CN109492916A - 一种基于本体技术的核电规程模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数字化智能化核电领域，尤其涉及一种基于本体技术的核电规程模型构建方法，包括以下步骤：A，对核电厂规程文本进行分析，确定操作命令的固定句式；B，筛选句中关键词和关键词间关系，关系有表示、参考、满足、实现、之前、包含及它们的反向关系，分别存储在文档元组中供建模使用；C，根据元组构建规程本体系统，由五大部分组成，得到本体专用owl储存文件；D，导入专业图谱显示工具实现可视化，多角度查看研究规程系统；本发明的方法将规程转化为挖掘的相联关系匹配关键概念的结构，使规程文本显示为概念条目清晰的图谱，易于查询记忆、关联知识，对于故障定位、诊断和解决等提供帮助。
Description
技术领域
本发明涉及数字化智能化核电领域，尤其涉及一种基于本体技术的核电规程模型构建方法。
背景技术
本体(Ontology)原是哲学中的一个概念，是对自然存在及其本质的研究。现在认可度较高的是德国卡尔斯鲁厄大学的Studer等学者所更正的含义：概念化、明确、形式化以及共享，即“本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明”。本体可以抽取知识及其属性和相互关系，即对特定领域之中某套概念及其相互之间关系的形式化表达规范知识的形式，最大化提升知识的价值，扩大知识使用范围。
经过理论和实践证明，核电厂运行规程是电厂安全运行必须遵守的操作程序。规程的目的在于使运行人员熟悉核电厂设备，为设备运行、操作和事故处理做出必要指导和提供工作法则，既满足安全操作的需要，同时也为各级领导调度和指挥提供参考依据。核电厂规程文本是核电领域专家所撰写，语言风格更贴近于专家知识系统,分析处理成知识条目具有很大优势。操纵员在实际操作时必须达到熟背它的要求，但是核电厂系统众多、规程复杂，操纵员会在掌握和查找规程耗费大量时间和精力。操纵员在实际的规程操作时，不仅要关注步骤的执行情况和电厂参数的变化，还要把握电厂全局状态，负荷较大容易误操作甚至造成事故。针对这样状况，电子规程随之产生来解决这些局限性带来的问题，可以通过图表或基于文本的形式显示给操纵员，减轻规程带来的操纵员压力从而更加集中于动作执行和核电厂总体安全状况的评估。但是电子规程只是改变了传统纸质规程显示方式，并未缩短操纵员看到规程后大脑思考分析规程这些过程的时间。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种基于本体技术的核电规程模型构建方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种基于本体技术的核电规程模型构建方法，包括以下步骤：
A，对核电厂规程文本进行分析，确定操作命令的固定句式；
B，筛选句中关键词及关键词间的连接关系，连接关系有表示、参考、满足、实现、之前、包含及它们的反向关系，分别存储在文档元组中供建模使用；
C，根据元组构建规程本体系统，由五大部分组成，得到本体专用owl储存文件；
D，导入专业图谱显示工具实现可视化，多角度查看研究规程系统。
优选地，在所述步骤A中，大量分析规程文本确定若干不同句式模型，同时在处理过程中不断验证这些句式的正确性、通用性。文本中有下面几种句式：当句中前部分描述条件后面描述具体操作，可归纳为“条件—操作”；当确认对象1的操作才能进行对象2的操作,可归纳为“条件-操作(操作对象变化)”；当操作需要两种以上的条件可归纳为“条件-条件-操作”；一个条件方可进行多个操作为“条件-操作-操作”。“条件”和“操作”可根据情况设置为空，以上句式都可以分解成“条件—操作”句式的多种组合，这样既能更完整地替代原句，而且形式利于本体建模。
优选地，在所述步骤B中，理解规程基础上分析句子结构，根据步骤A中句式将规程分解成关键词语和连接关系存储在元组当中供建模使用。关键词语是句子的核心，包含系统、设备等以及对它们的操作方法、操作参数、操作状态等。系统和设备具有明显的名词特征，而操作多为动词，可以抽象处理或者名词化，以上均可视为关键概念。连接关系可作为骨架连接关键概念来支撑规程系统，包括：
