DESIGN AND MODELING

Implementation of the IIRA industrial internet of things architecture (information domain) in SysML version 2 notation

Authors

  • Ivan L. Kanareykin MIREA - Russian University of Technology, 78 Prospekt Vernadskogo, Moscow, 119454
  • Gleb L. Kanareykin MIREA - Russian University of Technology, 78 Prospekt Vernadskogo, Moscow, 119454

How to cite

GOST Kanareykin I. L., Kanareykin G. L. Implementation of the IIRA industrial internet of things architecture (information domain) in SysML version 2 notation // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2026. Vol. 70. No. 3. P. 180-192.
APA Kanareykin, I. L. & Kanareykin, G. L. (2026). Implementation of the IIRA industrial internet of things architecture (information domain) in SysML version 2 notation. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 70(3), 180-192.

Abstract

The formalization of the information domain of the reference architecture for the Industrial Internet of Things (IIRA) by means of the SysML version 2 systems modeling language enables a precise definition of the rules for collecting, storing, transforming, analytically processing, and providing data received from peripheral devices into decision-making systems under real-time conditions with stringent reliability requirements. The central position of this domain within the IIRA structure necessitates its representation in a notation based on the native KerML metamodel and textual form, which opens prospects for automated model generation, version control using standard source code management systems, and integration with continuous integration and deployment tools. With respect to capital construction facilities and industrial infrastructure, such formalization acquires particular significance in the context of the digitalization of the life cycle of buildings and structures, where building information modeling technologies are supplemented by telemetry streams from sensors monitoring load-bearing structures, engineering systems, microclimate parameters, and energy consumption. The developed model encompasses key functional components, including subsystems for data collection, normalization and cleaning, storage, analytical processing, visualization and provision, metadata management, and data security, which are characterized by quantitative indicators of structural complexity: the number of part definitions, attributes, and flow connections, as well as a nesting depth reaching six levels in the analytical processing subsystem. The heterogeneity of telemetry streams generated by deformation, vibration, temperature, and humidity sensors, with data volumes ranging from 0.01 to 164.8 MB per day per sensor, determines architectural decisions regarding multi-level buffering, differentiated storage policies, and a three-stage organization of analytics (edge, platform, and enterprise) with corresponding constraints on processing latency, required computational resources, and a data reduction ratio of 2.88 between the extreme levels. The assessment of coverage of the functional requirements of the IIRA information domain demonstrates a value of 91.2 percent, with a total of 138 traceability links ensuring traceability from the moment of data generation by sensors to the formation of conclusions regarding the condition of structures. Analysis of the metric characteristics reveals a high correlation between the number of component definitions and communication links, variability in the cyclomatic complexity of subsystems, and statistically significant differences in nesting depth across functional groups. This approach facilitates the creation of verifiable architectural artifacts that meet regulatory requirements for information systems in construction and establishes a foundation for model-based systems engineering that promotes interoperability, scalability, and risk reduction in the implementation of continuous monitoring systems for the condition of construction facilities within the Industrial Internet of Things.

Keywords

industrial internet of things IIRA information domain SysML v2 structural monitoring

References

Аветисян Т.В., Преображенский А.П. Проблемы формирования архитектуры интернета вещей // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2023. № 3(46). С. 2-3.

Ежова И.Д. Выбор и обоснование архитектуры при построении сети промышленного интернета вещей // МНСК-2021. Материалы 59-й Международной научной студенческой конференции. Новосибирск, 2021. С. 256.

Ерохин С.Д., Мельник С.В., Смирнов Н.И. Обеспечение информационной безопасности в интернете вещей и индустриальном интернете // Телекоммуникационные и вычислительные системы. Труды конференции. 2016. С. 95-97.

Клочкова А.М., Максимов Н.А. Проблемы обеспечения безопасности интернета вещей // Информационные технологии в деятельности органов внутренних дел. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. М., 2022. С. 220-222.

Ковтун М.А. Проблема безопасности интернета вещей // Вестник молодых ученых Санкт Петербургского государственного университета технологии и дизайна. 2016. № 2. С. 28-31.

Кудрявцева К.В. О развитии интернета вещей // Актуальные проблемы современной экономики: экономическая политика, социально-культурная сфера и практический маркетинг в Новой экономике. Сборник научных работ молодых исследователей. Санкт-Петербург, 2017. С. 123-128.

Москаленко Т.А., Киричек Р.В., Бородин А.С. Архитектуры промышленного интернета вещей // Информационные технологии и телекоммуникации. 2017. Т. 5. № 4. С. 49-56.

Новикова А.Н. Сетевая форма организации архитектурного проектирования: автореф. дис. канд. архитектуры. Нижний Новгород, 2015. 24 с.

Попов К.Н., Сергеев Д.И. Некоторые вопросы управления интернетом // Системный анализ и информационные технологии САИТ-2013: мат. V Межд. конф. Красноярск, 2013. С. 189-198.

Рылов С.А. Современные архитектурные подходы построения систем автоматизации на основе паттернов промышленного интернета вещей // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2025. № 9. С. 24-31.

Тамм Ю.А. Интернет вещей – перспективное направление развития инфокоммуникационных технологий // Проектирование и технология электронных средств. 2022. № 1. С. 9-18.

Тимаков К.А., Полторак А.В. Архитектура оперативного мобильного доступа оператора к системам IoT // ИТ-Стандарт. 2021. № 2(27). С. 4-7.

Усков В.С. О роли интернета вещей в условиях перехода к четвертой промышленной революции // Молодые ученые - экономике региона: мат. XVII Межд. науч.-прак. конф. 2018. С. 20-31.

Шубенков М.В. Скрытая структура архитектуры // Архитектура и строительство Москвы. 2006. Т. 528. № 4. С. 43-48.

Эмм И.О. Анализ архитектуры промышленного интернета вещей // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: мат. Всерос. науч.-прак. конф. студ., асп. и мол. уч. с межд. участ., посв. 10-летию науки и технологий. Красноярск, 2025. С. 1379-1381.

Issue

Section

DESIGN AND MODELING

Metrics

9 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.