劉樹(shù)明, 萬(wàn) 鋒, 楊 宇, 鐘偉民

(華東理工大學(xué)化工過(guò)程先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200237)

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化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型構(gòu)建

劉樹(shù)明, 萬(wàn) 鋒, 楊 宇, 鐘偉民

(華東理工大學(xué)化工過(guò)程先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200237)

簡(jiǎn)要分析了信息物理融合系統(tǒng)(CPS),提出了應(yīng)用本體技術(shù)進(jìn)行CPS中間通信層的語(yǔ)義解析以及語(yǔ)義信息處理。對(duì)工程領(lǐng)域本體相關(guān)研究進(jìn)行了綜合分析,在此基礎(chǔ)上介紹了本體的描述語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)工具以及本體建模方法。提出了化工領(lǐng)域設(shè)備本體框架OntoCD(Chemical Device Ontology),并以該框架為基礎(chǔ),采用本體描述語(yǔ)言O(shè)WL、本體開(kāi)發(fā)工具Protégé、本體建模方法七步法,構(gòu)建了化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型。以苯乙烯化工流程乙苯脫氫塔設(shè)備選型為例,驗(yàn)證了應(yīng)用化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型進(jìn)行語(yǔ)義解析的有效性。

本體; 語(yǔ)義解析; 七步法; 苯乙烯

隨著信息技術(shù)與制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,與智能制造相關(guān)的概念被不斷提出,其中以德國(guó)“工業(yè)4.0”為代表,開(kāi)啟了智能制造的先河?！肮I(yè)4.0”以信息物理融合系統(tǒng)CPS (Cyber-physical systems)為戰(zhàn)略核心,將網(wǎng)絡(luò)、通信與控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)與深度融合,實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)控制與物理資源緊密結(jié)合與協(xié)調(diào)[1],從而促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型。

信息物理融合系統(tǒng)可以分為現(xiàn)實(shí)物理層、中間通信層以及信息網(wǎng)絡(luò)層3個(gè)層次[2]。中間通信層可以通過(guò)語(yǔ)義信息將該系統(tǒng)中各個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合起來(lái),因此中間通信層中的語(yǔ)義邏輯解析功能主要解決語(yǔ)義解析以及語(yǔ)義信息處理,從而實(shí)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)實(shí)物理層的連接[3]。由于本體可以顯式地表達(dá)領(lǐng)域概念模型,具有良好的概念層次結(jié)構(gòu)以及對(duì)邏輯推理的有效支持,并且能從語(yǔ)義和知識(shí)的層次上描述信息系統(tǒng)的概念模型[4],所以通常采用本體作為語(yǔ)義解析和語(yǔ)義信息處理的重要工具。

石油化工領(lǐng)域在制造業(yè)中占有舉足輕重的地位,實(shí)現(xiàn)化工領(lǐng)域的信息物理融合系統(tǒng),對(duì)制造業(yè)具有重要的意義和影響。要實(shí)現(xiàn)化工領(lǐng)域各種化工設(shè)備的有機(jī)融合,首先需要構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型以實(shí)現(xiàn)各種化工設(shè)備之間的語(yǔ)義解析和語(yǔ)義信息處理。因此本文從本體出發(fā),提出了化工領(lǐng)域設(shè)備本體框架,并基于該框架構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型,以苯乙烯工業(yè)流程乙苯脫氫單元塔設(shè)備選型為例,驗(yàn)證了應(yīng)用化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型進(jìn)行語(yǔ)義解析的可行性。

1 領(lǐng)域本體相關(guān)研究

本體(Ontology)最初起源于哲學(xué)范疇,是對(duì)客觀存在的某個(gè)系統(tǒng)的解釋或說(shuō)明,關(guān)注的是客觀存在的抽象本質(zhì)[5]。1997年Borstw[6]對(duì)本體概念進(jìn)行補(bǔ)充,認(rèn)為“本體是共享概念模型的形式化規(guī)范說(shuō)明”。從上世紀(jì)90年代起,本體在工程領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。

