一种面向工程场景的多图协同推理方法及系统与流程

本发明涉及数据处理，尤其涉及一种面向工程场景的多图协同推理方法及系统。

背景技术：

1、随着工程建设数字化水平的不断提升，施工方案审核、风险评估与工艺决策逐渐从人工经验依赖转向数据驱动。近年来，知识图谱技术被逐步引入工程领域，用于施工工序管理、安全风险识别和工艺方案推荐等场景。

2、然而，现有工程领域中的知识图谱技术存在以下不足：

3、（1）现有方案将工序、风险、工艺三类信息分别构建为三个独立的图结构，仅在图结构的输出层进行简单的结果汇总，未实现三类异构图结构在数据层面的统一表征与融合，无法支持面向工程场景的多图协同推理。

4、（2）现有方案在构建完成图结构后，其节点集合、边集合及拓扑连接关系即固定，后续处理仅在固定图结构上做单向路径查询，处理结果仅输出查询结论，不反馈至图结构本身。如，公告号为：cn120671228b的一种ai驱动的施工图合规审查系统及方法，通过构建施工工艺规范图谱，利用仿真引擎将构件行为与规范图谱进行实时比对以标记违规事件，其处理方向为从施工图到审查结果的单向比对，处理结果仅用于输出审查建议，无法反向修正图谱结构。以及，公告号为：cn120428886a的多模态融合驱动的施工过程交互式可视化交底系统，虽引入强化学习算法优化施工脚本生成策略，但其优化仅作用于策略参数层面，图谱的节点组成、拓扑结构及关联边均保持静态。上述方案均不具备基于处理结果对图结构本身进行迭代更新的能力，图结构一旦构建即固化，无法随应用场景的动态变化而自适应调整。

5、（3）现有风险传播图或风险知识图谱中，风险传播概率为预定义静态规则，与施工工艺解耦。部分方法虽能建立工序与工艺的关联关系，如上述的cn120671228b，但风险传播概率本身并不随工艺选择而变化，其无法适配不同工艺下差异化的风险演化。

6、因此，提出一种新的面向工程场景的多图协同推理方案，能够将三类异构工程图结构在数据层面融合为统一的图数据结构，支持推理过程中以条件变量为参数的图遍历与边权重动态计算，并实现图结构结果遍历输出对图结构本身的迭代反馈与动态更新。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种面向工程场景的多图协同推理方法及系统，支持多图协同正向推理过程中以条件变量为参数的条件风险概率推理传播与边权重动态计算，并实现多图协同正向推理与多图协同反向更新推理的闭环迭代，完成对工程知识图谱的协同推理演化。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种面向工程场景的多图协同推理方法，包括：

4、采集工程场景的多源异构数据，对所述多源异构数据进行语义解析，生成三类工程子图，将三类工程子图的节点通过语义嵌入算法统一映射至同一实体共享语义空间，构建不同类工程子图的节点与同一实体共享节点之间的双向语义关联路径，使得三类工程子图基于双向语义关联路径进行关联，生成初始的工程知识图谱，所述三类工程子图为工序拓扑图、风险传播图和工艺关系图；

5、对所述工程知识图谱执行正向图结构遍历，以所述工序拓扑图的工序节点为起点，沿所述双向语义关联路径推理遍历至所述风险传播图的风险节点，将所述工艺关系图中的工艺节点分别作为条件变量对所述风险节点进行条件风险概率推理传播，得到各工艺节点所对应的风险推理特征向量，将各工艺节点所对应的风险推理特征向量与对应工艺节点预先配置的风险抑制特征向量进行推理匹配，以筛选出最优工艺节点；

6、对所述最优工艺节点执行反向图结构更新，从所述工艺关系图中获取与所述最优工艺节点对应的工序分解模板，根据所述工序分解模板对所述工序拓扑图进行推理重构，得到重构后的工序拓扑图，将推理重构后的工序拓扑图通过所述双向语义关联路径重新推理遍历至所述风险传播图的风险节点，重新进行条件风险概率推理传播并执行条件风险推理校验，循环迭代所述正向跨图推理与所述反向跨图更新，直至所述最优工艺节点通过所述条件风险推理校验，完成图结构迭代，实现对所述工序拓扑图和所述风险传播图的自适应联动更新，生成最终的工程知识图谱。

7、本发明的有益效果在于：将三类工程子图的节点统一映射至同一实体共享语义空间，构建不同类子图节点之间的双向语义关联路径，实现工序拓扑图、风险传播图、工艺关系图在数据层面的融合与统一表征，使三类图结构从相互隔离状态转变为可通过双向关联路径进行跨图遍历的联合图结构，为面向工程场景的多图协同推理提供了统一的数据基础；在多图协同正向推理中，以工艺节点作为可切换的条件变量，使风险传播图在每次图推理遍历过程中根据当前条件变量动态计算各链路的条件风险传播概率，同一风险传播图在不同工艺条件下呈现差异化的边权重分布，克服了传统静态边权重的局限性。将多图协同正向推理遍历筛选出的最优工艺节点所对应的工序模板作为反馈信号，反向调整工序拓扑图，并将推理重构后的工序拓扑图再次输入执行正向推理，实现多图协同推理的闭环迭代，使知识图谱的图结构具备随多图协同推理结果动态演化的能力，完成对初始工程知识图谱的协同推理演化。

