εργαλεία, τα οποία χρησιµοποιούν τη γνώση που αποκτήθηκε κατά τη διάρκεια της πρώτης διαδικασίας. ιαδικασία 3: Κωδικογράφηση της γνώσης, η οποία εκτελείται κυρίως από εργαλεία. Και για τις τρεις προαναφερθείσες διαδικασίες εφαρµόζονται οι παρακάτω ενέργειες: Ενέργεια 1. Αναπαράσταση της γνώσης και των οντολογιών ανώτατου επιπέδου Ενέργεια 2. Αναπαράσταση της γνώσης διαφόρων θεµατικών πεδίων µε τη χρήση αρχέτυπων. Η µέθοδος των Uschold & King (1995) Οι Uschold & King πρότειναν την πρώτη µέθοδο για την ανάπτυξη οντολογιών, η οποία βασίστηκε στην εµπειρία που απέκτησαν κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της Enterprise Ontology. Οι βασικές διαδικασίες για την ανάπτυξη της οντολογίας δίνονται στη συνέχεια: ιαδικασία 1: Καθορισµός σκοπού της οντολογίας: Είναι πολύ σηµαντικό να καθοριστούν τα αίτια ανάπτυξης της οντολογίας, οι προτεινόµενες χρήσεις της καθώς και οι όροι που σχετίζονται µε το συγκεκριµένο θεµατικό πεδίο. ιαδικασία 2: Ανάπτυξη της οντολογίας Ενέργεια 1: Σύλληψη της οντολογίας. Εντοπισµός των βασικών εννοιών και σχέσεων σε συγκεκριµένο θεµατικό πεδίο καθώς και ο ακριβής ορισµός τους. Επίσης, εντοπισµός των όρων που αναφέρονται σε αυτές τις έννοιες και τις σχέσεις. Όσον αφορά στην αναγνώριση των εννοιών αναφέρονται οι εξής προσεγγίσεις: Σύµφωνα µε την bottom up προσέγγιση εντοπίζονται πρώτα οι πιο ειδικοί όροι και µετά σταδιακά προχωράει κανείς στους πιο γενικούς. Οι Uschold & King υποστηρίζουν ότι αυτή η προσέγγιση µπορεί να είναι προβληµατική, καθώς είναι εύκολο να υπεισέλθει κανείς σε πολύ µεγάλη λεπτοµέρεια, να αυξηθεί η συνολική προσπάθεια, να βρεθούν οι κοινές έννοιες, ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται ο κίνδυνος της ασυνέπειας. Σύµφωνα µε την top-down προσέγγιση ο κατασκευαστής ξεκινάει από τις πιο γενικές έννοιες και προχωράει προς τις πιο ειδικές. Αρχίζοντας από ένα ανώτατο επίπεδο µπορεί να ελέγξει ευκολότερα τη λεπτοµέρεια, αν και ελλοχεύει πάντα ο κίνδυνος να επιλέξει µη αναγκαίες ανώτερες κατηγορίες. Αυτό µπορεί να έχει ως αποτέλεσµα να αυξηθεί η συνολική προσπάθεια, καθώς µπορεί να αναπτυχθεί ένα ασταθές µοντέλο. Σύµφωνα µε τη middle-out προσέγγιση, ο κατασκευαστής εντοπίζει τους βασικούς όρους και µετά προχωράει στους πιο ειδικούς και στους πιο γενικούς. Με τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η περιττή προσπάθεια Ενέργεια 2: Κωδικοποίηση Σελίδα 132 από 168

134 Ενέργεια 3: Ενσωµάτωση των υπαρχουσών οντολογιών ιαδικασία 3: Αξιολόγηση: Για την αξιολόγηση των οντολογιών οι Uschold & King προτείνουν ότι πρέπει να κριθούν σε επίπεδο τεχνικό, λογισµικού και τεκµηρίωσης σε σχέση µε ένα πλαίσιο αναφοράς. ιαδικασία 4: Τεκµηρίωση της οντολογίας: Οι προδιαγραφές για την τεκµηρίωση της οντολογίας διατυπώνονται σε αυτό το στάδιο, οι οποίες µπορεί να διαφέρουν ανάλογα µε τον τύπο και το σκοπό της οντολογίας. Βασικό µειονέκτηµα αυτής της οντολογίας είναι η έλλειψη κάποιας εννοιολογικής διαδικασίας πριν από την εφαρµογή της οντολογίας. Η µεθοδολογία των Grüninger & Fox (1995) Η µεθοδολογία των Grüninger & Fox στηρίζεται σε γνωσιακές βάσεις δεδοµένων και στον κατηγορικό λογισµό πρώτης τάξης. Είναι µία αρκετά τυπική µεθοδολογία, η οποία χρησιµοποιεί τη λογική, ενώ µπορεί να χρησιµοποιηθεί και ως οδηγός για τη µετατροπή σεναρίων σε υπολογιστικά µοντέλα. Χρησιµοποιήθηκε για την ανάπτυξη των οντολογιών TOVE. Οι βασικές διαδικασίες για την ανάπτυξη της οντολογίας είναι πέντε: ιαδικασία 1: Εντοπισµός των σχετικών σεναρίων: Ανάλογα µε το σενάριο που σχετίζεται µε τις εφαρµογές που θα χρησιµοποιούν την οντολογία, γίνεται και περιγραφή των απαιτήσεων που θα ικανοποιούνται µετά την υλοποίηση της ιαδικασία 2: Περιγραφή των άτυπων ερωτήσεων ικανότητας: Κάθε σενάριο έχει και ένα σύνολο άτυπων ερωτήσεων ικανότητας, δηλαδή ερωτήσεων γραµµένων σε φυσική γλώσσα, οι οποίες θα µπορούν να απαντηθούν από την οντολογία, όταν αυτή υλοποιηθεί. Οι ερωτήσεις αυτές θα πρέπει να έχουν βαθµό πολυπλοκότητας και να µην είναι απλά ερωτήµατα. ιαδικασία 3: Προδιαγραφές της ορολογίας χρησιµοποιώντας κατηγορικό (predicate) λογισµό πρώτης τάξης: Ο κατασκευαστής µπορεί να εξαγάγει ορολογία από τις άτυπες ερωτήσεις ικανότητας ιαδικασία 4: Προδιαγραφές της ορολογίας χρησιµοποιώντας κατηγορικό λογισµό πρώτης τάξης: ιατύπωση των ερωτήσεων ικανότητας µε τυπικό τρόπο χρησιµοποιώντας ορολογία ιαδικασία 5: Προδιαγραφές για τη διατύπωση αξιωµάτων χρησιµοποιώντας κατηγορικό λογισµό πρώτης τάξης Η προσέγγιση KACTUS (Amaya Bernaras et al., 1996) Η προσέγγιση αναπτύχθηκε από την Amaya Bernaras και τους συναδέλφους της µε στόχο τη διερεύνηση της επαναχρησιµοποίησης της γνώσης σε σύνθετα τεχνικά ζητήµατα και του ρόλου των οντολογιών. Οι βασικές διαδικασίες για την ανάπτυξη της οντολογίας είναι οι εξής: ιαδικασία 1: Προδιαγραφές εφαρµογής ιαδικασία 2: Προεργασίες για το σχεδιασµό, οι οποίες βασίζονται σε ανώτατες οντολογικές κατηγορίες ιαδικασία 3: Τελική δόµηση και βελτίωση της οντολογίας Methontology (Gómez-Pérez et al., 1996) Η µεθοδολογία Methontology περιλαµβάνει τη διαδικασία ανάπτυξης της οντολογίας, τον κύκλο ζωής των πρωτοτύπων καθώς και τις διάφορες ενέργειες που απαιτούνται για τη διαχείριση, την ανάπτυξη και την περιφερειακή υποστήριξη. Οντολογικά εργαλεία που υποστηρίζουν τη µεθοδολογία αυτή είναι: ODE, WebODE, Protégé, OntoEdit. Στο πλαίσιο αυτής της µεθοδολογίας πραγµατοποιούνται οι παρακάτω διαδικασίες σε σχέση µε τις ήδη υπάρχουσες οντολογίες σε ίδια ή παρεµφερή θεµατικά πεδία: ιαδικασία 1: Εύρεση υποψήφιων οντολογιών για επαναχρησιµοποίηση Σελίδα 133 από 168

