CN113204646A - 一种盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置 - Google Patents

一种盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置，包括：获取盾构机维护领域的知识；对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。通过构建语义网络框架把工程师自身的维护经验及相关的非结构性维护资料转化为更加数字化、结构化和规范化的维护知识，最终可以更好地利用盾构机的维护知识进行维护。

Description

一种盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置
技术领域
本发明涉及知识图谱技术领域，尤其涉及一种盾构机维护的语义网络框架构建方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
盾构机是基于机械工程、电气工程等多项学科交叉设计的高端隧道掘进设备，其结构非常复杂，所包含的系统和零部件繁多，同时作业环境大多在地下、山体、淤泥等比较恶劣的情况下，因此盾构机在作业的过程中极易发生故障。当盾构机发生故障后，需要对盾构机进行相关的维护，目前盾构机实施维护的主要形式是根据工程师的已有的经验，对盾构机进行现场勘验并出具相关的检测报告和维护方案等，相关的维护经验仅存在于工程师的大脑及相关的非结构性维护资料中，这就导致了盾构机维护知识的数字化、结构化和规范化程度不高。同时目前国家相关的机构出台了相关规定，要求盾构机的维护需要具有盾构机维护资质的专业机构检测认证并出具相应检测报告才能进行维护，相关资质的获取对企业盾构机维护知识的数字化、结构化和规范化要求较高。那么基于以上的背景，盾构机维护的相关企业迫切地需要把工程师自身的维护经验及相关的非结构性维护资料转化为更加数字化、结构化和规范化的维护知识。
发明内容
本发明目的在于，提供一种盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置，以解决现有的盾构机维护知识资料内容多、标准不一且有大量的重复内容，缺乏统一的维护框架的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种盾构机维护的语义网络框架构建方法，包括：
获取盾构机维护领域的知识；
对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
优选地，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
优选地，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
优选地，所述核心概念层次图包括三层类，第二层类是第一层类的子类，第三层类是第二层类的子类。
优选地，定义所述类的对象属性为状态、操作、维护及说明书标准，所述操作包括操作员操作，所述维护包括维护方案；定义所述类的数据属性为实例名称。
本发明还提供一种盾构机维护的语义网络框架构建装置，应用于上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，包括：
知识获取模块，用于获取盾构机维护领域的知识；
核心概念提取模块，用于对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
核心概念层次图构建模块，用于利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
语义网络框架构建模块，用于定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
优选地，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
优选地，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
本发明还提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法。
本发明的盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置中，构建盾构机维护知识统一的语义网络框架，避免盾构机维护知识的标准不一以及内容大量重复的情况，通过构建语义网络框架把相关的非结构性维护资料转化为更加数字化、结构化和规范化的维护知识，最终可以更好地利用盾构机的维护知识进行维护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的盾构机维护的语义网络框架构建方法的流程示意图；
图2是本发明提供的盾构机维护的语义网络框架构建方法的实例示意图；
图3是本发明提供的盾构机维护的语义网络框架构建方法的实例示意图；
图4是本发明提供的盾构机维护的语义网络框架构建方法的实例示意图；
图5是本发明提供的盾构机维护的语义网络框架构建方法的实例示意图；
图6是本发明某一实施例提供的计算机终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明实施例提供一种盾构机维护的语义网络框架构建方法，包括：
S10、获取盾构机维护领域的知识；
S20、对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
S30、利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
S40、定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
在本实施例中，构建的盾构机维护语义网络框架主要围绕盾构机的维护展开，需要明确盾构机维护语义网络框架的领域及范围。通过文献、电子资料、领域专家交流等途径获取信息。构建盾构机智能维护的语义网络框架范围主要包括盾构机定期维护、预测性维护、故障维护，围绕这几个方面构建盾构机智能维护语义网络框架。通过查询相关文献、电子资料、书籍等，尚未有盾构机智能维护领域的语义网络框架，因此所构建的语义网络框架尚无可借鉴的相关成果。