8、可选地，所述多源异构数据包括施工工序数据、施工风险数据和施工工艺数据，所述对所述多源异构数据进行语义解析，生成三类工程子图包括：

9、对施工工序数据进行语义解析，识别出工序集合以及工序集合中不同工序之间的时序依赖关系，将所述工序集合中的每一个工序分别作为独立的工序节点，将不同工序之间的时序依赖关系作为不同工序节点之间的有向依赖边，以构建出工序拓扑图；

10、对施工风险数据进行语义解析，识别出风险因子集合、风险因子集合中每一个风险因子的触发条件，以及不同风险因子之间的传播关系，将所述风险因子集合中的每一个风险因子分别作为独立的风险节点，根据每一个风险因子的触发条件和不同风险因子之间的传播关系生成风险因子之间的风险因果拓扑链路和风险传播链路，并将以工艺为条件变量的条件概率作为所述风险传播链路的风险传播概率，以构建出风险传播图；

11、对施工工艺数据进行语义解析，识别出工艺集合以及所述工艺集合中不同工艺之间的替代关系、包含关系和约束关系，将所述工艺集合中的每一个工艺分别作为独立的工艺节点，并为每一个工艺节点配置专属的工序分解模板和风险抑制特征向量，将不同工艺之间的替代关系、包含关系和约束关系作为不同工艺之间的工艺关系边，以构建出工艺关系图，其中所述工序分解模板为采用对应工艺时应包含的工序集合及工序集合中工序之间的时序依赖关系，所述风险抑制特征向量为采用对应工艺时对风险因子集合中的各风险因子的抑制能力。

12、根据上述描述可知，以每一个工序为独立的工序节点，以不同工序之间的时序依赖关系为有向依赖边，保证所构建出的工序拓扑图能够真实还原施工流程的拓扑关系；以每一个风险因子为独立的风险节点，根据风险因子的触发条件与传播关系自动生成风险因果拓扑链路和风险传播链路，同时引入以工艺为条件变量的条件概率作为风险传播链路的风险传播概率，使风险传播路径、风险传播概率可随工艺选择而动态变化，能够适配差异化的工艺选择，提高工程场景下动态施工风险传播的真实性与精准度；以每一个工艺为独立的工艺节点，并为各工艺节点配置专属的工序分解模板与风险抑制特征向量，使得工艺节点不仅具有工艺之间的关联关系，还携带有工序适配与风险适配信息，为后续工艺筛选、工序拓扑图推理重构、条件风险推理检验等提供支撑，保障后续多图协同正向推理与多图协同反向更新推理的专业性与适配性。

13、可选地，所述将三类工程子图的节点通过语义嵌入算法统一映射至同一实体共享语义空间，构建不同类工程子图的节点与同一实体共享节点之间的双向语义关联路径，使得三类工程子图基于双向语义关联路径进行关联，生成初始的工程知识图谱包括：

14、将三类工程子图的节点通过语义嵌入算法统一映射至同一实体共享语义空间，在同一实体共享语义空间中，将来自不同类工程子图且指向同一工程对象的节点锚定至同一实体共享节点，并为所述实体共享节点赋予多维度语义信息，得到携带多维度语义信息的实体共享节点集合，所述多维度语义信息为不同类工程子图的节点所对应的语义信息；

15、对所述实体共享节点集合中的实体共享节点进行角色标记，若实体共享节点所携带的多维度语义信息为来自工序拓扑图的工序节点的语义信息和来自风险传播图的风险节点的语义信息，则将携带多维度语义信息的实体共享节点标记为第一角色共享节点，若所携带的多维度语义信息为来自工序拓扑图的工序节点的语义信息和来自工艺关系图的工艺节点的语义信息，则将携带多维度语义信息的实体共享节点标记为第二角色共享节点，若所携带的多维度语义信息为来自风险传播图的风险节点的语义信息和来自工艺关系图的工艺节点的语义信息，则将携带多维度语义信息的实体共享节点标记为第三角色共享节点；

16、基于所述第一角色共享节点建立所述工序拓扑图与所述风险传播图的第一双向语义关联路径，并通过第一关联强度矩阵生成所述第一双向语义关联路径的第一推理遍历权重，基于所述第二角色共享节点建立所述工序拓扑图与所述工艺关系图的第二双向语义关联路径，并通过第二关联强度矩阵生成所述第二双向语义关联路径的第二推理遍历权重，基于所述第三角色共享节点建立所述风险传播图与所述工艺关系图的第三双向语义关联路径，并通过第三关联强度矩阵生成所述第三双向跨图映射的第三推理遍历权重；

17、通过所述第一双向语义关联路径、所述第二双向语义关联路径、所述第三双向语义关联路径以及所述第一推理遍历权重、所述第二推理遍历权重和所述第三推理遍历权重实现将所述工序拓扑图、所述风险传播图以及所述工艺关系图进行关联，生成初始的工程知识图谱。

