智能建筑设备运维编码研究 本文关键词：建筑设备，编码，智能，研究
智能建筑设备运维编码研究 本文简介：摘要：通过分析智能建筑设备运维系统数据多源异构问题，将本体理论应用到智能建筑设备运维系统的编码体系的构建过程中，构建智能建筑设备运维编码的领域本体，将其应用于智能建筑设备运维的编码中，通过定义和构建本体为数据的应用集成提供了一种解决方案。关键词：智能建筑；本体化；设备运维系统；编码本体于1991年本
智能建筑设备运维编码研究 本文内容：
摘要：通过分析智能建筑设备运维系统数据多源异构问题，将本体理论应用到智能建筑设备运维系统的编码体系的构建过程中，构建智能建筑设备运维编码的领域本体，将其应用于智能建筑设备运维的编码中，通过定义和构建本体为数据的应用集成提供了一种解决方案。
关键词：智能建筑；本体化；设备运维系统；编码
本体于1991年本体论首次应用于人工智能领域，而后，学术界又对将其进行了不断的完善。德国学者Studer在1998年给出了本体的相关定义"本体是共享概念模型的形式化规范说明"。这个定义包含了四层含义：即共享（share）、概念化（Con-ceptualization）、明确性（Explicit）和形式化（Formal）。信息进行统一的编码是数据集成和交互的基础，随着智能建筑的发展和信息化的发展，在智能建筑设备管理，资产管理和运维过程中，信息编码已经成为对这些信息进行统一管理的重要基础。在智能建筑信息化管理的情况下，各个子系统之间信息的获取，存储和表达均通过对信息的统一编码来实现，没有统一的编码体系，智能建筑设备运维系统就无法更加有效的工作。
1智能能建筑设备运维系统
设备管理是在建筑全生命周期中对设备进行管理，在建筑生命权周期的运维中可以提高管理的效率，在建筑设备运维系统中，实现设备在线优化管理等功能。它由建筑设备监控系统、公共安全防范系统和其他的子系统组成。在建筑设备监控系统当中包含暖通空调系统、新风系统、给排水系统、供配电系统等众多子系统组成；安防系统中主要包含入侵报警系统、视频监控系统等组成。智能建筑设备运维系统主要能够实现过程管理、设备管理、防灾、能耗管理的功能，使建筑设备按照设置好的控制程序进行控制，能够一体化协调运转使意外发生时损失减轻到最小而又能节约能耗。智能建筑设备运维系统如图1所示。
2智能建筑设备运维编码本体的构建
2.1编码信息本体化方法
若想将建筑设备运维信息本体化，首先要构造智能建筑设备运维编码本体，其中包括智能建筑设备编码领域知识的获取，构建智能建筑设备编码本体的类，明确智能建筑设备编码类的属性，本体查询和推理以及本体的扩展等步骤。在构建领域本体时，结合智能建筑信息分类的理论划分信息和概念之间的层次结构，在本体的表示中，概念之间有4种基本的关系分别是part-of、kind-of、instance-of和attibute-of。在编码本体化的过程中，首先要明确需要编码的领域，并且总结出在编码过程中需要编码的对象，明确每个编码对象的关键属性和附属属性，以智能建筑中信息资源的具体划分，建立具体的不同的编码领域，建立编码对象的组织架构最后在组织架构中明确各个领域的关系，构造关系表。编码之间的关系有两种，一种是在同一编码领域的直接关系，另一种是不同编码领域的间接关系。同理可推，同一编码对象的属性之间的关系为内联系，不同编码对象的属性之间的联系叫做外联系。通过对编码对象进行分析，首先对智能建筑设备运维领域的知识进行整理和分析，得到该领域中的类、类与类之间的关系和属性等。明确智能建筑设备运维系统的编码方法，制定出一套具体的编码规则，构建设备编码本体并且通过查询和推理对逻辑上的错误进行修正。
2.2智能建筑设备运维本体构建方法