135 ιαδικασία 2: ιερεύνηση του περιεχοµένου και της εµβάθυνσης των υποψήφιων οντολογιών ιαδικασία 3: Επιλογή των οντολογιών που θα επαναχρησιµοποιηθούν ιαδικασία 4: Αξιολόγηση των επιλεχθεισών οντολογιών ως αναπαράσταση γνώσης Η Methontology οργανώνει και µετατρέπει µία ανεπίσηµη απεικόνιση ενός συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου µε ηµι-τυπικές προδιαγραφές χρησιµοποιώντας ενδιάµεσα επίπεδα αναπαράστασης. Οι βασικές διαδικασίες για την ανάπτυξη της οντολογίας είναι οκτώ: ιαδικασία 1: Κατασκευή λεξικού όρων, των ορισµών τους, τα συνώνυµα και ακρωνύµια ιαδικασία 2: Κατασκευή εννοιολογικών ταξινοµιών µε στόχο την ταξινόµηση εννοιών ιαδικασία 3: Κατασκευή ειδικών διαγραµµάτων δυαδικών σχέσεων ιαδικασία 4: Κατασκευή εννοιολογικού λεξικού ιαδικασία 5: Πίνακας µε λεπτοµερή περιγραφή των ειδικών δυαδικών σχέσεων ιαδικασία 6: Πίνακας µε λεπτοµερή περιγραφή των χαρακτηριστικών των εννοιών καθώς και των πραγµατώσεων τους ιαδικασία 7: Πίνακας µε λεπτοµερή περιγραφή των χαρακτηριστικών των τάξεων, όπως αυτές εµφανίζονται στο εννοιολογικό λεξικό ιαδικασία 8: Λεπτοµερής περιγραφή των σταθερών Η Methontology προτείνει την επέκταση ή τη µείωση των ενδιάµεσων αναπαραστάσεων ανάλογα µε τις ανάγκες του συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου. Μεθοδολογία βασισµένη στην οντολογία SENSUS (1997) Η µεθοδολογία αυτή προτείνει τη σύνδεση όρων συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου µε µία µεγάλη οντολογία, τη SENSUS, και στη συνέχεια τη διαγραφή των όρων που δεν σχετίζονται µε την καινούρια οντολογία. Η µεθοδολογία αυτή έχει ως αποτέλεσµα το σκελετό της καινούριας οντολογίας, η οποία γίνεται µε τις παρακάτω διαδικασίες: ιαδικασία 1: Εντοπισµός των όρων κλειδιά. ιαδικασία 2: Χειρωνακτική σύνδεση των όρων κλειδιά µε την οντολογία SENSUS. ιαδικασία 3: Πρόσθεση µονοπατιών προς τη ρίζα του SENSUS. ιαδικασία 4: Πρόσθεση καινούριων όρων στο θεµατικό πεδίο. ιαδικασία 5: Πρόσθεση ολόκληρων υποδένδρων. Η προσέγγιση που υιοθετεί η µεθοδολογία αυτή προωθεί τη διάχυση της γνώσης, καθώς η ίδια οντολογία χρησιµοποιείται ως βάση για διαφορετικές οντολογίες. On-to-Knowledge (Staab et al., 2001) Η µεθοδολογία αυτή έχει ως στόχο την έξυπνη πρόσβαση σε µεγάλους όγκους δεδοµένων, τα οποία είναι ηµιδοµηµένα, και πληροφορία που έχει τη µορφή κειµένου, η οποία µπορεί να βρίσκεται σε διάφορα δίκτυα. Οι διαδικασίες που προτείνονται από αυτή τη µεθοδολογία είναι οι ακόλουθες: ιαδικασία 1: Προµελέτη της συνολικής εφαρµογής, η οποία πρέπει να λάβει χώρα πριν την ανάπτυξη των οντολογιών. ιαδικασία 2: Έναρξη. Στη φάση αυτή περιγράφονται το θεµατικό πεδίο και ο στόχος της οντολογίας, οι σχεδιαστικές προδιαγραφές, οι πηγές, οι πιθανοί χρήστες και οι πιθανές εφαρµογές. ιαδικασία 3: Βελτιστοποίηση της οντολογίας µέσω των παρακάτω ενεργειών. o Ενέργεια 1: Εκµαίευση γνώσης από τους ειδικούς στο συγκεκριµένο θεµατικό πεδίο. Και εδώ χρησιµοποιούνται ενδιάµεσα επίπεδα αναπαράστασης γνώσης. o Ενέργεια 2: Μεταφορά της οντολογίας σε µία τυπική γλώσσα. ιαδικασία 4: Αξιολόγηση µέσω των παρακάτω ενεργειών: o Ενέργεια 1: Έλεγχος των απαιτήσεων και των ερωτήσεων ικανότητας. o Ενέργεια 2: Έλεγχος της οντολογίας στο περιβάλλον της εφαρµογής. ιαδικασία 5: Συντήρηση. Προτείνεται η συντήρηση της οντολογίας ως µέρος του λογισµικού. Σελίδα 134 από 168

136 HOLSAPPLE (Holsapple and Joshi, 2002) Η µεθοδολογία αυτή προτείνει την άµεση συνεργασία των κατασκευαστών της οντολογίας. Σκοπός είναι η υποστήριξη της δηµιουργίας µία στατικής οντολογίας. Η µεθοδολογία ακολουθεί τις εξής διαδικασίες: ιαδικασία 1: ηµιουργία της αρχικής οντολογίας από ένα κατασκευαστή η οποία θα επεκταθεί και αλλαχθεί βάσει της ανάδρασης από τους υπόλοιπους κατασκευαστές ιαδικασία 2: Οι αναδράσεις συλλέγονται µε τη βοήθεια ερωτηµατολογίου ιαδικασία 3: Τα ερωτηµατολόγια εξετάζονται και οι αλλαγές εισάγονται στην οντολογία ιαδικασία 4: επαναλβµάνονται τα τελευταία βήµατα (ερωτηµατολόγια, ανάδραση) µέχρις ότου να υπάρχει συµφωνία για την τελική µορφή. ΟΤΚ Methodology Η µεθοδολογία αυτή αναπτύχθηκε στα πλαίσια του ευρωπαϊκού έργου On-To-Knowledge, και διαχωρίζει την κατασκευή της οντολογίας σε πέντε κύριες διαδικασίες. Η κάθε διαδικασία µε τη σειρά της χωρίζεται σε έναν αριθµό ενεργειών, απαιτεί τη λήψη µίας απόφασης στο τέλος της και συγκεκριµένα αποτελέσµατα. Τα αποτελέσµατα που δηµιουργούνται και έχουν τη µορφή κειµένων, αποτελούν τη βάση για τη λήψη των αποφάσεων που απαιτούνται στο τέλος κάθε φάσης. Επιγραµµατικά οι διαδικασίες της µεθοδολογίας είναι: Feasibility Study Kickoff Refinement Evaluation Application Evolution Οι τελευταίες διαδικασίες συνήθως εκτελούνται σε επαναληπτικούς κύκλους. Τέλος οι διαδικασίες αυτής της µεθοδολογίας υποστηρίζονται σε αρκετά σηµεία από διαθέσιµα λογισµικά (OntoEdit). HCONE (Kotis and Vouros 2003) Η µεθοδολογία των δύο Ελλήνων αποτελεί την ποιο πρόσφατην προσέγγιση στην ανάπτυξη οντολογιών. Η µεθοδολογία HCONE (Human Centered ONtology Environment) υποστηρίζει την ανάπτυξη οντολογιών βασισµένη σε µία µη κεντρικοποιηµένη λογική, η οποία χρησιµοποιεί τρεις διαφορετικούς χώρους για την ανάπτυξη και αποθήκευση της οντολογίας: Personal Space: Σε αυτό το χώρο ο εκάστοτε χρήστης µπορεί να δηµιουργήσει και να συγχωνεύσει οντολογίες, να κάνει έλεγχο στις διάφορες εκδόσεις, να αποδώσει όρους και επεξηγήσεις στις έννοιες και να συµβουλευτεί από την οντολογία του ανωτάτου επιπέδου Shared Space: Οι αναπτυσσόµενες οντολογίες διατίθενται πλέον στο χώρο αυτό. Οι κατασκευαστές µπορούν να δοκιµάσουν την οντολογία µε τη διαδικασίες εξαγωγής συµπερασµάτων Agreed Space: Ο χώρος όπου «µετακινείται» η οντολογία όταν υπάρξει συµφωνία µεταξύ των κατασκευαστών περί της ορθότητας της οντολογίας και των εξαγόµενων από αυτή συµπερασµάτων, από τον προηγούµενο Shared Space. Σελίδα 135 από 168

