基于Web的矿井提升机知识管理系统.pdf

第 4 2卷 第 9期 2 0 1 6年 9月 工矿 自 动化 I n dus t r y a nd M i ne Au t oma t i on Vo 1 ． 4 2 NO ． 9 S e p ．2 0 1 6 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 O 1 6 0 9 0 0 7 7 0 3 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 l x ． 2 0 1 6 ． 0 9 ． 0 1 9 文胜 ， 丁华 ， 李娟莉 ， 等． 基于 We b的矿井提升机知识管理系统E J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 9 7 7 7 9 ． 基于We b的矿井提升机知识管理系统 文 胜 。 ， 丁华 。 ， 李 娟莉 ， 杨 兆建 1 ． 太 原理 工 大学 机 械工 程学 院 ，山西 太 原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 煤矿 综 采装 备 山西省 重点 实验 室 ，山西 太 原0 3 0 0 2 4 摘 要 为 实现矿 井提 升机 设 计知识 的 管理 与共 享 ， 分析 了知识 管理 系统 总体 结 构和 组 织 方 式 ， 利 用 网络 技 术 、 数据 库技 术 等设 计 了基 于 We b的矿 井提升 机 知识 管 理 系统 。该 系统 包含 实例 库 、 零件 库 、 材料 库 、 文 献 库等 模块 ， 为提升 机设 计人 员提 供 了在 线快 速获 取知 识 的服 务 平 台 ， 大 大缩减 了提 升机 设 计 周期 ， 提 高 了 设 计 效率 。 关 键词 矿 井提 升机 ；知识 管理 ； 数 据 库 中图分类号 TD 5 3 4 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 9 0 2 1 0 2 0 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ www． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． T P ． 2 0 1 6 0 9 0 2 ． 1 0 2 0 ． 0 1 9 ． h t ml M i n e ho i s t kno wl e d ge ma na g e me nt s y s t e m ba s e d o n W e b WE N S h e n g 一， DI NG Hu a 一， L I J u a n l i 一， YANG Z h a o j i a n ， 1． Co l l e ge o f M e c ha ni c a l En gi ne e r i n g，Ta i y ua n Uni ve r s i t y o f Te c h no l o gy，Ta i y ua n 0 3 0 0 24，Chi n a； 2． S h a n x i Ke y La b o r a t o r y o f F u l l y M e c h a n i z e d C o a l M i n i n g Eq u i p me n t ，Ta i y u a n 0 3 0 0 2 4，Ch i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o a c hi e ve ma na g e me n t a n d s ha r i n g of m i ne h o i s t de s i g n k no wl e d ge ， o ve r a l l s t r u c t u r e a n d o r g a n i z a t i o n o f k n o wl e d g e ma n a g e me n t s y s t e m we r e a n a l y z e d，a n d mi n e h o i s t k n o wl e d g e ma na ge me nt s y s t e m b a s e d on W e b wa s d e s i g ne d us i ng n e t wo r k t e c h no l o gy a n d da t a b as e t e c hn ol o g y．