CN110023851B - 具有知识库的建筑管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于建筑系统的建筑管理系统包括：被配置成接收建筑系统数据的建筑系统接口；被配置成接收所述建筑系统数据的知识库，所述知识库提供所述建筑系统的模型，所述模型包括所述建筑系统数据的语义描述，所述建筑系统数据的所述语义描述被布置在本体中；以及被配置成访问所述知识库的用户接口。

Description

具有知识库的建筑管理系统
技术领域
本文公开的主题整体涉及建筑管理系统，并且更具体地，涉及具有知识库的建筑管理系统和创建知识库的方法。
背景技术
建筑管理系统可用于从建筑系统读取建筑系统数据并将建筑系统数据写入建筑系统。例如，在HVAC应用中，建筑管理系统可用于读取现有致冷器水温并将更新的致冷器水温设定点写入致冷器控制器。现有建筑管理系统在以下方面高度多样化：1)数据表示和技术框架；2)术语和概念模型；以及3)访问管理装置的协议和通信信道。因此，建筑管理系统是独立筒仓即隔离的数据存储装置，即使在管理同一建筑/场所时，也无法彼此相互操作。
发明内容
根据一个实施方案，一种用于建筑系统的建筑管理系统包括：被配置成接收建筑系统数据的建筑系统接口；被配置成接收建筑系统数据的知识库，知识库提供建筑系统的模型，该模型包括建筑系统数据的语义描述，建筑系统数据的语义描述被布置在本体中；以及被配置成访问知识库的用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括语义注册模块，其被配置成响应于建筑系统数据生成元数据。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中元数据是通过手动、半自动或自动中的至少一种生成的。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中组合元数据和建筑数据以创建建筑系统数据的语义描述。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括与语义注册模块通信的语义服务模块，语义服务模块被配置成生成访问知识库的命令。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括与用户接口通信的语义服务模块，语义服务模块被配置成生成访问知识库的命令。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中访问知识库的命令包括读取和写入命令。
根据另一实施方案，一种为建筑系统创建知识库的方法包括：接收建筑系统数据；响应于建筑系统数据生成元数据；组合元数据和建筑系统数据以生成建筑系统数据的语义描述；并且将建筑系统数据的语义描述存储在知识库的本体中，知识库提供建筑系统的模型。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中元数据是通过手动、半自动或自动中的至少一种创建的。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中将建筑系统数据的语义描述存储在知识库的本体中包括作为语义服务模块访问以生成访问该知识库的命令。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括提供被配置成访问知识库的用户接口。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括提供与用户接口通信的语义服务模块，语义服务模块被配置成生成访问知识库的命令。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代，其他实施方案可以包括其中访问知识库的命令包括读取和写入命令。
本公开的实施方案的技术效果包括提供包括建筑系统数据的语义描述的知识库。知识库包括对物理建筑系统进行建模的本体。
从以下结合附图进行的描述中，这些和其他优点和特征将变得更明显。
附图说明
图1描绘了在实施方案中的建筑管理系统；
图2描绘了在实施方案中用于创建和访问知识库的组件；
图3描绘了在实施方案中的知识库中的条目；并且
图4描绘了在实施方案中将建筑系统数据添加到知识库的过程。
具体实施方式
图1是实施方案中的建筑管理系统的高级描绘。建筑系统10对应于由建筑管理系统管理的物理建筑系统。建筑系统10可以包括跨不同组域诸如HVAC、建筑运输、安防、安全等的建筑系统。建筑系统10并入有建筑系统数据，所述建筑系统数据包括各种数据类型，包括但不限于建筑系统元素的布置方式、变量的测量、设定点的控制值等。
提供知识库12以存储建筑系统数据，该建筑系统数据提供建筑系统的语义丰富表示(包括物理和逻辑组件、数据和事件源)。知识库12可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。计算机实现的模块或服务可用于填充和访问知识库12，如本文进一步详细描述的。处理来自建筑系统10的建筑系统数据以形成建筑系统数据的语义描述。建筑系统数据的语义描述存储在知识库12中的本体中。除了变量和控制值之外，知识库12还包括跨不同域(HVAC、建筑运输、安防、安全等)的建筑系统10的模型。通过语义描述和本体，在知识库12中定义实体(例如，设备、装置、区域、空间、事件源、数据源、传感器、命令、配置参数)及其关系。
