專利名稱：一種基于本體論及移動網(wǎng)絡(luò)的汽車故障診斷系統(tǒng)的發(fā)明的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，近年來汽車用戶的保有量在不斷的增加，汽車廠商為了提高汽 車的競爭了不斷的采用新技術(shù)、新材料、新工藝以提高汽車的動力性，排放性，安全性等技 術(shù)性能，與此同時汽車的售后服務(wù)也越來越受到人們的關(guān)注。但是，目前我過的汽車服務(wù)企 業(yè)質(zhì)量不高，結(jié)構(gòu)不合理，“多、小、差、亂”仍是汽車服務(wù)企業(yè)存在的主要問題。之所以出現(xiàn) 這樣的現(xiàn)象原因是是多方面的。首先汽車是一個運動體，它的多數(shù)故障都是在運行的時候 出現(xiàn)的，這樣汽車一般是不能及時送往維修廠進行故障檢測并且維修的。而且即使用戶用 故障診斷儀檢測出故障代碼，一般情況下駕駛員是不知道這個代碼代表的是什么故障，因 此當(dāng)故障出現(xiàn)后汽車駕駛員對汽車故障的描述并且將該故障傳達給一個專業(yè)的汽車故障 診斷中心顯得特別的重要，但是由于汽車駕駛員的知識背景和語言背景不同對同一個故障 的描述可能不盡相同。這樣就對汽車的故障診斷帶來了問題。因此一個好的汽車售后服務(wù) 系統(tǒng)因該是汽車使用者，汽車專家，汽車生產(chǎn)廠商，汽車維修工廠，道路輔助設(shè)施協(xié)同工作， 建立一個對汽車故障理解的共同模型，并且由于汽車是運動體，通訊方式應(yīng)該選擇移動通 訊設(shè)備。本發(fā)明涉及一種基于本體論的汽車故障診斷系統(tǒng)，利用移動通訊以及internet 等方式形成一種遠程的汽車故障診斷系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)不受時間和地點的限制，對于汽 車使用者來說只需要遠程通訊設(shè)備和汽車故障診斷儀，并且利用這兩樣來描述故障。本發(fā) 明使用人工智能領(lǐng)域中的本體論(Ontology)相關(guān)概念與技術(shù)，建立深入分析了汽車故障 領(lǐng)域內(nèi)的知識內(nèi)容，定義各知識概念間的關(guān)聯(lián)，并依據(jù)分析后的知識關(guān)聯(lián)架構(gòu)，采用美國 Standford SMI中心所研究開發(fā)的Prot6g63. 1知識管理平臺構(gòu)建了領(lǐng)域本體論，呈現(xiàn)汽車 故障診斷的基礎(chǔ)知識內(nèi)容；通過惠普(HP)實驗室研發(fā)的Jena工具包，以規(guī)則(Rule)呈現(xiàn) 人類專家問題求解的策略流程，對領(lǐng)域本體論內(nèi)的知識概念間的關(guān)聯(lián)進行推論。以上兩者 的結(jié)合為知識庫提供了完整的領(lǐng)域知識架構(gòu)。同時和該系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)也提出了一種基于移動 網(wǎng)絡(luò)的汽車售后服務(wù)系統(tǒng)的框架體系及運行機制?；谝陨媳景l(fā)明的主要創(chuàng)新點在于1)給出了一個遠程故障診斷的總體框架，并 通過本體為車輛屬性定義了類并確定了類與類之間的關(guān)系，這樣車輛的故障相應(yīng)的屬于 一個類別，通過故障所屬的類別來進行故障的劃分；2)建立了遠程故障診斷所需要的汽車 故障診斷信息模型；3)通過本體翻譯器可以實現(xiàn)各種資源的共享，共享的資源是通過本體 論，獲取世界各地不同語言的汽車專家，汽車生產(chǎn)廠商及汽車知識出版物，網(wǎng)絡(luò)中的汽車結(jié) 構(gòu)，維修及診斷信息資源等知識，并且可以使系統(tǒng)的知識不斷地得以擴充與完善；4)本系 統(tǒng)能夠有效地組織與優(yōu)化汽車零部件供應(yīng)商，汽車制造商，汽車維修工廠，汽車道路輔助工 具，GPS等各種資源，為汽車用戶提供最快捷最合理的服務(wù)。語言本體還能將維修建議翻譯 成用戶自己的語言，使維修信息也變得適合不同的使用者。該系統(tǒng)的主要用途有1)可由大型汽車生產(chǎn)制造廠商作為售后服務(wù)系統(tǒng)進行推 廣。一方面，汽車廠商可以為用戶提供最好最便捷的售后服務(wù)，同時汽車廠商也可在全生命 周期內(nèi)跟蹤自己生產(chǎn)產(chǎn)品的使用運行情況，以得到該代產(chǎn)品的設(shè)計與使用缺陷，以便在下
3一代產(chǎn)品進行有目的地改進；2)該系統(tǒng)還可應(yīng)用于保險公司的理賠論證。利用該系統(tǒng)，理 賠中心可以在線檢查車輛的運行技術(shù)參數(shù)，以核實提供理賠請求的真實性；3)該系統(tǒng)也可 以被國家交通管理部門所采用，建立規(guī)范統(tǒng)一的汽車售后服務(wù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展以及道路條件的極大改善世界汽車保有量在不斷 的增加，隨之而來的諸如汽車出現(xiàn)故障后怎樣快速準(zhǔn)確的做出診斷等問題，突出的擺在了 人們的面前。盡管我國汽車售后服務(wù)和維修業(yè)的發(fā)展令人矚目，但與發(fā)達國家相比，仍有很 大差距。企業(yè)質(zhì)量不高，結(jié)構(gòu)不盡合理，“多、小、散、亂”仍是我國汽車維修企業(yè)的基本特征。 