基于本體與BIM的綠色施工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐秦平，佘健俊 ，葉 嵩

(1. 南京工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 江蘇 南京 211800； 2. 中建八局第三建設(shè)有限公司， 江蘇 南京 210046)

近年來(lái)，全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約的監(jiān)管執(zhí)法更加規(guī)范化、嚴(yán)格化，開(kāi)展綠色施工成為我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型的一條重要途徑。而傳統(tǒng)的純手工評(píng)價(jià)方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不準(zhǔn)確，這極大地限制了綠色施工的健康發(fā)展。

建筑業(yè)信息化的蓬勃發(fā)展也推動(dòng)了綠色施工的改變，BIM(Building Information Modeling)、IOT (Internet of Things)、智能化和移動(dòng)通訊等信息技術(shù)已經(jīng)在勞務(wù)實(shí)名制管理、施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)管、工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和能耗監(jiān)測(cè)中有所應(yīng)用。然而綠色施工評(píng)價(jià)還停留在人工主觀(guān)評(píng)價(jià)階段，對(duì)信息技術(shù)所產(chǎn)生的異構(gòu)數(shù)據(jù)缺乏集成應(yīng)用。

本體是共享概念模型明確的、形式化的規(guī)范說(shuō)明[1]，使得描述對(duì)象的概念內(nèi)涵具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系。網(wǎng)絡(luò)本體語(yǔ)言(Ontology Web Language，OWL)作為一種本體描述語(yǔ)言[2]，可以作為領(lǐng)域內(nèi)部的人、機(jī)器、軟件系統(tǒng)等不同主體之間進(jìn)行對(duì)話(huà)、互操作、共享等溝通交流方式的一種語(yǔ)義基礎(chǔ)。語(yǔ)義是推理支持的先決條件，為異質(zhì)數(shù)據(jù)向語(yǔ)義數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化提供基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)異質(zhì)數(shù)據(jù)的集成和不同應(yīng)用間的互操作[3]，完成領(lǐng)域本體的復(fù)用和推理。將本體引入綠色施工評(píng)價(jià)，建立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)綠色施工評(píng)價(jià)的語(yǔ)義描述與智能推理。

1 綠色施工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立

1.1 現(xiàn)有綠色施工評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題

綠色施工評(píng)價(jià)是對(duì)施工的過(guò)程評(píng)價(jià)，過(guò)程中所產(chǎn)生的評(píng)價(jià)信息源沒(méi)有固定統(tǒng)一的保存格式，導(dǎo)致施工過(guò)程產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)缺乏結(jié)構(gòu)化形式。在建立本體模型之前，通過(guò)文獻(xiàn)回顧以及對(duì)綠色施工評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)利用情況的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有綠色施工評(píng)價(jià)存在的問(wèn)題如下：

(1)采集過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不準(zhǔn)確。根據(jù)國(guó)家綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，按照“四節(jié)一環(huán)?！盵4]的評(píng)價(jià)要求，綠色施工評(píng)價(jià)是對(duì)工程建設(shè)過(guò)程全面、綜合的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)信息采集是在有組織的條件下進(jìn)行的。但是評(píng)價(jià)的施工活動(dòng)繁多且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)信息獲取渠道沒(méi)有統(tǒng)一口徑。本研究通過(guò)BIM模型提取、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)輔助檢查，可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化評(píng)價(jià)信息的采集工作。

(2)信息容易丟失且缺乏集成。綠色施工評(píng)價(jià)信息來(lái)源廣泛，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式多樣且多數(shù)是未分類(lèi)的、零散的，相關(guān)綠色施工信息可能保存在文檔、圖紙或數(shù)據(jù)庫(kù)中，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的人工采集信息方式，容易導(dǎo)致信息輸入過(guò)程中的遺漏或丟失，且存儲(chǔ)過(guò)程中對(duì)支撐評(píng)價(jià)計(jì)算的描述不足，會(huì)形成信息通信的壁壘。因此用于綠色施工評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)需要提前進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，本體作為結(jié)構(gòu)化知識(shí)表達(dá)方式，可以清晰地對(duì)概念進(jìn)行邏輯描述，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)數(shù)據(jù)的集成和不同應(yīng)用間的互操作。

