一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法技术

本发明专利技术公开一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，通过溃坝应急预案领域本体模型的进化，修改领域本体中各要素之间的逻辑关系，从而改变溃坝应急预案领域本体知识库，消除应急要素的不确定性，实现应急预案的动态化调整，有效应对了溃坝应急中的不确定性，为复杂实景下溃坝应急预案的动态调整提供了科学依据。供了科学依据。供了科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法


[0001]本专利技术属于水利工程技术的大坝风险管理领域，具体涉及一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域 本体进化方法。

技术介绍

[0002]中国是世界上水库大坝数量最多的国家，已建成各类水库大坝98112座，总库容8983亿m3。这些水 库大坝是国家重大基础设施，是经济社会发展和国家重大战略实施的基本保障，是生态文明建设的重要载 体，起到了防洪、发电、灌溉、供水等各种功能效益。但是随着水库大坝运行时间叠加，加上其本身工程 运行的复杂性、运行环境变化的不确定性，以及一些外部作用力的影响，如先天不足、管理薄弱、工程老 化等多重因素影响，水库大坝发生异常甚至溃决失事的可能性会长期存在，严重威胁着下游地区人民群众 生命财产安全。
[0003]我国大坝风险管理体系尚处于发展阶段，在溃坝风险防控非工程措施建设方面仍相对落后，大多数水 库特别是小型水库突发事件应急预案针对性弱，相应的应急管理响应机制还不完善，面对突发事件时的应 对保障能力薄弱，不时还会发生溃坝事件，造成生命财产损失。可见应急预案对于降低溃坝损失具有显著 作用。
[0004]随着经济社会的迅速发展以及我国社会和公众安全意识越来越高，对溃坝可能造成的人员伤亡和严重 经济损失越来越不能容忍。应急预案作为应急管理工作最为有效和重要的工具之一，需要具有更强的专业 性和针对性，更强调溃坝突发事件可能性及其后果分析的科学性和精确性。但是溃坝突发事件具有灾害蔓 延性、诱因复杂性、处置多范畴性等特点，而溃坝应急在实际处置情境中面临着大量不确定性。应急预案 不确定性包括人们对事物认识存在模糊性、未确知性等的主观不确定性和水文、气象、地理以及人为干扰 等多项因素影响导致洪水演进过程存在客观不确定性。消除溃坝应急的不确定性，继而提高溃坝应急预案 的可行性和准确性对于水库大坝风险管控和应急处置具有重要意义。
[0005]由于本体理论实现了对非结构化知识的获取，其在应急预案领域中有一定的运用，但对于水库大坝溃 坝应急预案的研究较少，大部分都是针对应急预案中人员结构、应急处置、应急响应等知识构建本体模型。 以往本体理论在应急预案的应用中，只针对于本体模型的构建，关于处理溃坝应急预案中不确定性及相应 的本体进化方法没有涉及。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种溃坝应急预案领域本体进化方法，以实现本 体理论在溃坝应急预案应用中的不确定性分析，以及应急预案的动态调整。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征 在于包括如下步骤：
[0008]步骤一、构建溃坝应急预案框架
[0009]基于本体理论将溃坝应急预案文本形式化，构建关于溃坝应急预案的基本词汇术语表以及所述基本词 汇术语之间的本体知识库，并使用本体语言来定义所述本体知识库内部的规则，建立溃坝应急预案领域本 体模型；
[0010]步骤二、不确定性因素变更捕获
[0011]收集导致应急预案发生变化的不确定性因素；
[0012]步骤三、本体进化操作
[0013]按照收集的不确性因素的进化源，将新本体与源本体进行融合，不断获取领域内的新属性值、概念以 及关系，并抽取其中的基本词汇术语及基本词汇术语之间的关系，通过矩阵融合算法融入溃坝应急预案隐 性领域本体模型中，转化为溃坝应急预案显性领域本体模型；
[0014]步骤四、本体进化管理
[0015]对本体变更进行传播与扩散，并将新生成的本体模型整合到本体知识库，以数据的形式进行存储。
[0016]本专利技术有益效果：
[0017]本专利技术提出一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，通过溃坝应急预案领域本体模 型的进化，修改领域本体中各要素之间的逻辑关系，从而改变溃坝应急预案领域本体知识库，消除应急要 素的不确定性，实现应急预案的动态化调整，有效应对了溃坝应急中的不确定性，为复杂实景下溃坝应急 预案的动态调整提供了科学依据。
附图说明
[0018]图1为本体进化一致性分析示意图；
[0019]图2为本体矩阵融合模型示意图；
[0020]图3为本体O
1实验
结构图；
[0021]图4为本体O
2实验
结构图；
[0022]图5为s＝0的本体结构图；
[0023]图6为s＝1的本体结构图；
[0024]图7为s＝3的本体结构图；
[0025]图8为初始本体结构图；
[0026]图9为待融合本体O