針對上述問題，一些學(xué)術(shù)期刊刊登了一些解決的方法。從發(fā)明者了解到的文獻來看，目前利 用本體論及移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對汽車進行遠程診斷及維修服務(wù)方面的發(fā)明還很少報道。發(fā)明者了解到的與本發(fā)明相接近的技術(shù)主要有以下幾個北京醫(yī)學(xué)工程雜志上發(fā)表的李享元，楊宗凱，吳鴻修等的論文，該論文提出的基于 GPRS網(wǎng)的遠程移動心電監(jiān)護系統(tǒng)的研制，系統(tǒng)基于GSM移動通信網(wǎng)GPRS (general packet radio service)功能的遠程移動心電監(jiān)護系統(tǒng)，對心電信號進行自動監(jiān)測、分析、語音告 警，并建立病人的心電數(shù)據(jù)電子病歷檔案和網(wǎng)絡(luò)共享，運行費用低廉，具有臨床應(yīng)用意義。《武漢理工大學(xué)學(xué)報》刊登了吳文兵、張雨、儲浩等提出了汽車狀態(tài)遠程監(jiān)測方案 設(shè)計及其信息傳輸通道特性的分析方面的論文，該論文討論了開展汽車狀態(tài)遠程監(jiān)測研究 的意義，并依托移動通信網(wǎng)、公眾電話網(wǎng)(PSTN)和Internet網(wǎng)設(shè)計了汽車狀態(tài)遠程監(jiān)測方 案。在分析移動信息傳輸通道數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上搭建了汽車狀態(tài)遠程監(jiān)測實驗系統(tǒng)，進行 了信息傳輸通道特性的實驗研究，得到了一些有益的結(jié)果?！镀嚰夹g(shù)》發(fā)表的儲浩，楊曉光，張雨等的“在線車輛遠程監(jiān)測信號的采集及處 理”的論文，該論文利用現(xiàn)有GSM移動通信網(wǎng)設(shè)計了在線車輛遠程監(jiān)測總體方案，并搭建試 驗室研究平臺分析信號遠程傳輸特性，同時進行了汽車發(fā)動機狀態(tài)信號的遠程采集。以所 定義的頻域修正因子，對遠程采集信號進行了有效的修正。該方案開拓了在線車輛遠程監(jiān) 測系統(tǒng)的研究范圍?！镀嚬こ獭飞习l(fā)表的謝輝等的論文“電動汽車示范運行無線遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的 開發(fā)研究”，論文提出的電動汽車示范運行服務(wù)中心遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是基于GPRS網(wǎng)絡(luò)和 Internet網(wǎng)，通過具有CAN接口和GPRS接口的車載智能信息單元，采用無線遠程數(shù)據(jù)傳送 方式，實現(xiàn)對多輛電動汽車的監(jiān)控、標(biāo)定和定位，由此實現(xiàn)故障分析與處理、在線標(biāo)定與優(yōu) 化、數(shù)據(jù)記錄與分析、電子地圖跟蹤等功能。為示范運行提供了有效、方便、快捷而且又經(jīng)濟 的管理手段?！掇r(nóng)業(yè)機械學(xué)報》發(fā)表了陳朝陽、張代勝、任佩紅、許化東等提出的基于故障樹分 析法的汽車故障診斷專家系統(tǒng)，論文提出將故障樹分析法與基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)相 結(jié)合的方法，以故障樹的形式全面、系統(tǒng)、層次性地表述專家知識，通過故障樹自動生成專 家系統(tǒng)診斷規(guī)則庫，實現(xiàn)診斷知識的自動獲取，并確保診斷知識的一致性和完備。并以 Windows98為平臺、Delphi 5. 0為編程語言，開發(fā)出具有友好的人機交互界面、正向與逆向 混合推理和具有解釋功能的汽車故障診斷專家系統(tǒng)。此外，還有上海派恩科技有限公司開發(fā)的智能化機群協(xié)同控制系統(tǒng)采用了 GPRS技術(shù)進行遠程協(xié)調(diào)與監(jiān)控。該系統(tǒng)利用公用數(shù)據(jù)移動通訊網(wǎng)(GSM)作為監(jiān)控中心與移動單 元(如車輛)之間的信息傳輸媒介，利用互聯(lián)網(wǎng)(Internet)作為監(jiān)控中心與分控中心之 間的通訊平臺，利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的定位技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)，結(jié)合運用電子地圖地理信息系統(tǒng)(GIS)，實現(xiàn)對移動單元(如車輛)的位置、狀態(tài)的監(jiān) 控，實現(xiàn)監(jiān)控管理、報警求助、信息查詢等功能。并可針對不同類型的移動單元加強和優(yōu)化 相應(yīng)的監(jiān)控功能，從而保證監(jiān)控系統(tǒng)可滿足各種不同類型的移動單元的監(jiān)控要求。在歐洲，歐盟于2003年提出了 my car event計劃，該計劃旨在利用信息技術(shù)，移動 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及知識工程，為歐盟成員國的汽車用戶提供一種快捷的售后服務(wù)，目前該項目已 接近尾聲，研究者們正在對實施的可行性進行論證。