本文使用七步法来构建本体的前提是在能够通过分类所建立的概念框架的情况下，能够进一步满足能够扩展的特性。用七步法构建本体顾名思义有七个步骤。第一步：确定本体描述的领域和范围。在构建本体之前首先要明确本体的的用途、需要解决的问题和本体的用户。在本文中，需要设计的本体是智能建筑设备运维编码本体，因为只需对一系列的设备进行编码，并不涉及具体的功能，因此只需要描述智能建筑中有关设备的子系统，如新新风系统，空调末端等相应的术语，不用具体描述相应设备的工作原理，也无需关注设备具体的运行状态，因此本体中采取的概念为名词，并且概念间关系简单明确。第二步：复用已有的本体。复用已有的本体可以提高本体的开发效率。第三步：列举出本体中所用到的重要术语，重要的术语可以决定本体中的重要概念。在本文中的重要概念基本上包括了智能建筑运维系统的各个子系统，以及子系统中的设备，以及相关的设备的一些具体的其他信息。第四步：明确类与类之间的关系。在构建完本体内的类之后，可以采用自上向下或自下向上或者混合的方法来确定类之间的关系并且在本文中采取自上向下的方法来得到类与类之间的关系第五步：定义累的属性。属性是用来具体描述类的内部结构。第六步：对属性进行约束。对属性的约束为对本体的推理和查询奠定基础。第七步：实例化。确定本体中所需要表达的最明确，最详细的的概念，是在确定概念后对概念更加的细化。
2.3智能建筑设备运维编码本体
类和类的属性可知本文所构建的本体是一个三元的组合{C,R,P},其中C代表了所有的概念集合，包括了所有的概念，包括设备、子系统、编码等；R代表了所有的属性的集合；P代表了类型间的关系，本文中是指各个子系统的关系。使用Protégé构建部分本体框架如图2所示。
3本体的查询推理
3.1本体推理机
推理部分主要包括类和实例的关系、类和类之间的关系、类的一致性的推理和自定义推理。本体中的规则由SWRL语言来自定义规则来确定的。SWRL的特点是以语义的方式来构造规则，然后OWL语言来描述规则。SWRL主要分为四个部分Imp、Atom、Variable和Building。这四个部分可以帮助SWRL的延伸到用其他语言来构建本体的推理查询。
3.2本体推理查询语言
SPARQL是一种受到Jena支持的RDF查询语言。SPAR-QL的全称是SPARQLProtocolandRDFQueryLanguage，由它的名称可知它是由协议和查询语言两个部分组成。查询语言是指用SPARQL查询RDF数据可以类比于用SQL语言来查询关系数据库。而协议是指可以通过HTTP协议在客户端和SPARQL服务器之间传输查询和结果。因此SPARQL查询可以一定程度上实现智能的查询。Jena是面向语义的Web应用开发包，它自身包含的推理机是一种CLISP配合本体领域的一种前向推理系统，因此它有效率不高的缺点，但由于现在有接口的存在可以提高效率。当用户使用OWL语言来表示本体时，Protégé可以用Jena或者RECER来推理，本若想要执行一条SPARQL查询，需要一个执行查询的软件，最常用的是三元储库，从本质上说三元存储库就是一个RDF的数据库，本文利用Jena查询引擎ARQ来实现SPARQL的本体查询。
4基于本体的编码实现
使用的本体描述语言为OWL语言。它用于描述概念间的逻辑，有较强的逻辑性。本文中使用OWL语言来描述知识库，就是按照上文中对智能建筑的分类用OWL定义，明确的对元本体、类、子类、属性进行形式化的表达，并且明确它们各自具有的属性。
5结语
本章通过对智能建筑的系统进行建模和分类，提出了一种基于标准编码的领域本体信息编码的概念，构建了智能建筑设备运维编码领域本体的概念知识，类和类的属性，并且确定了该领域本体的结构。定义了智能建筑设备编码类和属性并且用OWL语言对本体进行描述。实现了基于本体的智能建筑设备运维系统编码本体化。
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作者：王少林 杨芳 单位：山东建筑大学信息与电气工程学院
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