一种化工分析的知识推理方法及知识推理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种化工分析的知识推理方法及知识推理装置。该知识推理方法包括以下步骤：对化工分析报告进行知识抽取，以获得第一知识图谱；基于预先构建的知识本体，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的第二知识图谱；基于预先定义的推理规则，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱；以及基于所述第三知识图谱，进行化工分析的知识推理。通过执行这些步骤，该知识推理方法能够根据某一设备的偏离参数，可视化地反映出全局中与该偏离参数相关的所有其他设备的工艺参数的变化，从而降低事故发生的风险并大幅提高操作人员的工作效率。员的工作效率。员的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种化工分析的知识推理方法及知识推理装置


[0001]本专利技术涉及知识图谱中的知识推理技术，具体涉及了一种化工分析的知识推理方法、一种化工分析的知识推理装置，以及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]危险与可操作性分析方法(Hazard and Operability Analysis，HAZOP)是目前被全球工业界最广泛应用的工艺危害分析方法之一，是危险化学品领域排查事故隐患、预防重大事故的重要工具和有效手段之一，可以识别在使用或生产高度危险材料的装置中可能存在的危险。HAZOP对化工生产过程中，工艺单元、操作步骤、流程中存在的潜在风险进行分析，通过对偏差问题分析，了解偏差产生的具体原因和可能后果，然后根据实际情况研究防护方法和措施。经过分析之后，可以识别出系统中可能存在的设计缺陷、设备故障、作业过程中的人员失误等可能带来的各种后果，提出了控制或降低风险以及改善工艺系统可操作性的措施，防止事故的发生或减小事故可能的后果。
[0003]但是，在目前现有技术中，根据HAZOP分析后的结果只能反映出当前设备的工艺参数变化所导致的相邻两个设备的变化，对于整套装置中其他设备的影响并不能直接体现出来。同时，HAZOP分析报告不能将信息直观地展现到操作人员面前，上述两点在一定程度上降低了操作人员进行检测、排查工作时的效率。
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种化工分析的知识推理技术，能够根据某一设备的偏离参数，可视化地反映出全局中与该偏离参数相关的所有其他设备的工艺参数的变化，从而降低事故发生的风险并大幅提高操作人员的工作效率。