通過以上分析可知，目前國內(nèi)外尚未有一套完整地適合于汽車遠程故障診斷的知 識組織，獲取與共享的系統(tǒng)。發(fā)明者提出的基于本體論及移動通訊網(wǎng)絡(luò)的汽車故障診斷維 修系統(tǒng)具有一定的創(chuàng)新性及較大的社會經(jīng)濟價值。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種基于本體論的汽車故障診斷系統(tǒng)，來達 到使不同廠家、不同使用者等很多背景不相同的汽車故障診斷變得簡單有效。本發(fā)明的基本構(gòu)造包括汽車用戶，移動通訊設(shè)備，汽車知識庫(包括汽車用戶信 息，維修廠家信息，汽車故障診斷信息，汽車設(shè)計信息)，汽車零部件供應(yīng)商，一個遠程處理 中心。本發(fā)明的工作流程是如圖1所示是基于本體論的汽車遠程故障監(jiān)控系統(tǒng)示意 圖，當(dāng)授權(quán)汽車用戶汽車發(fā)生故障后，通過internet或者移動網(wǎng)絡(luò)與SC取得聯(lián)系后，通過 入口認證后，SC處理通過汽車使用者的故障描述，SC經(jīng)過分析和處理后給出快速準(zhǔn)確的維 修信息處理方法。下面來詳細說明本發(fā)明。SC怎樣獲得并且準(zhǔn)確理解汽車用戶描述的故障信息，怎樣給出快速準(zhǔn)確的維修方 法是本發(fā)明系統(tǒng)的核心。首先說明SC怎樣獲得和準(zhǔn)確理解用戶描述的故障信息。SC獲得汽車用戶的信息 是通過兩種渠道；1)用戶自己的描述；2)通過遠程故障診斷儀來獲得。用戶自己的描述就 是用戶用自己的語言和知識背景通過internet或者移動網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到SC這是很簡單 的。下面來說明如何通過遠程故障診斷儀來獲得汽車故障代碼的，當(dāng)汽車發(fā)生故障之后， 如果SC通過用戶的描述不能準(zhǔn)確的判斷出汽車的故障信息，則需要提取汽車的故障代碼， 汽車的每個特定的故障都對應(yīng)著一個代碼，例如用手持式測試儀診斷出汽車故障碼DTC為 P0100則表明空氣流量計電路有故障，若故障碼為P0120則表示節(jié)氣門位置傳感器有故障， 這樣把汽故障診斷儀診斷出的故障代碼通過無線傳輸傳送至SC。然后說明一下SC怎樣準(zhǔn)確理解用戶的描述的故障信息。每一個汽車制造商都有 他們各自的詞匯去描述汽車的零部件，故障和癥狀等，而且用以表達的語言也各不相同。為 了能快速而準(zhǔn)確地得到故障車輛相關(guān)的維修信息，需要將這些不同語言不同詞匯表達的信 息有機地整合在一起，并且使不同語言背景的用戶、不同汽車制造商、汽車維修商之間能夠 實現(xiàn)無障礙的交流與理解，本體在其中起著一個共同理解的本臺。在同一領(lǐng)域中的該方法 是充分利用已有系統(tǒng)的知識庫，來構(gòu)造可用性強和高度互操作的新系統(tǒng)。針對系統(tǒng)的異構(gòu)性，可通過使用本體建立翻譯器，實現(xiàn)系統(tǒng)間知識的共享，有效地解決現(xiàn)有子系統(tǒng)的異構(gòu)問 題，消除知識的二義性。汽車故障診斷系統(tǒng)是領(lǐng)域性比較強、比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它涉及到汽 車零部件構(gòu)成、汽車用戶、汽車制造商、汽車維修商、零部件供應(yīng)商等領(lǐng)域性的知識，這類知 識同樣適用于汽車的設(shè)計、汽車制造、汽車故障檢測等智能系統(tǒng)中。因此，領(lǐng)域知識的共享 和重用是非常必要的。例如，在汽車遠程診斷系統(tǒng)中，同時要構(gòu)建汽車總體設(shè)計系統(tǒng)、汽車用戶系統(tǒng)、汽 車維修廠家信息系統(tǒng)、汽車零部件商信息系統(tǒng)以及其它相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，這些系統(tǒng) 中要相互利用各自的一些信息與知識，我們則采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)知識的共享該 模型中，各個系統(tǒng)中的知識均采用數(shù)據(jù)庫存儲的，并且不同統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)是完全不同 的，采用的知識表示方式也有一定的差別，因此兩個系統(tǒng)之間不能直接共享信息。為此，我 們可以通過利用本體建立翻譯器來實現(xiàn)系統(tǒng)之間的共享，當(dāng)設(shè)計系統(tǒng)需要用到診斷系統(tǒng)中 的某些知識時，可以通過翻譯器(一)將知識庫一中的知識轉(zhuǎn)化為可共享的形式，從而實現(xiàn) 領(lǐng)域知識的共享，同樣的道理，我們也可將其它系統(tǒng)之間通過翻譯器，將不同系統(tǒng)之間的數(shù) 據(jù)與知識用共享的模型進行表達，反之亦然。此外這些數(shù)據(jù)庫還可以定期的進行拓展和升 級，該模型的關(guān)鍵技術(shù)就是翻譯器的建立和實現(xiàn)，需要根據(jù)所使用的本體表示語言，對數(shù)據(jù) 庫與本體表示語言之間的轉(zhuǎn)換進行研究，關(guān)鍵問題是建立不同結(jié)構(gòu)層次之間的映射關(guān)系。 因此，本體在其中起著十分關(guān)鍵的作用。這樣CS就能夠準(zhǔn)確的理解客戶描述的故障信息。