137 Γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών SHOE και XOL Η SHOE είναι µία γλώσσα, η οποία έχει αναπτυχθεί για το χαρακτηρισµό σελίδων HTML. Ο σκοπός του χαρακτηρισµού αυτού είναι να µπορούν «έξυπνα» προγράµµατα-πράκτορες (intelligent agents) να προσπελάσουν την κωδικοποιηµένη σε SHOE σηµασιολογική πληροφορία. H SHOE είναι µια γλώσσα που πλέον δεν αναπτύσσεται, διότι έχει ξεπεραστεί από άλλες γλώσσες που έχουν κατασκευαστεί για τον ίδιο σκοπό. Για το λόγο αυτό δε θα δοθούν περισσότερες πληροφορίες για τη συγκεκριµένη γλώσσα. Η ανάπτυξη της γλώσσας XOL δεν έχει γίνει µε στόχο την ανάπτυξη οντολογιών, αλλά τη δηµιουργία ενός µεταβατικού σταδίου για τη µεταφορά µίας οντολογίας από µία γλώσσα σε µία άλλη, χωρίς απαραίτητα οι γλώσσες αυτές να είναι και οι δύο επισηµειωτικές. Κατά συνέπεια, ούτε για τη γλώσσα XOL θα δοθούν περισσότερες πληροφορίες. RDF & RDFS: RDF(S) (Resource Description Framework Schema) Η πιο σηµαντική από της επισηµειωτικές γλώσσες είναι η RDF(S). Αποτελεί σύσταση του W3C (World Wide Web Consortium) και είναι η βάση των υπόλοιπων τριών γλωσσών, δηλαδή των OIL, DAML+OIL και OWL. Ο σκοπός κατασκευής της RDF είναι η δηµιουργία µεταπληροφοριών για το χαρακτηρισµό πόρων του παγκόσµιου ιστού (web). Το µοντέλο δεδοµένων της RDF είναι ισοδύναµο µε τη µορφοποίηση των σηµασιολογικών δικτύων και αποτελείται από τρεις τύπους: Πόροι (resources): πόροι καλούνται τα όποια δεδοµένα περιγράφονται από το RDF Ιδιότητες (properties) ή κατηγορήµατα (predicate): οι ιδιότητες ορίζουν γνωρίσµατα (attributes) ή σχέσεις που χρησιµοποιούνται για να περιγράψουν έναν πόρο ηλώσεις (statements): οι δηλώσεις αναθέτουν τιµή σε µία ιδιότητα ενός συγκεκριµένου πόρου. Έχουν παρόµοια δοµή και σηµασιολογία µε µία πρόταση της µορφής «υποκείµενο, ρήµα, αντικείµενα», όπου το ρήµα είναι µία ιδιότητα. Η RDF δεν έχει µηχανισµούς ορισµού σχέσεων µεταξύ ιδιοτήτων και πόρων. Το ρόλο αυτόν τον έχει η RDF Vocabulary Description language ή αλλιώς RDFS. Ο συνδυασµός της RDF και της RDFS συχνά καλείται RDF(S). Αναπαράσταση γνώσης στο RDF(S) Η αναπαράσταση των εννοιών στην RDF(S) γίνεται µέσω των τάξεων (classes). Οι τάξεις µπορούν να ιεραρχηθούν, ενώ η πολλαπλή κληρονοµικότητα υποστηρίζεται. Στην RDF(S) δεν µπορεί να αναπαρασταθεί ρητά εξαντλητική (exhaustive) ή διαζευκτική (disjoint) γνώση στην ιεραρχία των τάξεων. Οι τάξεις και τα αντικείµενα των τάξεων έχουν ιδιότητες (properties). Ο διαχωρισµός µεταξύ µιας ιδιότητας µιας τάξης και µιας ιδιότητας ενός αντικειµένου είναι ο εξής: Η ιδιότητα µίας τάξης (attribute) παίρνει τιµή στην τάξη και διατηρεί αυτή την τιµή για όλα τα αντικείµενα της συγκεκριµένης τάξης, ενώ η ιδιότητα ενός αντικειµένου, ενώ ορίζεται κατά τον ορισµό της τάξης, παίρνει τιµή στον ορισµό του αντικειµένου. Και οι δύο τύποι των ιδιοτήτων κωδικοποιούνται µε τον ίδιο τρόπο στην RDF(S). Για να οριστεί µία ιδιότητα στην RDF(S), πρέπει να οριστεί το όνοµα της, η τάξη στην οποία αναφέρεται και ο τύπος των τιµών της. Ως τύπος της ιδιότητας µπορεί να οριστεί ένα κυριολεκτικό (literal), κάποια άλλη τάξη της οντολογίας ή ένα αρχείο xml schema. Η τελευταία δυνατότητα είναι αρκετά ενδιαφέρουσα, διότι µε τον τρόπο αυτόν µπορεί ουσιαστικά να προσπελαστεί οποιουδήποτε είδους δοµηµένη πληροφορία, αρκεί να έχει περιγραφεί σε κάποιου είδους αρχείο xml. Ωστόσο στην RDF(S) δεν µπορούν να οριστούν πολλαπλότητες (cardinalities) ή αρχικές (default) τιµές για τις ιδιότητες. Oι ιδιότητες στην RDF(S) ορίζουν ουσιαστικά δυαδικές σχέσεις µεταξύ οντοτήτων. Οι σχέσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων πρέπει να οριστούν ως τάξεις. Για παράδειγµα, µία σχέση που ορίζει ένας δρόµος, ο οποίος συνδέει δύο πόλεις, είναι µία σχέση µε τρία ορίσµατα. Σε Σελίδα 136 από 168

