專利名稱：一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵企業(yè)管理領(lǐng)域，涉及鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)事故預(yù)案管理，特別是應(yīng)用專 家系統(tǒng)方法對事故預(yù)案進(jìn)行智能化管理。
背景技術(shù)：
在鋼鐵企業(yè)中，流程單體設(shè)備操作控制專家系統(tǒng)研究相對較多，特別是燒結(jié)和高 爐工序，而未見面向企業(yè)事故預(yù)案的專家系統(tǒng)研究成果。文獻(xiàn)《鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程管理方法 研究》(北京科技大學(xué)[博士論文]2007)對鋼鐵生產(chǎn)過程管理中的系統(tǒng)建模方法、優(yōu)化方法 以及執(zhí)行方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并結(jié)合應(yīng)用實例探討了基于信息技術(shù)的系統(tǒng)集成方法。探 討了面向企業(yè)經(jīng)營過程的ERP系統(tǒng)、以及對ERP與MES功能分擔(dān)和協(xié)同作業(yè)等方面做出了 具有創(chuàng)新性的研究工作。此文獻(xiàn)研究核心為過程管理方法，沒有涉及事故預(yù)案管理方法。文 獻(xiàn)《閃速冶金在線智能監(jiān)控與事故預(yù)警系統(tǒng)研究》(江西理工大學(xué)學(xué)報.2007，28 (6))以銅 閃速熔煉生產(chǎn)過程為對象，在傳統(tǒng)的PLC、DCS控制系統(tǒng)上，集成計算機網(wǎng)絡(luò)、軟件開發(fā)、專 家系統(tǒng)、數(shù)模仿真、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)技術(shù)，建立了閃速冶金在線智能監(jiān)控與事故預(yù)警系統(tǒng)。 此文獻(xiàn)主要基于數(shù)學(xué)模型對銅閃速熔冶煉過程進(jìn)行智能判斷和預(yù)警提示，不是面向整個企 業(yè)流程的事故預(yù)案管理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在鋼鐵制造流程中，生產(chǎn)過程所發(fā)生的故障或事故類型繁多，其相應(yīng)的事故預(yù)案 也千差萬別。目前各鋼鐵企業(yè)主要采用預(yù)案手冊對事故預(yù)案進(jìn)行歸納、整理，此傳統(tǒng)的管理 方法使事故預(yù)案信息的可靠性、實時性差，各工序、部門間預(yù)案信息共享不暢。鋼廠生產(chǎn)過 程中，安排人類專家實時監(jiān)控生產(chǎn)故障并提供相應(yīng)預(yù)案是不現(xiàn)實的；若采用傳統(tǒng)的程序?qū)?事故預(yù)案進(jìn)行管理，則又由于事故的復(fù)雜性和涉及問題的多樣性、模糊性，使預(yù)案很難準(zhǔn)確 的描述事故處理措施，解決需要預(yù)案專家才能解決的問題。本發(fā)明提供了一種鋼廠事故預(yù)案的專家系統(tǒng)管理方法，開發(fā)了具有大量專門預(yù)案 知識和事故處理經(jīng)驗的預(yù)案專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠利用知識庫中存儲的預(yù)案規(guī)則進(jìn)行推理 和判斷，模擬預(yù)案專家的決策，為鋼鐵企業(yè)事故提供專家級的解決方案和預(yù)案指導(dǎo)。預(yù)案專 家系統(tǒng)的特征在于選擇語義網(wǎng)方法模塊化獲取事故預(yù)案，運用框架知識表示法擴展語義 網(wǎng)節(jié)點知識，選擇基于規(guī)則的知識表示法在數(shù)據(jù)庫中表示預(yù)案知識，綜合運用知識推理策 略的正向推理、反向推理和混合推理，最終實現(xiàn)鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容主要包括以下幾點1.