(3)無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。在工程實(shí)踐過(guò)程中，信息采集和集成的困難，造成了評(píng)價(jià)的滯后和優(yōu)化的缺失。在工程項(xiàng)目中，存在不同的施工階段且施工過(guò)程由不同的施工對(duì)象和施工活動(dòng)組成，這將產(chǎn)生豐富的過(guò)程信息。這些過(guò)程信息與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間沒(méi)有高效的鏈接，而綠色施工的措施優(yōu)化與施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)又是密切相連的，所以實(shí)現(xiàn)智能化評(píng)價(jià)和施工過(guò)程知識(shí)的重用是十分重要的。

1.2 系統(tǒng)框架概述

綠色施工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用框架是領(lǐng)域知識(shí)表示、共享和重用的過(guò)程，其基本框架如圖1所示，包括知識(shí)獲取、數(shù)據(jù)收集和規(guī)則推理三個(gè)部分，這三個(gè)部分并非獨(dú)立而是相互嵌套的。

首先，在知識(shí)獲取模塊，初步定義標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范蘊(yùn)含的概念之間的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表達(dá)，并得出評(píng)價(jià)信息需求以確定數(shù)據(jù)的獲取方案，本研究采用BIM與IOT集成并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查的方式，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)全方位的采集。

圖1 綠色施工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)基本框架

其次，數(shù)據(jù)獲取模塊中采集的數(shù)據(jù)分為兩種類(lèi)型：IFC格式數(shù)據(jù)和表格格式數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)型完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)映射處理，得到語(yǔ)義數(shù)據(jù)并輸入本體庫(kù)，形成實(shí)例并完善本體的信息，再運(yùn)用語(yǔ)義網(wǎng)規(guī)則語(yǔ)言(Semantic Web Rule Language，SWRL)[5]對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)蘊(yùn)含的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算規(guī)則進(jìn)行定義，拓展本體的推理能力。

最后，通過(guò)調(diào)用推理機(jī)進(jìn)行語(yǔ)義推理，實(shí)現(xiàn)智能化評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表示為得出的新的斷言；再選擇查詢(xún)服務(wù)器，利用SPARQL[6](Simple Protocol and RDF Query Language)查詢(xún)語(yǔ)言，對(duì)不合格的指標(biāo)進(jìn)行語(yǔ)義查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)結(jié)合知識(shí)重用的優(yōu)化措施方案設(shè)計(jì)。

1.3 程序結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)

本研究選用由斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)信息化研究小組所開(kāi)發(fā)的Protégé 5.5.0[7]作為本體模型構(gòu)建的工具。Protégé 5.5.0屏蔽了具體的本體描述語(yǔ)言，用戶(hù)只需在概念層次上進(jìn)行領(lǐng)域本體模型的構(gòu)建，用戶(hù)操作界面簡(jiǎn)潔友好，且具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，通過(guò)插件和基于Java的API(Application Programming Interface)可以滿(mǎn)足本研究系統(tǒng)框架的所有內(nèi)容。系統(tǒng)利用BIM系統(tǒng)(Revit軟件)提供模型和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用Revit API進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。通過(guò)Protégé中的Cellfie，Reasoner，SWRL TAP插件，進(jìn)行規(guī)則推理和SPARQL查詢(xún)。

2 綠色施工評(píng)價(jià)本體的構(gòu)建

2.1 本體的語(yǔ)義框架

使用本體語(yǔ)義完成綠色施工智能化評(píng)價(jià)，是將綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成可計(jì)算的規(guī)則，將異構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成語(yǔ)義數(shù)據(jù)的過(guò)程。根據(jù)系統(tǒng)框架三大模塊梳理的功能關(guān)系，構(gòu)建出如圖2的本體語(yǔ)義框架，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提取、語(yǔ)義數(shù)據(jù)映射、檢查規(guī)則集編寫(xiě)和優(yōu)化查詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)，這四個(gè)主要步驟開(kāi)發(fā)支撐系統(tǒng)的語(yǔ)義框架[8]。