在石油化工領(lǐng)域,Morbach等[7]創(chuàng)建了一個(gè)用于化工流程建模的大規(guī)模本體框架,該框架為建立化工領(lǐng)域設(shè)備本體提供了重要的參考依據(jù)。Natarajan等[8]復(fù)用OntoCAPE框架中的一部分,用于分布式過(guò)程系統(tǒng)的監(jiān)管,并驗(yàn)證了可行性。Zhao等[9]提出了一種基于案例推理和本體的學(xué)習(xí)HAZOP專家系統(tǒng)PetroHAZOP,該系統(tǒng)可以有效地提升HAZOP專家系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力并且能夠自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)“非常規(guī)”的HAZOP分析,將該系統(tǒng)應(yīng)用到丙烯腈和氯乙烯的生產(chǎn)流程中,驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性。在航空航天領(lǐng)域,Sanya等[10]提出了一種用于開(kāi)發(fā)工程設(shè)計(jì)本體的框架,該框架強(qiáng)調(diào)了本體模塊化思想以及在航空航天工程領(lǐng)域中重用工程設(shè)計(jì)本體的重要性。在電子通信領(lǐng)域,MAlaya等[11]提出了一種基于本體的自我配置的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通信框架,該框架中的本體模型描述了M2M架構(gòu)和M2M通信模式,有效地解決了傳統(tǒng)M2M通信中存在的缺點(diǎn),提高了M2M通信效率。本體在生物工程[12-13]、機(jī)械制造[14]等領(lǐng)域同樣得到了很好的應(yīng)用。

從本體概念被提出起,本體就在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的研究,也有相關(guān)學(xué)者創(chuàng)建了具有參考意義的化工流程本體框架(OntoCAPE),以及將本體應(yīng)用到石油化工領(lǐng)域(PetroHAZOP),但是沒(méi)有構(gòu)建可以應(yīng)用于語(yǔ)義解析的化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型,不利于信息物理融合系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)物理層和信息網(wǎng)絡(luò)層的有機(jī)結(jié)合。因此,本文提出構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型,該本體模型可以用于實(shí)現(xiàn)化工領(lǐng)域設(shè)備之間的語(yǔ)義解析和語(yǔ)義信息處理,從而為構(gòu)建化工領(lǐng)域信息物理融合系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

2 本體描述語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)工具以及改進(jìn)的建模方法

2.1 本體描述語(yǔ)言

OWL是Web Ontology Language 的縮寫[15],是一種可以對(duì)本體進(jìn)行描述和定義的語(yǔ)言。針對(duì)不同的需求,OWL提供3種不同的子語(yǔ)言:OWL Lite、OWL DL和OWL Full。OWL Lite的本體描述能力最弱,通常用于只需要一個(gè)分類層次和簡(jiǎn)單的屬性約束的本體構(gòu)建;OWL DL的本體描述較強(qiáng),提供了用于描述邏輯的推理功能;OWL Full的表達(dá)能力最強(qiáng),但是相比于前兩種子語(yǔ)言,OWL Full可計(jì)算性不能得到保證。綜合考慮化工領(lǐng)域設(shè)備知識(shí)的語(yǔ)義表達(dá)能力及推理能力的需求,本文采用OWL DL對(duì)化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型進(jìn)行描述。

2.2 本體開(kāi)發(fā)工具

本體開(kāi)發(fā)工具又稱為本體編譯器,目前有各種各樣的本體編譯器,其中比較常用的有Protégé、Model Futures OWL、MediaWiki、Semantic Turkey、Swoop、CMap Tools以及Be Informed Suite等[16],其中基于Java的開(kāi)源軟件Protégé被廣泛地應(yīng)用。Protégé[17]本體開(kāi)發(fā)工具是由斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)研制的本體編輯軟件,具有良好的圖形化用戶界面,支持本體描述語(yǔ)言O(shè)WL。并且Protégé允許嵌入Fact++以及Pellet等推理機(jī),可以比較方便地對(duì)本體模型進(jìn)行一致性檢驗(yàn)以及對(duì)隱式知識(shí)的推導(dǎo)?；谝陨咸攸c(diǎn),本文選擇Protégé作為本體開(kāi)發(fā)工具。