構(gòu)建了事故預(yù)案專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)預(yù)案專家系統(tǒng)由客戶端界面、知識獲取界面、推理機、解釋程序、數(shù)據(jù)庫和知識庫 組成，其體系結(jié)構(gòu)如附圖1所示。客戶端界面主要面向預(yù)案專家系統(tǒng)的使用者，其權(quán)限僅 限于使用預(yù)案專家系統(tǒng)；知識獲取界面面向知識工程師，主要用于知識庫的增添、修改和維 護(hù)；推理機則是根據(jù)知識庫中的知識推理出預(yù)案的過程；解釋程序是預(yù)案推理過程的說明和描述；數(shù)據(jù)庫用于存儲相應(yīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)；知識庫是存儲預(yù)案規(guī)則知識的集合。基于系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，預(yù)案專家系統(tǒng)的實現(xiàn)過程包括五個步驟知識獲取、語 義網(wǎng)表示、框架擴展、規(guī)則庫建立和推理機制，如附圖2所示。2.開發(fā)了事故預(yù)案專家系統(tǒng)知識獲取方法事故預(yù)案知識獲取方法，首先根據(jù)鋼廠生產(chǎn)過程特點，結(jié)合事故預(yù)案的應(yīng)用范圍， 確定知識源①調(diào)度指揮專家領(lǐng)域?qū)＜沂菍＜蚁到y(tǒng)知識的主要來源，對于鋼廠事故而言， 調(diào)度指揮專家具有專業(yè)的指揮經(jīng)驗和知識，是預(yù)案專家系統(tǒng)不可或缺的知識源；②終端用 戶終端用戶是一種有價值的附加信息源，系統(tǒng)通過對終端用戶咨詢，可以獲得各終端不同 情況下的事故預(yù)案；③預(yù)案手冊查閱相關(guān)的預(yù)案手冊及參考文獻(xiàn)有助于規(guī)范化和專業(yè)化 領(lǐng)域術(shù)語，還可獲取歷史事故的預(yù)案處理經(jīng)驗，為知識庫提供對問題的見解和預(yù)案明細(xì)。三 種知識源的知識主要通過知識獲取界面，經(jīng)知識工程師模塊化、規(guī)則化表示后，進(jìn)入知識庫 存儲，如附圖1所示。其次，從知識源處獲取知識。知識的獲取是一個循環(huán)過程(詳見附圖3)，包括以下 幾個步驟①收集在事故預(yù)案知識庫建立早期階段，先獲得對預(yù)案的基本理解，如事故類 型，涉及工位/部門等；收集過程中，需要有效的人際交流技巧和爭取專家合作技能，使領(lǐng) 域知識得到充分收集；在事故預(yù)案知識庫建立后期，知識工程師需不斷重復(fù)收集預(yù)案知識 并過濾無用預(yù)案，獲取特定、有用的預(yù)案知識；②解釋對收集到的信息進(jìn)行評述和對重要 預(yù)案進(jìn)行辯解。在事故預(yù)案知識庫建立早期階段，收集到的信息相當(dāng)一般，需要建立問題的 目標(biāo)、約束和范圍。在事故預(yù)案知識庫建立后期階段，使用正式方法解釋這個任務(wù)中所需要 的知識；③分析通過解釋所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵知識，為知識組織理論和問題求解策略的形成提 供建議，決定概念關(guān)系以及如何使用這些關(guān)系來解決問題；④設(shè)計完成收集、解釋和分析 任務(wù)后，進(jìn)一步研究的知識的表示方法和推理機制。3.開發(fā)了語義網(wǎng)與框架相結(jié)合的知識表示方法本發(fā)明的知識表示方法首先運用語義網(wǎng)將事故預(yù)案類型及其包含情況模塊化表 示清楚，即語義網(wǎng)的結(jié)點表示實體，事故類型作為一個類，事故的各種情況作為類的對象。 