圖2 本體的語(yǔ)義框架

綠色施工評(píng)價(jià)本體由目標(biāo)評(píng)價(jià)本體和數(shù)據(jù)格式本體組成。按照相似性程度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本集進(jìn)行語(yǔ)義分解和聚類(lèi)，得到綠色施工評(píng)價(jià)關(guān)鍵句，再進(jìn)行規(guī)范化約束，解決指標(biāo)的獨(dú)立性、概念之間的關(guān)系和層次問(wèn)題，形成具有評(píng)價(jià)指標(biāo)集的目標(biāo)評(píng)價(jià)本體。數(shù)據(jù)格式本體是描述評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)的語(yǔ)義集合，通過(guò)對(duì)目標(biāo)評(píng)價(jià)本體的信息需求分析，確定所需數(shù)據(jù)的種類(lèi)和來(lái)源。綠色施工評(píng)價(jià)是對(duì)施工水平和成果的過(guò)程評(píng)價(jià)，信息需求主要包括：靜態(tài)的建筑模型信息、動(dòng)態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控信息、過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)檢查信息。

通過(guò)目標(biāo)評(píng)價(jià)本體和數(shù)據(jù)格式本體之間概念的語(yǔ)義映射關(guān)系，構(gòu)建轉(zhuǎn)換規(guī)則集，主要分為兩個(gè)任務(wù)，一是數(shù)據(jù)格式本體的類(lèi)對(duì)照目標(biāo)評(píng)價(jià)本體的類(lèi)規(guī)定一對(duì)一關(guān)系；二是兩者之間一對(duì)一或一對(duì)多(即目標(biāo)評(píng)價(jià)本體屬性由數(shù)據(jù)格式本體的多個(gè)屬性計(jì)算而來(lái))的屬性映射關(guān)系。

檢查規(guī)則集是由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本中規(guī)定的元數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的SWRL規(guī)則，即運(yùn)用SWRL TAP對(duì)綠色施工評(píng)價(jià)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則編寫(xiě)，包括指標(biāo)項(xiàng)計(jì)分標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的編寫(xiě)。優(yōu)化查詢(xún)的設(shè)計(jì)是本體知識(shí)重用的過(guò)程，運(yùn)用SPARQL Query對(duì)不合格指標(biāo)查詢(xún)，結(jié)合本體設(shè)置的語(yǔ)義情況，得出優(yōu)化措施。

2.2 本體層次結(jié)構(gòu)

根據(jù)本研究確定的語(yǔ)義框架，將綠色施工評(píng)價(jià)的領(lǐng)域知識(shí)構(gòu)建成如圖3所示的本體模型結(jié)構(gòu)。

圖3 本體的層次結(jié)構(gòu)

隨著綠色施工水平的進(jìn)步和現(xiàn)場(chǎng)管理要求的提高，本模型參考最新國(guó)家及地方規(guī)范，在“四節(jié)一環(huán)?！钡幕A(chǔ)上新增人力資源節(jié)約與保護(hù)評(píng)價(jià)大類(lèi)，選用“五節(jié)一環(huán)?！钡脑u(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)本體描述綠色施工水平，如圖4。通過(guò)綠色施工過(guò)程模型和項(xiàng)目信息模型，賦予評(píng)價(jià)項(xiàng)過(guò)程內(nèi)容的描述語(yǔ)義，建立數(shù)據(jù)格式本體與評(píng)價(jià)指標(biāo)本體的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)信息與評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)。模型假設(shè)如下：

圖4 評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)本體

(1)綠色施工過(guò)程可以看作是施工活動(dòng)使用施工資源產(chǎn)生施工影響，并對(duì)施工活動(dòng)所屬的階段和現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行描述，如圖5所示。

圖5 綠色施工過(guò)程模型

(2)施工活動(dòng)和資源是綠色施工管理的主要對(duì)象，通過(guò)調(diào)整施工活動(dòng)和資源改變施工造成的影響從而可以?xún)?yōu)化綠色施工的評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 本體規(guī)則和檢索的建立

3.1 推理規(guī)則的定義

本節(jié)主要利用邏輯推理機(jī)制對(duì)構(gòu)建的本體及模型假設(shè)進(jìn)行一系列陳述，在類(lèi)及實(shí)例定義完善后，通過(guò)語(yǔ)義表示規(guī)則和SWRL規(guī)則進(jìn)行規(guī)則描述。