一，复杂的规程内容经过分解筛选后转化为若干个关键概念可以互相作用、关联的元组，这样的数据和结构同样可以表达原文本的语义，即转化前后的关系可设定成“表示与被表示”；
二，核电厂运行步步相关，操作之间可相互借鉴参考，区别于重复相同操作，这样的关系设定为“参考与被参考”；
三，规程中操作需要达到所限定操作执行所要求的目标，满足操作要求才可以进行之后的操作，进行调整的参数有压力、水位、水质、周期、硼浓度等，这样的操作与执行之间是“满足与被满足”关系；
四，规程操作大多为针对设备进行的操作，包括充注、充注准备、关闭、化学分析、取样分析、排气、打开、监测、转化、除气、断电等，设备与操作动作之间属于“实现与被实现”的关系；
五，运行规程主要按顺序操作的方法进行，自然在规程之间、步骤之间、操作之间都存在着前后顺序现象，即这种顺序关系可设定为“在……之前与在……之后”关系；
六，大小系统、设备部件等之间属于部分与整体，是“包含与被包含”关系。
优选地，在所述步骤C中，根据手动或者通过程序分词手段可将规程文本处理成关键概念和关系词的组合，储存成元组形式，进而通过手动或者protégéAPI导入protégé可制作成本体系统,本体系统分成“共有名词”、“设备代码KKS”、“规程条目”、“设备属性”、“设备操作”五大类，得到规范的本体owl文件。
优选地，在所述步骤D中，专业显示工具种类繁多，例如各种思维导图软件、图谱工具、插件、网页应用等，可选择OntoGraf，owl文件转化为工具对应文件类型，导入后多角度查看研究规程系统。
优选地，所述固定句式和关系适用于大部分核电规程文本，它们会随着所涉及规程内容的增多而增加，可根据具体情况添加，以覆盖所选规程对象范围为目标，这样模型更会处于趋于完善的状态。
本发明适合于核电规程文本，处理其他特点文本仍需其他手段工具。
所涉及的方法不仅可以构建模型用于显示规程图谱，而且可以用于指导编程实现构建过程自动化。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
本发明的基于本体技术的核电规程模型构建，通过分析规程、确立句式、提取关键词和关系、构建本体系统，使用将复杂混乱的规程转化为用挖掘的相联关系匹配关键概念的方法，使规程文本显示为条目清晰的图谱，易于查询记忆、关联知识，对于故障定位、诊断和解决等提供帮助；本发明构建成的知识本体具有通用的格式，能够与其他平台交互，实现了重用和共享，能更大程度挖掘规程知识的使用潜力；本发明仿照人脑分析处理规程的方式，预先将规程处理成操纵人员查看规程后分析的结果形式，减少了操纵员响应操作事件、事故的时间。
附图说明
图1为本发明实施例的总体设计框架图；
图2为本发明实施例的类的等级图；
图3为本发明实施例的电子规程等级图；
图4为本发明实施例的概念图谱图。
具体实施方式
实施例1：
下面将结合附图以及具体实施例子来对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种基于本体技术的核电规程模型设计方案，图1是本发明设计系统的总体流程图，即是对规程分析、确定句式、提取关键概念及关系、构建模型等，下面是具体的实例：
规程以田湾核电站俄罗斯AES-91型压水堆1号核电机组化学和容积控制系统(KBA)运行规程LYG-1-KBA.IS-N018为例，对电厂规程进行分析处理。该化容系统规程具有核电规程文本共性：
1)句式规范单一，规程操作命令较多，语言简单且都可再分解成单个操作。例如：“5.11步骤2.9打开KBA50AA001，继续提升一回路压力接近3.4Mpa”,“5.2中步骤2.4将KBA20AA201和KBA30AA201从自动切换到手动控制”等；
