綜采設備配套選型專家系統數據庫的構建

徐貴旭，劉混舉

（太原理工大學 機械工程學院，山西 太原 030024）

0 引言

綜采工作面設備配套選型專家系統數據庫的設計與一般的數據庫設計有所不同，本系統的數據庫主要由靜態數據庫和動態數據庫構成。系統進行推理時，靜態數據庫的數據本身不會發生變化，只是為系統提供所需的知識和幫助系統完成問題求解的整個過程；動態數據庫主要包括初始輸入、中間結果和輸出結論等動態數據。靜態數據庫在本系統中相對應的數據庫結構為系統的知識庫，動態數據庫在本系統中相對應的數據庫結構為系統的綜合數據庫。數據庫是專家系統的核心，整個專家系統能否高效、穩定運行最重要的因素是對數據庫技術的開發程度，要想開發出完善而高效的專家系統必須對數據庫進行最合理的邏輯設計和物理設計。

1 數據庫的創建

綜采設備配套選型專家系統中采用數據庫管理系統MS SQL Server創建知識庫和綜合數據庫。數據庫管理系統的基本結構與功能如圖1所示。其中，源數據庫包括事實表、條件表、結論表和規則表等；數據字典主要維護系統中的數據定義和類型以及數據源的描述。

數據庫管理系統通常只支持一種數據模型，并對它們進行一個或多個數據庫的操作。這些操作可分為建立、刪除、更新、檢索、共享等。

數據庫管理系統作為各種源數據庫與專家系統的接口，主要為系統提供和組織數據，并從源數據庫聚集和形成子集，最終建立專家系統數據庫。

數據查詢系統解釋其他子系統的數據請求，并查閱數據字典來滿足這些請求，詳細闡述向綜合數據庫的數據請求，最后輸出結果。

圖1 數據庫管理系統的基本結構與功能

2 數據庫的連接

數據庫應用系統的程序開發工具采用Visual Basic，Visual Basic中與數據庫連接的開發方法有很多種，本系統采用的是ADO數據庫開發技術。

ADO（Active X Data Objects）是以全新的 OLE DB技術為基礎。ODBC的訪問對象是SQL Server、Oracle等關系數據庫；OLE DB不僅如此，還可以對各種數據通過統一的接口進行存取，它可以提供訪問各種數據源的手段，但不能從Visual Basic直接進行訪問，可以通過ADO的COM接口進行訪問。ADO可用于VBScript和Active Server Page等各種程序設計語言。因此，ADO是開發基于Web數據庫應用軟件的最佳手段。

3 數據庫的訪問

本系統采用ASP結合ADO實現對數據庫的訪問。通過ASP設計出的頁面都是動態主頁，數據庫的數據不僅可以隨時變化，而且客戶端看到的頁面信息始終保持最新。ASP與Web數據庫互連的具體過程如圖2所示。

圖2 ASP與Web數據庫互連的具體過程

首先瀏覽器向服務器發出請求，Web服務器接收請求并調用ASP引擎執行該文件。然后通過ODBC連接數據庫，由數據庫訪問組件ADO（Active Date Object）執行庫操作。最后ASP生成數據查詢結果的HT ML頁面返回瀏覽器顯示，如圖3所示。

圖3 Web頁訪問數據庫過程

4 知識庫的構建

知識庫分為實例數據庫和規則數據庫。考慮到求解的方便以及綜采工作面設備配套選型的特殊性，本系統知識庫中只包含規則數據庫，實例數據庫存放在綜合數據庫中。規則數據庫主要是通過不斷與領域專家相互交流并不斷搜集領域內的專門知識來獲取專家的知識和經驗，最終轉化為知識庫的知識。實例數據庫主要存儲已經成功設計并應用的綜采工作面設備配套的數據信息，由于搜集的每個配套設備的信息很多都不完善，因此必須花費大量的時間來進行整理和驗證，最終篩選出可用的配套設備信息，然后形成實例數據庫。

綜采工作面設備配套選型專家系統知識庫分為采煤機知識庫模塊、液壓支架知識庫模塊、刮板輸送機知識庫模塊和“三機”配套選型知識庫模塊。每個模塊都包含了專門領域內的選型規則和選型內容，它們都和整體數據庫相連，推理機隨時訪問不同的知識領域，有利于知識庫的擴充和修改。

本系統知識數據庫分為兩個層次：第一層用于單機選型，包括采煤機選型、液壓支架選型和刮板輸送機選型；第二層結合第一層選型的結果進行“三機”總體選型。系統的數據庫層次結構如圖4所示。

圖4 數據庫層次結構圖

規則庫主要存儲專家系統推理過程中用到的所有規則，規則由條件和結論兩部分組成。領域內常識性的知識以及書本的知識等可以直接轉化為規則庫的規則，這些知識通過適當的知識表示法就成為計算機認可的執行語句，幫助系統完成推理過程。對于領域專家的經驗知識，不僅需要知識工程師進行驗證和總結，而且需要歸納出合理的、正確的規則，最后才能轉化為規則庫的規則。圖5為規則庫編輯界面。表1為系統規則表，表2為系統結論表，表3為系統推理用規則表。

圖5 規則庫編輯界面

表1 系統規則表

表2 系統結論表

5 綜合數據庫的構建

綜合數據庫與知識數據庫不同，知識數據庫存儲的是靜態數據，數據本身不會發生變化，而綜合數據庫主要存取整個推理過程中出現的包括初始輸入、中間數據和結果輸出等動態數據，修改其中某個數據就會影響到其他數據結果，而且很多數據是需要一個不斷輸入—輸出—修改—再輸入—再輸出的反復過程。因此，綜合數據庫對數據的表示和組織一定要與規則數據庫的表示和組織相結合。

表3 系統推理用規則表

綜合數據庫和知識數據庫構成了整個綜采工作面設備配套選型專家系統的數據庫體系。綜合數據庫最重要的是表的設計，包括確定表的字段名、數據類型以及屬性等。圖6為專家系統數據結構表。圖7為工作面參數表，用戶通過系統界面，輸入工作面參數，并將數據保存入本表，推理機訪問本表而匹配知識庫規則，開始推理。液壓支架基本參數表、采煤機基本參數表、刮板輸送機基本參數表分別見圖8～圖10。

圖6 專家系統數據結構表

6 結束語

通過以上分析可知，數據庫不僅是專家系統的基礎又是專家系統的核心。因此只有將數據庫進行合理的邏輯設計和物理設計并且將數據庫的關鍵技術與專家系統結合起來才能開發出完善而高效的專家系統。

圖7 工作面參數表

圖8 液壓支架基本參數表

圖9 采煤機基本參數表

圖10 刮板輸送機基本參數表

［1］ 尹萍.SQL Server數據庫性能優化［J］.計算機應用與軟件，2005（3）：28－30.

［2］ 李志強.大型數據庫并發訪問的控制與實現［J］.中原工學院學報，2004，15（6）：24－26.