The s y s t e m c o n t a i n s mo d u l e s o f i n s t a n c e 1 i b r a r y ，c o mp o n e n t s l i b r a r y ，ma t e r i a l s l i b r a r y a n d a r c h i v e l i b r a r y，i t p r o v i de s s e r vi c e p l a t f or m f or qu i c k a c c e s s t o on l i ne i n f o r ma t i o n f or ho i s t d e s i g ne r ，gr e a t l y r e duc e s ho i s t d e s i gn c yc l e a n d i mpr o ve s de s i g n e f f i c i e nc y． Ke y wo r d s mi n e h o i s t ；k n o wl e d g e ma n a g e me n t ；d a t a b a s e 0 引言 矿井提升机的设计需用到国家标准 、 计算公式、 规则知识等 ， 且要建立在对前人经验 和知识充分利 用 的基础上 ， 因此 ， 针对矿井提升机数字化设计的发 展 趋 势 ， 开发 矿井 提升 机设 计知 识库 ， 存 储宝 贵 的信 息资源， 不仅对设计人员起到辅助参考作用 ， 而且有 助 于 企业 知识 的传 承 与共 享 。 知识管理系统是 人工智能和数据库结合 的产 物 ， 是在知识时代背景下发展起来的。近年来 国内 外学者 在知 识管理 系 统方 面进行 了大量 的研究 。 J a n u s 等r 1 ] 开发 了汽 车故 障本 体 知识 管 理 系 统 ， 丁华等[ 2 建立了采煤机概念设计实例库和规则 库， 李娟莉等 基于本体构建了矿井提升机故障诊断本 体知识库 ， 张登军等 建立了矿山设备维修知识库， 张大伟等[ 5 ] 构建 了煤矿安全隐患治理知识库 ， 高志 金 等 构 建 了基 于 知识 管 理 的 掘 进 机 智 能 选 型 系 统 。上述研究为本文的研究提供了 良好 的借鉴 ， 本 文利用 网络技术 、 数据库技术设计了基于 We b的矿 井提升机知识管理系统 ， 有效地满足了设计者的知 识信息需求 ， 缩短 了矿井提升机产品的开发周期。 收 稿 日期 2 0 1 6 0 3 2 3 ； 修 回 日期 2 0 1 6 - 0 7 1 5 ； 责 任 编 辑 胡 娴 。 基金项 目 山西省科技 重大专项项 目 2 0 1 1 1 1 0 1 0 4 0 。 作者简介 文胜 1 9 9 O 一 ， 男 ， 山西运城人 ， 硕士研究生 ， 研究方 向为煤矿装备设计 ， E ma i l 5 1 0 1 2 4 0 1 1 q q ． c o rn。 7 8 工矿 自动 化 2 0 1 6 年 第 4 2卷 1 系统结 构 为 了有 效 、 准确 地表 达矿井 提 升机零 件 知识 ， 矿 井提升机知识库采用模块化结构模型 ， 使各个知识 库 易 于扩充 、 修 改 和维护 ， 保证 知识 库 的 自我完善 能 力 ， 使其在功能上或性能上都有改进的可能性 。提 升机 知识 管理 系统结 构 如 图 1 所示 。 总 体 技 术 参 数 提升机知识管理系统 实例库 l I 零件库 l I 材料库 l l 文献库 Iil ll il l 图 1 提 升 机 知 识 管 理 系 统 结 构 该 系 统 包 含 实 例 库 、 零 件 库 、 材 料 库 、 文 献 库 4个模块。实例库用于存储 已有提升机产品的实例 参数 ， 辅 助设 计人 员 充分 利用 已有 的设 计 经验 及 成 功 实例 ， 通过 改进 实例 库 中最佳 实例设 计 出新产 品。 零件 库 用于存 储 提 升机 关 键 零部 件 的 C AD 三维 模 型 ， 设计 人员 能够 直接 从库 中调 出模 型 ， 无 需手 工建 模 ， 通 过 修 改 尺 寸 参 数 即 可 快 速 获 取 新 的 C AD 三维 模 型 ， 避免 了重 复建 模 。材 料 库存 储 矿 井 提 升 机设计中所涉及到的材料信息， 供使用者熟悉各种 材料 的性能 和适用范 围。文献 库存储 了近 2 0 a的学 术 论文 ， 可让设 计人员 了解 提升机 的最新 研究动态 。 2系统设 计 基 于 We b 的 矿 井 提 升 机 知 识 管 理 系 统 采 用 B ／ S B r o ws e r ／ S e r v e r ， 浏览 器／ 服 务 器 结 构 。底 层 工 具 包 括Wi n d o ws S e v e r 2 0 0 8，W e b 服 务 器 M i c r os o f t I I S 7 ．0， M i c r o s o f t Vi s u a l St u d i o 2 O 1 0 等 。前 端开 发使 用 AS P ． NE T， 后 台 数 据 库 主 要 使 用 S QL S e r v e r 2 0 0 8 ， 数据 库访 问使 用 AD O． NE T。 