用户接口14用于响应于用户查询访问知识库12。用户接口14可以使用可通过网络诸如LAN、WAN、全局网络(例如，互联网)等访问的应用程序接口(API)来实施。除了这里描述的其他动作之外，用户接口14提供用于向知识库12提交查询和用于提供对查询的响应的接口。
图2描绘了在实施方案中用于创建和访问知识库12的组件。如图2所示，来自建筑系统10的建筑系统数据20被提供给语义注册模块22。如上所述，建筑系统数据20包括建筑系统元素的布置方式、变量的测量、设定点的控制值等。语义注册模块22可以由在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上执行的软件应用实现。语义注册模块22包括与各种建筑系统10通信的建筑系统接口24。建筑系统接口24可以包括各种接口以与不同的建筑系统通信。例如，第一接口可以与电梯系统通信，并且第二接口可以与安防系统通信。
语义服务模块30可用于创建与知识库12交互的命令、调用语义注册模块22的功能并且与语义查询模块28交互。语义服务模块30提供通过建筑系统接口收集建筑系统数据来填充知识库12的机制。语义查询模块28为用户应用提供检索和更新前面描述的语义数据的功能。语义服务模块30可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。在一个实施方案中，语义服务30可以用作RESTful端点，以知识库12识别的格式提供GET(例如，获取所有致冷器的温度传感器)、PUT(例如，添加给定装置的位置)、POST(例如，注册新安装的系统)或DELETE(例如，移除与给定装置相关的所有数据)命令。除了提供核心功能集合的明确定义的API之外，语义服务模块30还可以提供用于访问知识库内容的更为通用的机制，包括：基于SQL、NoSQL或SPARQL的结构化查询语言；自然语言句子；全文搜索请求(即关键词集合)。
在建筑接口24处接收的建筑系统数据20被提供给元数据生成器26，以将元数据添加到建筑系统数据20，以提供建筑系统数据20的语义描述。元数据生成器26可以采用手动、半自动或自动技术创建建筑系统数据的语义描述。如果建筑系统数据缺少结构化数据模型或明确定义的接口，则由用户手动定义建筑系统数据20中采用的命名约定与知识库12的本体中提供的参考术语之间的映射。在其他实施方案中，可以以半自动方式执行添加元数据以创建建筑系统数据20的语义描述，其中自然语言处理技术、概率模型或机器学习算法可用于支持用户。在建筑系统数据20通过结构化数据模型组织和公开信息的情况下，可以应用模型变换技术以根据知识库12的本体生成建筑系统数据20的语义描述。
语义查询模块28从语义服务模块30接收请求，并且生成要在知识库12之上执行的适当查询和推理。语义查询模块28可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。语义查询模块28包括查询引擎、用于对知识库12执行推理的推理器以及通过关键词加速查询并检索数据的索引引擎。语义查询模块28提供：(1)检索与匹配特定标准的系统实体相关的元数据(例如，获取给定空间中的所有读卡器)；(2)识别根据本体中定义的属性筛选的系统数据源(例如，获取与致冷器相关的所有水温数据点，获取在给定楼层发生的所有访问事件)；(3)在以下方面描述数据源能力：用于识别源系统中的数据源的寻址信息、操纵的物理属性的表征、相关“标签”、分类(传感器点、命令点、参数点、事件点)、允许值；(4)根据知识库12中定义的给定系统支持的值和本体中定义的参考值之间的语义映射，标准化从系统数据源读取(或写入系统数据源)的数据。语义查询模块28还提供从知识库添加、更新和移除事实的功能，以及更新本体、管理整体一致性的功能。
知识库12填充有各种建筑系统实体及其关系的语义表示(符合知识库的本体)。示例性实施方案可以基于使用RDF作为用于将建筑系统表示为语义图的通用数据模型，其中在建筑系统中发生的各种实体彼此相关并且根据链接数据架构映射到本体。知识库12的本体提供的信息的实例包括但不限于：建筑的结构(楼层、房间等)；安装在建筑中位于空间中的装置；设备件之间的关系(例如，特定的空调机组用于特定的可变风量风箱)；每个装置提供的I/O、命令和可配置参数的注释描述，以及相关源系统寻址信息。
除了存储建筑系统数据20的语义描述之外，知识库12还为建筑系统10提供参考模型，该参考模型以机器可处理的本体语言编码，描述建筑实体和与每个寻址域(例如，HVAC、建筑运输、安防、安全)相关的关系。这种参考模型的实现可以依赖于能够实现自动推理和高效查询能力的基于形式/逻辑的语言(例如，OWL/RDF、描述逻辑、数据日志变体、F逻辑)。可以通过语义查询语言诸如SPARQL对知识库12进行访问。
图3示出了知识库12中的示例条目。条目对应于根据本体提供的概念模型布置的建筑系统数据20的语义描述。知识库12中的每个条目可以对应于各种数据类型诸如数据点、属性、装置、设备等。建筑系统数据20的语义描述之间的关系通过识别元素是如何组织和相关的来提供建筑系统10的模型。可以使用唯一标识符诸如RDF标识符标识知识库12中的条目。
知识库12的本体通过将知识库12中的条目相互关联以提供物理业务系统10的组织和表示来提供业务系统10的模型。本体定义和建模实体诸如空间(例如，物理界定的区域诸如场所、建筑、楼层等)、设备(例如，组成系统的机械装置(例如，致冷器、AHU、进入门等))、装置(例如，提供I/O或数据精化功能的电子装置(例如，致动器、片上系统、传感器装置等))和信息对象(例如，与装置相关联并可能表示输入、输出、配置参数、事件等的信息实体)。应当理解，知识库12的本体可以定义和建模各种实体，并且实施方案不限于本公开中提供的实例。