語義網(wǎng)的連線表示各種情況與事故之間的關(guān)系，用AKO連接個體類和它的父類，用IS-A連 接個體類和它的對象。一個事故預(yù)案的語義網(wǎng)知識表示詳見附圖4。其次，運用框架的可擴展性，將語義網(wǎng)結(jié)點的實體擴展為具有槽和槽值的框架， 其中，槽表示該節(jié)點的屬性(如name)，槽值為該節(jié)點屬性的具體值(如高爐跑鐵)。若由 于預(yù)案的特殊性和復(fù)雜性，無法通過語義網(wǎng)節(jié)點的二維擴展描述清楚，則可再對槽值進(jìn)行 框架擴展，建立起三維框架知識體系(詳見附圖5)。通過節(jié)點的三維擴展，使事故預(yù)案建立 起一個龐大的預(yù)案框架體系，體系中某一預(yù)案框架的結(jié)構(gòu)可以是另一個預(yù)案框架的槽值， 并且同一預(yù)案框架結(jié)構(gòu)可以同時作為多個預(yù)案框架的槽值。節(jié)點的三維擴展可以使一些相 同的預(yù)案可以不用重復(fù)存儲，節(jié)省了存儲空間。4.基于規(guī)則建立預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫中的知識表示水平高低直接影響著推理的效率和知識庫維 護(hù)的方便性。由于事故的復(fù)雜性和涉及問題的多樣性、模糊性，本發(fā)明選擇產(chǎn)生式規(guī)則知識 表示法來表示事故預(yù)案，此方法不僅能直接而充分地表達(dá)預(yù)案，而且還能方便的建立和擴 展規(guī)則庫。產(chǎn)生式規(guī)則表示的是前提與前提之間、結(jié)論與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，以及前提與結(jié)論之間的對應(yīng)關(guān)系。規(guī)則通過各種方式相互聯(lián)系，當(dāng)某一各規(guī)則的結(jié)論正好是另一條規(guī) 則的前提時，這兩條規(guī)則即相互串聯(lián)。產(chǎn)生式表示法的表示形式為Rule(規(guī)則序號，[條 件列表]，[結(jié)論列表]，規(guī)則類型，可信度因子)。規(guī)則表示形式中規(guī)則序號為規(guī)則的標(biāo)識 號，條件列表為規(guī)則的前提部分，結(jié)論列表為規(guī)則的結(jié)論部分，規(guī)則類型為根據(jù)事故預(yù)案所 屬區(qū)域(如煉鐵區(qū)域)所規(guī)定的編號，可信度因子用于表示不確定性的規(guī)則，可信度的范圍 定義在(0 1)區(qū)間，表示某條件或規(guī)則成立的可能性，可信度的值越大，該條件或規(guī)則成 立的可能性越高。預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫的規(guī)則建立是在預(yù)案的語義網(wǎng)和框架表示的基礎(chǔ)上，運用產(chǎn) 生式表示法表示預(yù)案知識，如附圖4中的一條規(guī)則可表示為:Rule(l, [Α], [B]，A，C)，該條 規(guī)則的程序邏輯可表示為IF A THEN B(C)；語義網(wǎng)節(jié)點三維擴展(附圖5)的一條規(guī)則可 表示為Rule(2，[Al，All], [Bi], A, Cl)，同樣此條規(guī)則的程序邏輯可表示為IF Al AND All THEN Bl (Cl)，規(guī)則中B、Bl代表相應(yīng)的事故預(yù)案，C、Cl代表規(guī)則相應(yīng)的可信度。通過應(yīng)用產(chǎn)生式表示法將事故預(yù)案表示成規(guī)則形式后，即可利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成 熟的組織、存儲、查詢和管理數(shù)據(jù)的能力，實現(xiàn)預(yù)案規(guī)則在數(shù)據(jù)庫中的二維表存儲。規(guī)則存 儲時規(guī)則序號、規(guī)則類型和可信度因子均用一個字段存儲即可，條件列表和結(jié)論列表則視 其列表數(shù)分配其相應(yīng)的字段即可實現(xiàn)存儲。