2.3 本體建模方法

由于本體工程仍處于發(fā)展階段,目前還沒(méi)有成熟的理論作為本體建模方法的指導(dǎo),本體構(gòu)建方法都是針對(duì)具體的項(xiàng)目提出的[18],這就導(dǎo)致了各種本體建模方法的出現(xiàn),一些有代表性的本體建模方法有:七步法、骨架法、METHONLOGY法、IDEF5法、TOVE法、KACTUS法、SENSUS法等[19]。

對(duì)以上本體建模方法進(jìn)行綜合比較可知,七步法相對(duì)于其他本體建模方法更加成熟,比較適合用于構(gòu)建領(lǐng)域本體[20]。具體步驟主要包括以下7個(gè)階段:確定化工領(lǐng)域設(shè)備本體設(shè)計(jì)目標(biāo)、考慮復(fù)用現(xiàn)有化工領(lǐng)域本體的可能性、咨詢化工領(lǐng)域?qū)＜摇⑻崛》治龌ゎI(lǐng)域設(shè)備核心概念、定義設(shè)備類之間的等級(jí)體系、定義設(shè)備屬性之間的分面特性以及依據(jù)具體化工流程創(chuàng)建設(shè)備實(shí)例。具體流程如圖1所示。

3 化工領(lǐng)域設(shè)備本體框架OntoCD構(gòu)建

3.1 化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念的提取與分析

應(yīng)用七步法構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型,首先要確定化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了實(shí)現(xiàn)信息物理融合系統(tǒng)中間通信層的語(yǔ)義解析和語(yǔ)義信息處理。然后咨詢領(lǐng)域?qū)＜?并提取分析領(lǐng)域核心概念并構(gòu)建領(lǐng)域核心概念術(shù)語(yǔ)集,按照以下原則構(gòu)建領(lǐng)域核心概念術(shù)語(yǔ)集:(1)要深入了解所研究的領(lǐng)域,并對(duì)該領(lǐng)域核心概念的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行初步梳理;(2)根據(jù)所要構(gòu)建本體的目的和規(guī)模決定領(lǐng)域核心概念術(shù)語(yǔ)集中的術(shù)語(yǔ);(3)對(duì)領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分類,從而創(chuàng)建完整的領(lǐng)域核心概念術(shù)語(yǔ)集。

根據(jù)以上構(gòu)建領(lǐng)域核心概念術(shù)語(yǔ)集的原則,在對(duì)化工領(lǐng)域深入了解的基礎(chǔ)上,提取分析化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念的術(shù)語(yǔ),如設(shè)備以及設(shè)備的相關(guān)屬性等概念術(shù)語(yǔ),然后按照一定的分類標(biāo)準(zhǔn)將這些核心概念的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行分類,創(chuàng)建化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集,并將該術(shù)語(yǔ)集分成兩個(gè)部分:設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集和設(shè)備屬性核心概念術(shù)語(yǔ)集。

圖1 七步法框圖Fig.1 Structure of seven-step method

化工設(shè)備主要包括塔設(shè)備、換熱設(shè)備、反應(yīng)設(shè)備以及流體輸送設(shè)備等。對(duì)于塔設(shè)備而言,根據(jù)塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)的不同,可以將其分為填料塔、板式塔;對(duì)于反應(yīng)設(shè)備而言,按結(jié)構(gòu)型式可分為釜式反應(yīng)器、管式反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器以及流化床反應(yīng)器等[21]。具體的設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集如圖2所示。