图4描绘了用于将建筑系统数据20添加到知识库12的过程。过程开始于40，其中在建筑系统接口24接收建筑系统数据20。在42处，为业务系统数据20生成元数据。如上所述，可以手动、半自动或自动生成元数据。一旦创建了元数据，通过组合元数据和建筑系统数据20在44处创建语义描述。语义描述将业务系统数据和元数据组合成适合于存储在知识库12中的格式。语义注册模块22可以在创建业务系统数据20的语义描述时访问语义服务模块30。在46处，将语义描述添加为知识库12的本体的条目。
一旦填充了知识库12，用户就可以对其进行访问。用户接口14允许访问知识库12。用户接口14可以体现在具有存储器的基于微处理器的装置诸如计算机服务器上。用户可以经由网络远程访问用户接口14。用户接口14经由语义服务模块30和语义查询引擎28提供与匹配特定标准的实体相关的业务系统数据的检索。用户接口14允许用户输入语义查询(例如，获取与给定空间中的空气温度相关的所有传感器数据)。语义服务模块30将用户语义查询转换为语义查询引擎28用来访问知识库12的命令(例如，GET)。用户接口14还提供全文搜索，以发布被制定为关键词集合的请求。用户接口14还提供知识库12内容的更新(元数据的添加/移除)。
知识库提供以结构化和语义丰富的方式表示建筑系统实体和数据源。使用允许可扩展导航和查询响应时间的技术建立和管理这些实体之间的语义关系。提供单个入口点(例如，用户接口)以访问知识库，利用特定技术(例如，在语义Web和知识表示字段中提出的那些)的执行性能以便跨系统查询数据源，通过域特定的规则推测新信息，允许用户添加自定义注释和标签。用户应用可以专注于以统一方式识别和访问来自异构系统的数据的增值解决方案。
尽管已经仅结合有限数目的实施方案详细描述了本公开，但是应当容易理解，本公开不限于此类所公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改以并入之前未描述但与本公开的精神和范围相符的任何数量的变型、变更、替代或等效布置。另外，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但应当理解的是，本公开的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (8)

1.一种用于建筑系统的建筑管理系统，所述建筑管理系统包括：
被配置成接收建筑系统数据的建筑系统接口；
被配置成接收所述建筑系统数据的知识库，所述知识库提供所述建筑系统的模型，所述建筑系统数据和响应于所述建筑系统数据生成的元数据被组合以生成所述建筑系统数据的语义描述，所述建筑系统数据的所述语义描述被布置在本体中；以及
被配置成访问所述知识库的用户接口，
其中，所述建筑管理系统还包括：
语义注册模块，其被配置成响应于所述建筑系统数据生成所述元数据；
语义查询模块，其被配置成为用户应用提供检索和更新所述建筑系统数据的所述语义描述的功能；以及
与所述用户接口、所述语义注册模块和所述语义查询模块通信的语义服务模块，所述语义服务模块被配置成生成访问所述知识库、调用所述语义注册模块的功能并且与所述语义查询模块交互的命令，
其中，所述语义服务模块提供通过所述建筑系统接口收集所述建筑系统数据来填充所述知识库的机制，并且
其中，所述语义查询模块从所述语义服务模块接收请求，并且生成要在所述知识库之上执行的适当查询和推理。
2.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中：
所述元数据是通过手动、半自动或自动中的至少一种生成的。
3.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中：
组合所述元数据和建筑数据以创建所述建筑系统数据的所述语义描述。
4.如权利要求1所述的建筑管理系统，其中：
访问所述知识库的所述命令包括读取和写入命令。
5.一种为建筑系统创建知识库的方法，所述方法包括：
接收建筑系统数据；
响应于所述建筑系统数据生成元数据；
组合所述元数据和建筑系统数据以生成所述建筑系统数据的语义描述；并且
将所述建筑系统数据的所述语义描述存储在所述知识库的本体中，所述知识库提供所述建筑系统的模型；
其中，所述方法还包括：
提供被配置成访问所述知识库的用户接口；
提供语义注册模块，所述语义注册模块被配置成响应于所述建筑系统数据生成所述元数据；
提供语义查询模块，所述语义查询模块被配置成为用户应用提供检索和更新所述建筑系统数据的所述语义描述的功能；
提供与所述用户接口、所述语义注册模块和所述语义查询模块通信的语义服务模块，所述语义服务模块被配置成生成访问所述知识库、调用所述语义注册模块的功能并且与所述语义查询模块交互的命令，
其中，所述语义服务模块提供通过所述建筑系统接口收集所述建筑系统数据来填充所述知识库的机制，并且
其中，所述语义查询模块从所述语义服务模块接收请求，并且生成要在所述知识库之上执行的适当查询和推理。
6.如权利要求5所述的方法，其中：
所述元数据是通过手动、半自动或自动中的至少一种创建的。
7.如权利要求5所述的方法，其中：
将所述建筑系统数据的所述语义描述存储在所述知识库的所述本体中包括作为语义服务模块访问以生成访问所述知识库的命令。
8.如权利要求5所述的方法，其中：
访问所述知识库的所述命令包括读取和写入命令。
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