138 αυτή την περίπτωση θα οριστεί µία τάξη µε τρεις ιδιότητες, δύο από τις οποίες θα έχουν ως τύπο τιµών την τάξη που περιγράφει τις πόλεις και µία από αυτές την τάξη που περιγράφει τους δρόµους. Ενδιαφέρον είναι το ότι στην RDF(S) είναι δυνατόν να οριστούν ιεραρχίες ιδιοτήτων, που ουσιαστικά είναι ιεραρχίες δυαδικών σχέσεων. Έτσι, εάν οριστεί µία ιδιότητα Β ως υπώνυµη ιδιότητα (subproperty) µίας ιδιότητας Α και η Β πάρει µία τιµή, τότε συνεπάγεται ότι η Α θα έχει την ίδια τιµή. Τα αντικείµενα στην RDF(S) µπορούν να οριστούν µε διάφορους τρόπους, µε χρήση µόνο της RDF. Για τη δήλωση ενός αντικειµένου, πρέπει να οριστεί η τάξη που ανήκει, να του δοθεί ένα όνοµα και να ορισθούν ζευγάρια ιδιοτήτων-τιµών (attribute-value). Η RDF(S) επιτρέπει την αναπαράσταση δηλώσεων (statement). Μία δήλωση αποτελείται από ένα υποκείµενο, ένα αντικείµενο και ένα κατηγόρηµα και ουσιαστικά εκφράζει ότι θα εξέφραζε και µία πρόταση σε φυσική γλώσσα µε τα ίδια χαρακτηριστικά. Είναι δυνατόν οι τιµές των ιδιοτήτων των τάξεων να µετατραπούν σε δηλώσεις. Αντίθετα µε τις δηλώσεις, µε την RDF(S) δεν είναι δυνατόν να αναπαρασταθούν αξιώµατα (axioms), αλλά ούτε και συναρτήσεις. Οι συναρτήσεις στη µοντελοποίηση των οντολογιών είναι ουσιαστικά ειδικού τύπου σχέσεις, µε n ορίσµατα στη γενική περίπτωση, ένα εκ των οποίων συνδέεται µονοσήµαντα µε τις τιµές των υπολοίπων n-1. Το όρισµα αυτό ουσιαστικά αποτελεί το εξαγόµενο της συνάρτησης. Τέλος, ένα πρόβληµα της RDF(S) είναι ο ορισµός της ακριβούς σηµασιολογίας των διαφόρων xml-ετικετών (tag) και ιδιοτήτων (attributes) που ορίζει. Αυτό αποτέλεσε πρόβληµα για την ανάπτυξη των υπόλοιπων οντολογιών που βασίστηκαν στη RDF(S) και παρουσιάζονται στις επόµενες ενότητες. OIL (Ontology Interchange Language, Ontology Inference Layer) Όπως η RDF(S), έτσι και η OIL δηµιουργήθηκε για το χαρακτηρισµό της σηµασιολογίας πόρων στον παγκόσµιο ιστό. Τα βασικά χαρακτηριστικά της OIL είναι τα εξής: Μοντελοποίηση των χαρακτηριστικών της οντολογίας µε βάση τα πλαίσια (frames). Υποστήριξη σηµασιολογικών συµπερασµατικών µηχανισµών µε βάση τα DL (Description Logistics). Συνεπώς, η OIL µπορεί να οριστεί ως µία γλώσσα που βασίζεται σε πλαίσια, αλλά χρησιµοποιεί τα DL για να περιγράψει µε σαφήνεια τη σηµασιολογία και να επιτρέψει αποδοτικές υλοποιήσεις συµπερασµατικών µηχανισµών για τη γλώσσα. Αναπαράσταση γνώσης H OIL ακολουθεί µία λογική διαστρωµάτωσης για την αναπαράσταση των οντολογιών. Συγκεκριµένα υπάρχουν τέσσερα στρώµατα στην OIL: Core OIL: Συγκεντρώνει τα χαρακτηριστικά εκείνα που αντιστοιχούν σε στοιχεία της RDF(S), χωρίς όµως να έχει τη δυνατότητα µετατροπής ιδιοτήτων σε ισχυρισµούς. Standard OIL: Προσθέτει χαρακτηριστικά, τα οποία σχετίζονται µε την αναπαράσταση γνώσης που βασίζεται σε πλαίσια. Instance OIL: Επιτρέπει τον ορισµό πραγµατώσεων (instances) και τιµών ιδιοτήτων, ενώ µε την εκφραστικότητά του υποστηρίζει πλήρως βάσεις δεδοµένων Heavy OIL: Προορίζεται για µελλοντικές επεκτάσεις. Στην OIL είναι εύκολο να εισαχθούν αντικείµενα από άλλες οντολογίες κωδικοποιηµένες σε OIL ή RDF(S) µε χρήση των χώρων ονοµάτων (namespace) της XML. Οι έννοιες της οντολογίας καλούνται τάξεις και ορίζονται µέσω των ιδιοτήτων τους. ηλαδή κάθε τάξη χαρακτηρίζεται από το σύνολο των ιδιοτήτων που έχει, εποµένως δύο τάξεις µε το ίδιο σύνολο ιδιοτήτων είναι ισοδύναµες. Υπάρχουν δύο ειδών τάξεις στην OIL: οι αρχέτυπες (primitive) και οι οριζόµενες (defined). Για να ανήκει ένα αντικείµενο σε µία οριζόµενη τάξη, αυτό δεν είναι απαραίτητο να οριστεί ρητά, καθώς είναι δυνατό να προκύψει ως συµπέρασµα από τη µορφή των ιδιοτήτων του. Αντίθετα, αυτό δεν ισχύει για τις αρχέτυπες τάξεις. Η κατηγοριοποίηση σε µία τάξη τέτοιου τύπου µπορεί να γίνει µόνο µε ρητό ορισµό της στο αντικείµενο. Σελίδα 137 από 168

