一种构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法和系统技术方案

本发明专利技术属于装备制造领域，本发明专利技术公开了一种基于本体构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法，所述方法包括：确定装备故障诊断领域的范围和目标；构建所述装备故障诊断领域知识的初步本体模型；获取所述装备故障诊断领域的知识数据集；对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配，循环迭代将故障知识数据集条目加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；所述故障知识数据集条目形成装备故障诊断领域知识本体知识库。本发明专利技术公开了一种基于本体构建装备故障诊断领域知识本体知识库的系统。

A Method and System for Constructing Knowledge Ontology Knowledge Base in Equipment Fault Diagnosis Domain

The invention belongs to the field of equipment manufacturing. The invention discloses a method of building ontology knowledge base of equipment fault diagnosis domain based on ontology, which includes: determining the scope and goal of equipment fault diagnosis domain; constructing the preliminary ontology model of equipment fault diagnosis domain knowledge; acquiring the knowledge data set of the equipment fault diagnosis domain; and constructing the ontology model. The conceptual matching is performed with the items in the knowledge dataset, and the items of the fault knowledge dataset are added to the knowledge ontology knowledge base of equipment fault diagnosis domain by cyclic iteration. The items of the fault knowledge dataset form the knowledge ontology knowledge base of equipment fault diagnosis domain. The invention discloses a system for constructing knowledge ontology knowledge base of equipment fault diagnosis field based on ontology.