5.預(yù)案專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫預(yù)案專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要用于存儲歷史上發(fā)生的事故、各類事故發(fā)生的次數(shù)、 事故預(yù)案效果和系統(tǒng)使用情況等信息，并附有相應(yīng)的預(yù)案分析結(jié)果和預(yù)案使用建議。數(shù)據(jù) 庫存儲的數(shù)據(jù)一方面為現(xiàn)場調(diào)度專家及操作人員提供事故處理借鑒，另一方面為知識工程 師從知識源獲取知識提供參考。6.建立預(yù)案專家系統(tǒng)推理機制推理是根據(jù)一定的原則(公理或規(guī)則)從已知的事實(或判斷)推出新的事實 (或另外的判斷)的思維過程，其中推理所依據(jù)的事實叫做前提(或條件)，由條件所推出 的新事實叫做結(jié)論。在預(yù)案專家系統(tǒng)中，推理以知識庫中的已有知識為根據(jù)，推出相應(yīng)的預(yù) 案知識，是一種基于知識并得出知識的推理，即故障一推理一預(yù)案。預(yù)案專家系統(tǒng)的推理機制主要包括兩方面推理策略和搜索策略。①推理策略包括正向推理、反向推理和混合推理。正向推理主要用于客戶端給定 確切的事故名稱，系統(tǒng)推理得出該事故所對應(yīng)的預(yù)案；反向推理用于當(dāng)客戶端想知道某條 預(yù)案所對應(yīng)的事故時，系統(tǒng)采用反向推理搜索知識庫得出對應(yīng)該預(yù)案的某個事故或某些事 故；混合推理用于當(dāng)客戶端輸入條件不充分時，系統(tǒng)先用已知條件進(jìn)行正向推理，得出一些 相應(yīng)預(yù)案，再根據(jù)推出的預(yù)案反向推理尋找各條預(yù)案所對應(yīng)的事故名稱，以此推出事故的 確切名稱或相應(yīng)預(yù)案。②搜索策略包括深度搜索(盡可能的向下一層次搜索，詳見附圖6)和廣度搜索 (在降到下一個更低層次之前在同一層中執(zhí)行搜索，詳見附圖7)。與推理策略相對應(yīng)，預(yù)案 專家系統(tǒng)在知識庫中的搜索方式，當(dāng)系統(tǒng)采用正向推理時搜索方式采用深度搜索；當(dāng)系統(tǒng) 采用反向推理時搜索方式采用廣度搜索；當(dāng)系統(tǒng)采用混合推理時搜索方式采用深度搜索和 廣度搜索相結(jié)合的混合搜索。7.預(yù)案專家系統(tǒng)解釋程序
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預(yù)案專家系統(tǒng)的解釋程序就是對專家系統(tǒng)設(shè)計者或用戶提出的問題給予解釋和 說明，是區(qū)別于傳統(tǒng)程序的關(guān)鍵所在。預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫具有啟發(fā)式的特點，產(chǎn)生式的匹 配是系統(tǒng)求解過程的最基本操作，顯示推理路徑和有關(guān)的產(chǎn)生式匹配情況，就產(chǎn)生了預(yù)案 專家系統(tǒng)問題求解過程的解釋。本發(fā)明的系統(tǒng)在解釋機制過程中加入了日志程序，該日志 程序記錄專家系統(tǒng)問題求解過程中在選定層次上的行為，包括各種狀態(tài)下知識的匹配情況 和狀態(tài)的轉(zhuǎn)化情況。解釋程序還根據(jù)記錄內(nèi)容和解釋控制結(jié)構(gòu)將跟蹤結(jié)果翻譯為用戶能理 解的解釋語句。8.預(yù)案專家系統(tǒng)的運行模式事故預(yù)案專家系統(tǒng)的運行模式為服務(wù)器/客戶端，為便于事故預(yù)案的管理和提高 系統(tǒng)運行效率，本發(fā)明將預(yù)案知識集中存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫表中，由服務(wù)器來進(jìn)行管理， 各客戶端只有訪問和搜索權(quán)限，沒有知識庫修改權(quán)限。