基于本体与物联网的冶金炼焦过程语义化及建模应用研究
作者： 甘健侯著
出版时间：2018年版
内容简介
炼焦是钢铁冶金生产中的重要过程，其产出的焦炭质量直接影响后续炼铁工艺的效能和质量。而炼焦生产过程的稳定运行及优化管理则是决定焦化产品质量和工艺能耗等重要指标的关键因素。研究炼焦生产过程的语义化及其相关建模应用研究，对促进冶金工业生产的信息化和智能化建设具有重要意义。
《基于本体与物联网的冶金炼焦过程语义化及建模应用研究》着眼于炼焦全流程，围绕数据如何获取、信息如何表征、知识如何应用三个科学问题，基于语义本体和描述逻辑引入物联网等技术，研究炼焦生产过程现场数据采集及语义化处理、炼焦过程知识的形式化描述、领域本体知识库构建、炼焦过程知识的语义推理方法；最后从炼焦过程实际出发，在炼焦过程的基础数据管理、多源异构资源处理、海量知识处理以及耗热量影响因素优化等方面进行语义化应用研究，并针对三家大型钢铁企业炼焦生产的实际数据进行实验验证。
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目录
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前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 冶金炼焦过程信息化与智能化现状分析 1
1.1.2 存在的问题 4
1.1.3 关键科学问题 6
1.2 国内外研究现状 7
1.2.1 本体技术与描述逻辑在冶金领域应用研究现状 7
1.2.2 物联网技术在冶金炼焦领域应用研究现状 10
1.2.3 冶金炼焦过程语义化及建模应用研究现状 12
1.3 本书研究内容 13
第2章 基于扩展描述逻辑的炼焦过程语义化研究 16
2.1 炼焦过程领域描述逻辑扩展模型 16
2.2 DL-MCP 的形式化公理体系 16
2.2.1 描述逻辑DL-MCP 的语法 17
2.2.2 描述逻辑DL-MCP 的语义 18
2.2.3 描述逻辑DL-MCP 的公理及其解释说明 20
2.3 描述逻辑DL-MCP 的基本性质 24
2.4 描述逻辑DL-MCP 形式化系统的可靠性 25
2.5 基于描述逻辑DL-MCP 炼焦过程的形式化描述 25
2.5.1 炼焦过程工艺流程简述 25
2.5.2 炼焦过程语义化要素的提取 26
2.5.3 炼焦过程语义化描述 35
第3章 基于物联网的炼焦过程数据采集与语义化处理研究 44
3.1 冶金过程数据采集网络设计 44
3.1.1 钢铁冶金过程数据采集平台总体框架 45
3.1.2 钢铁冶金过程数据采集网络构建 46
3.2 炼焦过程数据感知与传感网络构建 46
3.2.1 炼焦过程数据感知与监测需求分析 47
3.2.2 传感器网络感知属性描述 48
3.2.3 炼焦各子过程数据采集与传感网络构建 50
3.2.4 炼焦全流程数据采集与管理系统设计 54
3.3 基于ZigBee 的炼焦过程组网与网络通信 55
3.3.1 网络架构需求分析 55
3.3.2 网络拓扑结构设计 56
3.3.3 网内数据传输与处理 57
3.4 炼焦过程物联网及传感器网络数据语义化处理 61
3.4.1 炼焦过程传感器网络本体描述模型 62
3.4.2 炼焦过程传感器网络本体构建 64
3.4.3 炼焦过程传感器数据感知过程描述 65
3.4.4 炼焦过程传感器网络感知数据描述 66
第4章 炼焦过程信息语义化管理 70
4.1 炼焦过程数据库结构设计 70
4.1.1 数据库概念结构设计 70
4.1.2 数据库逻辑结构设计 70
4.2 炼焦过程数据库到本体库的转换 77
4.2.1 转换过程 78
4.2.2 转换规则 78
4.2.3 转换实例 80
4.3 炼焦过程本体库构建与本体知识的存储 87
4.3.1 炼焦过程本体构建方法与步骤 88
4.3.2 炼焦过程本体的构建 88
4.3.3 炼焦过程本体知识的存储 90
4.4 炼焦过程本体映射问题研究 92
4.4.1 炼焦过程的本体映射 92
4.4.2 炼焦过程本体映射评估 95
4.4.3 炼焦过程本体映射的实验验证 95
第5章 基于本体的炼焦过程语义推理与检索服务研究 99
5.1 基于本体的炼焦过程语义推理99
5.1.1 基于本体的炼焦过程语义推理模型 99
5.1.2 基于本体的炼焦过程语义推理规则 99
5.1.3 基于本体的炼焦过程语义推理机制 114
5.1.4 基于本体的炼焦过程语义推理实例 115
5.2 炼焦过程的知识检索 118
5.2.1 炼焦过程知识预处理 119
5.2.2 炼焦过程知识的RDF 语义表示与转换 119
5.2.3 炼焦过程知识的SPARQL 查询 121
5.2.4 数据库与本体库相融合的炼焦过程知识检索模型与算法设计 122
5.3 基于语义的炼焦过程知识服务模型研究 126
5.3.1 基于语义的炼焦过程知识服务模型总体框架 126
5.3.2 基于语义的炼焦过程知识服务过程与推送策略 127
5.3.3 基于语义的炼焦过程知识服务系统设计 128
第6章 基于本体的炼焦过程语义化应用研究 131
6.1 数据库与本体库技术在炼焦过程的基础数据管理中的应用 131
6.1.1 炼焦过程基础数据管理系统框架设计 131
6.1.2 炼焦过程领域数据库实现 132
6.1.3 炼焦过程领域本体库实现 132
6.1.4 基础数据管理系统的主要功能实现 135
6.2 炼焦过程语义融合技术在多源异构信息资源处理中的应用 139
6.2.1 多源异构信息资源的RDF(S)描述 139
6.2.2 多源异构信息资源本体知识库构建模型 140
6.2.3 多源异构信息资源本体知识库构建算法 142
6.2.4 实验验证 144
6.3 基于RDF 图语义推理方法在炼焦过程海量知识处理中的应用 145
6.3.1 炼焦过程RDF 图分子库构建 145
6.3.2 炼焦过程RDF 图MapReduce 并行化推理算法设计 149
6.3.3 实验验证 154
6.4 基于语义推理的炼焦过程耗热量影响因素优化设计 157
6.4.1 炼焦过程的耗热量影响因素分析 157
6.4.2 基于语义规则的炼焦过程耗热量影响因素优化 159
6.4.3 基于本体的炼焦过程耗热量影响因素优化 167
第7章 结论与展望 171
7.1 主要结论 171
7.2 展望 172
参考文献 174