最后來說明SC怎樣給出快速準(zhǔn)確的處理方法。處理故障信息要快速給出并且 要針對某個故障采取特定的措施，這樣才能稱得上是快速準(zhǔn)確。要想做到快速準(zhǔn)確就應(yīng) 該把汽車的各個部分進行類的劃分，這樣才能按照一定的規(guī)律來尋找故障，如圖3的一個 汽車故障診斷示例，這個本體為車輛屬性定義了類并確定了類與類之間的關(guān)系，汽車故障 診斷本體劃分了 1)車輛構(gòu)成與建模；2)產(chǎn)品供應(yīng)商(允許構(gòu)成/建模的信息與制造商 關(guān)聯(lián)在一起)；3)產(chǎn)品(如車輛系列)；4)產(chǎn)品的部件(包括車輛零部件子系統(tǒng)的標(biāo)識以 及替代部件的標(biāo)識)；5)維修提供者(如道路輔助組織和汽車修理廠)等五個大類。這 樣通過故障描述就可以通過這個分類來準(zhǔn)確的理解汽車的屬性，確定了故障部位后，通過 本體庫可以獲得關(guān)于該故障的信息，比如車型、生產(chǎn)廠家、維修工具、配件供應(yīng)商等信息。 為SC提供快速準(zhǔn)確的處理方法提供基礎(chǔ)。如圖5所示描述了汽車故障診斷的信息模型， 指出了主要對象及聯(lián)接維修信息和故障描述之間的關(guān)鍵聯(lián)接關(guān)系。并描述了如何實現(xiàn)和 映射這些實體間關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。在這個模型當(dāng)中有共有10個主要的對象，即系 統(tǒng)(system)，條件(condition)，癥狀(symptom)，診斷測試(diagnosticTest)，測試結(jié)果 (TestResult)，診斷的故障(Fault)，維修信息(R印airlnformation)，術(shù)語(Term)，術(shù)語集 (termology)以及語言(HumanLanguage)等。其中兩個對象形成了模型的核心，即診斷的 故障(Fault)與維修信息(R印airlnformation)。故障可以直接通過由診斷結(jié)果而得到， 或可通過問題、條件、測試直至故障確定。故障與測試結(jié)果的關(guān)系為確定-被確定的關(guān)系 (identifies-identifiedBy)。維修信息可通過多種語言表達，其它所有的對象都支持確 定和診斷汽車的故障。以圖5所描述的汽車故障診斷信息模型為基礎(chǔ)，利用本體語義語言 (OWL, Ontology Web language)，我們即可建立汽車遠程故障診斷所需要的本體庫，再結(jié)合 汽車遠程故障診斷所需要的數(shù)據(jù)庫(如維修廠家的位置信息等)，即可構(gòu)建系統(tǒng)所需要的 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這是診斷系統(tǒng)的核心，也是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)。
綜合以上所述，下面來說明具體實施的一個典型實例當(dāng)授權(quán)的用戶汽車發(fā)生故 障時，汽車使用者用自己的語言和方式來描述故障(由于有術(shù)語本體庫可以進行翻譯)， SC(汽車服務(wù)中心)接受到經(jīng)過術(shù)語本體庫翻譯的汽車使用者描述的故障信息，通過這 個信息來判斷用戶能否提供故障自診斷碼(有的汽車廠商對特定的故障用相應(yīng)的編碼表 示)，如果能夠提供，則將此故障診斷碼傳送至sc，SC通過無線傳輸來接受用戶發(fā)來的故障 自診斷碼，如果故障能夠通過用戶自身來排除則給出相應(yīng)的排除方法，如果不能則需要判 斷是否需要專門的配件，需要的話則聯(lián)系相應(yīng)的汽車配件商送配件到離事故車最近的維修 站，維修站派人帶上設(shè)備前往維修，如果不需要專門的配件則直接聯(lián)系附近維修站，維修站 派人前往維修，如果汽車用戶附近沒有維修點的話，則派出緊急維修應(yīng)急車前往維修?；?本體的診斷過程是通過術(shù)語本體庫可以使不同語言背景、不同知識背景的用戶的描述變 成SC能夠理解的術(shù)語，SC接下來需要判斷用戶能否提供故障自診斷碼，如果能夠提供的話 SC則要求用戶將故障碼發(fā)送到SC，如果故障能夠通過用戶自己排除，則給出維修建議，如 果故障不能自行排除的話，則需要判斷是否要進行診斷測試，如果需要進行診斷測試的話， 則通過遠程診斷儀器從用戶的故障車輛上面提取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。根據(jù)這個測試的結(jié)果來 判斷汽車相應(yīng)的故障的，并給出相應(yīng)的處理結(jié)果，如果故障不能診斷則通過其他的診斷方 法，如基于規(guī)則的診斷，基于模型的診斷，基于案例的診斷，基于查詢的診斷等，診斷出故障 后給出相應(yīng)的處理維修建議。通過遠程通訊把處理方法發(fā)送給汽車使用者或者是最適合的 汽車維修廠家。