另外，获取盾构机维护领域的知识，盾构机维护领域的知识获取主要通过和相关领域专家进行交流，从相关公司获取盾构机维护领域大量相关的电子资料来完成。相关资料包括《φ6260泥水式盾构机维护资料》、《φ6340土压平衡盾构机维护资料》、《海瑞克土压平衡盾构机维护资料》、《地龙一号二号盾构机维护资料》以及盾构机结构分解的相关资料等。
然后，初步确定盾构机维护领域核心概念，对获取的知识进行初步的分类、整理并提取出重要的领域核心概念。关于盾构机构造的领域核心概念，初步分设备零部件和盾构机维护的类别，很多概念是对众多概念的总体抽象概括，可能部分核心概念出现覆盖重复、不完整等状况，不是特别地规范和统一。若要构建比较规范且逻辑比较强的领域概念，需要通过本体编辑软件protégé进一步地进行梳理。
进一步地，建立盾构机维护的领域核心概念层次图。在初步确定盾构机维护领域核心概念中，初步确定了盾构机维护的领域核心概念，建立盾构机维护的领域核心概念层次图将对上一步骤中的领域核心概念层次做进一步的分类、合并、归纳及抽象，把原本重复、不规范的领域核心概念变为抽象性、逻辑性、层次性较强的核心概念。
最后定义领域核心概念间属性及约束。在建立盾构机维护的领域核心概念层次图中建立了盾构机维护领域的核心概念及层次，此时核心概念层次还不能作为盾构机维护的语义网络框架，因为还缺乏定义概念间属性及约束，需通过定义类的属性及约束来详细描述核心概念层次的结构与特征，最终通过定义概念间的对象属性与数据属性完成了盾构机维护的语义网络框架。
盾构机维护的语义网络框架实例验证。盾构机维护的语义网络框架构建完成后，通过编辑软件protégé对盾构机维护的语义网络框架进行实例验证，从而进一步验证所构建的语义网络框架是否符合实际应用。以语义网络框架中的核心概念盾构机构造为例，向核心概念中填充实例伸缩筒体、伸缩面密封圈、伸缩面耐磨板、壳体法兰连接处的密封圈等，如图2所示为多个实例添加到软件protégé中的示意图。通过软件Protégé对盾构机维护的语义网络框架和填充的实例进行可视化，得到如图3所示的可视化效果图，验证语义网络框架是否符合实际。
通过本发明可以把盾构机维护领域的知识纳入到统一的语义网络框架中，从而更好地保存宝贵的维护经验，降低了企业实施维护的风险。
在某一个实施例中，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
在本实施例中，前盾、中盾和尾盾为三类重要的设备零部件。通过查阅、总结及归纳盾构机维护的相关资料，又把盾构机维护的类别初步分为盾构机操作工具、盾构机维护、操作员、盾构机的标准、盾构机的结果。其中，盾构机操作工具又可以初步分为在线监测工具、检测工具、维护工具，盾构机维护可以初步分为定期维护、预测性维护、故障维护，操作员的类型包括检修员、拆解员、维修员，盾构机的标准初步确定包含参数、合格标准、在线监测合格标准、定期维护标准重要的领域核心概念。盾构机的结果初步确定包括在线监测结果、检测结果。如表1所示，为初步确定的部分盾构机维护的领域核心概念，是初步分类和归纳得出。
表1.领域核心概念
类别 术语
盾构机构造 前盾、中盾、后盾
盾构机操作工具 在线监测工具、检测工具、维护工具
盾构机维护 定期维护、预测性维护、故障维护
操作员 检修员、拆解员、维修员
盾构机的标准 参数、合格标准、在线监测合格标准、定期维护标准
盾构机的结果 在线监测结果、检测结果
在某一个实施例中，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
在某一个实施例中，所述核心概念层次图包括三层类，第二层类是第一层类的子类，第三层类是第二层类的子类。
请参阅图4，建立盾构机维护领域的核心概念层次图中，盾构机构造、盾构机操作工具抽象为一个概括性更强的核心概念盾构机，添加到核心概念层次中。盾构机操作工具根据使用功能分为在线监测工具、检测工具、维护工具，添加到核心概念层次中。将检修员、拆解员、维修员统一抽象为一个核心概念操作员，添加到核心概念层次中。盾构机的标准重新命名为概括性更强的相关标准，相关标准的核心概念子类包括参数、合格标准、在线监测合格标准、定期维护标准，添加到核心概念层次中。其中参数的子类包括功率、厚度、周期、长度，添加到核心概念层次中。盾构机的结果重新命名为概括性更强的相关结果，相关结果的核心概念子类包括在线监测结果以及检测结果。对于盾构机维护操作不添加到核心概念层次，其和说明书标准将作为核心概念层次的对象属性。在protégé软件中对盾构机维护领域核心概念层次进行编辑，得到附图三所示的核心概念层次图。图4中的最顶层是Thing类，其子类为核心概念层次的第一层，包含盾构机、操作员、相关标准、相关结果；第二层中包含相关标准的子类：参数、合格标准、在线监测合格标准、定期维护标准，盾构机的子类：盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机补充物，相关结果的子类：在线监测结果以及检测结果。第三层中包含参数的子类：功率、厚度、周期、长度，盾构机操作工具：线监测工具、检测工具、维护工具。
在某一个实施例中，定义所述类的对象属性为状态、操作、维护及说明书标准，所述操作包括操作员操作，所述维护包括维护方案；定义所述类的数据属性为实例名称。
在本实施例中，定义类的属性即定义类的对象属性，约束即定义类的数据属性，通过定义核心概念类的属性及约束来实现对类之间关系以及所具有特质的描述。首先定义核心概念类的对象属性为状态、相关操作、相关维护、说明书标准，其中相关操作可以细分为操作员操作；相关维护可以细分为维护方案，维护方案又可以细分到故障前的定期维护操作、在线监测、预测性维护操作与故障后的直接检测、间接检测、故障维护操作。将对象属性通过软件protégé进行编辑，得到如图5所示的核心概念的对象属性。其次定义核心概念类的数据属性为实例名称，因为每个核心概念都会包括具体的实例，所以利用数据属性实例名称来对实体命名。最终通过定义概念间的对象属性与数据属性完成了盾构机维护的语义网络框架。
本发明还提供一种盾构机维护的语义网络框架构建装置，应用于上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，包括：
知识获取模块，用于获取盾构机维护领域的知识；
