一种复杂装备知识图谱构建系统技术方案

本发明专利技术公开了复杂装备知识图谱构建系统，包括接入层，用于系统在接入上考虑基于Web的访问，并预留嵌入式调用代理接口，支持设计、制造、运维各孪生系统对知识的调用；应用交互层，用于系统的维护和应用服务；分析计算层，用于自然语言处理、问题处理以及答案检索；数据持久层，用于对知识进行抽取、图谱化和存储；AI接口层，用于提供AI扩展服务；工具层，用于调用提供上述所有层级中实现功能和服务所需的工具。并且分别在应用交互层、分析计算层和AI接口层配置了相应的子系统，对整个系统提供的强大的模型调用，数据分析和处理功能，针对知识表示，问题的识别等功能实现上也更加的智能化。问题的识别等功能实现上也更加的智能化。问题的识别等功能实现上也更加的智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂装备知识图谱构建系统


[0001]本专利技术属于技术知识图谱领域，尤其涉及一种复杂装备识图谱构建系统。

技术介绍

[0002]电力、工程机械、轨道交通等领域的产品是在长生命周期、复杂工况下安全可靠服役的典型复杂装备，其研发过程是一项复杂的系统工程。在其研发周期的各个阶段都会产生模型、业务和感知等各类数据，随着制造过程和运维过程各类感知数据的不断采集分析，数据呈现爆炸性的增长。装备数字孪生是是数据驱动的，多源数据的融合是首要解决的问题，但纯数据驱动的分析方法会忽略了经验知识，如何形成复杂装备的“大脑”，将这些多源数据进行融合，挖崛它们的潜在关系，对构建复杂装备数字孪生而言至关重要。
[0003]作为新一代人工智能技术的重要分支，知识图谱被称作“有学识的AI”，常常被用于融合多源数据来构建大规模知识库。知识图谱是一种语义网络，表达了实体之间的语义关系，适合于描述复杂装备多层系统、子系统、部件、零件的复杂空间结构化，通过多源异构时间序列感知数据的接入分析挖掘可以得到更全面时空关联知识。
[0004]但复杂装备系统结构化具有多层级的特点，同时复杂产品全生命周期各阶段的数据来源不一，结构化形式不同，具有多源异构的特点。复杂产品的在全生命周期各阶段的知识数据包含文档、图片、表格、模型、文件等，不仅有结构化数据、还有半结构化和非结构化数据。这些数据不仅来源于全生命周期各阶段，还来源于复杂装备系统结构化的系统、子系统、部件、零件各个层级。给知识抽取带来非常大的困难，使得在知识抽取过程中，数据处理量大，而且容易遗漏，