設(shè)備的屬性主要包含描述屬性、靜態(tài)屬性以及動(dòng)態(tài)屬性等幾個(gè)方面核心概念的術(shù)語(yǔ)。具體的設(shè)備屬性核心概念術(shù)語(yǔ)集如圖3所示。

圖2 化工設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集框圖Fig.2 Core concept terminology of chemical device

圖3 化工設(shè)備屬性核心概念術(shù)語(yǔ)集框圖Fig.3 Core concept terminology of chemical device property

3.2 構(gòu)建化工領(lǐng)域本體框架OntoCD

在構(gòu)建完化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集的基礎(chǔ)上,構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體框架OntoCD,主要框架示意圖如圖4所示。該化工領(lǐng)域設(shè)備本體框架主要由Class、Property和Individual三部分組成[22]。

圖4 OntoCD主要框架示意圖Fig.4 Main structure of OntoCD

(1) 類(Class)。從語(yǔ)義上講,類是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中某些對(duì)象集合的抽象,表示具有共同屬性的個(gè)體的集合。根據(jù)化工領(lǐng)域設(shè)備核心術(shù)語(yǔ)集可知OntoCD Class包含設(shè)備類(Device Class)和設(shè)備描述類(DeviceDescription Class)。

(2) 屬性(Property)。從語(yǔ)義上講,屬性通常是指類之間的相互關(guān)系,主要包括Object Property和Data Property。根據(jù)化工領(lǐng)域核心概念的術(shù)語(yǔ)集可知OntoCD Property包括物質(zhì)屬性(Substance Property)、控制屬性(Control Property)以及設(shè)備自身固有的幾何屬性(Geometrical Property)。

(3) 實(shí)例(Individual)。從語(yǔ)義上講,實(shí)例就是類的具體對(duì)象,主要是指針對(duì)實(shí)例層的某一具體對(duì)象的抽象描述。由于OntoCD Class分為設(shè)備類(Device Class)和設(shè)備描述類(DeviceDescription Class),因此,按照對(duì)應(yīng)的Class可以將OntoCD Individual分為Device Individual和Device Description Individual。

4 構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型

4.1 類層的構(gòu)建

在OntoCD框架的基礎(chǔ)上,根據(jù)化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集,由上到下逐層構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型。在Protégé的Classes中創(chuàng)建 ChemicalDevice Class作為化工領(lǐng)域設(shè)備本體的頂層類。為了對(duì)化工設(shè)備進(jìn)行描述,需要構(gòu)建一個(gè)DeviceDescription Class對(duì)Device Class進(jìn)行描述,因此建立Device Class和DeviceDescription Class兩個(gè)類作為ChemicalDevice Class的子類。將Device Class分為5個(gè)設(shè)備大類,分別是:Heat Exchanger、Reactor、FluidTransfer、Tower、Reservoir。接著對(duì)化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型中的每個(gè)設(shè)備大類進(jìn)行細(xì)分。根據(jù)以上分類原則得到化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型中Device Class的層次結(jié)構(gòu)如圖5所示。

DeviceDescription Class與設(shè)備的屬性有直接關(guān)系,根據(jù)化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集可知,設(shè)備的屬性主要包含設(shè)備信息、能量信息以及運(yùn)行狀態(tài)等幾個(gè)方面,因此從這幾方面構(gòu)建DeviceDescription Class,得到的層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。

4.2 屬性層的構(gòu)建

OWL有兩種主要屬性類型:Object Property和Data Property,其中Object Property通常用于表示實(shí)例之間的關(guān)系,Data Property通常用于表示對(duì)象具有的數(shù)據(jù)屬性。根據(jù)化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集可知在化工領(lǐng)域設(shè)備本體中,對(duì)于設(shè)備的描述主要從描述屬性、靜態(tài)屬性和動(dòng)態(tài)屬性等幾個(gè)方面進(jìn)行,因此得到Object Property如表1所示,Data Property如表2所示。