本發(fā)明的上述和其他特征、優(yōu)點通過附圖所示實施實例的描述將變得非常明顯。配合所附圖示，說明如下圖1為基于本體論的汽車遠程故障診斷系統(tǒng)示意圖該圖為本發(fā)明提出的系統(tǒng)框圖。當(dāng)汽車出現(xiàn)故障后，可以通過車載的通訊工具或 者移動網(wǎng)絡(luò)向汽車服務(wù)中心發(fā)出請求，通過認證后，汽車服務(wù)中心即可接通與故障車輛的 聯(lián)系。汽車服務(wù)中心可以通過駕駛員的描述，或通過故障車輛的車載發(fā)射裝置及無線網(wǎng)絡(luò) 發(fā)送故障車輛的運行信息(包括故障自診斷代碼)，汽車服務(wù)中心則可根據(jù)這些信息初步 診斷汽車的大致故障并給出相應(yīng)的維修建議。維修中心還可根據(jù)故障車輛所在的位置信息 (可通過GPS得知)以及故障車輛所在地區(qū)的維修廠家的信息，授權(quán)相應(yīng)的聯(lián)盟維修廠家到 故障現(xiàn)場進行維修，或指派移動維修車輛到故障現(xiàn)場進行維修處理。如果需要更換相應(yīng)的 零部件，維修中心SC還可通知最近的備件供應(yīng)商將相關(guān)的備件送至維修現(xiàn)場。因此，汽車 服務(wù)中心則可利用GSM/GPRS和GPS衛(wèi)星導(dǎo)航接收器相結(jié)合實現(xiàn)對故障車輛的無間斷追蹤， 不斷地獲取汽車位置信息及運行狀況數(shù)據(jù)，并接受授權(quán)用戶的緊急求援及遠程在線故障診 斷的請求。同時，汽車服務(wù)中心也可將對汽車故障與運行狀況的診斷結(jié)論反饋至授權(quán)用戶， 給出相應(yīng)的應(yīng)答處理措施。該網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新點是通過移動設(shè)備或者internet實現(xiàn)與SC通訊，最終獲得故障診 斷總體框架清晰方便。圖2為基于本體論的汽車故障診斷系統(tǒng)的知識共享由于各個數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)是完全不同的，采用知識表示方式也有一定的差別，兩個
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系統(tǒng)之間不能實現(xiàn)信息共享。為此我們可以通過本體建立翻譯器，來實現(xiàn)資源的共享，如圖 2所示，當(dāng)系統(tǒng)需要用到知識庫一中的內(nèi)容時，就可以通過本體翻譯器一把知識庫一中的資 源翻譯到共享領(lǐng)域。同樣當(dāng)需要的用到知識庫二中的資源時則需要通過本題翻譯器而進行 翻譯。以下為通過本體語言描述的一段關(guān)代碼。<owl Class rdf ID =，，RepairProcedure，，><rdfs: label xml lang = ” cn” > 維修過程 </rdfs label〉rdfdatatype = http://www. w3. org/200l/XMLSchema#string></rdfs:comment)<rdfs:subClassOf><owl: Class rdf: about =，，#RepairInformation，，/></rdfs:subClassOf><owl:disjointwith><owl: Class rdf: about =，，#Maintenance，，/></owl:disjointwith></owl: Class)Owl (ontology web language)本體論的汽車故障診斷系統(tǒng)的知識共享圖中創(chuàng)新點是實現(xiàn)系統(tǒng)間知識的共享， 有效地解決現(xiàn)有子系統(tǒng)的異構(gòu)問題，消除知識的二義性。使汽車零部件構(gòu)成、汽車用戶、汽 車制造商、汽車維修商、零部件供應(yīng)商等與汽車故障診斷系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域性知識得到共 享，這類知識同樣適用于汽車的設(shè)計、汽車制造、汽車故障檢測等智能系統(tǒng)中。因此，領(lǐng)域知 識的共享和重用是非常必要的。圖3為汽車故障診斷本體的示例該圖為一個故障診斷的示例，這個本體為車輛的屬性定義了類，在這個例子中給 汽車的屬性定義了五類，分別是1)車輛構(gòu)成與建模；2)產(chǎn)品供應(yīng)商(允許構(gòu)成/建模的信 息與制造商關(guān)聯(lián)在一起)；3)產(chǎn)品(如車輛系列)；4)產(chǎn)品的部件(包括車輛零部件子系 統(tǒng)的標(biāo)識以及替代部件的標(biāo)識)；5)維修提供者(如道路輔助組織和汽車修理廠)。通過 相應(yīng)的方法確定了故障部位后，通過本體庫可以獲得關(guān)于該故障的信息，比如車型、生產(chǎn)廠 家、維修工具、配件供應(yīng)商等信息。為正確給出維修建議和方法提供基礎(chǔ)。本示例的創(chuàng)新點在于為車輛的屬性定義了五大類，診斷及維修都是屬于五大類 當(dāng)中的一類，使診斷系統(tǒng)更加系統(tǒng)化，這樣為獲得該故障的車型、生產(chǎn)廠家、維修工具、配件 供應(yīng)商等與車輛維修相關(guān)的信息提供了基礎(chǔ)。圖4為用戶汽車發(fā)生故障后并進行維修的主要流程該圖描述了在SC注冊過的用戶從車輛發(fā)生故障到最后獲得維修服務(wù)的一整套流程。圖5為基于本體表達的汽車故障診斷信息模型該模型共有10個主要的對象，即系統(tǒng)(system)，條件(condition)，癥 狀(symptom)，診斷測試(diagnosticTest)，測試結(jié)果(TestResult)，診斷的故障 (Fault)，維修信息(R 印 airlnformation)，術(shù)語(Term)，術(shù)語集(termology)以及語言 (HumanLanguage)等。