知識庫和數(shù)據(jù)庫由知識工程師或特 權(quán)人員進(jìn)行修改或維護(hù)。有益效益本發(fā)明的優(yōu)點在于開發(fā)面向鋼鐵制造流程的預(yù)案專家系統(tǒng)，能夠為鋼廠生產(chǎn)過 程發(fā)生的故障提供及時準(zhǔn)確的專家處理措施和方法，為目前鋼鐵企業(yè)不盡完善的人工經(jīng)驗 處理事故模式轉(zhuǎn)向科學(xué)合理的計算機專家系統(tǒng)處理模式提供有力保障，使生產(chǎn)過程事故處 理效率得到較大程度的提高。


圖1為預(yù)案專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為預(yù)案專家系統(tǒng)的實現(xiàn)過程示意圖。圖3為知識獲取循環(huán)過程示意圖。圖4為事故預(yù)案的語義網(wǎng)表示示意圖。圖5為事故預(yù)案語義網(wǎng)節(jié)點的三維擴展示意圖。圖6為預(yù)案知識庫的深度優(yōu)先搜索方式示意圖。圖7為預(yù)案知識庫的廣度優(yōu)先搜索方式示意圖。圖8為高爐跑鐵事故的語義網(wǎng)表示示意圖。圖9為語義網(wǎng)的二維知識通過節(jié)點擴展增加到三維知識的三維擴展示意圖。圖10為實現(xiàn)系統(tǒng)的推理機制示意圖。(圖中AA代表鋼廠某區(qū)域或領(lǐng)域的事故、A代表具體事故、Al A8代表A事故的 八種情況、All A14代表Al的四種預(yù)案、A21 A24代表A2的四種預(yù)案)
具體實施例方式下面以鋼廠高爐跑鐵事故及其相應(yīng)預(yù)案為實例，闡述本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程。具 體情況為兩座高爐(1號高爐和2號高爐)，每座高爐各有兩個出鐵場(南場和北場)，每 個出鐵場各有兩條鐵路線(一線和二線)。1、事故類型及情況的語義網(wǎng)表示用于顯示事故及其情況之間的基本結(jié)構(gòu)，語義網(wǎng)的結(jié)點表示實體，事故類型作為 一個類，事故的各種情況作為類的對象。高爐跑鐵事故的語義網(wǎng)表示如圖8所示
2、語義網(wǎng)的框架擴展運用框架的可擴展性，將語義網(wǎng)結(jié)點的實體擴展為具有槽和槽值的框架。1)結(jié)點的擴展高爐跑鐵結(jié)點的槽和槽值如表1所示表 權(quán)利要求
一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是預(yù)案專家系統(tǒng)由客戶端界面、知識獲取界面、推理機制、解釋程序、數(shù)據(jù)庫和知識庫組成，客戶端界面面向預(yù)案專家系統(tǒng)的使用者，其權(quán)限僅限于使用預(yù)案專家系統(tǒng)；知識獲取界面面向知識工程師，用于知識庫的增添、修改和維護(hù)；推理機則是根據(jù)知識庫中的知識推理出預(yù)案的過程；解釋程序是預(yù)案推理過程的說明和描述；數(shù)據(jù)庫用于存儲相應(yīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)；知識庫是存儲預(yù)案規(guī)則知識的集合；基于系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，預(yù)案專家系統(tǒng)的實現(xiàn)過程包括五個步驟知識獲取、語義網(wǎng)表示、框架擴展、規(guī)則庫建立和推理機制。