表1 部分對(duì)象屬性

4.3 實(shí)例層的構(gòu)建

化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型中的實(shí)例是Device Class的具體實(shí)現(xiàn),如圖7所示,以苯乙烯工業(yè)流程中的烷基化反應(yīng)器為例,R101是烷基化反應(yīng)設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn),因此,它擁有烷基化反應(yīng)器所包含的某些屬性,如發(fā)生烷基化反應(yīng)。同時(shí),由于R101是類的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn),所以該實(shí)例還擁有自己特有的屬性,例如:容積是15 m3、規(guī)格型號(hào)為1300xL10150以及材質(zhì)是SA516Gr70等。

圖5 設(shè)備類的層次結(jié)構(gòu)Fig.5 Hierarchical structure of device classes

圖6 設(shè)備描述類的層次結(jié)構(gòu)Fig.6 Hierarchical structure of descriptive device classes

數(shù)據(jù)屬性定義域值域備注hasMaterialDeviceString材質(zhì)hasMediumDeviceString介質(zhì)hasVolumeDeviceFloat容積hasReactorInnerDiameterDeviceFloat反應(yīng)器內(nèi)徑

圖7 設(shè)備實(shí)例示意圖Fig.7 Configure of device individuals

5 仿真實(shí)例

以苯乙烯工業(yè)流程塔設(shè)備選型為例,在Protégé軟件中結(jié)合SWRL規(guī)則描述語(yǔ)言以及Pellet推理機(jī),進(jìn)行化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型的應(yīng)用仿真。

苯乙烯工業(yè)流程生產(chǎn)裝置主要由烷基化單元、乙苯精餾單元、乙苯脫氫單元和苯乙烯精餾4個(gè)單元組成。其中乙苯脫氫單元包括了汽提塔、吸收塔以及解析塔,乙苯脫氫單元塔設(shè)備選型的正確與否直接關(guān)系到苯乙烯工業(yè)流程的生產(chǎn)結(jié)果,因此以苯乙烯工業(yè)流程乙苯脫氫單元塔設(shè)備選型為例,驗(yàn)證化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型的語(yǔ)義解析能力。

塔設(shè)備的選型主要考慮以下因素:塔徑、操作彈性、污濁液體、真空操作、具有腐蝕性的物料以及存在兩液相的場(chǎng)合等[21]。如表3所示。使用SWRL規(guī)則描述語(yǔ)言對(duì)表3中的塔設(shè)備選型因素進(jìn)行規(guī)則上的描述,利用Pellet推理機(jī)對(duì)結(jié)合了SWRL規(guī)則描述語(yǔ)言的化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型進(jìn)行語(yǔ)義解析和知識(shí)推理。如在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)苯乙烯工業(yè)流程乙苯脫氫單元汽提塔、吸收塔以及解析塔分別有如下要求:汽提塔中的操作彈性為70%～90%,主要介質(zhì)(內(nèi)/釜)含芳烴的水;吸收塔的主要介質(zhì)(內(nèi)/釜)脫氫尾氣/多乙苯殘油;解析塔的主要介質(zhì)(內(nèi)/釜)水、多乙苯/多乙苯,真空操作。

首先通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)層將該要求傳遞給中間通信層,然后中間通信層應(yīng)用化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型對(duì)以上要求進(jìn)行語(yǔ)義解析,得到的解析結(jié)果如圖8所示。從該圖可知解析后的汽提塔的要求是:具有腐蝕性的物料True、真空操作Null、操作彈性True、存在兩液相的場(chǎng)合False、污濁液體False;吸收塔的要求是:具有腐蝕性的物料True、真空操作Null、操作彈性Null、存在兩液相的場(chǎng)合True、污濁液體False;解析塔的要求是:具有腐蝕性的物料True、真空操作True、操作彈性Null、存在兩液相的場(chǎng)合True、污濁液體False。最后利用Pellet推理機(jī)對(duì)解析后的要求進(jìn)行SWRL規(guī)則匹配,得到現(xiàn)實(shí)物理層中可以滿足苯乙烯工業(yè)流程乙苯脫氫單元汽提塔、吸收塔以及解析塔要求的塔型分別是篩板塔、填料塔以及填料塔,塔設(shè)備選型最終列表圖如圖9所示。