2 ． 1 实例 库设 计 采 用基 于实 例模 板 的实例库 建 库原理 建立 实例 库 ， 如图 2 所示。每个层次的实例具有各 自的特征 属性 ， 实例模板抽象表示不同层次的实例 ， 它是依据 各层实例 、 结点实例 的关键特征属性及其连接关系 而建立 的 。实 例 模 板 可 表 示 为 四元 组 E一 ， 其 中 I D表示 实例模 板 的唯 一标识 ； NAME表示 实例模 板 的名称 ； C是 实 例模 板 描 述 的 实例类 的特 征 属 性 集 合 ， C一 { C ， C ， ⋯ ， C ； R 表 示 实例 模板 之 间的从 属 关 系 ， 反 映 了设 计 对象 实例 的层次 分解 关 系 。 图 2实 例厍 建厍 原 理 一 个实 例模 板 对应 着 多个 实 例 ， 且 具 有 相 同 的 特 征 属性 。根据 面 向对 象 的思 想 ， 把 结 点 实 例 和 叶 子实 例分成 不 同 的实 例 类 ， 每 个 实例 类 对 应 一 个 具 有 不 同特征 属性 定义 集合 的实 例模板 。实例特 征 表 是 实例 模板 在实 例 库 中 的具 体 表 现 ， 在 提 升 机 多 层 次 实例 结构 中 ， 通过 实 例 特 征 表来 描 述 各 个 结 点 上 的零部 件实 例模 板 ， 再 根 据 实 例特 征 表 对 实 例 进 行 定 义 、 编辑 、 存储 等操 作 ， 建立产 品层 次级 实例 库 。 矿井 提升 机实例 库 的多层 次抽 象实 例模 型包 括 索引 层和 实例 层 2个 大 层 ， 如 图 3所 示 。索 引 层 位 于树的根部， 提供了实例代号 、 名称等索引参数， 用 于在 实例查 询 中与查 询 实例参 数 进行 匹配 。实例 层 按照 等级 划分 为若 干 层 ， 再 逐 层 分解 为若 干结 点 实 例 ， 最底层 由基本 实例 组成 ， 称为 叶子 实例 。按 照从 提升 机装 配体 、 子装 配 体到零 件 的顺序 逐级 降低 ， 分 层次存储实例 的具体情况。 实例代号 l 实例名称l 实例主参数l 实例组件 I 其他 C id I C n a m e l C p a r a I C c o m p l C - o t h e r 实例 l 滚筒 l 滚筒 I 钢丝绳最大I钢丝绳最 l 减速器 l 钢丝绳 l 主参数l 直径 l宽度 I 静张力I 大静张力差l 传动比l 最大速度I C p a reI z j l k d l j z l l J z l c I c d b l s d l o t h e r 实例层 3 图 3提升机实例库的层次结构 2 ． 2零 件库设 计 设计零件库时， 先建立一个零件数据库 ， 再链接 到具 体零 件 的参数 化 建 模 页 面 ， 其 中参 数 化模 型 的 建立 是关 键 。基 于模 型模板 的参 数化 设计 方法 是 以 现有 模 型为模 板 ， 通 过修 改 该 模 型 模 板 的 初 始 尺寸 来驱 动 其形状 和 尺 寸发 生 相 应 的改 变 ， 从 而 形成 结 构相 同的新模型 ， 达到通过参数化修改尺寸建立模 型 的 目的 。其 实 现过 程 首 先 获 得 现 有 模 型 的关 键 2 0 1 6年 第 9期 文胜 等 基 于 W e b的矿 井提 升机 知识 管理 系统 7 9 尺寸参数， 然后编辑这 些参数 ， 最后利用 特定 函数 UF M ODLu p d a t e 更新 现有 模 型 ， 从 而 得 到新 模 型 ， 将对参数的修改反映到图形上 。参数化模型建 好后 ， 要实现在线参数化建模 ， 还要在服务器端注册 编译好 的 C OM 组件 ， 将客户端输入 的参数写到服 务器端的参数化模型中， 驱动 UG更新模型 ， 供用户 下载 使 用 。 2 ． 3材 料 库设 计 材料库是利用数据库技术构建的应用于材料科 学与工程领域的数据库系统 。由于材料系统的特殊 性 ， 材料库不仅具备普通数据库一般特性 ， 还具有数 量大 、 数据类型复杂等特点 。矿井提升机所用材料 特性包括材料 的特征、 使用范 围、 应用实例 、 常规力 学性能 、 物理性能等相关材料信息 。 2 ． 4文献 库设 计 文献库是利用数据库技术建立的一个精简版的 图书馆系统 ， 收集了近几十年 的知网学术论文供用 户浏 览 ， 以便 了解 最新 研 究 动态 。文献 库 的搭 建 是 先将文献统一进行 格式转换 ， 将 P D F格式 转换成 S WF格式， 再将所有文献的信息存储 到数 据库 ， 利 用数 据 库调用 文 献 ， 实现 文献 的浏 览 。 3系统 关键 技 术 3 ． 1数 据库 技 术 系统采用 s QL S e r v e r 2 0 0 8作为数据库 软件 。 s QL S e r v e r 2 0 0 8具有很高 的安全 性、 可靠性 和可 扩展性 ， 可以降低开发和管理数据基础设施 的时间 和成 本 ， 可 以在 用 户 需 要 的 时 候 发 送 信 息 。