其中診斷的故障(Fault)與維修信息(Repairlnformation)構(gòu)成了 診斷模型的核心。這兩個實體的關(guān)系為求解-被求解的關(guān)系(solves-solvedBy)，能夠使被 診斷出有故障的車輛零部件與維修信息聯(lián)系起來。這些對象和它們之間的關(guān)系決定了信息 模型的結(jié)構(gòu)。其各部分的功能描述如下(一)系統(tǒng)(System)代表的是車輛中零部件。一個系統(tǒng)可以簡單也可復(fù)雜，復(fù)雜 的系統(tǒng)由子系統(tǒng)組成。一個系統(tǒng)可能正常工作，也可能有缺陷，并表現(xiàn)因故障而產(chǎn)生的故障 現(xiàn)象。系統(tǒng)可以用來測試來評估其功能。一個系統(tǒng)與下列對象相關(guān)聯(lián)。-子系統(tǒng)(subsystem)。一個系統(tǒng)與其子系統(tǒng)(subsystem)間的聯(lián)系可用包含的 關(guān)系來表達。一個系統(tǒng)可由零至多個子系統(tǒng)組成。-診斷測試(DiagnosticTest)。一個系統(tǒng)可以通過診斷測試來進行測試，一個系 統(tǒng)可用零至多個診斷測試來測試。-術(shù)語(Term)。術(shù)語用于描述系統(tǒng)。一個系統(tǒng)可用一至多個術(shù)語來描述。-癥狀(Symtom)。一個系統(tǒng)可能有因故障而導(dǎo)致的現(xiàn)象。一個系統(tǒng)可能表現(xiàn)為零 至多個癥狀。-故障(Fault)。一個系統(tǒng)可能由零至多個故障組成。( 二 )診斷測試(DiagnosticTest)。診斷測試代表一個用于收集關(guān)于車輛某一方 面性能的數(shù)據(jù)的診斷測試。在這個模型中，一個診斷測試被認為是一個特定系統(tǒng)所進行的 單個測試。診斷測試與下列對象相關(guān)聯(lián)。-系統(tǒng)(System)。一個診斷測試測試一個系統(tǒng)。-測試結(jié)果(TestResult)。一個診斷測試可產(chǎn)生一個測試結(jié)果作為測試的輸出。-條件(Condition)。一個診斷測試可有零至多個條件作為測試的輸入數(shù)據(jù)。-故障(Fault)。一個診斷測試可能能檢測到零至多個故障。(三)術(shù)語(Term)。術(shù)語用于描述系統(tǒng)、癥狀和條件對象。術(shù)語與下列對象關(guān)聯(lián)-術(shù)語集(Terminology)。一個術(shù)語與其它術(shù)語之間的關(guān)系可用反身集合關(guān)系來 表達。一個術(shù)語與術(shù)語集可能用零至多個的關(guān)聯(lián)。-系統(tǒng)(System)。一個術(shù)語描述一個系統(tǒng)。-癥狀(Symptom)。一個術(shù)語描述一個癥狀。-條件(Condition)。一個術(shù)語描述一個條件。術(shù)語集(Terminology)。一個術(shù)語集定義概念且表達概念與概念間的關(guān)系。一個 術(shù)語集可與下列對象進行關(guān)聯(lián)。-術(shù)語(Term)。一個術(shù)語與其它術(shù)語間的關(guān)系可表達為反身集合關(guān)系。一個術(shù)語 與術(shù)語集可能用零至多個的關(guān)聯(lián)。(四)癥狀(symptom)。癥狀表示由故障引發(fā)的結(jié)果或現(xiàn)象，也有可能是由環(huán)境因 素(或條件)引發(fā)的。一個故障可以被診斷或可能不能被診斷，因此故障與癥狀間的關(guān)系是可選的。一個癥狀與下列對象相關(guān)聯(lián)。-條件(condition)。一個癥狀可能由零個至多個條件誘發(fā)。-術(shù)語(term)。一個癥狀可由一個至多個術(shù)語描述。-故障(Fault)。一個癥狀可能由零個至多個故障引發(fā)。-系統(tǒng)(System)。一個癥狀可能出現(xiàn)在零個至多個系統(tǒng)中。(五)(condition)。條件表示能引發(fā)癥狀的環(huán)境因素或用于建議對一個系統(tǒng)進行 的診斷測試(DiagnosticTest)。一個條件與下列對象相關(guān)聯(lián)。-診斷測試(DiagnosticTest)。一個條件可建議零至多個診斷測試。-術(shù)語(Term)。一個條件可用零至多個術(shù)語進行描述。-癥狀(Symptom)。一個條件可由零至多個癥狀引發(fā)。(六)故障(fault)。故障表示車輛系統(tǒng)中的一個缺陷。一個故障與下列對象相 關(guān)聯(lián)。-癥狀(Symptom)。一個故障可能引發(fā)零個至多個癥狀。-系統(tǒng)(system)。一個故障可能出現(xiàn)在零個至多個系統(tǒng)中。-測試結(jié)果(testResult)。一個故障可由零至多個測試結(jié)果確定。-診斷測試(DiagnosticTest)。一個故障可由零至多個診斷測試探測。-維修信息(Itepairlnformation)。一個故障可由零至多個維修信息解決。(七)維修信息(Itepairlnformation)。維修信息表示排除一個特定故障所需要 的信息。維修信息并不一定由一個故障得到。例如，如果出現(xiàn)一個以前從未出現(xiàn)的新故障， 則維修信息無法得知。