2.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是開發(fā)了事故預(yù)案 專家系統(tǒng)知識獲取方法；事故預(yù)案知識獲取方法，首先根據(jù)鋼廠生產(chǎn)過程特點，結(jié)合事故預(yù)案的應(yīng)用范圍，確定 知識源①調(diào)度指揮專家領(lǐng)域?qū)＜沂菍＜蚁到y(tǒng)知識的主要來源，對于鋼廠事故而言，調(diào)度 指揮專家具有專業(yè)的指揮經(jīng)驗和知識，是預(yù)案專家系統(tǒng)不可或缺的知識源；②終端用戶 終端用戶是一種有價值的附加信息源，系統(tǒng)通過對終端用戶咨詢，能夠獲得各終端不同情 況下的事故預(yù)案；③預(yù)案手冊查閱相關(guān)的預(yù)案手冊及參考文獻(xiàn)有助于規(guī)范化和專業(yè)化領(lǐng) 域術(shù)語，還能獲取歷史事故的預(yù)案處理經(jīng)驗，為知識庫提供對問題的見解和預(yù)案明細(xì)；調(diào) 度指揮專家、終端用戶、預(yù)案手冊三種知識源的知識通過知識獲取界面，經(jīng)知識工程師模塊 化、規(guī)則化表示后，進(jìn)入知識庫存儲。其次，從知識源處獲取知識；知識的獲取是一個循環(huán)過程，包括以下幾個步驟①收 集在事故預(yù)案知識庫建立早期階段，先獲得對預(yù)案的基本理解，如事故類型，涉及工位/ 部門；收集過程中，需要有效的人際交流技巧和爭取專家合作技能，使領(lǐng)域知識得到充分收 集；在事故預(yù)案知識庫建立后期，知識工程師需不斷重復(fù)收集預(yù)案知識并過濾無用預(yù)案，獲 取特定、有用的預(yù)案知識；②解釋對收集到的信息進(jìn)行評述和對重要預(yù)案進(jìn)行辯解；在事 故預(yù)案知識庫建立早期階段，收集到的信息相當(dāng)一般，需要建立問題的目標(biāo)、約束和范圍； 在事故預(yù)案知識庫建立后期階段，使用正式方法解釋這個任務(wù)中所需要的知識；③分析 通過解釋所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵知識，為知識組織理論和問題求解策略的形成提供建議，決定概念 關(guān)系以及如何使用這些關(guān)系來解決問題；④設(shè)計完成收集、解釋和分析任務(wù)后，進(jìn)一步研 究的知識的表示方法和推理機制。
3.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是開發(fā)了語義網(wǎng)與 框架相結(jié)合的知識表示方法；本發(fā)明的知識表示方法首先運用語義網(wǎng)將事故預(yù)案類型及其包含情況模塊化表示清 楚，即語義網(wǎng)的結(jié)點表示實體，事故類型作為一個類，事故的各種情況作為類的對象；語義 網(wǎng)的連線表示各種情況與事故之間的關(guān)系，用AK0連接個體類和它的父類，用IS-A連接個 體類和它的對象；其次，運用框架的可擴展性，將語義網(wǎng)結(jié)點的實體擴展為具有槽和槽值的框架，其中， 槽表示該節(jié)點的屬性，如name，槽值為該節(jié)點屬性的具體值，如高爐跑鐵；若由于預(yù)案的特 殊性和復(fù)雜性，無法通過語義網(wǎng)節(jié)點的二維擴展描述清楚，則再對槽值進(jìn)行框架擴展，建立 起三維框架知識體系；通過節(jié)點的三維擴展，使事故預(yù)案建立起一個龐大的預(yù)案框架體系， 體系中某一預(yù)案框架的結(jié)構(gòu)能夠作為另一個預(yù)案框架的槽值，并且同一預(yù)案框架結(jié)構(gòu)能夠同時作為多個預(yù)案框架的槽值；節(jié)點的三維擴展能夠使一些相同的預(yù)案不用重復(fù)存儲，節(jié) 省了存儲空間。