3.1.1 語(yǔ)義表示規(guī)則的建立

類(lèi)的屬性分為對(duì)象屬性(object property)和數(shù)據(jù)屬性(data property)。根據(jù)上一章對(duì)本體構(gòu)建的定義和說(shuō)明，利用對(duì)象屬性將本體的類(lèi)建立聯(lián)系：每個(gè)被評(píng)價(jià)建筑的評(píng)價(jià)過(guò)程都由一系列的評(píng)價(jià)任務(wù)組成；進(jìn)行每項(xiàng)評(píng)價(jià)任務(wù)都要以相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，其中通過(guò)領(lǐng)域(Domain)與范圍(Range)來(lái)鏈接兩個(gè)個(gè)體。對(duì)象屬性確定之后，將評(píng)價(jià)所需的數(shù)據(jù)與實(shí)例的關(guān)系設(shè)置成本體類(lèi)的數(shù)據(jù)類(lèi)型屬性，如Sensor_Property[9]類(lèi)描述傳感器數(shù)據(jù)，HasInspectionResults類(lèi)描述現(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)，IFC-Product描述BIM模型數(shù)據(jù)。

3.1.2 SWRL規(guī)則的建立

本節(jié)主要利用SWRL規(guī)則推理機(jī)制對(duì)構(gòu)建的本體進(jìn)行規(guī)則定義，SWRL綜合了本體描述語(yǔ)言以及Datalog RuleML，其結(jié)合本體中定義的元素來(lái)進(jìn)行規(guī)則編輯，拓展了OWL數(shù)據(jù)的表達(dá)能力。SWRL 語(yǔ)法包含兩個(gè)主要部分前提(body)和結(jié)果(head)，這兩部分用運(yùn)算符“->”相連，含義表示為：只要前提條件中指定的條件成立，那么結(jié)果條件中指定的條件也必須成立?！扒疤帷焙汀敖Y(jié)果”都是元素(atom)的集合體，各元素間采用“^”相連，代表邏輯中的AND關(guān)系。

本研究從綠色施工評(píng)價(jià)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則庫(kù)中選取了兩條具有代表性的規(guī)則示例，其規(guī)則構(gòu)建如下：

(1)場(chǎng)界設(shè)置動(dòng)態(tài)連續(xù)噪聲監(jiān)測(cè)設(shè)施，噪音分貝值為X(db)，60

Rule1.1:NoiseSensor(?a)^Noise_Sensor_Property(?a,?b)^swrlb:lessThanOrEqual(?b,70)^swrlb:greaterThan(?b,60)^NoiseMonitoring(?c)->hasScore(?c,score1)

Rule1.2:NoiseSensor(?a)^Noise_Sensor_Property(?a,?b)^swrlb:lessThanOrEqual (?b,60)^swrlb:greaterThan(?b,50)^NoiseMonitoring(?c)->hasScore(?c,score2)

Rule1.3:NoiseSensor(?a)^Noise_Sensor_Property(?a,?b)^swrlb:lessThanOrEqual (?b,50)^NoiseMonitoring(?c)->hasScore(?c,score3)

(2)采用鋁合金、塑料、玻璃鋼和其他可再生材質(zhì)的模板得2分。

Rule2.1:IFCForwork(?a)^IFCRelAssociatesMaterial(?a,?b)^swrlb:contains(?b,“Plastic”)^Evaluate-Forwork(?c)->hasScore(?c,score1)

Rule2.2:IFCForwork(?a)^IFCRelAssociatesMaterial(?a,?b)^swrlb:contains(?b,“AluminiumAlloy”)^ EvaluateForwork(?c)->hasScore(?c,score2)

Rule2.3:IFCForwork(?a)^IFCRelAssociatesMaterial(?a,?b)^swrlb:contains(?b,“GlassSteel”)^Evaluate-Forwork(?c)->hasScore(?c,score3)

3.2 基于SPARQL的指標(biāo)查詢(xún)

