综采设备配套选型专家系统数据库的构建

徐贵旭，刘混举

（太原理工大学 机械工程学院，山西 太原 030024）

0 引言

综采工作面设备配套选型专家系统数据库的设计与一般的数据库设计有所不同，本系统的数据库主要由静态数据库和动态数据库构成。系统进行推理时，静态数据库的数据本身不会发生变化，只是为系统提供所需的知识和帮助系统完成问题求解的整个过程；动态数据库主要包括初始输入、中间结果和输出结论等动态数据。静态数据库在本系统中相对应的数据库结构为系统的知识库，动态数据库在本系统中相对应的数据库结构为系统的综合数据库。数据库是专家系统的核心，整个专家系统能否高效、稳定运行最重要的因素是对数据库技术的开发程度，要想开发出完善而高效的专家系统必须对数据库进行最合理的逻辑设计和物理设计。

1 数据库的创建

综采设备配套选型专家系统中采用数据库管理系统MS SQL Server创建知识库和综合数据库。数据库管理系统的基本结构与功能如图1所示。其中，源数据库包括事实表、条件表、结论表和规则表等；数据字典主要维护系统中的数据定义和类型以及数据源的描述。

数据库管理系统通常只支持一种数据模型，并对它们进行一个或多个数据库的操作。这些操作可分为建立、删除、更新、检索、共享等。

数据库管理系统作为各种源数据库与专家系统的接口，主要为系统提供和组织数据，并从源数据库聚集和形成子集，最终建立专家系统数据库。

数据查询系统解释其他子系统的数据请求，并查阅数据字典来满足这些请求，详细阐述向综合数据库的数据请求，最后输出结果。

图1 数据库管理系统的基本结构与功能

2 数据库的连接

数据库应用系统的程序开发工具采用Visual Basic，Visual Basic中与数据库连接的开发方法有很多种，本系统采用的是ADO数据库开发技术。

ADO（Active X Data Objects）是以全新的 OLE DB技术为基础。ODBC的访问对象是SQL Server、Oracle等关系数据库；OLE DB不仅如此，还可以对各种数据通过统一的接口进行存取，它可以提供访问各种数据源的手段，但不能从Visual Basic直接进行访问，可以通过ADO的COM接口进行访问。ADO可用于VBScript和Active Server Page等各种程序设计语言。因此，ADO是开发基于Web数据库应用软件的最佳手段。

3 数据库的访问

本系统采用ASP结合ADO实现对数据库的访问。通过ASP设计出的页面都是动态主页，数据库的数据不仅可以随时变化，而且客户端看到的页面信息始终保持最新。ASP与Web数据库互连的具体过程如图2所示。

图2 ASP与Web数据库互连的具体过程

首先浏览器向服务器发出请求，Web服务器接收请求并调用ASP引擎执行该文件。然后通过ODBC连接数据库，由数据库访问组件ADO（Active Date Object）执行库操作。最后ASP生成数据查询结果的HT ML页面返回浏览器显示，如图3所示。

图3 Web页访问数据库过程

4 知识库的构建

知识库分为实例数据库和规则数据库。考虑到求解的方便以及综采工作面设备配套选型的特殊性，本系统知识库中只包含规则数据库，实例数据库存放在综合数据库中。规则数据库主要是通过不断与领域专家相互交流并不断搜集领域内的专门知识来获取专家的知识和经验，最终转化为知识库的知识。实例数据库主要存储已经成功设计并应用的综采工作面设备配套的数据信息，由于搜集的每个配套设备的信息很多都不完善，因此必须花费大量的时间来进行整理和验证，最终筛选出可用的配套设备信息，然后形成实例数据库。

综采工作面设备配套选型专家系统知识库分为采煤机知识库模块、液压支架知识库模块、刮板输送机知识库模块和“三机”配套选型知识库模块。每个模块都包含了专门领域内的选型规则和选型内容，它们都和整体数据库相连，推理机随时访问不同的知识领域，有利于知识库的扩充和修改。

本系统知识数据库分为两个层次：第一层用于单机选型，包括采煤机选型、液压支架选型和刮板输送机选型；第二层结合第一层选型的结果进行“三机”总体选型。系统的数据库层次结构如图4所示。

图4 数据库层次结构图

规则库主要存储专家系统推理过程中用到的所有规则，规则由条件和结论两部分组成。领域内常识性的知识以及书本的知识等可以直接转化为规则库的规则，这些知识通过适当的知识表示法就成为计算机认可的执行语句，帮助系统完成推理过程。对于领域专家的经验知识，不仅需要知识工程师进行验证和总结，而且需要归纳出合理的、正确的规则，最后才能转化为规则库的规则。图5为规则库编辑界面。表1为系统规则表，表2为系统结论表，表3为系统推理用规则表。

图5 规则库编辑界面

表1 系统规则表

表2 系统结论表

5 综合数据库的构建

综合数据库与知识数据库不同，知识数据库存储的是静态数据，数据本身不会发生变化，而综合数据库主要存取整个推理过程中出现的包括初始输入、中间数据和结果输出等动态数据，修改其中某个数据就会影响到其他数据结果，而且很多数据是需要一个不断输入—输出—修改—再输入—再输出的反复过程。因此，综合数据库对数据的表示和组织一定要与规则数据库的表示和组织相结合。

表3 系统推理用规则表

综合数据库和知识数据库构成了整个综采工作面设备配套选型专家系统的数据库体系。综合数据库最重要的是表的设计，包括确定表的字段名、数据类型以及属性等。图6为专家系统数据结构表。图7为工作面参数表，用户通过系统界面，输入工作面参数，并将数据保存入本表，推理机访问本表而匹配知识库规则，开始推理。液压支架基本参数表、采煤机基本参数表、刮板输送机基本参数表分别见图8～图10。

图6 专家系统数据结构表

6 结束语

通过以上分析可知，数据库不仅是专家系统的基础又是专家系统的核心。因此只有将数据库进行合理的逻辑设计和物理设计并且将数据库的关键技术与专家系统结合起来才能开发出完善而高效的专家系统。

图7 工作面参数表

图8 液压支架基本参数表

图9 采煤机基本参数表

图10 刮板输送机基本参数表

［1］ 尹萍.SQL Server数据库性能优化［J］.计算机应用与软件，2005（3）：28－30.

［2］ 李志强.大型数据库并发访问的控制与实现［J］.中原工学院学报，2004，15（6）：24－26.