利 用 S QL S e r v e r 2 0 0 8设计 了实例库 、 零件库 、 材料 库、 学术论文和用户登录信息表共 5个表。 3 ． 2 ADO． NET技 术 数据 访 问 对 象 为 A DO． NE T， AD O． NE T 是 一 组用 于和数 据源 进行交 互 的面 向对 象类 库， 由 ADO演 变而 来 ， 允许 和不 同类 型 的数据 源及 数 据库 进 行交 互 。数 据库 后 台连接 、 查 询 、 修 改 、 新增 、 删 除 等 操 作都 是利 用 AD O． NE T 完成 的 。 3 ． 3 F l e x P a p e r技 术 由于学术论文的格式是 P D F格式 ， 无法实现在 线浏览 ， 所 以要 通过 F l e x P a p e r 来 实现 。F l e x P a p e r 是 一个 开 源轻 量级 的可 实现 在浏 览器 上显 示各 种 文 档 的组 件 ， 与 P D F 2 S WF一起 使 用 ，可实 现 在 F l e x 中显示 P D F 文 件 ， 而 无 需 P D F 软 件 环 境 的 支 持 。 实现步骤 首先用 S wf To o l s 软件将 P DF格式 的文 档转 换 成 S W F文 件 ， 将 转 换 出 来 的 S WF文 件 和 P D F 2 S WF复 制到 与 解 压 缩 文 件 相 同 的 目录 ， 添 加 F l e x P a p e r Vi e we r ． s wf后 ， 就 可 以 使 用 编 译 好 的 F l e x P a p e r 的 f l a s h版本 浏 览文档 。 4 系统 应用 实例库应用 输入查询条件 ， 如矿井年产量 、 年 工作 日、 日工 作 时 、 水 平 井 深 、 卸 煤 高 度 、 装 载高 度 等 ， 系统会选择符合要求 的相似实例方案输出， 供用 户浏览。提升机实例库可以不断扩充 ， 添加新实例 。 零件库应用 进入首页点击零件库 ， 即可查看零 件信 息 ， 再 点击 零件 名称 进入 参数 化建模 页 面 。 材料库应用 在首页点击材料库即可查看各种 材料 的性 能及 适用 范 围。 文献 库应 用 在 首页 点击 学术 论文进 入该 模块 ， 输入相关条件后 ， 点击开始检索即可得到检索结果。 5 结语 根据 矿 井 提 升机 知 识 特点 ， 研 究 了知识 管 理 系 统 的构建 方案 和功 能设计 ， 并 详细研 究 了实例 库 、 零 件库、 材料库和文献库 的建库方法 。以 AS P ． NE T 为 平 台 ， ADO．NE T、F l e x P a p e r 为 技 术 支 撑 ， Mi c r o s o f t Vi s u a l S t u d i o 2 0 1 0为 网站开 发工 具设 计 了系统界面， S QL S e r v e r 2 0 0 8为数据库 ， 开发 了基 于 W e b的矿 井 提 升机 知 识 管 理 系统 。该 系统 实 现 了矿井 提升 机设 计 实 例 的查 询 与 扩 充 、 参 数化 零 件 三维模型的 自动生成 、 材料信息的查询等功能 ， 实现 了矿井提升机知识的存储 与共享 ， 为设计人员参考 借 鉴 提供 了极 大 的方 便 ， 缩 短 了矿 井 提 升 机设 计 周 期 ， 提高了设计效率 。 参 考 文 献 [ 1 ] L I ANG J s ．G e n e r a t i o n o f a u t o mo t i v e t r 0 u b l e s h o o t i n g c on f i gur at i o n s y s t e m u s i ng a n o nt o l o gy - ba s e d a p pr oa c h E l 1 ．C o mp u t e r s i n I n d u s t r y ， 2 0 1 2 ， 6 3 5 4 0 5 4 2 2 ． E 2 ] 丁华 ， 杨兆建 ， 姚 晶． 采煤 机概念设 计 的知 识表示 与知 识 推理 E J ] ． 机械设计与制造 ， 2 0 1 1 6 2 1 6 2 1 8 ． E 3 ] 李娟莉 ， 杨兆建． 基 于本体 的矿井提 升机 故障诊 断方法 I- J ] ． 振动． 测试 与诊 断， 2 0 1 3 ， 3 3 6 9 9 3 9 9 7 ． [ 4 ] 张登军 ， 史丽琴 ， 孙杰 ， 等． 矿山设备 维修 知识 库的建立 与应用研究 [ J ] ． 矿山机械 ， 2 0 1 2 ， 4 0 5 5 - 9 ． E 5 3 张 大伟 ．煤矿安全 隐患治理 知识库 的建立 与应用 E J ] ． 煤矿安全 ， 2 0 1 5 ， 4 6 1 2 3 0 2 3 2 ．