【技术实现步骤摘要】
一种构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法和系统
本专利技术属于装备制造领域，更具体而言，本专利技术涉及装备故障诊断领域中对于装备故障知识提取方法的应用领域。
技术介绍
装备制造是影响我国经济发展等诸多方面极为重要的一个领域，建立一个可共享、复用的装备故障诊断领域知识本体知识库对于装备制造业的发展是极其有必要的，将会在设备故障诊断、智能故障修复、快速决策、语义检索、相关企业员工培训等方面发挥重大作用，为建设装备制造业提供强有力的支持。而作为知识库构建技术中的三大关键技术之一，知识提取技术直接影响着知识库的推广与应用，因此知识的获取与提取就成为了构建知识库的瓶颈问题。随着社会信息化程度的提高，对知识应用的要求也不断提高，传统知识库系统已经不能满足当前对知识处理的需求。本体作为当前最为流行的知识表示方法，也正式成为了语义网、人工智能、知识工程等研究领域的核心。目前关于知识库系统的研究受到了广泛的关注，而装备故障诊断领域知识库的构建对于装备诊断领域更是非常急迫需要的。
技术实现思路
为了解决本领域中的问题，本专利技术提出了一种基于本体的装备领域知识提取方法，对分析装备故障诊断领域知识本体模型的构建和装备故障诊断领域概念知识处理进行并行处理。本专利技术的方法基于本体的装备领域知识提取方法进行流程设计，包括装备故障诊断领域中故障信息术语和概念的提取、分组、形式化处理等操作，完整表达了装备故障诊断领域中设备故障信息、设备故障表现以及设备故障之间关系的知识库模型。因此，本专利技术提供了一种基于本体构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法，包括：(a)确定装备故障诊断领域的范围和目标；(b)构建所述装备故障诊断领域知识的初步本体模型；(c)获取所述装备故障诊断领域的知识数据集；(d)对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配，循环迭代将故障知识数据集条目加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；(e)所述故障知识数据集条目形成装备故障诊断领域知识本体知识库。在一个实施方案中，在(b)中构建装备故障诊断领域知识的本体模型包括：(b1)提取所述装备故障诊断领域相关的术语和概念，(b2)对装备故障诊断领域相关的术语和概念进行分组，构建领域知识本体的框架；(b3)定义领域相关知识的类、属性以及关系；(b4)利用OWL对所述领域知识本体做形式化处理；(b5)对所述领域知识本体进行描述性和验证性评价，形成领域知识本体模型。在一个实施方案中，在(b1)中，提取装备故障诊断领域相关的术语和概念包括：参考装备领域内的相关标准，保证所提取到的术语和概念的准确性，可进行不同方式的检验。在一个实施方案中，在(b2)中，对装备故障诊断领域相关的术语和概念进行分组，构建领域知识本体的框架，包括：对于提取的装备故障诊断领域相关的术语和概念，将其中无组织结构的术语词汇表按照逻辑规则进行分组，形成符合装备领域的知识架构体系，最终得到装备领域本体的框架结构。在一个实施方案中，在(b3)中，定义领域相关知识的类、属性以及关系，包括：首先对装备故障诊断领域相关的术语集中的类、类的属性、类与类之间的关系以及类的实例进行定义，再对(b2)中搭建完成的装备领域本体框架按照逻辑规则进行定义，使之符合该领域的逻辑和理论。在一个实施方案中，在(b4)中，利用OWL对所述领域知识本体做形式化处理，包括：将所述领域知识本体自动转化为OWL语言格式，最终完成本体的形式化描述。在一个实施方案中，在(b5)中，对所述领域知识本体进行描述性和验证性评价，包括：分别利用描述性评论和验证性评论方法对以上创建的形式化领域知识本体进行评论，判断其是否完整，若完整则可用于构建领域知识本体模型，若不完整则需重新进行装备领域相关术语和概念的提取。在一个实施方案中，在(c)中，获取装备故障诊断领域的知识数据集包括：(c1)获取装备故障诊断领域知识相关文本；(c2)从所述文本提取装备故障诊断领域知识数据源；(c3)从所述数据源形成装备故障诊断领域相关知识；(c4)由所述知识形成所述装备故障诊断领域的知识数据集。在一个实施方案中，在(c1)中，获取装备故障诊断领域知识相关文本包括：从显性和隐性两种不同形式实现对装备领域知识的获取，以及从与装备领域设计人员的交谈中抓取更多实际通用的装备知识数据，为后面装备领域知识的获取提供了数据文本。所述装备故障诊断领域知识相关文本中包括领域知识、推理知识和任务知识。在一个实施方案中，在(c2)中，从所述文本提取装备故障诊断领域知识数据源包括：从所述文本利用知识挖掘提取装备故障诊断领域知识数据源。在一个实施方案中，在(c3)中，获取装备故障诊断领域相关知识包括：从所述数据源中创建装备故障诊断领域中知识之间的等同关系、属分关系和相关关系等不同类型的关系。在一个实施方案中，在(c4)中，提取装备故障诊断应用领域的知识数据集包括：在(c3)的基础上实现对装备故障诊断领域中模型、指标、公式、规则以及各种知识描述的提取，最终获取装备领域知识的相关概念。在一个实施方案中，在(d)中，对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配并判断其在所述本体模型中的描述完整性，对于所述本体模型中不存在的知识数据集条目以及所述本体模型中存在但在所述本体模型中未完整描述的知识数据集条目，如果所述知识数据集条目与故障无关，将其加入所述本体模型中；对于所述本体模型中存在、且在所述本体模型中完整描述的知识数据集条目，如果所述知识数据集条目与故障相关，将其加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；进入(b)进行循环迭代，直至无新的条目加入装备故障诊断领域知识本体知识库中，并且无新的条目加入所述本体模型中。在一个实施方案中，在(d)中，对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配包括：本专利技术采用GSS匹配算法对装备故障诊断领域的本体库以及装备故障诊断领域的知识数据集中的条目进行概念的匹配，包括义原相似度的计算实现了装备知识上下位的匹配关系，以及义项相似度的计算实现了装备知识集合的匹配关系。在一个实施方案中，在(d)中将循环迭代的循环数进行计数，将每轮循环中加入的知识数据集条目给予一个标号，在(e)中形成装备故障诊断领域知识本体知识库的选中条目具有不同的权重，标号在先的选中条目的权重大于标号在后的选中条目。在一个实施方案中，在(d)中，对于所述加入的知识数据集条目，增加变异算子。所述变异算子选自：增加、编辑、删除模型中节点的属性信息；增加、编辑、删除模型中节点的关系信息；增加、编辑、删除模型中变量的信息。在一个实施方案中，在(e)中，如果所述加入的故障知识数据集条目足以构建装备故障诊断领域知识本体知识库，形成装备故障诊断领域知识本体知识库；否则，进入(a)，重新设定装备故障诊断领域的范围和目标。在一个实施方案中，所述装备故障诊断是无人机故障诊断。所述故障包括，但不限于：SEU故障、数据传输故障和计算单元故障。本专利技术的构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法优点体现在：1)将基于OWL语言的本体构建模型到装备故障诊断领域，用于构建完整的装备故障诊断领域知识本体的知识库；2)装备故障诊断领域知识本体模型构建与装备故障诊断领域文本的处理并行进行，随后利用GSS匹配算法进行匹配处理的方法，有效提高了装备故障诊断领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于本体构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法，包括：(a)确定装备故障诊断领域的范围和目标；(b)构建所述装备故障诊断领域知识的初步本体模型；(c)获取所述装备故障诊断领域的知识数据集；(d)对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配，循环迭代将故障知识数据集条目加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；(e)所述故障知识数据集条目形成装备故障诊断领域知识本体知识库。

