Les connaissances du domaine ´ electrique

L’int´erˆet que pr´esente une ontologie r´eside dans sa capacit´e `a donner un sens logique aux donn´ees. Cette s´emantique offre la capacit´e de raisonner sur les donn´ees pour soit en v´erifier la consistance, soit inf´erer de nouvelles connaissances. Ces deux caract´eristiques pr´esentent un int´erˆet pour le syst`eme Leopar++ qui est appel´e a extraire et `a fusionner des donn´ees de diff´erentes sources.

La construction d’une ontologie est une op´eration complexe qui n´ecessite l’intervention d’experts du domaine et de la repr´esentation des connaissances. Pour d´evelopper une on- tologie, qui va jouer le rˆole de support informationnel pour le futur syst`eme de simulation Leopar++, il y a lieu de respecter trois ´etapes essentielles (voir Uschold et King, 1995; Pinto et Martins, 2004) :

1. L’identification du domaine d’application de l’ontologie afin de d´eterminer l’´etendue du domaine et sa granularit´e.

2. La construction de l’ontologie `a travers l’acquisition des connaissances du domaine, la conceptualisation et l’int´egration d’ontologies existantes. Cette phase est cruciale car elle permet d’acc´el´erer le d´eveloppement de l’ontologie.

3. L’´evaluation de l’ontologie et sa validation. Cette ´etape n´ecessite l’intervention d’un expert du domaine pour valider l’ontologie nouvellement cr´e´ee.

En ce qui concerne les deux premiers points, nous avons entrepris une ´etude minutieuse du domaine ´electrique et avons identifi´e le mod`ele CIM (Common Information Model). Ce dernier est un standard pour l’´echange de donn´ees ´electriques. Il constitue une excellente r´ef´erence pour le d´eveloppement d’ontologies du domaine ´electrique. Le mod`ele CIM est n´e du besoin d’´echanger de l’information entre les compagnies d’´electricit´e via l’utilisation d’un mˆeme langage. Les difficult´es d’importation et d’exportation des donn´ees ont abouti `a l’´elaboration du standard CIM. Il est un format d’´echange des donn´ees du domaine ´electrique.

Le CIM est bas´e sur les standards IEC 61970 et IEC 61968 pour permettre l’interop´era- bilit´e des donn´ees. Il offre une structure conceptuelle hi´erarchique d´etaill´ee pour repr´esenter des composants ´electriques et leurs caract´eristiques. La sp´ecification du mod`ele CIM utilise le mod`ele conceptuel UML (Unified Modeling Language), qui renferme des centaines de classes regroup´ees selon 12 cat´egories (voir Figure 3.3).

Figure 3.3 Les cat´egories du CIM

Chacune de ces cat´egories renferme des centaines de classes relatives aux cˆables, aux charges, aux syst`emes de production, aux ´el´ements de mesures, aux profils de charges, etc. Les classes comportent des liens hi´erarchiques, des attributs, des m´ethodes ainsi que des re- lations de compositions et agr´egations. Le langage CIM est r´eaprti dans les groupes suivants :

– Meas : identifie des types de mesures, des valeurs de mesures, des accumulateurs de mesure, des mesures analogiques, etc.

– Wires : identifie des disjoncteurs, des lignes, des imp´edances, des transformateurs, des interrupteurs, des sectionneurs, etc.

– Core : d´efinit le voltage de base, le nœud de connectivit´e, la courbe de donn´ees, etc. – LoadModel : d´efinit un mod`ele de jours, des mod`eles de charges, des saisons et des

groupes de charges.

– Production : d´efinit le type de combustible des syst`emes `a combustion, les caract´eris- tiques des machines synchrones, des turbines, des hydro pompes, etc.

Le mod`ele CIM ´etant originellement repr´esent´e sous un formalisme de diagrammes de classes UML, il en r´esulte que l’expressivit´e du mod`ele englobe les concepts suivants :

– Classes : repr´esentent une abstraction du monde r´eel. – Attributs : repr´esentent les donn´ees de la classe. – M´ethodes : repr´esentent les traitements de la classe.