2)逻辑性较强，规程步骤间必有前后、因果递进关系。如果前者操作完成方可进行后续步骤，这样本质性的结构可归结为“条件-操作”，若无条件则“条件”为空。例如：“5.24.2步骤1.6如果有必要继续排空一回路，则执行0继续排空一回路。如果已经达到要求水位，则KBA系统设备状态由机组值长决定”,“4.2.12步骤1.13在出现没有气泡的稳定水流后关闭K4，K5,KBA30AA507”等是属于“条件-操作(操作对象变化)”句式；“投入SLC KBС20EE001”，条件-“无”，操作-“投入SLCKBC20EE001”，属于“条件(空)-操作”；“在ES-680确认,KBA保护和联锁已投用，在运行日志中作记录”中“在ES-680确认,KBA保护和联锁已投用”为两个条件，后者为操作，即属于“条件1-条件2-操作”，即“条件1”为“条件2-操作”的条件，完美地归结成最简洁的“条件-操作”句式；“根据KTC系统运行规程，投运KTC系统，含硼水在线到KBB水箱”同样的原理属于“条件-操作1-操作2”，可转化为“条件-操作”是“操作2”的条件，故所有语句都可以简化为“条件-操作”这样的单元，更加利于处理
3)术语重复率较高，设备系统均采用规范的KKS码，其他名词也是使用频繁。例如化容系统规程中泵组KBA51AP001出现17次，阀门KBA61AA101出现13次。
规程操作文本的处理，即对句子进行关键概念及关系提取，例如规程5.1操作3.3“完成KBA90AP001的安全阀的整定值验证。在运行日志中记录验证结果。”，这两句是最基本的操作，操作的条件为空，即“条件”为空，也属于“条件-操作”句式。句中KKS码、安全阀、整定值验证、验证结果都是关键概念，记录结果则是操作也可抽象成概念，规程可储存成5.1.3.3＝(KBA90AP001,安全阀,整定值验证，记录结果)，规程文本与元组是表示关系，KBA90AP001与安全阀是包含关系，安全阀与整定值是实现关系，整定值验证与记录结果是前后顺序关系。
经过上述的文本处理后即可构建本体模型，如图2显示总体构成，本体模型分成“共有名词”、“基本系统KKS”、“规程条目”、“设备属性”、“设备操作”五大部分，每部分作为一个大类，下面再根据设计要求设置若干小类。“规程条目”中按顺序列出步骤，步骤中细分时则化为其子类，是规程的具体文本所在，可在此查看规程的每个操作及其从属步骤，等级展开图如图3所示。“设备属性”是设备可以进行调整的参数，包含压力、水位、水质、周期、硼浓度等。“设备操作”是对设备进行的一系列了操作，包含充注、充注准备、关闭、化学分析、取样分析、排气、打开、监测、转化、排气等。五大分类及其中小类均有连接，可互相查找，关联度较大，除“规程条目”外其他都是关键概念。操作、属性和关系可以根据需要任意添加或删除，上述的词语几乎可以满足设计全部化容控制系统规程本体的要求，当添加新的规程时，相应也可以补充对应的操作、属性和关系。
规程本体构建完成后既可以在类层次结构中查看，也可以在专业的视图查看工具OntoGraf中浏览，通过查询可找到搜索目标及相应关系，也可筛选关系和概念节点得到目的图像。
规程复杂繁琐，运用本体技术提取规程中最本质的核心知识，核心概念关联起来即是规程本体，同样具有规程文本的表达能力。图4展示的是以泵KBA90AP001为中心的显示视图，图表示核心概念，线条表示概念间的关系，不同关系将以不同颜色线条区分，由于说明书附图不能使用彩色图片，故对所涉及的色彩详细指出。图4中右上角“3.3根据……”与“KPA90AP001”之间虚线是棕色，棕色线条表示解释关系，即操作3.3分解成几个术语的操作；顺着箭头看，“KPA90AP001”与“安全阀”之间虚线是灰色，灰色线条表示整体部分关系，指泵的一个部件安全阀；“安全阀”与事件“整定值验证”是橙色线条相连，表示实现关系，即安全阀要实现整定值验证,而且两者同属于共有名词；“整定值验证”与“记录结果”之间是紫色虚线，紫色线条表示先后关系，即整定值验证后需要记录结果；图中其他线条都是蓝色的，蓝色线条是父子类的包含关系，KBA系统中泵有若干个，其中有KBA90AP001。术语概念间的交互完整地将规程解释出来，即“KBA90AP001的安全阀的整定值验证,记录验证结果”。另外鼠标的停留会显示一些信息，放在线条上显示关系，放在图上显示术语的详细信息，URI用来标记资源的统一资源标识符，superclass显示父类信息，后面显示约束信息等。