技术实现思路

[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
[0006]为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供了一种化工分析的知识推理方法、一种化工分析的知识推理装置，以及一种计算机可读存储介质，能够根据某一设备的偏离参数，可视化地反映出全局中与该偏离参数相关的所有其他设备的工艺参数的变化，从而降低事故发生的风险并大幅提高操作人员的工作效率。
[0007]具体来说，根据本专利技术的第一方面提供的上述化工分析的知识推理方法，包括以下步骤：对化工分析报告进行知识抽取，以获得第一知识图谱；基于预先构建的知识本体，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的第二知识图谱；基于预先定义的推理规则，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱；以及基于所述第三知识图谱，进行化工分析的知识推理。
[0008]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述对化工分析报告进行知识抽取，以获得第
一知识图谱的步骤包括：建立描述所述化工分析报告的知识本体，其中，所述知识本体中包括类数据、关系属性数据和/或数据属性数据，所述类数据包括多种实体数据，所述关系属性数据用于描述各所述实体数据之间的关系，所述数据属性数据用于描述所述实体数据对应的属性值；以及基于所述知识本体，对所述对化工分析报告进行知识抽取，以获得所述第一知识图谱。
[0009]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述建立描述所述化工分析报告的知识本体的步骤包括：从所述化工分析报告中识别并抽取所述类数据、所述关系属性数据和/或数据属性数据；以及将与化工分析知识相关的类数据、关系属性数据和/或数据属性数据对应地添加到初始本体中，以获得描述所述化工分析报告的知识本体。
[0010]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述基于所述知识本体，对所述对化工分析报告进行知识抽取，以获得所述第一知识图谱的步骤包括：将所述知识本体中的所述类数据、所述关系属性数据和/或所述数据属性数据转换为多条主
‑
谓
‑
宾形式的三元组知识表示，其中，所述三元组知识表示为<头实体，关系，尾实体>；以及基于多条所述三元组知识表示，生成所述第一知识图谱。
[0011]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述基于预先构建的知识本体，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的第二知识图谱的步骤包括：通过本体推理机，对所述第一知识图谱中的本体进行冲突检测，其中，所述冲突检测包括可满足性检测和/或实例检测；响应于所述第一知识图谱中的本体的检测结果存在冲突，重新建立描述所述化工分析报告的知识本体；以及响应于所述第一知识图谱中的本体的检测结果无冲突，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的所述第二知识图谱。
[0012]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述基于预先定义的确定推理规则，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱的步骤包括：获取预先定义的推理规则，其中，所述推理规则包括逻辑性规则和分类规则；基于多个第二知识图谱样本的实体集合和关系集合构建训练集，其中，所述实体集合包括所述三元组知识表示中的主语和宾语，所述关系集合中包括所述三元组知识表示中的谓语；基于所述推理规则及所述训练集，训练知识推理模型；以及经由所述知识推理模型，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱。
[0013]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述逻辑性规则包括以下因果推理类规则的至少一者：由“事件x的原因是事件y”及“事件y的原因是z”推导出“事件x的间接原因是z”、由“事件x导致事件y”及“事件y导致事件z”推导出“事件x导致事件z”，和/或所述分类规则包括以下实体属性判别类规则的至少一者：由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2C”推导出“装置x是压缩机”、由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2D”推导出“装置x是罐”、由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2E”推导出“装置x是换热器”、由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2G”推导出“装置x是泵”、由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2R”推导出“装置x是反应器”、由“装置x的位号是y”及“y的前两个字符是2T”推导出“装置x是塔”。
[0014]可选地，在本专利技术的一些实施例中，所述知识推理模型选用transE模型，所述基于所述推理规则及所述训练集，训练知识推理模型的步骤包括：使用实体向量和关系向量来
描述所述训练集中的实体数据和关系属性数据，并将其代入初始的transE模型，以确定对应的预测值；经由以下损失函数，确定所述预测值和所述训练集中的真实值之间的差异：其中，h、r、t分别表示头实体向量、关系向量和尾实体向量，S是以所述三元组形式存储的知识的正样本集合，(h,r,t)表示所述训练集中的正确三元组，S'是负样本集合，其中，S
′
(h,r,t)
＝{(h
′
,r,t)|h
′
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化工分析的知识推理方法，其特征在于，包括以下步骤：对化工分析报告进行知识抽取，以获得第一知识图谱；基于预先构建的知识本体，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的第二知识图谱；基于预先定义的推理规则，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱；以及基于所述第三知识图谱，进行化工分析的知识推理。2.如权利要求1所述的知识推理方法，其特征在于，所述对化工分析报告进行知识抽取，以获得第一知识图谱的步骤包括：建立描述所述化工分析报告的知识本体，其中，所述知识本体中包括类数据、关系属性数据和/或数据属性数据，所述类数据包括多种实体数据，所述关系属性数据用于描述各所述实体数据之间的关系，所述数据属性数据用于描述所述实体数据对应的属性值；以及基于所述知识本体，对所述化工分析报告进行知识抽取，以获得所述第一知识图谱。3.如权利要求2所述的知识推理方法，其特征在于，所述建立描述所述化工分析报告的知识本体的步骤包括：从所述化工分析报告中识别并抽取所述类数据、所述关系属性数据和/或数据属性数据；以及将与化工分析知识相关的类数据、关系属性数据和/或数据属性数据对应地添加到初始本体中，以获得描述所述化工分析报告的知识本体。4.如权利要求3所述的知识推理方法，其特征在于，所述基于所述知识本体，对所述对化工分析报告进行知识抽取，以获得所述第一知识图谱的步骤包括：将所述知识本体中的所述类数据、所述关系属性数据和/或所述数据属性数据转换为多条主
‑
谓
‑
宾形式的三元组知识表示，其中，所述三元组知识表示为<头实体，关系，尾实体>；以及基于多条所述三元组知识表示，生成所述第一知识图谱。5.如权利要求4所述的知识推理方法，其特征在于，所述基于预先构建的知识本体，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的第二知识图谱的步骤包括：通过本体推理机，对所述第一知识图谱中的本体进行冲突检测，其中，所述冲突检测包括可满足性检测和/或实例检测；响应于所述第一知识图谱中的本体的检测结果存在冲突，重新建立描述所述化工分析报告的知识本体；以及响应于所述第一知识图谱中的本体的检测结果无冲突，对所述第一知识图谱进行本体知识推理，以获得扩充本体之间关系的所述第二知识图谱。6.如权利要求5所述的知识推理方法，其特征在于，所述基于预先定义的确定推理规则，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示的第三知识图谱的步骤包括：获取预先定义的推理规则，其中，所述推理规则包括逻辑性规则和分类规则；基于多个第二知识图谱样本的实体集合和关系集合构建训练集，其中，所述实体集合
包括所述三元组知识表示中的主语和宾语，所述关系集合中包括所述三元组知识表示中的谓语；基于所述推理规则及所述训练集，训练知识推理模型；以及经由所述知识推理模型，对所述第二知识图谱进行规则知识推理，以获得扩充知识表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰，唐漾，钱锋，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：