– Agr´egation/Composition : repr´esentent les relations de d´ependance entre les classes. Cette relation comporte des cardinalit´es.

– H´eritage : repr´esentent les relations d’h´eritages entre les classes.

Ces caract´eristiques inh´erentes `a UML limitent l’expressivit´e des donn´ees repr´esent´ees et offrent un faible pouvoir d’inf´erence. C’est dans cette optique qu’une premi`ere traduction du CIM en mod`ele OWL a ´et´e r´ealis´ee par le CIMTool Group. Cette premi`ere traduction du mod`ele en OWL offre une plus grande souplesse que la repr´esentation traditionnelle faite en UML/XML. `A l’aide de la repr´esentation OWL des composants ´electriques, il devient pos- sible de :

– Communiquer plus efficacement entre les syst`emes informatiques. Les donn´ees ´echan- g´ees sont sous le format de triplets octroyant une grande souplesse quant `a la manipu- lation des donn´ees par rapport au formalisme XML.

– F´ed´erer diff´erentes sources de donn´ees h´et´erog`enes en un seul formalisme `a l’aide de la puissance du web s´emantique sur lequel se base le mod`ele OWL. Il est possible d’int´egrer et de f´ed´erer des formalismes ou standards comme la g´eoposition Open GIS, les donn´ees issues de progiciels OAGIS, de standards d’interface MultiSpeak, de mod`eles de donn´ees ouvert de maintenance MIMOSA, de standards du mod`ele objet OMG, etc. (voir Figure 3.4).

– Int´egrer dans un parc informatique de nouveaux outils compatibles avec le mod`ele CIM. – Offrir une meilleure couverture des donn´ees ´electriques `a l’aide d’un langage qui en- globe les composants ´electriques, les mod`eles de charges, les mesures, les syst`emes de collectes de donn´ees, etc.

3.3.2 Le CIM `a travers des exemples

Attardons-nous `a analyser le mod`ele CIM `a travers la conceptualisation d’un exemple. Cette analyse permet de d´eterminer les ´el´ements r´eutilisables qui feront partie de la base de

Figure 3.4 Vue globale du CIM

connaissance du simulateur Leopar++. Pour repr´esenter une ligne ´electrique, le langage CIM introduit artificiellement des nœuds conceptuels pour permettre la cr´eation d’un lien entre les composants ´electriques. Ces nœuds sont Terminal et ConnectivityNode et ont pour tˆache de connecter les composants tout en ´evitant les listes d’´el´ements. Explicitement, l’exemple suivant d´emontre le rˆole jou´e par les nœuds conceptuels lors de la traduction d’un r´eseau ´

electrique en mod`ele CIM (voir Figure 3.5) (voir McMorran, 2007).

Figure 3.5 Exemple de r´eseau en CIM

Dans l’exemple pr´ec´edent, pour connecter un disjoncteur (Breaker) et une charge (LoadA), l’insertion d’un noeud de connexion (ConnectivityN ode) et des terminaux T erminal permet

de lier les composants du r´eseau selon l’approche CIM. Une fois que les nœuds conceptuels ont ´et´e introduits, il faut d´eterminer le nom r´eserv´e des composants selon la nomenclature des mots r´eserv´es CIM.

La traduction CIM/UML en CIM/OWL est une transcription directe du mod`ele de conception UML. Il s’ensuit que certains concepts sont inappropri´es comme les nœuds concep- tuels terminals. La traduction d’un grand r´eseau de distribution en CIM/OWL g´en`ere un volume de donn´ees tr`es important qui est difficile, voir impossible `a traiter par les outils de manipulation des ontologies. Utiliser le CIM/OWL pour repr´esenter les connaissances d’Hydro-Qu´ebec devient une op´eration `a risque qui n´ecessite une r´evision du mod`ele CIM.