融合闭世界假设的工业数据组织与验证方法及装置与流程

本公开涉及工业数据处理领域，尤其是涉及一种融合闭世界假设的工业数据组织与验证方法、装置、介质及系统。

背景技术：

1、在基于资源描述框架（resource description framework，rdf）和网络本体语言（web ontology language，owl）构建工业数据治理环境的相关技术中，为保障产品设计、工艺协同及全生命周期管理中数据的可信度与可交换性，需要为工业数据提供确定性的边界界定与自动化的完整性验证机制，以确保写入仓储的数据始终满足预设的工业标准和业务规则。

2、为达成上述目标，相关技术中常采用基于owl的本体模型对工业数据进行语义化表达，并配合w3c形状约束语言（shapes constraint language，shacl）对数据执行基础的结构与格式校验。然而，owl原生遵循开世界假设（open world assumption，owa），其语义将未显式声明的事实视为未知而非缺失或无效，这一逻辑与工业领域天然要求的闭世界判定（即未记录即视为不存在）之间存在着根本性的语义鸿沟。由此导致的后果是，当数据写入分布式语义仓储时，相关校验机制无法有效判定参数缺失、装配关系遗漏或关键属性值空缺等工业上的致命数据缺陷，数据边界呈现模糊状态。同时，常规的shacl应用多聚焦于对rdf三元组格式、数据类型及简单基数的单维度约束，缺乏对跨命名图关联关系合法性、深层业务语义一致性以及多层级工业专属规则的融合校验能力。此外，传统流程中若采用推理优先的数据处理次序，未经校验的无效数据可能参与owl推理过程，使得派生知识的可信度难以保证。

3、上述现状最终导致了工业数据环境中完整性校验覆盖不完整、数据治理过程中大量依赖人工复核且跨系统语义冲突频发的技术问题。尤其是在涉及多部门协同、融合多源异构数据的工业场景下，如何建立一种既能严格判定数据缺失与越权定义，又能实现从底层结构到上层业务全维度自动化验证的确定性数据处理机制，成为亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提供了一种融合闭世界假设的rdf/owl工业数据组织与验证方法、一种融合闭世界假设的工业数据组织与验证装置、一种融合闭世界假设的rdf/owl工业数据组织与验证装置、一种计算机可读存储介质以及一种工业数据治理系统。

2、本公开实施例的第一方面，提供了一种融合闭世界假设的rdf/owl工业数据组织与验证方法，包括：构建具有导入关系的命名图层级结构；设定规则，使每个iri节点唯一归属于一个命名图，且仅由该归属图定义以该iri节点为主语的三元组，其余命名图仅能引用该iri节点；预定义多层级shacl约束规则集，规则集至少包含数据完整性约束和语义一致性约束；对依据命名图层级结构和归属规则构建的数据执行验证操作，根据规则集进行完整性及合规性检查。

3、在一实施例中，构建具有导入关系的命名图层级结构包括：定义命名图之间的直接导入和间接继承关系，使得一个命名图通过导入另一个命名图，继承被导入命名图中所有iri节点的定义权与语义；导入命名图对被导入命名图的iri节点仅具有只读权限，不具有修改被导入命名图定义的权限，其中，导入关系支持多级继承。

4、在一实施例中，设定规则还包括：对于跨命名图的关联关系，通过定义属性链或使用shacl属性路径显式声明关联的合法边界；验证引擎自动检查跨图引用的目标iri在目标命名图的定义域内是否真实存在。

5、在一实施例中，多层级shacl约束规则集包括针对数据结构的完整性约束、针对业务语义的一致性约束以及针对跨图关联关系的有效性约束；完整性约束至少包括对类实例的数量限制、属性值的基数约束以及数据类型约束；语义一致性约束至少包括属性间的函数依赖关系和互斥关系；跨图关联有效性约束用于验证跨命名图的iri引用是否真实存在于目标命名图的定义域内。

6、在一实施例中，执行验证操作是在sst repository的bbolt数据库的事务执行阶段同步进行；当新增或修改的三元组违反任一约束规则时，事务被回滚，并返回具体的违规信息；违规信息包括违规三元组和所违反的约束规则的标识，以支持在修正违规数据后重新提交事务供再次验证。

7、在一实施例中，在对按照命名图层级结构和归属规则构建的数据执行验证操作且验证通过后，还包括：在验证通过的数据子集上根据配置或调用指令启用owl推理引擎，基于显式声明的本体公理进行知识推理；owl推理引擎推理生成的派生三元组存储于与显式断言的三元组不同的命名图或具有不同标签的图内区域，实现物理分离；在推理完成后自动触发一轮shacl轻量化校验。

8、在一实施例中，shacl约束规则集采用模块化设计，执行验证操作的shacl验证引擎支持对规则集进行热更新，热更新能够在不重启系统的情况下增加或修改行业定制约束；热更新在更新后实时生效，且不影响正在进行的事务。

9、在一实施例中，该方法还包括：将验证和/或推理后的工业数据模型，通过rdf/turtle格式进行序列化，或通过sst核心库提供的api接口输出。

10、在一实施例中，设定规则使得未在任一命名图中显式声明的数据被判定为缺失或无效。

11、本公开实施例的第二方面，提供了一种融合闭世界假设的工业数据组织与验证装置，包括：命名图构建模块，用于构建具有导入关系的命名图层级结构；规则设定模块，用于设定规则，包括使每个iri节点唯一归属于一个命名图，且仅由该归属的命名图定义以该iri节点为主语的三元组，其余命名图仅能引用该iri节点；约束规则集预定义模块，用于预定义多层级shacl约束规则集，规则集至少包含数据完整性约束和语义一致性约束；验证模块，用于对按照命名图层级结构和归属规则构建的数据执行验证操作，根据规则集进行完整性及合规性检查。

12、本公开实施例的第三方面，提供了一种融合闭世界假设的rdf/owl工业数据组织与验证装置，包括：命名图构建模块，用于构建具有导入关系的命名图层级结构；规则设定模块，用于设定规则，使每个iri节点唯一归属于一个命名图，且仅由该归属图定义以该iri节点为主语的三元组，其余命名图仅能引用；约束规则集预定义模块，用于预定义多层级shacl约束规则集，规则集至少包含数据完整性约束和语义一致性约束；验证模块，用于对按照规则组织的数据执行验证操作，根据规则集进行完整性及合规性检查。

13、本公开实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面任一实现方式提供的方法。

14、本公开实施例的第五方面，提供了一种工业数据治理系统，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面任一实现方式提供的方法；系统还包括数据仓储模块，用于存储按照命名图组织的rdf数据，并内置shacl验证引擎，以根据多层级shacl约束规则集对数据进行完整性与合规性检查。

15、根据本公开实施例的融合闭世界假设的rdf/owl工业数据组织与验证方法，针对基于rdf/owl的工业数据管理中，owl原生的开世界假设将未声明事实视为未知，导致无法对数据完整性进行严格校验、数据边界模糊的问题，通过构建具有导入关系的命名图层级结构，并设定规则使每个iri节点唯一归属于一个命名图且仅由归属图定义以该iri节点为主语的三元组、其余命名图仅能引用，同时将未在任一命名图中显式声明的数据判定为缺失或无效，从而将闭世界假设强制引入数据组织，使工业数据获得了清晰的边界和所有权界定，未被显式声明的数据被视为缺失或无效，使得原本无法进行的完整性校验成为可能；结合预定义的多层级shacl约束规则集，对依据上述结构和规则构建的数据执行完整性及合规性验证操作，能够自动识别数据缺失、结构违规和语义不一致等问题，有效保证了工业数据的完整性和一致性。