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种智能化功能较为全面，图谱构建效率更高的复杂装备知识图谱构建系统，包括：
[0006]接入层，用于系统在接入上考虑基于Web的访问，并预留嵌入式调用代理接口，支持设计、制造、运维各孪生系统对知识的调用；
[0007]应用交互层，用于系统的维护和应用服务；
[0008]分析计算层，用于自然语言处理、问题处理以及答案检索；
[0009]数据持久层，用于对知识进行抽取、图谱化和存储；
[0010]AI接口层，用于提供AI扩展服务；
[0011]工具层，用于调用提供上述所有层级中实现功能和服务所需的工具。
[0012]优选的，包括：知识图谱服务子系统，被配置在所述应用交互层，负责与用户交互，提供知识服务，
[0013]所述知识图谱服务子系统包括：
[0014]基于产品结构树的知识交互模块，用于按复杂装备族的方式提供关于该类产品的静态知识；
[0015]基于产品实例结构树的知识交互模块，用于接入复杂装备的感知数据；
[0016]语义搜索模块，用于对用户的自然问题进行语义解析，抽取其中的关键词并利用查询语句检索出相关的一系列知识，最后通过语义相似度及结果排序算法返回得分最高的几个答案返回给用户；
[0017]智能问答与知识推荐模块，用于对用户的自然语言问题进行解析，了解用户问题背后的意图并定位到图谱中精确知识，将用户的问句转换为标准的查询语句对该知识进行查询，并将检索出来的结构化知识组装为用户友好的语句返回。
[0018]优选的，，所述基于产品结构树的知识交互模块包括：
[0019]产品逻辑结构树管理子模块，提供对产品逻辑结构树的管理服务，逻辑结构树按产品型号进行逻辑管理，在结构树节点对应产品BOM树的系统
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部件
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构件组织；
[0020]逻辑结构树节点模型及信息维护子模块，提供针对逻辑结构树中的系统
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部件
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构件各个节点基本信息、模型维护接口；
[0021]实例结构图谱展示及交互子模块，按图数据库展示方式，根据实例BOM关系展示图边连接关系，可调整图谱显示的比例，点节点图标，浮出该系统
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部件
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构件节点的知识界面；
[0022]结构树节点知识查看子模块，在浮出该节点的知识界面，包括节点系统知识卡品信息、模型、需求知识、设计知识、制造知识、维护知识等映射在节点上的知识。
[0023]优选的，所述基于产品实例结构树的知识交互模块包括：
[0024]产品结构树管理子模块。提供对产品实例结构树的管理服务，在结构树节点对应产品实例的BOM树的系统
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部件
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构件组织；
[0025]实例树节点信息及模型维护子模块。提供针对结构树中的系统
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部件
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构件各个节点基本信息、设计人、制造工艺过程、维修历史等信息维护；
[0026]结构图谱展示及交互子模块。按图数据库展示方式，展示图边连接关系，可调整图谱显示的比例，点节点图标，浮出该系统
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部件
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构件节点的知识界面；
[0027]结构树实例节点知识查看子模块。在浮出该节点的知识界面，包括节点系统知识卡品信息、模型、设计人、制造工艺信息、服役时间、故障及换件信息，以及挂接在在节点的各类需求、寿命预测、健康诊断智能服务。
[0028]优选的，所述语义搜索服务模块包括：
[0029]用户输入语义解析子模块，通过对用户的问句进行关键词抽取和句法分析，提取用户的语义，并将关键词及关键词间的句法关系作为检索的依据；
[0030]字典管理子模块，根据标记的命名实体以及识别的命名实体，构建名词词库，并开放同义词接口，允许用户构建同义词；
[0031]查询构建及图谱检索子模块，利用问句中的关键词查询字典进行关键词标准化转换，利用关键词间的句法关系构建查询语句，以此对知识图谱进行模糊检索；
[0032]搜索答案排序子模块，通过对检索出来的一系列结果结合使用与原问句的语义相似度匹配和结果排序算法实现对答案的排序功能。
[0033]优选的，所述智能问答与知识推荐服务模块包括：
[0034]用户问题语义解析子模块，包括对用户的问题进行实体抽取、意图识别和句法分析，用户提问后，利用深度学习模型抽取出问句中的实体并利用分类算法对用户的问题进
行分类，最后利用句法分析理解实体间的关系，通过这3个信息定位到知识图谱中的具体知识，实现各种不同的如运维、设计制造方面的问题解析功能；
[0035]查询意图识别转换子模块，根据意图类别确立查询模板，通过实体与查询语句的结合实现知识图谱的检索功能；
[0036]谓词词库管理子模块，根据标记的命名实体以及识别的命名实体，构建名词词库，并开放同义词接口，允许用户构建同义词；根据本体模式定义的联系，构建谓词词库，在用户问题查询时，先对用户意图识别结果按词库进行标准化；
[0037]问题模板管理子模块，在对问句进行处理时，需要对抽取的实体进行消歧以及纠错，为此需要建立复杂装备领域的实体词典库及同义词词典库，问句解析完成后还需要建立类别所对应的查询模板，因此，提供词典库及模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂装备知识图谱构建系统，其特征在于，包括：接入层，用于系统在接入上考虑基于Web的访问，并预留嵌入式调用代理接口，支持设计、制造、运维各孪生系统对知识的调用；应用交互层，用于系统的维护和应用服务；分析计算层，用于自然语言处理、问题处理以及答案检索；数据持久层，用于对知识进行抽取、图谱化和存储；AI接口层，用于提供AI扩展服务；工具层，用于调用提供上述所有层级中实现功能和服务所需的工具。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：知识图谱服务子系统，被配置在所述应用交互层，负责与用户交互，提供知识服务，所述知识图谱服务子系统包括：基于产品结构树的知识交互模块，用于按复杂装备族的方式提供关于该类产品的静态知识；基于产品实例结构树的知识交互模块，用于接入复杂装备的感知数据；语义搜索模块，用于对用户的自然问题进行语义解析，抽取其中的关键词并利用查询语句检索出相关的一系列知识，最后通过语义相似度及结果排序算法返回得分最高的几个答案返回给用户；智能问答与知识推荐模块，用于对用户的自然语言问题进行解析，了解用户问题背后的意图并定位到图谱中精确知识，将用户的问句转换为标准的查询语句对该知识进行查询，并将检索出来的结构化知识组装为用户友好的语句返回。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基于产品结构树的知识交互模块包括：产品逻辑结构树管理子模块，提供对产品逻辑结构树的管理服务，逻辑结构树按产品型号进行逻辑管理，在结构树节点对应产品BOM树的系统
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部件
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构件组织；逻辑结构树节点模型及信息维护子模块，提供针对逻辑结构树中的系统
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部件
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构件各个节点基本信息、模型维护接口；实例结构图谱展示及交互子模块，按图数据库展示方式，根据实例BOM关系展示图边连接关系，可调整图谱显示的比例，点节点图标，浮出该系统
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部件
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构件节点的知识界面；结构树节点知识查看子模块，在浮出该节点的知识界面，包括节点系统知识卡品信息、模型、需求知识、设计知识、制造知识、维护知识等映射在节点上的知识。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述基于产品实例结构树的知识交互模块包括：产品结构树管理子模块。提供对产品实例结构树的管理服务，在结构树节点对应产品实例的BOM树的系统
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部件
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构件组织；实例树节点信息及模型维护子模块。提供针对结构树中的系统
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部件
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构件各个节点基本信息、设计人、制造工艺过程、维修历史等信息维护；结构图谱展示及交互子模块。按图数据库展示方式，展示图边连接关系，可调整图谱显示的比例，点节点图标，浮出该系统
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部件
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构件节点的知识界面；结构树实例节点知识查看子模块。在浮出该节点的知识界面，包括节点系统知识卡品
信息、模型、设计人、制造工艺信息、服役时间、故障及换件信息，以及挂接在在节点的各类需求、寿命预测、健康诊断智能服务。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述语义搜索服务模块包括：用户输入语义解析子模块，通过对用户的问句进行关键词抽取和句法分析，提取用户的语义，并将关键词及关键词间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑营，李雪，丁国富，郑庆，李忠阳，张海柱，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：