董開河（中國石油廣西石化公司，廣西欽州 535000）

基于智能變電所拓撲操作票專家系統(tǒng)知識表達方法綜述

董開河（中國石油廣西石化公司，廣西欽州 535000）

1 操作票專家系統(tǒng)的知識表達方法

計算機專家系統(tǒng)所包含的知識是和其他軟件系統(tǒng)的知識是不同的，這是一個極其重要的特征。所以說，專家系統(tǒng)的中心就是知識庫，專家系統(tǒng)功能的卓越性取決于知識庫里知識的數(shù)量和質(zhì)量。那么為了使專家系統(tǒng)具有智能，讓它可以模仿出好似人類的智能活動，那么就必須使它具備知識。

知識的表達只是研究機械的一般方法，也就是說一種數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是否具備有效性和可行性就決定于知識，知識是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)的根基。我們不僅要考慮知識的運用，還要琢磨知識的保存，知識可以拿來表示描繪事物的一個群體，于是，人類的知識可用來表示成機械處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。會直接影響專家系統(tǒng)的辦事功效及專家系統(tǒng)的通用性在于知識表達的好壞。

當前最常用表達知識的方法主要包含以下幾種：一階謂詞邏輯表示法、框架表示法、產(chǎn)生式表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法等。

1.1 一階謂詞邏輯表示法

邏輯表示是基于離散數(shù)學的理論基礎(chǔ)命題邏輯和謂詞邏輯，它作為一個原子命題存在于自然語言的語句中，每個原子命題可以分成兩部分，個人和謂詞，邏輯表示法可以用來描述大多數(shù)自然語言邏輯公式，這是一種應(yīng)用程序更早、更廣泛的表示方法，是一個成功的知識表示方式，適合使用定理系統(tǒng)的方法來解這個問題。

1.2 框架表示法

世界上別樣的事物有著各色各樣的屬性，就像不同的東西之間平常有自己的規(guī)律一樣。這種規(guī)律性的知識一旦經(jīng)過細化，就可以形成一種人們用來認識某一類事物的一種固定的框架（Frame）?？蚣鼙硎痉ㄊ且环N用于表示經(jīng)驗性知識的知識表示法。在使用框架來表示知識的時候，一個類型的實體，框架是一種屬性，它可以用來描繪一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對象些都是視具體情況而定的。根據(jù)實際情況的需要每個槽又可以分為若干個“側(cè)面”。槽是用來描述對象屬性，或者一個狀況和某一方面，一個方面可以用一個側(cè)面來描述相應(yīng)的屬性。側(cè)面和槽所具有的屬性值分別稱為側(cè)面值和槽值。

框架是繼承性和實用層次結(jié)構(gòu)。通過使用一個框架的繼承和槽值，可以用來構(gòu)建一個知識表示體系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一種多層框架下可以建立的框架，框槽架之間的關(guān)系可以通過該框架到網(wǎng)絡(luò)。

可以使用框架的內(nèi)外嵌套的結(jié)構(gòu)來表達不同檔次的知識是它的優(yōu)點，可以隨意的填寫、修改、添加其說明和內(nèi)容，人在觀察事物時的思維活動可以用框架表示法來反映，當人觀察失誤適合固定概念、行為和事件，但框架本身還是沒有形成一個比較完整的理論體系，框架槽和側(cè)面之間缺乏一個清晰的語義知識表示單位，這會使戶構(gòu)建立知識庫的負擔變重，所以對于一個給定的問題領(lǐng)域，僅僅用于正式化領(lǐng)域知識的框架系統(tǒng)是不容易的

1.3 產(chǎn)生式表示法

用來表示因果關(guān)系的知識通常用產(chǎn)生式，它的基本形式是：“如果…然后…”。一組產(chǎn)生式可以放在一起，使它們協(xié)同作用，互相配合；得出的結(jié)論產(chǎn)生式可以使用另一個產(chǎn)生式可以作為已知事實使用，從而求得解決問題的方案，產(chǎn)生式系統(tǒng)就是這樣一個系統(tǒng)。產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括事實庫、規(guī)則器和控制器這三個主要部分。它們之間的關(guān)系如圖2-2所示。

圖2-2 產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.3.1 事實庫。事實庫也被稱為綜合的數(shù)據(jù)庫，是一個用于存儲當前信息和解決各種問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，問題的初始狀態(tài)、推理結(jié)論得到的中間結(jié)論及輸入的事實和最終的結(jié)論等。在推理的過程中，在某些規(guī)則的前提下我們可以在規(guī)則庫中匹配和事實庫中的已知事實，那么該規(guī)則將被激活和作為新的事實被放入事實庫中，可以作為已知事實后面的推理。

1.3.2 規(guī)則庫。規(guī)則庫是一個用來解決存儲的所有規(guī)則和有關(guān)問題的集合。其中包含了從初始狀態(tài)到目標狀態(tài)轉(zhuǎn)換問題所需要的所有轉(zhuǎn)換規(guī)則。這些規(guī)則可以用來描述問題領(lǐng)域的一般知識?？梢?，產(chǎn)生式系統(tǒng)解決問題的基礎(chǔ)是規(guī)則庫，規(guī)則庫的效率取決于其知識的準確性、靈活性、一致性、完整性和知識組織的合理性等。

1.3.3 控制器。推理機構(gòu)或推理機也稱為控制器，它由一組程序組成，操作運行是用來控制整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的，求解過程決策問題的推理，實現(xiàn)解決方案的問題。

所以，固定的表達格式是產(chǎn)生式規(guī)則，形式很單一，推理路徑很容易做出解釋，接近人的自然推理系統(tǒng)的，便于理解和學習。推理方式是很簡單的，復(fù)雜化的計算是無用功，并且分離的是推理機和知識庫，從而知識庫的修改便捷了很多。通過很多操作票專家系統(tǒng)所操作并采用這種方法。

1.4 語義網(wǎng)絡(luò)表示法

語義網(wǎng)絡(luò)表示的守則是通過對語義關(guān)系及其和概念來進行知識表達的一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)圖。語義網(wǎng)絡(luò)是簡潔而且直觀明了的，并在解決問題時可以通過網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系來推導(dǎo)有關(guān)對象和概念，并不需要遍布整個巨大的知識庫，從而獲得領(lǐng)域的專家系統(tǒng)自然語言理解在領(lǐng)域內(nèi)被寬泛應(yīng)用，但嘗試用節(jié)點來代表世界上的各色各樣的事物，各種形式之間的弧代表事物形式上過于簡略，如果節(jié)點間的關(guān)系來保持幾種較典型的關(guān)系，那么關(guān)系到其他的各種聯(lián)系將難以表達，使表達內(nèi)容受到了限制，而加大聯(lián)系會極大地提升網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。

［1］Zhang Z.Z，Hope G.S，Malik 0.P.A Knowledge-Based Approach to Optimize Switching in Substations.IEEE Transaction on Power Delivery，1990，5（1）：103-109.

［2］Schulz Noel N，Wollenberg Bruce F.Incorporation of an Ad?vanced Evaluation Criterion in an Expert System for the Creation and Evaluation of Planned Switching Sequences.IEEE Transac?tions on Power System，1997，12（3）：1167-1176.

［3］李欣然，蘇盛，陳超強.基于任務(wù)分解的通用變電站操作票系統(tǒng).電力系統(tǒng)及其自動化學報［J］，2002，14（1）：40-43.