基于本体的建筑工程质量隐患信息知识建模

基于本体的建筑工程质量隐患信息知识建模

邵维东

烟台市牟平区曙光房地产开发有限公司264100

摘要：为解决当前我国建筑业中存在的质量问题诊断效率低、信息难以共享、难以复用等问题，本课题在深入剖析《建筑工程质量通病防治手册》的基础上，提出了一种能够快速、高效地诊断出建筑工程质量问题的本体论模型，并将其应用到建筑工程质量问题的本体论中去，从而实现了通过本体论来快速、高效地进行质量问题的预防与控制。

关键词：本体；建筑工程质量隐患；信息知识建模

引言

已有的质量管理手段无法对工程中常见的质量缺陷（以下简称“质量缺陷”）进行有效的辨识，导致一些质量问题在建设后期或运行维修期才被及时发现，严重影响了项目的执行效果。在过去对常见的质量缺陷的诊断中，通常都是由施工现场的专家根据他们的经验、知识来解决。如果遇到了复杂的质量问题，或者是之前没有遇到过的问题，就需要领域专家根据质量通病的特征来对问题进行诊断，这个过程比较复杂，耗时较长，并且其诊断结果的准确率也比较低。建筑工程质量通病是指在施工过程中，经常出现且普遍存在的一种工程质量问题，它的数量多，影响范围广，给工程质量带来很大的危害性，是一种对工程质量通病进行诊断、预防和治疗的方法，《建筑工程质量通病防治手册》（以下简称“手册”）是一种针对工程质量通病进行诊断、预防和治疗的方法，因此，本论文选择了它作为质量通病诊断的资料来源。但目前《质量管理手册》中的信息都是以项目形式描述，这种形式不利于知识的分享与复用，亟需一种新的知识表达方式，以满足对质量管理共性知识的表达与利用。

1建筑工程质量通病特点分析

工程质量共性问题的主要特征可以归纳为以下几个方面。

1.1质量问题诊断知识多源异构性。比如，在工程中所使用的建材，可能是由多个厂家生产的，而在工程中，有些建材使用的是其他的建材，有些建材使用的是其他的建材等等。这就要求对各种不同类型的数据进行有效的组织，并将不同类型的系统间的相关信息进行有效的整合，从而实现对不同类型系统的知识建模。

1.2质量通病的演化速度很快，在施工过程中，伴随着施工进程的加速，各种质量通病会逐步出现，并且出现的问题也会层出不穷，因此，必须要随时对数据输入和数据处理，以提高信息的重用和共享。

1.3每一个质量问题之间存在着复杂的、相互关联的知识。在此基础上，如何运用“知识论”中的层级关系，是本论文的一个难点。在此基础上，本文提出了一种基于本体论的知识分享工具，并将其应用于知识分享和复用。

2建筑工程质量通病表示与推理

2.1本体结构定义

对于质量通病本体模型，其基本结构主要包括：质量通病现象，产生原因，预防措施，处理方法。对建筑质量问题进行诊断的过程是一种双向的过程，它是利用在施工过程中所发生的质量通病现象，来发现其产生的原因，并提出相应的预防措施和处理办法，与此同时，在找到质量通病产生的原因的同时，还可以对其进行定位。本课题的研究重点在于建立通用的质量缺陷本体论模型，而非对通用的质量缺陷定位问题的研究。建设项目中常见的质量缺陷诊断，就是根据某种逻辑的定义，对常见缺陷进行分析，从而找到缺陷的成因，并提出相应的防治对策。所以，本文借助本体论的概念与关系来描述以上的过程，在定义了质量通病诊断模型的概念与关系之后，建立了一个基本的系统架构。由于在以后的研究中存在着软件兼容性的问题，所以本论文所建立的本体主要是英文语言。这个本体论后来被统一称为诊断本体论。

2.2本体构建

在建筑工程质量通病诊断模型本体论中，首先要明确建立本体论的意义和功能，并建立一个诊断模型。在此基础上，提出了一种新的评价方法，建立了评价指标体系，并对评价指标体系进行了分析。其次，在建立模型的时候，必须要对这些问题有一个比较深入的了解，而且，在实体的知识库中，必须要有足够的知识，才能将这些问题都记录下来。施工项目主要是指在施工过程中，出现了建筑质量通病所涉及到的各个阶段以及各种建筑构件等。

如：常用的钢筋混凝土预制桩存在的问题等等。在工程质量问题的诊断模型中，诊断本体论是其核心，它可以对采集到的工程质量问题进行成因分析，进而推断出相应的解决方案和预防措施。本文提出了一种基于本体论的域建模方法。虽然已有很多关于实体建模的研究，但是，每个构造方法的具体应用都是在某一特定的领域中进行的，缺乏一般性。在此基础上，结合工程建设中常见的质量问题，建立了工程建设中常见的质量问题的诊断本体论。利用对手册中的知识提取，来确定本文中诊断本体的主要类别，其中包含了质量问题（Qualityfault）、现象（Phe-nomenon）、原因（Reason）、预防措施（Precaution）和治理方法（Improvementmeasure）。

2.3建筑工程质量通病诊断本体的实施

按照以上所述的品质共性故障诊断模式体系，在知识库的支援下，可使用推论规则之逻辑描述来判定品质共性故障。一般来说，建筑工程质量通病是由施工过程中出现的问题所表现出来的一种现象，经常会出现在比较显著的部件或施工流程中，因此必须从这个现象中推断出更多的细节，才能更好地对施工进行控制。因篇幅有限，本文对某些不相干的诊断本体论中的部分内容作了略去。

本论文以《建设工程质量通病防治手册》第8章中的基本施工部分为实例，从该手册中抽取了与质量通病有关的相关问题，对它们之间的联系进行了分析，然后编写了 SWRL规则，生成了一个工程质量通病的诊断规则库，并使用了对应的转换器，把 OWL+ SWRL转化成 JESS规则，建立了一个事实数据库和规则库，当 JESS规则引擎运行之后，再把 JESS代码格式转化成 OWL，就可以输出结果了，并把结果保存到新的实例中。在手册8.3节基础施工的基础上，以基础位置偏离的问题为依据，利用已知的通病现象以及预防（治）这种现象的方法，可以推断出这个质量问题的预防措施（处理方法），具体的规则可以在图5中的rule2和rule4中找到，推理结果如图6所示，这个问题可以通过设置中心桩（setthecenterpile）来进行预防，也可以通过协商（consultation）来解决。

结语

根据现场施工人员的反馈，本系统在实际工程中应用效果较好。首先，此框架体系便于对常见质量缺陷的利用与检索，并减少了对常见质量缺陷的检验所需时间。其次，该架构有很好的伸缩性。该方法可以将实际施工过程中新出现的质量问题输入到系统中并建立相应的推理规则，从而帮助解决以后遇到类似的质量问题。

参考文献

[1]刘欣,姜韶华,李忠富.基于本体的建筑工程质量通病诊断方法[J].土木工程与管理学报,2015(2):78-83.

[2]马风才.基于本体的建筑工程质量通病诊断方法探讨[J].建筑工程技术与设计,2017(9):1839-1839.

[3]张聪.建筑工程管理的影响因素及其管理策略[J].魅力中国,2020(7):336.