139 Στην OIL µπορεί να οριστεί ταξινοµία των τάξεων, ενώ υποστηρίζεται και η πολλαπλή κληρονοµικότητα. Ακόµα είναι δυνατόν να εκφραστεί ρητά η διάζευξη (disjointness) µεταξύ των τάξεων, η εξαντλητική αποδόµηση (exhaustive decomposition) καθώς και η ένωση των τάξεων (partition). Όλες οι παραπάνω αναπαραστάσεις χρησιµοποιούνται και για τον ορισµό νέων τάξεων. Για τον ορισµό µίας ιδιότητας (slot) πρέπει να οριστεί, εκτός από το όνοµα της, η τάξη στην οποία αναφέρεται καθώς και ο τύπος των δεδοµένων που µπορεί να δεχθεί ως τιµή. Ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της OIL είναι ότι µία ιδιότητα µπορεί να αναφέρεται σε παραπάνω από µία τάξη. Επιπλέον το πεδίο τιµών των ιδιοτήτων είναι δυνατόν να εξειδικευτεί κατά τον ορισµό των τάξεων. Πιο συγκεκριµένα το πεδίο τιµών µπορεί να οριστεί να είναι µία υποτάξη (subclass) κάποιας από τις τάξεις που έχουν οριστεί στο πεδίο τιµών κατά τον ορισµό της ιδιότητας. Τέλος, κατά τον ορισµό της τάξης είναι δυνατόν να οριστεί η πολλαπλότητα της τιµής. Όπως και στην περίπτωση της RDF(S), είναι δυνατόν να οριστούν ιεραρχίες ιδιοτήτων. Οι ιδιότητες στην OIL δεν µπορούν να ορίσουν αρχικές τιµές και σε αντίθεση µε την RDF(S), δεν είναι δυνατόν να οριστούν ιδιότητες τάξεων. Στην περίπτωση της OIL, όπως στην περίπτωση της RDF(S), οι ιδιότητες ουσιαστικά µοντελοποιούν δυαδικές σχέσεις. Ακόµα είναι δυνατόν να οριστούν και οι αντίστροφες δυαδικές σχέσεις. Σχέσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων αναπαριστώνται ως τάξεις. Στην OIL οι συναρτήσεις ορίζονται ως συναρτησιακές ιδιότητες (functional slots). Οι συναρτήσεις αυτές έχουν δύο µόνο ορίσµατα: ένα για το όρισµα της συνάρτησης και ένα για το αποτέλεσµα, καθώς οι ιδιότητες στην OIL είναι δυαδικές. Συναρτήσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων ή αποτελεσµάτων δεν µπορούν να αναπαρασταθούν. Αξιώµατα στην OIL είναι δυνατόν να αναπαρασταθούν µε χρήση ενός υποσυνόλου της λογικής της πρώτης τάξης. Συνήθως περιγράφονται µε όρους διαχωριστικής ή εξαντλητικής λογικής. Τα αντικείµενα στην OIL περιγράφονται µε τον ίδιο τρόπο όπως και στη RDF. Εποµένως, ένα αντικείµενο που έχει οριστεί µε RDF είναι έγκυρο και για την OIL. Ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της OIL είναι ότι µπορούν να χρησιµοποιηθούν µηχανές εξαγωγής συµπερασµάτων που βασίζονται στα DL, για να κάνουν αυτόµατη κατάταξη των αντικειµένων µε βάση τα χαρακτηριστικά τους. DAML + OIL (DARPA Agent Markup Language) Η γλώσσα DAML+OIL βασίζεται και αυτή στη RDF(S) και έχει αναπτυχθεί για το χαρακτηρισµό πόρων στον παγκόσµιο ιστό. Σε αντίθεση µε την OIL, δε χρησιµοποιεί τη λογική της διαστρωµάτωσης, ενώ είναι περισσότερο κοντά στα DL και λιγότερο κοντά στη λογική των πλαισίων σε σχέση µε τη RDF(S) και την OIL. Αναπαράσταση γνώσης Οι έννοιες στη DAML+OIL ονοµάζονται τάξεις, όπως και στις δύο προηγούµενες γλώσσες. Με βάση τη λογική των DL, που ακολουθεί αυτή η γλώσσα αυτή, υπάρχουν οι εξής τρόποι για να οριστεί µία τάξη: Σύνθεση (conjunction), διάζευξη (disjunction) και αντίθεση (negation) µεταξύ ήδη ορισµένων τάξεων Συλλογή από αντικείµενα Περιορισµοί ιδιοτήτων. Οι περιορισµοί αυτοί αναφέρονται σε ιδιότητες και σχετίζονται µε τα εξής χαρακτηριστικά τους: 1. Περιορισµός τύπου της τιµής: Όπως και στις προηγούµενες περιπτώσεις, πρόκειται ουσιαστικά για τον τύπο µίας ιδιότητας. Έτσι οι τάξεις οµαδοποιούνται ανάλογα µε το αν η ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό έχει ως τύπο τιµών µία συγκεκριµένη τάξη. 2. Περιορισµός ύπαρξης για τον τύπο µίας τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες τουλάχιστο µία τιµή της σχετιζόµενης µε τον περιορισµό ιδιότητας έχει ως τιµή ένα αντικείµενο µιας συγκεκριµένης τάξης. 3. Περιορισµός της τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες η ιδιότητα µε την οποία σχετίζεται ο περιορισµός έχει ως τιµή ένα συγκεκριµένο αντικείµενο. Σελίδα 138 από 168

140 4. Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µίας ιδιότητας: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων µε βάση τη µέγιστη, ελάχιστη ή και επακριβή πολλαπλότητα των τιµών για την ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό. 5. Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µιας ιδιότητας µε βάση µια συγκεκριµένη τάξη: Ίδια οµαδοποίηση µε τον προηγούµενο περιορισµό, µε τη διαφορά ότι η πολλαπλότητα της τιµής αφορά τα αντικείµενα µίας συγκεκριµένης τάξης και όχι όλα τα αντικείµενα που συνδέονται µε την ιδιότητα. Από τους παραπάνω ορισµούς φαίνεται ότι ουσιαστικά ο ορισµός των κλάσεων γίνεται µέσω των περιορισµών που πρέπει να ισχύουν για να ανήκει ένα αντικείµενο σε µία τάξη. Στη DAML+OIL υπάρχει ο ίδιος διαχωρισµός µεταξύ ορισµένων (defined) και αρχέτυπων (primitive) τάξεων που υπάρχει στην OIL, µε την ίδια σηµασιολογία των όρων αυτών. Στη DAML+OIL µπορούν να οριστούν ρητά ταξινοµίες, ενώ υποστηρίζεται και η πολλαπλή κληρονοµικότητα. Οι ταξινοµίες δηλώνονται µε διαφορετικό τρόπο για τις οριζόµενες τάξεις και για τις αρχέτυπες. ιαζευκτική και εξαντλητική γνώση µπορούν να αναπαρασταθούν στη DAML+OIL, όχι όµως και η εξαντλητική αποδόµηση γνώσης. Ωστόσο, είναι δυνατόν να αναπαρασταθεί έµµεσα µε χρήση της σύνθεσης των τάξεων για τον ορισµό µίας νέας. Υπάρχουν δύο ειδών ιδιότητες στη DAML+OIL ανάλογα µε τον τύπο των τιµών τους: οι ιδιότητες αντικειµένων (ObjectProperties), στις οποίες ο τύπος τιµών περιγράφεται από µία τάξη, και οι ιδιότητες δεδοµένων(datatypeproperties), όπου ο τύπος τιµών εκφράζεται ως τύπος δεδοµένων. Τόσο για την πρώτη όσο και για τη δεύτερη κατηγορία είναι δυνατόν να δηλωθούν περισσότερες από µία τάξεις ως τύπος τιµών της ιδιότητας. Επίσης δίνεται η δυνατότητα, κατά τον ορισµό της ιδιότητας, να µην οριστεί ούτε η τάξη στην οποία αναφέρεται ούτε ο τύπος των επιτρεπόµενων τιµών. Ιδιότητες των τάξεων µπορούν να οριστούν, όπως στη RDF(S), αλλά οι µηχανές εξαγωγής συµπερασµάτων για τη DAML+OIL δεν µπορούν να τις επεξεργαστούν. Ακόµα µπορούν να οριστούν ταξινοµίες ιδιοτήτων, αλλά και συνώνυµα ιδιοτήτων. Και σε αυτή τη γλώσσα, οι δυαδικές σχέσεις αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριµένα, αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων αντικειµένων (ObjectProperties). Εκτός από την ταξινόµηση των ιδιοτήτων, και άρα και των δυαδικών σχέσεων, που ήδη αναφέρθηκε, είναι δυνατόν να οριστούν συγκεκριµένα χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων, που βοηθούν στην ανάπτυξη συµπερασµατικών µηχανισµών. Στους παρακάτω ορισµούς των χαρακτηριστικών αυτών, το πρώτο µέρος του διατεταγµένου ζεύγους εκφράζει το αντικείµενο µιας τάξης, στην οποία αναφέρεται η ιδιότητα, και το δεύτερο ένα αντικείµενο που εκφράζει την τιµή της ιδιότητας. Μεταβατικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) και (y,z) είναι αντικείµενα µιας ιδιότητας (σχέσης) P, τότε συνεπάγεται ότι και το ζεύγος (x,z) είναι µέλος της ιδιότητας P. Μοναδικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µίας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε πρώτο στοιχείο το x δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. Αναµφισηµία: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µιας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε δεύτερο στοιχείο το y δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. Σχέσεις µε περισσότερα από δύο ορίσµατα πρέπει να οριστούν ως τάξεις. Τόσο οι συναρτήσεις όσο και τα αξιώµατα δεν µπορούν να αναπαρασταθούν στη DAML+OIL. Ωστόσο, δυαδικές συναρτήσεις µπορούν να αναπαρασταθούν µε ορισµό µίας ιδιότητας ως µοναδικής. Τα αντικείµενα στη DAML+OIL ορίζονται µέσω της RDF και µόνο. Εποµένως, τα αντικείµενα που έχουν οριστεί σε RDF, είτε για την OIL, είτε για την RDF(S), είναι έγκυρα και για τη DAML+OIL. Οι δηλώσεις µπορούν να αποδοθούν µε τον ίδιο τρόπο που αποδίδονται στη RDF(S). Σελίδα 139 από 168