核心概念提取模块，用于对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
核心概念层次图构建模块，用于利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
语义网络框架构建模块，用于定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
在某一个实施例中，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
在某一个实施例中，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
关于盾构机维护的语义网络框架构建装置的具体限定可以参见上文中对于的限定，在此不再赘述。上述盾构机维护的语义网络框架构建装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
请参阅图6，本发明实施例提供一种计算机终端设备，包括一个或多个处理器和存储器。存储器与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一个实施例中的盾构机维护的语义网络框架构建方法。
处理器用于控制该计算机终端设备的整体操作，以完成上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据以支持在该计算机终端设备的操作，这些数据例如可以包括用于在该计算机终端设备上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。该存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random AccessMemory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable ProgrammableRead-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在一示例性实施例中，计算机终端设备可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific 1ntegrated Circuit，简称AS1C)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device,简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述任意一个实施例中的盾构机维护的语义网络框架构建方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器，上述程序指令可由计算机终端设备的处理器执行以完成上述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，并达到如上述方法一致的技术效果。
本发明的盾构机维护的语义网络框架构建方法及装置中，构建盾构机维护知识统一的语义网络框架，避免盾构机维护知识的标准不一以及内容大量重复的情况，把盾构机维护领域的知识纳入统一的语义网络框架中，通过构建语义网络框架把工程师自身的维护经验及相关的非结构性维护资料转化为更加数字化、结构化和规范化的维护知识，最终可以更好地利用盾构机的维护知识进行维护。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种盾构机维护的语义网络框架构建方法，其特征在于，包括：
获取盾构机维护领域的知识；
对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
2.根据权利要求1所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，其特征在于，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
3.根据权利要求1所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，其特征在于，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
4.根据权利要求1所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，其特征在于，所述核心概念层次图包括三层类，第二层类是第一层类的子类，第三层类是第二层类的子类。
5.根据权利要求1所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法，其特征在于，定义所述类的对象属性为状态、操作、维护及说明书标准，所述操作包括操作员操作，所述维护包括维护方案；定义所述类的数据属性为实例名称。
6.一种盾构机维护的语义网络框架构建装置，其特征在于，包括：
知识获取模块，用于获取盾构机维护领域的知识；
核心概念提取模块，用于对所述维护领域的知识进行初步的分析和分类，提取出领域核心概念，所述领域核心概念包括设备零部件和盾构机维护的类别；
核心概念层次图构建模块，用于利用protégé工具将所述领域核心概念进行进一步的分类、合并、归纳及抽象，以建立盾构机维护领域的核心概念层次图；
语义网络框架构建模块，用于定义所述核心概念层次图中类的对象属性及类的数据属性，以构建盾构机的语义网络框架。
7.根据权利要求6所述的盾构机维护的语义网络框架构建装置，其特征在于，所述设备零部件包括前盾、中盾和尾盾，所述盾构机维护的类别包括盾构机构造、盾构机操作工具、盾构机维护类型、操作员、盾构机的标准和盾构机的维护结果。
8.根据权利要求6所述的盾构机维护的语义网络框架构建装置，其特征在于，所述核心概念层次图的顶层为Thing类。
9.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5任一项所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的盾构机维护的语义网络框架构建方法。
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