本发明结合核电规程简洁易于加工的特点，首次运用本体技术开发核电规程本体模型，融合KKS和规程文本，提取关键概念及关系，使电子规程及其关系层次可视化、规范化。构建成的知识本体具有通用的格式，能够与其他平台交互，实现了重用和共享，能更大程度挖掘规程知识的使用潜力。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
A，对核电厂规程文本进行分析，确定操作命令的固定句式；
B，筛选句中关键词语及关键词语间的连接关系，分别存储在文档元组中供建模使用；
C，根据元组构建规程本体系统，由五大部分组成，得到本体专用owl储存文件；
D，导入专业图谱显示工具实现可视化，多角度查看研究规程系统。
2.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述固定句式包括：
当句中前部分描述条件后面描述具体操作，归纳为“条件—操作”；
当确认对象1的操作才能进行对象2的操作,归纳为“条件-操作(操作对象变化)”；
当操作需要两种以上的条件，归纳为“条件-条件-操作”；
一个条件方可进行多个操作，归纳为“条件-操作-操作”。
3.如权利要求2所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，所述“条件”和“操作”可根据情况设置为空。
4.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述关键词语包含系统、设备以及对它们的操作方法、操作参数、操作状态；所述系统和设备具有明显的名词特征；所述操作抽象处理或者名词化，以上均视为关键概念。
5.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤B中，连接关系可作为骨架连接关键概念来支撑规程系统，具体如下：
一，复杂的规程内容经过分解筛选后转化为若干个关键概念可以互相作用、关联的元组，这样的数据和结构同样可以表达原文本的语义，即转化前后的关系可设定成“表示与被表示”；
二，核电厂运行步步相关，操作之间可相互借鉴参考，区别于重复相同操作，这样的关系设定为“参考与被参考”；
三，规程中操作需要达到所限定操作执行所要求的目标，满足操作要求才可以进行之后的操作，这样的操作与执行之间是“满足与被满足”关系；
四，规程操作为针对设备进行的操作，设备与操作动作之间属于“实现与被实现”的关系；
五，运行规程主要按顺序操作的方法进行，自然在规程之间、步骤之间、操作之间都存在着前后顺序现象，即这种顺序关系可设定为“在……之前与在……之后”关系；
六，大小系统、设备部件等之间属于部分与整体，是“包含与被包含”关系。
6.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤C中，根据手动或者通过程序分词手段可将规程文本处理成关键概念和关系词的组合，储存成元组形式，进而通过手动或者protégé API导入protégé可制作成本体系统。
7.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤C中，本体系统分成“共有名词”、“设备代码KKS”、“规程条目”、“设备属性”、“设备操作”五大类，得到规范的本体owl文件。
8.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，在所述步骤D中，专业图谱显示工具为思维导图软件、图谱工具或者插件，owl文件转化为工具对应文件类型，导入后多角度查看研究规程系统。
9.如权利要求1所述的基于本体技术的核电规程模型构建方法，其特征在于，所述固定句式和关系适用于核电规程文本，它们会随着所涉及规程内容的增多而增加，可根据具体情况添加，以覆盖所选规程对象范围为目标，这样模型是处于趋于完善的状态。
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