待
结构图；
[0027]图10为融合后的本体结构图；
[0028]图11为隐性领域本体模型抽取的核心概念。
具体实施方式
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，包括如下步骤：
[0031]步骤一、构建溃坝应急预案框架
[0032]基于本体理论将溃坝应急预案文本形式化，构建关于溃坝应急预案的基本词汇术语表以及这些词汇之 间的本体知识库，并使用本体语言来定义其内部的规则，建立溃坝应
急预案领域本体模型。
[0033]溃坝应急预案领域本体模型包含两个部分：一是显性领域本体模型，这部分领域本体主要是应急预案 能直观呈现的内容，其抽取的主要依据是领域内相关导则、法律法规和技术标准。本实施例中，显性领域 本体模型抽取的核心概念如表1所示。二是隐性领域本体模型，这部分领域本体不作直观展示，它是预案 要素信息的隐性知识表达，其抽取的主要依据来源于溃坝应急的主观不确定性和客观不确定性。比如溃坝 后果、应急撤离时间等受不确定因素影响的知识，就划分到隐性领域。主观不确定性体主要现在应急撤离 和应急资源管理方面，例如应急撤离路线、应急撤离时间、应急资源需求、应急资源调配的不确定性等； 客观不确定性主要体现在降雨的时空差异及数据观测、入库洪水等级、溃坝模式及溃口流量、洪水过程和 水力参数的不确定等方面。本实施例中，隐性领域本体模型抽取的核心概念如图11所示。
[0034]表1显性领域本体模型的核心概念及其下属概念
[0035][0036][0037]计算机无法处理自然语言陈述，因此本体起着一个中间架构作用。本体将溃坝应急预案文本形式化， 构建关于溃坝应急预案的基本词汇术语表以及这些词汇之间的本体知识库，并使用其自有的Web本体语言 (OWL)来定义其内部的规则进行本体建模，为应急预案智能化分析系统中的概念理解提供了语义基础。 因此本体知识库相当于词典，知识就是本体模型中的词。
[0038]步骤二、不确定性因素变更捕获
[0039]本体的变更主要分为两种情况：
[0040]①
用户驱动的变更，由用户在实际使用过程中所出现的一些特定的需求或者其它不确定性所决定的， 应用系统或其它软件根据外界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、构建溃坝应急预案框架基于本体理论将溃坝应急预案文本形式化，构建关于溃坝应急预案的基本词汇术语表以及所述基本词汇术语之间的本体知识库，并使用本体语言来定义所述本体知识库内部的规则，建立溃坝应急预案领域本体模型；步骤二、不确定性因素变更捕获收集导致应急预案发生变化的不确定性因素；步骤三、本体进化操作按照收集的不确性因素的进化源，将新本体与源本体进行融合，不断获取领域内的新属性值、概念以及关系，并抽取其中的基本词汇术语及基本词汇术语之间的关系，通过矩阵融合算法融入溃坝应急预案隐性领域本体模型中，转化为溃坝应急预案显性领域本体模型；步骤四、本体进化管理对本体变更进行传播与扩散，并将新生成的本体模型整合到本体知识库，以数据的形式进行存储。2.如权利要求1所述的基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于所述不确定性因素包括概念、关系以及实例数据。3.如权利要求1所述的基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于所述本体进化管理完成不同版本本体之间的更迭，所述本体变更的传播和扩散通过数据调用实现变化的确认，每一步操作以日志的形式记录并存储到数据库中。4.如权利要求1所述的基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于所述本体进化管理提供本体知识库的查询和存储功能，为其它应用模块提供本体知识库的支持，协助用户访问本体知识库中的领域本体。5.如权利要求1所述的基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于所述本体进化操作包括如下步骤：步骤5.1使用本体编辑工具Prot
é
g
é
将初始应急预案的隐性领域本体转换成OWL形式，记为本体O1，应急预案不确定性导致变更的隐性领域本体记为本体O2；步骤5.2利用本体融合算法将两个待融合的本体O1、本体O2分别转化为相对应的结构矩阵，通过矩阵融合算法计算得到融合后新本体的结构矩阵，最后将结构矩阵转化为本体结构形式，生成更加符合当前情形的领域本体，实现隐性领域本体进化。6.如权利要求1或5所述的基于矩阵融合算法的溃坝应急预案领域本体进化方法，其特征在于当概念数s＝0时，所述本体融合算法采用Add算法，具体包括如下步骤：步骤1：C
new
＝C1∪C2∪{c
30
}＝{c
3i
|c
3i
∈C1∪C2，i＝1，2，...，m+n，且c
30
∈E}为新的概念集合，其中C1＝{c
11
，c
12
，...，c
1m

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德玮，刘帅，陈莹颖，董凯，徐成军，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：