本體知識(shí)庫(kù)中蘊(yùn)含的大量數(shù)據(jù)可以為綠色施工管理和優(yōu)化提供依據(jù)，首先就是如何查詢(xún)到相應(yīng)數(shù)據(jù)。SPARQL是為RDF(Resource Description Framework)開(kāi)發(fā)的一種查詢(xún)語(yǔ)言和數(shù)據(jù)獲取協(xié)議，是W3C制定并推薦的查詢(xún)語(yǔ)言。本研究利用Apache Jena Fuseki作為SPARQL語(yǔ)言查詢(xún)工具，Apache Jena[10]是一個(gè)開(kāi)源的Java語(yǔ)義網(wǎng)框架(open source Semantic Web Framework for Java)，用于構(gòu)建語(yǔ)義網(wǎng)和鏈接數(shù)據(jù)應(yīng)用，F(xiàn)useki是Jena提供的SPARQL服務(wù)器。

本研究基于Windows 10系統(tǒng)，java jdk-14.0.1作為系統(tǒng)環(huán)境變量之一，通過(guò)Windows PowerShell，鍵入fuseki-server-update-mem/ds，運(yùn)行fuseki- server并更新數(shù)據(jù)，在內(nèi)存里面寫(xiě)入ds數(shù)據(jù)集，通過(guò)瀏覽器打開(kāi)端口localhost:3030，進(jìn)行指標(biāo)查詢(xún)。

根據(jù)評(píng)價(jià)計(jì)算規(guī)則設(shè)定各項(xiàng)指標(biāo)得分標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)得分小于1為不合格，現(xiàn)對(duì)不合格指標(biāo)進(jìn)行查詢(xún)，查詢(xún)代碼示例如下。查詢(xún)結(jié)果為目標(biāo)評(píng)價(jià)本體中不合格指標(biāo)項(xiàng)，通過(guò)本體庫(kù)中過(guò)程模型的語(yǔ)義描述和數(shù)據(jù)格式本體的語(yǔ)義數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化方案的制定。

PREFIX rdf:

PREFIX rdfs:

PREFIX owl:

PREFIX xsd:

PREFIX green:

SELECT ?index WHERE{

?index green:hasScore green:Score0

}

4 數(shù)據(jù)采集及應(yīng)用分析

4.1 模型的數(shù)據(jù)流

BIM數(shù)字模型作為建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)，具有豐富描述性和可操作性的原數(shù)據(jù)為提取評(píng)價(jià)需求信息提供了數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以提供建筑施工環(huán)境中的環(huán)境數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)，將IOT和BIM集成，BIM實(shí)體的實(shí)際狀態(tài)可以通過(guò)實(shí)時(shí)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的讀數(shù)來(lái)更新，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)模型轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)信息模型[11]。通過(guò)編輯IFC(Industry Foundation Classes)標(biāo)準(zhǔn)的EXPRESS-G視圖將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)體添加入IFC標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)[12]，再在BIM模型中進(jìn)行族創(chuàng)建，通過(guò)添加共享參數(shù)，將傳感器讀數(shù)在Revit中作為對(duì)象屬性，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的表達(dá)和集成。

綠色施工評(píng)價(jià)的過(guò)程就是“數(shù)據(jù) - 信息 - 知識(shí)”轉(zhuǎn)變的過(guò)程，即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行檢查，如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換與推理

(1)BIM模型數(shù)據(jù)通過(guò)Revit API將內(nèi)置參數(shù)或共享參數(shù)提取出來(lái)，通過(guò)IFC to OWL[13]轉(zhuǎn)換器完成數(shù)據(jù)映射，輸入到數(shù)據(jù)格式本體的實(shí)例中。

(2)將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)法用BIM模型數(shù)據(jù)及IOT監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接獲取信息，且需輔助人工檢查的內(nèi)容設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)檢查表格，通過(guò)Protégé中的Cellfie模塊，實(shí)現(xiàn)檢查表格的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)本體轉(zhuǎn)換[14]。

(3)本體知識(shí)庫(kù)對(duì)輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行評(píng)價(jià)檢查，輸出評(píng)價(jià)結(jié)果及優(yōu)化措施。