圖8 解析結(jié)果圖Fig.8 Configure of analytical results

圖9 塔設(shè)備選型列表圖Fig.9 Configure of tower equipment selection table

通過(guò)以上應(yīng)用仿真,驗(yàn)證了化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型的語(yǔ)義解析能力,證實(shí)了應(yīng)用化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型作為化工領(lǐng)域信息物理融合系統(tǒng)中間通信層的可行性。

6 結(jié)束語(yǔ)

信息物理融合系統(tǒng)作為“工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略核心,對(duì)促進(jìn)傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型具有極其重要的作用。化工領(lǐng)域在制造業(yè)中占有舉足輕重的地位,實(shí)現(xiàn)化工領(lǐng)域的信息物理融合系統(tǒng),對(duì)制造業(yè)具有重要的意義和影響。要實(shí)現(xiàn)化工領(lǐng)域信息物理融合系統(tǒng),必須構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型以實(shí)現(xiàn)中間通信層的語(yǔ)義解析和語(yǔ)義信息處理,從而將該系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

本文以O(shè)ntoCD框架為基礎(chǔ),應(yīng)用七步法構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型。首先對(duì)化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念進(jìn)行分析描述,形成化工領(lǐng)域設(shè)備核心概念術(shù)語(yǔ)集;然后依次擴(kuò)展化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型中設(shè)備類和設(shè)備屬性,直到獲得構(gòu)建該本體模型所需要的設(shè)備類和設(shè)備屬性;接著,按照一定的關(guān)系和屬性確定設(shè)備類和設(shè)備屬性各自的從屬關(guān)系,以及設(shè)備類自身約束條件;之后應(yīng)用本體開(kāi)發(fā)工具Protégé構(gòu)建化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型;最終以苯乙烯工業(yè)流程乙苯脫氫單元塔設(shè)備選型為例,驗(yàn)證了應(yīng)用化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型進(jìn)行語(yǔ)義解析的可行性。為了增強(qiáng)化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型的自適應(yīng)性,需要對(duì)化工領(lǐng)域設(shè)備相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更加全面詳盡地了解,以便增添和細(xì)化化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型中相應(yīng)的設(shè)備類和設(shè)備屬性,從而豐富化工領(lǐng)域設(shè)備本體模型。

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Model of Chemical Domain Device Ontology Constructing

LIU Shu-ming, WAN Feng, YANG Yu, ZHONG Wei-min

(Key Laboratory of Advanced Control and Optimization for Chemical Processes,Ministry of Education,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

By analyzing the cyber-physical systems (CPS),this paper proposes a method to deal with semantic parsing and semantic information processing of middle communication layer in CPS.The framework of chemical domain device ontology——OntoCD (Chemical Device Ontology) is constructed,and then the OWL (ontological description language),protégé (ontological development tool) and seven-step method (ontology modeling methods) are used to build the model of chemical domain device ontology.Finally,it is verified from the example of tower equipment selection of ethylbenzene dehydrogenation in styrene chemical process that the semantic parsing is effective for device ontology model in chemical industry.

ontology; semantic parsing; seven-step method; styrene

1006-3080(2017)03-0404-07

10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.03.017

2016-10-27

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAF22B02)；國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金(61422303)；上海市"科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃"研發(fā)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目(13DZ2295300)；上海市人才發(fā)展資金;中央高校基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金

劉樹(shù)明(1991-)，男，碩士生，研究方向?yàn)榛み^(guò)程建模優(yōu)化。 E-mail：lsm004@163.com

鐘偉民，E-mail：wmzhong@ecust.edu.cn

TQ050.1

A