141 Γλώσσες ανάπτυξης Οντολογιών Περιγραφής Ηλεκτρονικών Υπηρεσιών SWSF WSDL-S Η γλώσσα SWSF Semantic Web Services Framework (SWSF 2005), είναι µία από τις νεότερες γλώσσες για την περιγραφή διαδικτυακών υπηρεσιών και η προώθηση της γίνεται από το Semantic Web Services Language Committee (SWSLC) [94], [95], [96]. Η γλώσσα βασίζεται σε δύο κύρια συστατικά κοµµάτια τα Semantic Web Services Ontology (SWSO) µία γλώσσα για την περιγραφή διαδικτυακών υπηρεσιών και Semantic Web Services Language (SWSL) γλώσσα για την περιγραφή κοινών χαρακτηριστικών κει εννοιών των Web Services. Η SWSO παρουσιάζει ένα εννοιολογικό µοντέλο για τη σηµειωλογική περιγραφή των διαδικτυακών υπηρεσιών και τον τυπικό χαρακτηρισµό τους µέσω αξιωµάτων µε τη βοήθεια δύο παραλλαγών: SWSL-FOL η οποία βασίζεται σε πρώτου βαθµού λογική (First Order Logic) και την SWSL-Rules που βασίζεται στο λογικό προγραµµατισµό. Οι δύο παραλλαγές συµβολικά γράφονται: FLOWS (First Order Logic Ontology for Web Services) και ROWS (Rule Ontology for Web Sevices). H πρώτη παραλλαγή αποτελείται από τρία κύρια κοµµάτια που είναι γνωστά και από τις άλλες γλώσσες για την περιγραφή των ηλεκτρονικών υπηρεσιών: Service Descriptors, Process Model και Grounding. H SWSL αποτελεί γλώσσα για την τυπική περιγραφή ηλεκτρονικών υπηρεσιών και άλλων αυτόνοµων υπηρεσιών. Και η SWSL εµφανίζεται και αυτή µε δύο παραλλαγές που ακολουθούν τον προηγούµενο λογικό διαχωρισµό: SWSL-FOL (SWSL First Order Logic και SWSL-Rules). H προσέγγιση που πραγµατοποιεί η WSDL-S αποτελεί ένα µηχανισµό που λειτουργεί επιπρόσθετα στο περιγραφικό µηχανισµό των ηλεκτρονικών υπηρεσιών από την WSDL, µε τη χρήση σηµασιολογιών. Ο µηχανισµός που προτείνεται ξεκινάει από την παραδοχή ότι ένα πρώτο σηµασιολογικό µοντέλο της ηλεκτρονικής υπηρεσίας παρουσιάζεται από την WSDL, το οποίο χρησιµοποιώντας τις δυνατότητες επέκτασης που του προσφέρει η γλώσσα, δηµιουργεί µία οµάδα επισηµειώσεων για την περιγραφή εισόδων, εξόδων και της λειτουργίας ενός Web Service. Με αυτό το σηµασιολογικό µοντέλο. Με αυτό τον τρόπο το σηµασιολογικό µοντέλο ξεφεύγει από τα όρια της WSDL και δηµιουργεί µία αποδεκτή οντολογική περιγραφή. Η δουλειά του WSDL-S οδηγείται από ένα σύνολο αρχών, από όπου παρουσιάζονται οι σηµαντικότερες [97], [98]: Βασίζεται πάνω σε ήδη υπάρχοντα πρότυπα Η σηµειολογία πρέπει να είναι ανεξάρτητη από την περιγραφική γλώσσα που χρησιµοποιείται για τη δηµιουργία επισηµειώσεων των ηλεκτρονικών υπηρεσιών Υποστηρίζει επισηµείωση δεδοµένων συµβατή µε XML, η οποία αποτελεί και τον πιο διαδεδοµένο τρόπο µορφοποίησης κειµένου Η WSDL-S προτείνει πέντε επεκτάσιµα στοιχεία για τη χρησιµοποίηση τους στην επισηµείωση των εισόδων, εξόδων και διαδικασιών των ηλεκτρονικών υπηρεσιών: modelreference: στοιχείο για την ένα-προς-ένα υπόδειξη της αντιστοιχίας µεταξύ σχηµατικού µοντέλου και οντολογίας shemamapping: στοιχείο που προστίθεται σε XSD στοιχείο ή σύνθετα στοιχεία για την έναπρος-πολλά συσχέτιση τους στην οντολογία precondition: στοιχείο για την υπόδειξη συνδυασµού σύνθετων διαδικασιών στην οντολογία, που πρέπει να πληρούνται πριν την εκτέλεση της ηλεκτρονικής υπηρεσίας effects: παρόµοιο µε το προηγούµενο µε τη διαφορά ότι πρέπει να πληρούνται µε το πέρας της ηλεκτρονικής υπηρεσίας Σελίδα 140 από 168

142 category: ιδιότητα του στοιχείο διασύνδεσης της υπηρεσίας (interface) που χρησιµοποιείται στη δηµοσιοποίηση της ηλεκτρονικής υπηρεσίας WSMO H WSMO (Web Services Modeling Ontology) [99], [100], [101] αποτελεί µία οντολογία που αναπτύχθηκε για την περιγραφή εννοιών που σχετίζονται µε τα Semantic Web Services. Βασισµένη στο πρότυπο WSMF (Web Service Modeling Framework) η WSMO παρέχει τέσσερα διαφορετικά στοιχεία για την περιγραφή των Web Services: α) οντολογίες που παρέχουν χρησιµοποιούµενη ορολογία από άλλα στοιχεία, β) περιγραφή των ιδιοτήτων των υπηρεσιών καθώς και γ) των διαφόρων παραµέτρων τους και τέλος δ) περιγραφές για επίλυση προβληµάτων διαλειτουργικότητας. Η γλώσσα βασίζεται στις παρακάτω σχεδιαστικές αρχές: Web Compliance. Συµβατότητα µε υπάρχουσες τεχνολογίες και πρότυπα του διαδικτύου. Συγκεκριµένα η WSMO κληρονοµεί έννοιες από το URI, υιοθετεί την έννοια των Nemaspaces και υποστηρίζει την XML και άλλες τεχνολογίες που προτείνονται από το W3C Ontology Based. Όλη η πληροφορία που εναλλάσσεται κατά τη διάρκεια χρήσης των ηλεκτρονικών υπηρεσιών βασίζεται σε οντολογίες Strict Decoupling. Ορίζει την ανεξαρτησία των πόρων και τη µεταξύ τους αποµόνωση Service versus Web Services. Η εκάστοτε ηλεκτρονική υπηρεσία αποτελεί µία διαδικασία ενώ η έννοια της υπηρεσίας (service) είναι το αποτέλεσµά της. Η WSMO παρέχει τα µέσα για την περιγραφή της πρώτης και του τρόπου πρόσβασης και κλήσης αυτής και όχι την αντικατάσταση αυτής. Σελίδα 141 από 168