4.2 應(yīng)用分析

根據(jù)上文所建立的本體模型，利用推理規(guī)則進(jìn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的邏輯描述，得出綠色施工評(píng)價(jià)結(jié)果。本節(jié)以現(xiàn)場(chǎng)檢查項(xiàng)中的裸土覆蓋及車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)清洗兩項(xiàng)為例進(jìn)行說(shuō)明，將現(xiàn)場(chǎng)檢查記錄表格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為語(yǔ)義數(shù)據(jù)，利用本體編輯軟件Protégé 5.5.0進(jìn)行建模，在Cellfie模塊中構(gòu)建轉(zhuǎn)換規(guī)則集(圖7)，其語(yǔ)法規(guī)則遵循MappingMaster DSL。轉(zhuǎn)換規(guī)則集將檢查項(xiàng)歸于類(lèi) “InspectionItems”中，通過(guò)單元格地址生成實(shí)例的唯一標(biāo)識(shí)符，單元格內(nèi)容通過(guò)Annotation添加注釋?zhuān)u(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)數(shù)據(jù)屬性“HasInspectionResults”連接實(shí)例及其值；車(chē)輛車(chē)牌號(hào)信息通過(guò)數(shù)據(jù)屬性“HasID”連接實(shí)例及其值，車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)信息實(shí)例通過(guò)“HasID”推理并存入類(lèi)“Vehicle—車(chē)牌號(hào)”本體過(guò)程模型中，可以通過(guò)查詢(xún)車(chē)牌號(hào)調(diào)取駕駛員、車(chē)輛類(lèi)型等信息。

圖7 Cellfie模塊的規(guī)則轉(zhuǎn)換示例

完成數(shù)據(jù)映射后，檢查表格中的信息將會(huì)存儲(chǔ)在本體知識(shí)庫(kù)中(圖8)，再調(diào)用推理機(jī)執(zhí)行下列規(guī)則推理：

Rule3.1：裸土覆蓋(?a)^HasInspectionResults (?a,?b)^swrlb:startsWith(?b,"合")^BareSoilCover (?c)->hasScore(?c,score1)

Rule3.2：裸土覆蓋(?a)^HasInspectionResults (?a,?b)^swrlb:contains(?b,"不")^BareSoilCover(?c) ->hasScore(?c,score0)

Rule4.1：車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)清潔(?a)^HasInspection-Results(?a,?b)^swrlb:startsWith(?b,"合")^Vehicle-Cleaning(?c)->hasScore(?c, score1)^Vehicle(?a)

Rule4.2：車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)清潔(?a)^HasInspection-Results(?a,?b)^swrlb:contains(?b,"不")^Vehicle-Cleaning(?c)->hasScore(?c,score0)^Vehicle(?a)

圖8 綠色施工評(píng)價(jià)本體的圖形用戶(hù)界面

完成推理并得到評(píng)價(jià)結(jié)果本體(圖9)，表現(xiàn)為評(píng)價(jià)項(xiàng)的特定實(shí)例，score1為類(lèi)BareSoilCover的實(shí)例，意為裸土覆蓋評(píng)價(jià)項(xiàng)得1分；score0為類(lèi)VehicleCleaning的實(shí)例，意為車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)清潔評(píng)價(jià)項(xiàng)得0分。

圖9 評(píng)價(jià)項(xiàng)推理結(jié)果

5 結(jié) 論

本研究構(gòu)建了一種基于本體的綠色施工智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將BIM與IOT進(jìn)行信息集成并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查，來(lái)獲取評(píng)價(jià)信息，有效減少了人工信息采集和評(píng)價(jià)工作，提高了綠色施工的信息化水平。本體語(yǔ)義框架為規(guī)范開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)本體提供了解決方案，轉(zhuǎn)換規(guī)則集與檢查規(guī)則集為個(gè)體數(shù)據(jù)的提取創(chuàng)建和規(guī)則推理提供了算法結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)信息在本體知識(shí)庫(kù)的集成與智能化推理，為綠色施工評(píng)價(jià)與管理的語(yǔ)義網(wǎng)實(shí)現(xiàn)提供重要基礎(chǔ)。

此外，本研究提出的智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)也存在一些不足。在智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，各項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的語(yǔ)義轉(zhuǎn)化需要具體定義評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的對(duì)象、時(shí)間和形式，并對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證；各類(lèi)數(shù)據(jù)的提取與輸入需要手動(dòng)轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)處理繁雜，因此實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)集成處理也十分重要。上述問(wèn)題需要在今后的研究中解決。