数据库知识库的建立与管理方案

知识库是人工智能和数据库技术相结合的产物，是以一致的形式存储知识的机构，是对知识进行系统化组织与存储。在人工智能领域里对应不同领域的应用和不同的知识结构有多种不同的知识表示方法，常用的知识表示方法有一阶谓词逻辑表示法、框架表示法、生产规则表示法、语义网络表示法、脚本表示法和产生式表示法^[3]。其中框架结构表示方法是一种表示定型的数据结构，它的顶层是固定的，表示某个固定的概念、对象或者事件，其下层由一些槽的结构构成，每个槽根据实际情况被一定类型的实例或者数据所填充，所填写的内容称为槽值。框架结构表示如图8-21所示，其中超类、类、单元、槽的关系形成一个层次网络，其结构与数据库结构比较相近。框架的所有属性、对属性进行操作的方法以及操作时使用的规则，都封装在框架之中。结合数据库的结构特点，框架结构这种形式接近焊接领域专家知识的结构，也比较容易改进和在数据库中表示。

图8-19 专家系统结构

图8-20 系统功能菜单

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图8-21 框架结构知识表示方法

专家数据库系统根据原始参数包括：母材、种类及牌号、厚度、焊接位置及其他所需采取的工艺措施，系统索取适合该条件的焊接坡口形式、接头形式、焊丝材料、焊丝牌号、焊剂、焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度及其他相关参数，系统还可以根据焊接质量的要求，对应该采用的工艺措施给出提示。为了提高系统的推理搜索效率，系统首先将根据焊接母材的类型分类，然后再针对不同的接头形式细分，这样不仅利于知识库的构建、方便知识库的维护和管理，更重要的是能缩小搜索范围，提高效率。按照专家知识框架结构表示，焊接知识按层次分类在数据库表示，首先按结构材料类型分为碳素钢、不锈钢和合金钢等，针对各模块的知识，分别在构建知识表格时分为规则号、焊接要求参数和焊接规范参数三部分。在数据表中各字段名（相当于图8-21的单元部分和槽部分）分别定义为规则号、焊接要求和焊接参数。焊接要求以焊接方法、背面保护措施、焊丝类型、接头类型、工艺措施、焊丝型号等为字段名；焊接参数指焊丝直径、坡口类型、焊接规范参数等为字段名。各字段的属性根据具体情况分别设置为数字类型或者文本类型。数据表结构所表示的知识框架见表8-2，同时该结构框架的具体内容也是知识的数据源。

表8-2 部分知识在数据库中的表示

表8-2中以规则号为序，对应的内容为一条知识，其中规则编号是不能够重复的，因此将它定义为主键，数据类型设置为数字。采用这种知识表示方式，由于表中字段名直接为描述对象的概念，表格内容为其属性或者特征参数，这不仅便于区分知识的应用范畴，也为推理机检索并匹配知识提供了快捷的路径，提高检索效率。其次，当碰到新的焊接要求和焊接参数时，则弹出对话框，引导用户完成新规则的添加、旧规则的删除。