143 Παράστηµα 4 Υλοποίηση Υπηρεσιών Υπηρεσία Ιατρικών Μετρήσεων Ο πάροχος της υπηρεσίας κάνει «Εισαγωγή» στο σύστηµα από την αρχική σελίδα του συστήµατος θέτοντας τα «Όνοµα Χρήστη» και «Κωδικός» που του έχουν δοθεί από τον administrator του συστήµατος. Αριστερή Ζώνη Έχοντας κάνει «Εισαγωγή», ο εκάστοτε εξουσιοδοτηµένος χρήστης οδηγείται στη σελίδα του σχήµατος Σχήµα 6.1.β, απ όπου µπορεί να διαχειριστεί το σύνολο των υπηρεσιών που προσφέρει. Το στιγµιότυπο χωρίζεται σε τρεις ζώνες: στην αριστερή, τη µεσαία και τη δεξιά. Στη ζώνη αυτή υπάρχουν τα σηµεία πλοήγησης που µπορεί να χρησιµοποιήσει ο χρήστης και είναι οι ίδιοι για όλες τις σελίδες που εµφανίζουν αυτή τη στήλη. Το πρώτο εικονίδιο οδηγεί το χρήστη στην κεντρική σελίδα, δηλαδή στην παραπάνω σελίδα που είναι και η πρώτην που βλέπει ο χρήστης στο σύστηµα του. Το δεύτερο εικονίδιο οδηγεί το χρήστη στην ηλεκτρονική µορφή του εγχειριδίου (όπου αυτό υποστηρίζεται από το σύστηµα). Το εικονίδιο «O λογαριασµός µου» έχει να κάνει µε υπηρεσίες που έχουν on-line χρέωση και είναι κάτι το οποίο ενσωµατώθηκε ώστε να δείχνει πιο ολοκληρωµένη η εφαρµογή καθώς κάτι τέτοιο δεν αποτελεί στόχο της παρούσης διατριβής. Η επιλογή «Εισαγωγή σε Γκρουπ» είναι επιλογή που σχετίζεται µε την εγγραφή ενός πελάτη σε υπηρεσίες. Ένας provider µπορεί να εγγραφεί σε µία υπηρεσία ενός άλλου provider αλλά κάτι τέτοιο δεν είναι εφικτό να γίνει από τη στιγµή που ο εγγεγραµµένος σε µία υπηρεσία δεν έχει εγκατεστηµένο στο χώρο του τον κατάλληλο εξοπλισµό για την υποστήριξη της υπηρεσίας. Σελίδα 142 από 168

144 Μεσαία ζώνη Η επιλογή «ηµιουργία Γκρουπ» µας οδηγεί στη σελίδα του σχήµατος 6.2.α ενώ το τελευταίο εικονίδιο «Έξοδος» µας οδηγεί εκτός υπηρεσίας και κονσόλας διαχείρισης. Στη σελίδα «ηµιουργία Γκρουπ» ο πάροχος µπορεί να δηµιουργήσει µία οµάδα για τη δικιά του υπηρεσία. Η µεσαία ζώνη της πρώτης οθόνης περιέχει τον υπερσύνδεσµο προς τις σελίδες διαχείρισης της υπηρεσίας (Σχήµα 6.2.β). Κάνοντας κλικ πάνω στο «ιαχείριση Υπηρεσίας» κάποιος οδηγείται στην οθόνη συστήµατος που φαίνεται παρακάτω. Στην αριστερή (έγχρωµη) πλευρά εµφανίζεται ένα menu επιλογών που σχετίζεται µε την επιλογή της πληροφορίας που θέλει να δει ο χρήστης. Ξεκινώντας από πάνω προς τα κάτω ο χρήστης επιλέγει από τα διάφορα πεδία επιλογών το όνοµα του χρήστην που θέλει να δει, των αριθµό των τελευταίων εξετάσεων ή το σύνολο των εξετάσεων ή τις εξετάσεις που βρίσκονται σε ένα πλαίσιο χρόνου το οποίο και δύναται να το ορίσει από τα σχετικά scrolldown-menus που δίνονται. Πατώντας το πλήκτρο «Συνέχεια» στη δεξιά πλευρά της οθόνης εµφανίζονται (αν υπάρχουν) τα επιλεχθέντα δεδοµένα. Τέλος ο χρήστης µπορεί να οδηγηθεί στους παρακάτω συνδέσµους: Εισαγωγή στοιχείων ιαχείριση της Βάσης Κεντρική Σελίδα Εισαγωγή Στοιχείων εξιά ζώνη Στη σελίδα (Σχήµα 6.3.β) αυτή εµφανίζεται µία φόρµα εισαγωγής στοιχείων για την τους χρήστες που παρακολουθούνται µέσω της υπηρεσίας. Η δεξιά ζώνη της αρχικής σελίδας της υπηρεσίας περιέχει το διπλανό εικονίδιο. Εδώ ο πάροχος βλέπει το εικονίδιο που εµφανίζεται στον εκάστοτε χρήστη από τη στιγµή που αυτός γίνει µέλος της υπηρεσίας που προσφέρει. Οι χρήστες της υπηρεσίας µπορούν να επιλέξουν: Εµφάνιση Καρδ/µάτων Ρυθµίσεις Συστήµατος Σελίδα 143 από 168

145 Οι επιλογές αυτές δεν είναι διαθέσιµες στον πάροχο της υπηρεσίας και αν επιλεχθούν ο υπολογιστής θα εµφανίσει σφάλµα από σελίδα η οποία δεν µπορεί να φορτωθεί. Η επιλογή που δίνεται στον πάροχο είναι η σελίδα «ιαχείρισης του Γκρουπ», στην οποία οδηγείται κάνοντας κλικ στο σηµείο «Ιατρικές Υπηρεσίες» του παραπάνω εικονιδίου. Η οθόνη ιαχείρισης Γκρουπ που εµφανίζεται στο χρήστη φαίνεται στο Σχήµα 6.4.α. Αρχίζοντας τη σελίδα από το πάνω µέρος ο πάροχος µπορεί να ρυθµίσει το όνοµα, την περιγραφή και τον τύπο του Γκρουπ. Στην επιλογή «Στοιχεία» εµφανίζεται το όνοµα του Γκρουπ όπου κάνοντας κλικ εµφανίζεται η οθόνη όπου εκχωρείται ο HTML κώδικάς που καθορίζει την εµφάνιση του Γκρουπ στους χρήστες µέλη.στην τελευταία επιλογή «Μέλη» πάροχος µπορεί να διαχειριστεί τα µέλη του Γκρουπ της παρεχόµενης υπηρεσίας. Παραπάνω φαίνεται ο τρόπος απεικόνισης των µελών. Ό χρήστης φαίνεται στη λίστα και όταν ο πάροχος κάνει κλικ πάνω του τότε οδηγείται στη σελίδα της βάσης του νοσοκοµείου. Όταν γίνεται κλικ για πρώτη φορά τότε στη νέα σελίδα που εµφανίζεται ο πάροχος πρέπει να κάνει «Submit» ώστε ο χρήστης να ενταχθεί στη βάση του Νοσοκοµείου και κατ επέκταση στους παρακολουθούµενους χρήστες. Τέλος αν κάποιος χρήστης πρέπει να διαγραφεί αυτό γίνεται από τη σελίδα διαχείρισης του γκρουπ κάνοντας κλικ πάνω στο εικονίδιο διαγραφής «X» που βρίσκεται εκ δεξιών του ονόµατος του κάθε πελάτη. Λοιπές Ρυθµίσεις Υπηρεσίας Σε όλες τις παραπάνω σελίδες υπάρχει η επιλογή για Επιστροφή στη «Κεντρική Σελίδα». Όλες οι σελίδες θεωρούν ότι ο χρήστης έχει αποσυνδεθεί από το σύστηµα αν δεν εκτελεστεί κάποια ενέργεια σε κάποιο εύλογο χρονικό διάστηµα. Σε αυτή την περίπτωση το σύστηµα κάνει αποσύνδεση και «Αποσυνδέει» το χρήστη αυτόµατα. Αν κάτι τέτοιο έχει συµβεί τότε ο χρήστης πρέπει να κάνει ξανά «Εισαγωγή» στο σύστηµα. Χρήστες της Υπηρεσίας «Ιατρικών Υπηρεσιών Ο εκάστοτε χρήστης της πλατφόρµας µπορεί να γίνει µέλος των Γκρουπ των υπηρεσιών που παρέχονται µέσω αυτής. Για να γίνει όµως µία ολοκληρωµένη παροχή υπηρεσιών είναι απαραίτητο να έχει προηγηθεί η εγκατάσταση της υλικοτεχνικής υποδοµής στις οικίες των χρηστών. Από τη στιγµή που αυτές οι εγκαταστάσεις έχουν ολοκληρωθεί τότε από έναν οποιοδήποτε υπολογιστή µε πρόσβαση στο διαδίκτυο ο χρήστης µπορεί να γίνει µέλος των υπηρεσιών που επιθυµεί. Σελίδα 144 από 168

