一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法，包括四个阶段：一、自然语言描述阶段针对应用或领域，以自然语言方式或领域专用语言描述控制策略，输出规范的自然语言控制策略表达；二、中间语言描述阶段将自然语言控制策略表达转换为适当的中间描述；三、执行描述阶段对中间描述进行处理，产生的输出是用于执行的策略描述数据，由专用或通用的规则引擎执行，完成控制的输出；四、通信描述阶段对上述用于执行的策略描述数据进行处理，产生用于通信的策略描述数据。本发明专利技术能够充分利用互联网和物联网环境来支持自然语言策略或领域语言策略的描述，从总体上降低智能化控制的难度和成本、降低使用者的技术门槛，方便自动化控制应用的普及。

A strategy generation method for a control system in an open environment

The invention discloses a control system for open environment strategy generation method, including four stages: first, the natural language description for the application or the field, with natural language or domain specific language to describe natural language output control strategy, standard control strategy of expression; two, interlingua description of natural language the control strategy of expression conversion described as appropriate; three, implementation description stage of intermediate description for processing, the output produced is used to perform the strategy to describe the data, performed by a special or general rule engine, complete control of output; four, communication of the description for the implementation of the strategy to describe the data, for communication strategy description data. The invention can make full use of the Internet and networking environment to support natural language strategies or field language strategies described in general reduce the difficulty and cost, the intelligent control technology to reduce the threshold of users, convenient popularization application of automatic control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物联网和控制领域，具体涉及一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法。
技术介绍
随着物联网应用的不断普及，将开放信息引入传统的控制领域已得到人们越来越多的关注。这些开放信息包括：价值链关联信息、控制所依据的传感和反馈信息以及控制策略信息。在开放的网络环境下，关联上述信息资源可以大大提高控制的智慧化程度，降低控制系统的拥有和使用成本。而这种关联在当前的封闭控制系统中难以完成。因此开放环境下控制系统的构建就极为重要。专利申请号为201610140028.4，名称为“一种开放环境下的控制系统及其实现方法”的国内专利技术提出了一种开放环境下的控制系统，该控制系统包括n层控制结构(n≥2)，每层控制结构的构造方式相同，都包括通信接口模块、通信协议处理模块、控制数据处理模块、策略数据处理模块。该控制系统是一个层次化的相对控制结构，相邻层次通过数据交互实现互联。在各层的控制结构中，策略数据处理模块实现的功能包括了策略数据的生成、转发和执行。如果没有好的策略生成机制支持，上述开放环境下的控制系统的优势就不能发挥到最好，复杂的控制策略应用就难以普及，也影响到物联网应用对各行各业和人们日常生活的渗透力。而当前的控制领域中，大多数策略生成机制是针对封闭和局部控制系统的，在这种情况下，很难充分发挥开放信息在控制中的作用及其优势。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就是针对上述封闭和局部控制系统中采用的策略生成机制的不足，提出一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法。其主要思想是通过对控制策略描述的逐步形式化，以自动化方式关联策略生成的各个阶段，降低领域描述生成和最终应用的使用难度。该方法的工作过程包括以下四个阶段：1)自然语言描述阶段，本阶段针对应用或领域，以自然语言方式或领域专用语言描述控制策略，最终的输出是规范的自然语言控制策略表达；2)中间语言描述阶段，本阶段将上述规范的自然语言控制策略表达转换为适当的中间描述，中间描述的种类取决于控制应用的领域和具体描述的内容；3)执行描述阶段，本阶段对上述中间描述进行处理，产生的输出是用于执行的策略描述数据，由专用或通用的规则引擎执行，完成控制的输出；4)通信描述阶段，本阶段对上述用于执行的策略描述数据进行处理，产生用于通信的策略描述数据。在前述自然语言描述阶段，以自然语言方式描述控制策略的具体步骤是：1.搜集自然语言描述的原始样本，通过这些样本的积累并结合算法，总结出关键词集合和语法规则，以下步骤2.2与步骤2.3为并列关系，可选择执行；2.