【技术特征摘要】
1.一种基于本体构建装备故障诊断领域知识本体知识库的方法，包括：(a)确定装备故障诊断领域的范围和目标；(b)构建所述装备故障诊断领域知识的初步本体模型；(c)获取所述装备故障诊断领域的知识数据集；(d)对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配，循环迭代将故障知识数据集条目加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；(e)所述故障知识数据集条目形成装备故障诊断领域知识本体知识库。2.根据权利要求1的方法，在(b)中构建装备故障诊断领域知识的本体模型包括：(b1)提取所述装备故障诊断领域相关的术语和概念，(b2)对装备故障诊断领域相关的术语和概念进行分组，构建领域知识本体的框架；(b3)定义领域相关知识的类、属性以及关系；(b4)利用OWL对所述领域知识本体做形式化处理；(b5)对所述领域知识本体进行描述性和验证性评价，形成领域知识本体模型。3.根据权利要求2的方法，在(b2)中，对装备故障诊断领域相关的术语和概念进行分组，构建领域知识本体的框架，包括：对于提取的装备故障诊断领域相关的术语和概念，将其中无组织结构的术语词汇表按照逻辑规则进行分组，形成符合装备领域的知识架构体系，最终得到装备领域本体的框架结构；在(b3)中，定义领域相关知识的类、属性以及关系，包括：首先对装备故障诊断领域相关的术语集中的类、类的属性、类与类之间的关系以及类的实例进行定义，再对(b2)中搭建完成的装备领域本体框架按照逻辑规则进行定义，使之符合该领域的逻辑和理论；在(b4)中，利用OWL对所述领域知识本体做形式化处理，包括：将所述领域知识本体自动转化为OWL语言格式，最终完成本体的形式化描述；在(b5)中，对所述领域知识本体进行描述性和验证性评价，包括：分别利用描述性评论和验证性评论方法对以上创建的形式化领域知识本体进行评论，判断其是否完整，若完整则可用于构建领域知识本体模型，若不完整则需重新进行装备领域相关术语和概念的提取。4.根据权利要求1的方法，在(c)中，获取所述装备故障诊断领域的知识数据集包括：(c1)获取装备故障诊断领域知识相关文本；(c2)从所述文本提取装备故障诊断领域知识数据源；(c3)从所述数据源形成装备故障诊断领域相关知识；(c4)由所述知识形成所述装备故障诊断领域的知识数据集。5.根据权利要求1的方法，在(d)中，对所述本体模型和所述知识数据集中的条目进行概念匹配并判断其在所述本体模型中的描述完整性，对于所述本体模型中不存在的知识数据集条目以及所述本体模型中存在但在所述本体模型中未完整描述的知识数据集条目，如果所述知识数据集条目与故障无关，将其加入所述本体模型中；对于所述本体模型中存在、且在所述本体模型中完整描述的知识数据集条目，如果所述知识数据集条目与故障相关，将其加入装备故障诊断领域知识本体知识库中；进入(b)进行循环迭代，直至无...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雨，毛振宇，靳培培，王晓月，
申请(专利权)人：北京大学，北京数宏空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11