146 Αν κάποιος δεν έχει λογαριασµό τότε δηµιουργεί έναν καινούριο κάνοντας κλικ στο «Κάντε κλίκ εδώ για εγγραφή» της πρώτης οθόνης του συστήµατος (Σχήµα 6.5.α). Αφού συµπληρωθεί η αντίστοιχη φόρµα τότε ο χρήστης µπαίνει στην προσωπική του σελίδα. Ένας χρήστης που µπαίνει για πρώτη φορά και δεν ανήκει σε κανένα Γκρουπ εισέρχεται στη σελίδα που φαίνεται πάνω δεξιά. Η οθόνη αυτή χωρίζεται σε ζώνες. Στην αριστερή στήλη βρίσκονται όλοι οι υπερσύνδεσµοι τους οποίους µπορεί να χρησιµοποιήσει ο χρήστης και οι οποίοι είναι οι ίδιοι για όλες τις σελίδες που εµφανίζουν αυτή τη στήλη. Το πρώτο εικονίδιο οδηγεί το χρήστη στην κεντρική σελίδα, δηλαδή στην παραπάνω σελίδα που είναι και η πρώτη που βλέπει ο χρήστης στο σύστηµα του. Το δεύτερο εικονίδιο οδηγεί το χρήστη στην ηλεκτρονική µορφή του εγχειριδίου (όπου αυτό υποστηρίζεται από το σύστηµα). Το εικονίδιο «O λογαριασµός µου» έχει να κάνει µε υπηρεσίες που έχουν on-line χρέωση και είναι κάτι το οποίο δεν υποστηρίζεται στην περίπτωση της «Υπηρεσιών Υγείας». Η επιλογή «Εισαγωγή σε Γκρουπ» είναι επιλογή που σχετίζεται µε την εγγραφή ενός πελάτη σε υπηρεσίες. Στο υπόλοιπο της οθόνης εµφανίζονται οι υπηρεσίες και τα Γκρουπ στα οποία ανήκει ένας χρήστης. Στο Σχήµα 6.β φαίνεται η οθόνη από ένα χρήστη ο οποίος δεν έχει γίνει ακόµα χρήστης κάποιας υπηρεσίας, ενώ στο Σχήµα 6.α φαίνεται η οθόνη που βλέπει ένας χρήστης ο οποίος ήδη χρησιµοποιεί την Υπηρεσία Ασφάλειας που παρουσιάζεται σε επόµενη ενότητα. Επιλέγοντας ο χρήστης «Εισαγωγή σε Γκρουπ» οδηγείται στη σελίδα όπου φαίνονται τα διαθέσιµα Γκρουπ των υπηρεσιών που προσφέρονται εκείνη τη στιγµή και που ο κάθε χρήστης µπορεί να εγγραφεί. Ο χρήστης κάνει απλά κλικ πάνω στο όνοµα της υπηρεσίας και γίνεται αυτόµατα χρήστης αυτής. Σελίδα 145 από 168

147 Μετά την αποδοχή στο χρήστη εµφανίζεται το σχετικό µήνυµα ενώ οι επιλογές του µειώνονται. Επιστρέφοντας στην αρχική οθόνη βλέπει πλέον το περιβάλλον διαχείρισης της υπηρεσίας όπως το έχει διαµορφώσει ο πάροχος της υπηρεσίας. Πριν ο χρήστης είναι σε θέση να ελέγξει και να κάνει χρήση της προσφερόµενης υπηρεσίας πρέπει να κάνει ορισµένες ρυθµίσεις σχετικά µε τον Home server που διαθέτει και είναι εγκατεστηµένος στην οικία του (αυτό δεν είναι απαραίτητο αν ο χρήστης είναι ήδη χρήστης άλλης υπηρεσίας). Τις ρυθµίσεις αυτές µπορεί να τις κάνει κάνοντας κλικ στο «Χρήστης Όνοµα» απ όπου οδηγείται στη σελίδα του σχήµατος κάτω αριστερά. Εδώ ο χρήστης βλέπει τα στοιχεία που είχε δώσει κατά τη διάρκεια της εγγραφής του στο σύστηµα της πλατφόρµας, και πρέπει να κάνει κλικ στο «Ρυθµίσεις Home Server Οικίας» ώστε να οδηγηθεί στη σελίδα ρυθµίσεων του σχήµατος 6.8.β. Εδώ να σηµειωθεί ότι ο χρήστης µπορεί να συνδεθεί σε αυτή τη σελίδα µόνο αν είναι ο «Administrator» του λογαριασµού. Στη σελίδα αυτή ο χρήστης πρέπει να συµπληρώσει τα υποχρεωτικά πεδία και να πατήσει «Ενηµέρωση». Αν όλα τα υποχρεωτικά πεδία είναι συµπληρωµένα τότε η ενηµέρωση των στοιχείων γίνεται χωρίς κανένα πρόβληµα. Σε αντίθετη περίπτωση ο χρήστης θα ενηµερωθεί ανάλογα. Περιβάλλον ιαχείρισης Υπηρεσίας Σύµφωνα µε τα παραπάνω ο εκάστοτε χρήστης που του παρέχονται οι Υπηρεσίες Υγείας έχει το εικονίδιο που φαίνεται στο σχήµα (Σχήµα 6.9.β). Από εδώ έχει δύο επιλογές Εµφάνιση Καρδ/µάτων Ρυθµίσεις Συστήµατος Σελίδα 146 από 168

148 Εµφάνιση Καρδ/µάτων Επιλέγοντας ο χρήστης «Εµφάνιση Καρδ/µάτων» οδηγείται στην σελίδα όπου µπορεί να επιλέξει τα Καρδ/µατα που θέλει και είναι αποθηκευµένα τοπικά. Ο χρήστης κάνει τις επιλογές του και πατώντας «Αποστολή» εµφανίζονται στη δεξιά πλευρά της οθόνης τα καρδιογραφήµατα σύµφωνα µε αυτές. Η σελίδα φαίνεται στο κεφ. 6. Ρυθµίσεις Συστήµατος Επιλέγοντας ο χρήστης από την εικόνα διαχείρισης της υπηρεσίας «Ρυθµίσεις Συστήµατος» οδηγείται στην οθόνη συστήµατος µε τις επιλογές που φαίνονται παρακάτω. Ρυθµίσεις Home Server Με την επιλογή «Ρυθµίσεις Home Server» ο χρήστης οδηγείται στην οθόνη ρυθµίσεων Home Server. Ρυθµίσεις Συσκευών Σπιτιού Με την επιλογή αυτή ο χρήστης οδηγείται στην οθόνη όπου µπορεί να ρυθµίσει το ρυθµό και το χρόνο µετάδοσης πληροφορίας από τα συστήµατα που υποστηρίζονται από την υπηρεσία. Ρύθµιση Περιοδικής Ενέργειας Με την επιλογή αυτή ο χρήστης οδηγείται στην οθόνη που φαίνεται στο σχήµα πάνω αριστερά, όπου µπορεί να προγραµµατίσει µία ενέργεια τύπου , σύµφωνα µε τα προσωπικά του κριτήρια. Λεπτοµέρειες δίνονται από την ίδια τη σελίδα. Αποστολή SMS Η τελευταία επιλογή της σελίδας «Επιλογή Ρυθµίσεων και Αποκρίσεων Συστήµατος» που δίνεται στο χρήστη είναι η δυνατότητα αποστολής SMS η οποία τον οδηγεί στην παρακάτω σελίδα. Σελίδα 147 από 168