4.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是基于規(guī)則建立預(yù) 案專家系統(tǒng)知識庫；選擇產(chǎn)生式規(guī)則知識表示法來表示事故預(yù)案，產(chǎn)生式規(guī)則表示的是前提與前提之間、 結(jié)論與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系，以及前提與結(jié)論之間的對應(yīng)關(guān)系；產(chǎn)生式表示法的表示形式 為Rule規(guī)則序號，[條件列表]，[結(jié)論列表]，規(guī)則類型，可信度因子；產(chǎn)生式規(guī)則表示形 式中規(guī)則序號為產(chǎn)生式規(guī)則的標(biāo)識號，條件列表為產(chǎn)生式規(guī)則的前提部分，結(jié)論列表為產(chǎn) 生式規(guī)則的結(jié)論部分，產(chǎn)生式規(guī)則類型為根據(jù)事故預(yù)案所屬區(qū)域，如煉鐵區(qū)域所規(guī)定的編 號，可信度因子用于表示不確定性的規(guī)則，可信度的范圍定義在(0 1)區(qū)間，表示某條件 或規(guī)則成立的可能性，可信度的值越大，該條件或規(guī)則成立的可能性越高；預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫的規(guī)則建立是在預(yù)案的語義網(wǎng)和框架表示的基礎(chǔ)上，運用產(chǎn)生式 表示法表示預(yù)案知識，一條規(guī)則能表示為Rule(l，[Α], [B], A, C)，該條規(guī)則的程序邏輯能 表示為=IF A THEN B(C)；語義網(wǎng)節(jié)點三維擴展的一條規(guī)則能表示為=Rule (2, [Al，All], [Bi]，A，Cl)，同樣此條規(guī)則的程序邏輯能表示為=IF Al ANDAll THEN Bl (Cl)，規(guī)則中B、B1 代表相應(yīng)的事故預(yù)案，C、Cl代表規(guī)則相應(yīng)的可信度；通過應(yīng)用產(chǎn)生式表示法將事故預(yù)案表示成規(guī)則形式后，即能利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫成熟的 組織、存儲、查詢和管理數(shù)據(jù)的能力，實現(xiàn)預(yù)案規(guī)則在數(shù)據(jù)庫中的二維表存儲；規(guī)則存儲時 規(guī)則序號、規(guī)則類型和可信度因子均用一個字段存儲即可，條件列表和結(jié)論列表則視其列 表數(shù)分配其相應(yīng)的字段即能實現(xiàn)存儲。
5.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是預(yù)案專家系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)庫用于存儲歷史上發(fā)生的事故、各類事故發(fā)生的次數(shù)、事故預(yù)案效果和系統(tǒng)使用情況 信息，并附有相應(yīng)的預(yù)案分析結(jié)果和預(yù)案使用建議；數(shù)據(jù)庫存儲的數(shù)據(jù)一方面為現(xiàn)場調(diào)度 專家及操作人員提供事故處理借鑒，另一方面為知識工程師從知識源獲取知識提供參考。
6.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是建立預(yù)案專家系 統(tǒng)推理機制，推理是根據(jù)公理或規(guī)則從已知的事實或判斷推出新的事實的思維過程，其中 推理所依據(jù)的事實叫做前提或條件，由條件所推出的新事實叫做結(jié)論；在預(yù)案專家系統(tǒng)中， 推理以知識庫中的已有知識為根據(jù)，推出相應(yīng)的預(yù)案知識，是一種基于知識并得出知識的 推理，即故障一推理一預(yù)案；預(yù)案專家系統(tǒng)的推理機制包括兩方面推理策略和搜索策略；①推理策略包括正向推理、反向推理和混合推理；正向推理用于客戶端給定確切的 事故名稱，系統(tǒng)推理得出該事故所對應(yīng)的預(yù)案；反向推理用于當(dāng)客戶端想知道某條預(yù)案所 對應(yīng)的事故時，系統(tǒng)采用反向推理搜索知識庫得出對應(yīng)該預(yù)案的某個事故或某些事故；混 