維修信息的內(nèi)容可以用一種或多種語言描述。維修信息可與如下對 象相關(guān)聯(lián)。-故障(Fault)。維修信息是零至多個故障的求解。-語言種類(HumanLanguage)。一個維修信息可由一至多種語言表達。(八)語言種類(Humanlanguage)。人類語言表達維修信息的內(nèi)容。語言種類與 下列對象相關(guān)聯(lián)。-維修信息(R印airlnformation)。維修信息可由多種語言來描述，可實現(xiàn)同一故 障現(xiàn)象或故障診斷結(jié)論的不同語言描述，使不同語言的汽車駕駛員或汽車用戶可以。利用基于本體表達的汽車故障診斷信息模型，可以建立汽車故障診斷?；诒倔w表達的汽車故障診斷信息模型的創(chuàng)新點和意義在于以汽車故障診斷信 息模型為基礎(chǔ)，利用本體語義語言(0WL，Ontology Web language)，我們即可建立汽車遠程 故障診斷所需要的本體庫，再結(jié)合汽車遠程故障診斷所需要的數(shù)據(jù)庫(如維修廠家的位置 信息等)，即可構(gòu)建系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這是診斷系統(tǒng)的核心。圖6為汽車遠程故障診斷流程如果用戶在駕駛過程中車輛發(fā)生故障，用戶可通過車載移動通訊方式聯(lián)接到汽車 服務(wù)中心SC，并通過相關(guān)認證，如果認證通過則汽車用戶可通過交互方式將車輛故障的癥 狀描述給服務(wù)中心SC，也可通過車載移動通訊將車輛的數(shù)據(jù)實時傳送給服務(wù)中心SC，汽車 服務(wù)中心通過用戶描述的癥狀及汽車運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，初步診斷出汽車的故障，并判斷用 戶是否可自行排除故障，如果能夠自行排除，則將如何排除故障的信息傳送給汽車用戶；如 果用戶不能自行排除故障，判斷是否需要專用的備件，如需要，且故障車輛附近有維修廠，
10則通知備件供應(yīng)商，將備件送至維修工廠，維修工廠則到故障現(xiàn)場進行維修；如果故障車輛 附近沒有維修廠，則通知相應(yīng)的機動維修應(yīng)急車到故障現(xiàn)場進行故障排除與維修。汽車遠程故障診斷流程的創(chuàng)新點在于只要汽車出現(xiàn)故障并且可以與SC取得聯(lián) 系就一定可以得到SC的處理結(jié)果并且最終是故障車輛得到維修。圖7為基于本體的診斷過程用戶描述故障現(xiàn)象，術(shù)語本體庫將不同語言背景、不同知識背景的用戶的描述翻 譯為汽車服務(wù)中心能理解的術(shù)語；汽車服務(wù)中心接下來判斷用戶能否提供故障自診斷碼， 如果能，則要求用戶將故障診斷碼傳至汽車服務(wù)中心，汽車服務(wù)中心通過無線傳輸，接收用 戶的故障碼，并由此診斷出汽車的故障，如果故障排除，則給出維修建議；如果故障仍未排 除，則轉(zhuǎn)至是否需要診斷測試。如果需要診斷測試，則通過遠程診斷儀器從用戶的故障車輛 提出相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，得到測試結(jié)果，根據(jù)測試結(jié)果看能否診斷出汽車的故障，如果能診斷 出故障，則給出相應(yīng)的維修建議，否則轉(zhuǎn)至下一步，通過各種診斷方法，如基于規(guī)則的診斷， 基于模型的診斷，基于案例的診斷，基于查詢的診斷等，診斷出相應(yīng)的故障，并給出維修結(jié) 論與維修建議。其中語言本體，能將維修建議翻譯成用戶自己的語言，使其能快速地理解并 得到相應(yīng)的維修服務(wù)?；诒倔w的診斷過程的創(chuàng)新點在于用戶使用自己的語言進行故障描述，SC接收 到經(jīng)過本體處理過的故障信息，經(jīng)過一系列診斷之后處理后，給出的建議和方法也是經(jīng)過 本體處理過的適用于用戶自己的語言。SC:汽車服務(wù)中心，如果汽車的故障本體庫當(dāng)中沒有描述，則直接聯(lián)系服務(wù)中心的 專家進行遠程會診，最終給出診斷意見和處理方法，并且將這個故障和處理方法加入本體庫。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
是以汽車故障診斷信息模型為基礎(chǔ)，利用本體語義語言 (OWL, Ontology Web language)，我們即可建立汽車遠程故障診斷所需要的本體庫，再結(jié)合 汽車遠程故障診斷所需要的數(shù)據(jù)庫(如維修廠家的位置信息等)，即可構(gòu)建系統(tǒng)所需要的 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這是診斷系統(tǒng)的核心。當(dāng)注冊的用戶汽車發(fā)生故障時，用戶通過移動設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)與SC取得聯(lián)系，通過 認證后，由于汽車的生產(chǎn)廠家，還有汽車各個部分等與汽車相關(guān)的屬性在之前已經(jīng)用定義 過類，并且遠程故障診斷所需要的汽車故障診斷信息模型也已經(jīng)建立，因此通過汽車用戶 自己的語言和知識背景對汽車故障進行描述，描述的故障經(jīng)本體術(shù)語庫后傳送至sc，SC通 過用戶的描述的癥狀利用基于本體表達的汽車故障診斷信息模型還有已經(jīng)存在的知識庫， 初步判斷故障類型，進一步判斷用戶能否自行解決故障，如果能則給出相應(yīng)的處理意見和 方法，如果不能則通過遠程診斷儀器從用戶故障車輛上面提取相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)。