在第1步骤的基础上，可以通过导航的形式，以人机交互方式录入新的自然语言描述的控制策略；3.在第1步骤基础上，也可以通过自然语言识别和处理工具把有限关键词集合的原始描述转换为规范的自然语言描述。在前述中间语言描述阶段，将自然语言控制策略表达转换为中间描述的具体步骤是：1.根据关键词集合来抽取概念；2.基于关键词的关联规则和模板相结合的方法来提取概念间的关系；3.根据抽取的概念和概念间关系，以及选择的中间语言，来进行中间语言描述策略的生成。在前述中间语言描述阶段，可供选择的中间语言包括(但不限于)本体描述语言OWL、有限状态机描述、Petri-net描述、梯形图文本描述。前述执行描述阶段的输出即用于执行的策略描述数据中的描述与具体应用的设备硬件及其嵌入式程序的实现有关，即每一种不同类型的设备应当有一套不同转换方法，以得到可以执行的描述。本专利技术的有益效果：1，能够充分利用互联网和物联网环境来支持自然语言策略或领域语言策略的描述，从而从总体上降低智能化控制的难度和成本、降低使用者的技术门槛，方便自动化控制应用的普及。2，控制策略的逐步形式化过程可以使领域专家方便地为控制系统制定控制策略而不必了解控制系统的技术细节；解决领域专家难以直接将自己的知识引入控制系统的问题。3，在开放的环境下，可以大大扩展非形式化策略描述样本的来源，样本数量的积累为自然语言处理等人工智能的应用创造条件，这些应用对物联网应用的普及和智慧化的实现是至关重要的。而这这种积累在封闭系统中是很难实现的。4，实现策略生成的自动化，提高生成的效率，并能够使生成的通过网络策略传输到所需的策略执行位置。解决智能控制中复杂策略的描述和实现的衔接问题。5，本专利技术可以从策略的自然语言描述出发，通过不断形式化的过程形成最终可以执行的策略规则集合。这有助于将领域知识支持的描述自动地转换为可以执行的控制策略描述。附图说明图1为本专利技术的策略生成方法的示意图。其中：A表示人机交互方式的接口；B表示自然语言识别和处理的接口；C表示用中间语言来做为控制策略描述的输入；D表示自然语言描述阶段的输出；E表示中间描述；F表示用于执行的策略描述数据。具体实施方式下面结合附图和一个实施例对本专利技术的具体实施作进一步详细的说明。实施例涉及智能家居系统，以此为例说明开放环境下控制系统的策略生成方法。本专利技术提供的这种策略生成方法可以从策略的自然语言或领域语言描述出发，通过不断形式化形成最终可以执行的策略规则集合。最终的策略可以通过通用或专用的规则引擎执行。整个生成过程如附图1所示，分为如下四个阶段：1)自然语言描述阶段：该阶段针对应用或领域，领域专家或者使用者可以以自然语言或领域专用语言方式描述控制策略。最终的输出是规范的自然语言控制策略表达。生成方式有两种：一种是通过接口A的人机交互，通过导航的方式，不断完成规范过程；另一种是通过接口B的自然语言识别和处理对有限关键词集合的原始描述转换为规范的自然语言描述。为了使自然语言的处理可以实现，描述使用的关键词集合和语法规则必须加以限制。关键字集合的范围和语法规则可以根据不同水平的自然语言处理过程确定，本专利技术并不做限定，这也体现了本专利技术广泛的适应性。当自然语言处理水平较高时，领域关键字集合会大一些，领域范围和交叉也可以大一些，规则可以宽泛些；当自然语言处理水平较低时，领域范围和交叉会小一些，领域关键字集合会小一些，规则会严格一些。在开放环境下，本阶段的一个重要任务是搜集自然语言描述的原始样本，通过这些样本的积累并结合适当的算法，使得自然语言策略描述的处理能够不断进化。2)中间语言描述阶段：这一阶段将自然语言描述阶段的输出D转换为适当的中间描述E，中间描述的种类取决于控制应用的领域和具体描述的内容。生成中间阶段描述的目的是在自然语言描述和规则描述之间建立一个桥梁，可以依据中间语言描述，自动生成控制策略。与此同时，有些情况下，可以不经过自然语言描述直接用中间语言来做为控制策略描述的输入，如C所示。可供选择的中间语言包括：本体描述语言OWL、有限状态机描述(如SDL、状态转移矩阵等)、Petri-net描述、梯形图文本描述等。由于自然语言描述阶段的输出已经规范化，所以在生成中间语言的过程中可以利用规则方法来进行处理。处理时，需要处理概念和概念间关系的抽取。概念主要根据关键词集合来进行抽取，而概念间关系的获取，可以基于关键词的关联规则和模板相结合的方法来进行提取。3)执行描述阶段：该阶段对输入E进行处理，产生的输出F是用于执行的策略描述数据。策略最终由专用或通用的规则引擎执行，完成控制的输出。从原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法，其特征在于，所述方法包括如下四个阶段：1)自然语言描述阶段，针对具体应用领域，以自然语言方式描述控制策略，最终的输出是规范的自然语言控制策略表达；2)中间语言描述阶段，将上述规范的自然语言控制策略表达转换为中间描述，中间描述的种类取决于控制应用的领域和具体描述的内容；3)执行描述阶段，对上述中间描述进行处理，产生的输出是用于执行的策略描述数据，由专用或通用的规则引擎执行，完成控制的输出；4)通信描述阶段，对上述用于执行的策略描述数据进行处理，产生用于通信的策略描述数据。

【技术特征摘要】
1.一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法，其特征在于，所述方法包括如下四个阶段：1)自然语言描述阶段，针对具体应用领域，以自然语言方式描述控制策略，最终的输出是规范的自然语言控制策略表达；2)中间语言描述阶段，将上述规范的自然语言控制策略表达转换为中间描述，中间描述的种类取决于控制应用的领域和具体描述的内容；3)执行描述阶段，对上述中间描述进行处理，产生的输出是用于执行的策略描述数据，由专用或通用的规则引擎执行，完成控制的输出；4)通信描述阶段，对上述用于执行的策略描述数据进行处理，产生用于通信的策略描述数据。2.根据权利要求1所述的一种用于开放环境下控制系统的策略生成方法，其特征在于，阶段1)中以自然语言方式描述控制策略的具体步骤包括：2.1.搜集自然语言描述的原始样本，通过这些样本的积累并结合算法，总结出关键词集合和语法规则，以下步骤2.2与步骤2.3为并列关系，可选择执行；2.2.在2.1步骤的基础上，可以通过导航的形式，以人机交互方式录入新的自然语言描述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵丽娟，卢捍华，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32