合推理用于當(dāng)客戶端輸入條件不充分時，系統(tǒng)先用已知條件進(jìn)行正向推理，得出一些相應(yīng) 預(yù)案，再根據(jù)推出的預(yù)案反向推理尋找各條預(yù)案所對應(yīng)的事故名稱，以此推出事故的確切 名稱或相應(yīng)預(yù)案；②搜索策略包括深度搜索和廣度搜索，深度搜索是向下一層次搜索，廣度搜索是在降 到下一個更低層次之前在同一層中執(zhí)行搜索；與推理策略相對應(yīng)，預(yù)案專家系統(tǒng)在知識庫 中的搜索方式為當(dāng)系統(tǒng)采用正向推理時搜索方式采用深度搜索；當(dāng)系統(tǒng)采用反向推理時搜索方式采用廣度搜索；當(dāng)系統(tǒng)采用混合推理時搜索方式采用深度搜索和廣度搜索相結(jié)合 的混合搜索。
7.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是預(yù)案專家系統(tǒng)的 解釋程序就是對專家系統(tǒng)設(shè)計者或用戶提出的問題給予解釋和說明，是區(qū)別于傳統(tǒng)程序的 關(guān)鍵所在。預(yù)案專家系統(tǒng)知識庫具有啟發(fā)式的特點，產(chǎn)生式的匹配是系統(tǒng)求解過程的最基 本操作，顯示推理路徑和有關(guān)的產(chǎn)生式匹配情況，就產(chǎn)生了預(yù)案專家系統(tǒng)問題求解過程的 解釋；預(yù)案專家系統(tǒng)在解釋機制過程中加入了日志程序，該日志程序記錄專家系統(tǒng)問題求 解過程中在選定層次上的行為，包括各種狀態(tài)下知識的匹配情況和狀態(tài)的轉(zhuǎn)化情況；解釋 程序還根據(jù)記錄內(nèi)容和解釋控制結(jié)構(gòu)將跟蹤結(jié)果翻譯為用戶能理解的解釋語句。
8.如權(quán)利要求1所述一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，其特征是事故預(yù)案專家系 統(tǒng)的運行模式為服務(wù)器/客戶端，將預(yù)案知識集中存儲在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫表中，由服務(wù)器 來進(jìn)行管理，各客戶端只有訪問和搜索權(quán)限，沒有知識庫修改權(quán)限；知識庫和數(shù)據(jù)庫由知識 工程師或特權(quán)人員進(jìn)行修改或維護(hù)。
全文摘要
一種應(yīng)用于鋼廠的事故預(yù)案專家系統(tǒng)，屬于鋼鐵企業(yè)管理領(lǐng)域。系統(tǒng)由客戶端界面、知識獲取界面、推理機制、解釋程序、數(shù)據(jù)庫和知識庫組成，客戶端界面面向預(yù)案專家系統(tǒng)的使用者；知識獲取界面面向知識工程師，用于知識庫的增添、修改和維護(hù)；推理機則是根據(jù)知識庫中的知識推理出預(yù)案的過程；解釋程序是預(yù)案推理過程的說明和描述；數(shù)據(jù)庫用于存儲相應(yīng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)；知識庫是存儲預(yù)案規(guī)則知識的集合；系統(tǒng)的實現(xiàn)過程包括知識獲取、語義網(wǎng)表示、框架擴展、規(guī)則庫建立和推理機制五個步驟。本發(fā)明能為鋼廠生產(chǎn)過程發(fā)生的故障提供及時準(zhǔn)確的專家處理措施和方法，使鋼鐵企業(yè)由人工經(jīng)驗處理事故模式轉(zhuǎn)向計算機專家系統(tǒng)處理模式，提高生產(chǎn)過程事故處理效率。
文檔編號G06Q50/00GK101957942SQ20101024975
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者史建國, 徐安軍, 李 東, 李廣雙, 沈一平, 王新, 田乃媛, 賀東風(fēng), 韓慶, 黃幫福, 齊巖 申請人:秦皇島首秦金屬材料有限公司;北京科技大學(xué);首鋼總公司