根據(jù)這個 數(shù)據(jù)來判斷汽車的相應(yīng)故障，如果故障不能通過診斷測試來獲取則通過其他診斷方法，比 如基于規(guī)則的診斷，基于模型的診斷，基于案例的診斷，基于查詢的診斷等，獲得診斷代碼 后則判斷是否需要配件，需要的話則聯(lián)系配件供應(yīng)商，配件供應(yīng)商將所需配件送往離故障 車輛最近的維修站，維修站派人帶上設(shè)備前往故障車輛出事地點進行維修，如果不需要汽 車配件的話則維修站直接派人前往維修，如果附近沒有維修點的話，則派出緊急維修應(yīng)急車前往維修。這樣一個故障車輛便得到了及時高效的維修。
權(quán)利要求
一種基于本體論的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征是通過將不同語言背景、不同知識背景的汽車使用者所描述的汽車故障進行處理后，給出快速準(zhǔn)確的維修意見或者方法，或者找出汽車用戶附近的維修點，進行快速維修，或者派出維修應(yīng)急車前往故障車輛地點維修。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的將不同語言背景、不同知識背景的汽車使用者所描述的汽車 故障進行處理其特征是通過的是翻譯器使本體資源共享。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車故障處理其特征是通過汽車駕駛員的描述或者是遠程故 障診斷儀器來實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述根據(jù)故障其特征是能夠給出快速準(zhǔn)確的判斷。
5.如權(quán)利要求2所述的翻譯器其特征是它可以實現(xiàn)系統(tǒng)間知識的共享，有效地解決 現(xiàn)有子系統(tǒng)的異構(gòu)問題，消除知識的二義性。
6.如權(quán)利要求3所述的診斷方法其特征是通過建立一個汽車的信息模型來進行診斷的。
7.如權(quán)利要求3所述的遠程診斷方法還包括規(guī)則的診斷，基于模型的診斷，基于案例 的診斷，基于查詢的診斷。
8.如權(quán)利要求4給出準(zhǔn)確判斷特征是先判斷用戶能否自行處理故障，如果能自行解 決故障則給出處理建議或者方法，用戶不能自己處理的，則SC(汽車服務(wù)中心)需要得到相 應(yīng)故障碼，通過故障碼判斷故障的類別并判斷是否需要專用配件，最后通過離故障車輛最 近的維修站攜帶相關(guān)設(shè)備和配件(如果需要的話)，如果故障車輛附近沒有維修站則派出 維修應(yīng)急車前往維修。
9.如權(quán)利要求4特征是通過本體為車輛屬性定義了類并確定了類與類之間的關(guān)系。 汽車故障診斷本體劃分了 1)車輛構(gòu)成與建模；2)產(chǎn)品供應(yīng)商(允許構(gòu)成/建模的信息與 制造商關(guān)聯(lián)在一起)；3)產(chǎn)品(如車輛系列)；4)產(chǎn)品的部件(包括車輛零部件子系統(tǒng)的 標(biāo)識以及替代部件的標(biāo)識)；5)維修提供者(如道路輔助組織和汽車修理廠)等五個大類。 根據(jù)故障所屬的類來進行相應(yīng)的診斷。
10.如權(quán)利要求6所述建立的汽車信息模型指出了主要對象及聯(lián)接維修信息和故障描 述之間的關(guān)鍵聯(lián)接關(guān)系，該模型的其特征是共有10個主要的對象。包括系統(tǒng)(system)， 條件(condition)，癥狀(symptom)，診斷測試(diagnosticTest)，測試結(jié)果(TestResult)， 診斷的故障(Fault)，維修信息(R印airlnformation)，術(shù)語(Term)，術(shù)語集(termology)以 及語 目(HumanLanguage)。
全文摘要
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，近年來汽車用戶的保有量在不斷的增加，汽車廠商為了提高汽車的競爭了不斷的采用新技術(shù)、新材料、新工藝以提高汽車的動力性，排放性，安全性等技術(shù)性能，與此同時汽車的售后服務(wù)也越來越受到人們的關(guān)注。但是，目前我國的汽車服務(wù)企業(yè)質(zhì)量不高，結(jié)構(gòu)不合理，“多、小、差、亂”仍是汽車維修企業(yè)存在的主要問題。本發(fā)明涉及一種基于本體論及移動網(wǎng)絡(luò)的汽車故障診斷系統(tǒng)，利用本體的優(yōu)勢實現(xiàn)汽車維修需要的各種資源的共享，該系統(tǒng)通過移動通訊以及internet等方式進行遠程通訊獲得汽車的故障信息，最終使故障車輛獲得快速高效的維修。一方面，該系統(tǒng)可由大型汽車生產(chǎn)制造廠商作為售后服務(wù)系統(tǒng)進行推廣。另一方面，該系統(tǒng)還可應(yīng)用于保險公司的理賠論證。
文檔編號G06Q50/00GK101853478SQ200910097100
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者季白楊, 易建軍, 蔣靈潔, 袁野 申請人:杭州信雅達科技有限公司;華東理工大學(xué)