18、根据上述描述可知，通过语义嵌入算法将来自不同类工程子图的节点映射至同一实体共享语义空间，将指向同一工程对象的节点锚定至同一实体共享节点，使不同工程子图在向量空间中实现统一表征，克服了多源异构数据语义割裂的问题；通过对实体共享节点进行三类差异化角色标记，精准区分不同实体共享节点的跨图语义属性；基于角色标记构建三组双向语义关联路径，并分别通过关联强度矩阵生成对应的推理遍历权重，使跨图关联从静态的逻辑指向提升为带权重的图数据结构层面的路径构建。由此，工序拓扑图、风险传播图和工艺关系图三类子图在同一语义空间中被关联为统一的工程知识图谱，为后续的图结构遍历与迭代更新提供了完整的数据基础。

19、可选地，所述以所述工序拓扑图的工序节点为起点，沿所述双向语义关联路径推理遍历至所述风险传播图的风险节点，将所述工艺关系图中的工艺节点分别作为条件变量对所述风险节点进行条件风险概率推理传播，得到各工艺节点所对应的风险推理特征向量，将各工艺节点所对应的风险推理特征向量与对应工艺节点预先配置的风险抑制特征向量进行推理匹配，以筛选出最优工艺节点包括：

20、采集工程场景的当前施工阶段，从所述工序拓扑图中提取出与所述当前施工阶段对应的工序节点作为已激活工序节点，并获取所述已激活工序节点的当前执行状态；

21、沿所述双向语义关联路径将所述已激活工序节点推理遍历至所述风险传播图的风险节点，得到所述当前执行状态所触发的已激活风险节点，并基于所述风险传播图的风险因果拓扑链路获取从所述已激活风险节点触发的已激活风险传播链路；

22、将所述工艺关系图的工艺节点分别作为所述已激活风险节点的条件变量，对所述已激活风险传播链路进行动态风险推理传播，得到各工艺节点所对应的风险推理特征向量；

23、计算各工艺节点所对应的风险推理特征向量与对应工艺节点预先配置的风险抑制特征向量的余弦相似度，将余弦相似度最高的工艺节点作为最优工艺节点。

24、根据上述描述可知，基于当前施工阶段提取已激活工序节点及当前执行状态，实现正向跨图推理与真实施工场景的实时绑定，使得正向跨图推理具有实时性与精准性；基于双向语义关联路径与风险因果拓扑链路，得到当前执行状态所触发的已激活风险节点以及从已激活风险节点触发的已激活风险传播链路，使得后续的动态风险传播基于此进行计算，避免全局计算效率低，冗余干扰多的问题；通过将工艺节点分别作为条件变量进行动态风险传播，体现不同工艺节点下风险推理特征向量不同，实现了风险传播与工艺的动态耦合，将风险推理特征向量与风险抑制特征向量的余弦相似度最高的工艺节点作为最优工艺节点，保证最优工艺节点筛选的合理性。

25、可选地，所述根据所述工序分解模板对所述工序拓扑图进行推理重构包括：

26、将所述工序分解模板与所述工序拓扑图进行比对，判断是否有存在于所述工序分解模板中但不存在于所述工序拓扑图中的工序节点，若有，则将对应工序节点作为缺失工序节点，从所述工序分解模板中获取所述缺失工序节点的时序依赖关系，基于所述缺失工序节点的时序依赖关系将所述缺失工序节点添加至所述工序拓扑图中，实现对所述工序拓扑图的推理重构；

27、判断是否有存在于所述工序拓扑图中但不存在于工序分解模板中的工序节点，若有，则将对应的工序节点作为冗余工序节点，在所述工序拓扑图中将所述冗余工序节点挂起，实现对所述工序拓扑图的推理重构。

28、根据上述描述可知，通过将工序分解模板与工序拓扑图进行比对，将缺失工艺节点添加至工序拓扑图，使得重构后的工序拓扑图能够适配最优工艺节点的工序要求，将冗余工序节点采用挂起而非删除的方式，既保证当前的工序拓扑图适配最优工艺节点、剔除无效工序节点的干扰，又支持后续最优工艺节点迭代变更工艺拓扑图的复原与调整，避免反复删除与重建带来的计算开销，兼顾工序拓扑图迭代重构的适配性与灵活性。

29、可选地，所述将推理重构后的工序拓扑图通过所述双向语义关联路径重新推理遍历至所述风险传播图的风险节点，重新进行条件风险概率推理传播并执行条件风险推理校验，循环迭代所述正向跨图推理与所述反向跨图更新，直至所述最优工艺节点通过所述条件风险推理校验，实现对所述工序拓扑图和所述风险传播图的自适应联动更新包括：

30、将推理重构后的工序拓扑图通过所述双向语义关联路径重新推理遍历至所述风险传播图的风险节点，以所述最优工艺节点作为条件变量重新进行条件风险概率推理传播，得到最优工艺节点对应的最优风险推理特征向量；

31、将最优工艺节点对应的最优风险推理特征向量与预先配置的风险抑制特征的进行推理匹配，得到对应的推理匹配度；

32、将所述推理匹配度与预设适配阈值进行比较，判断所述推理匹配度是否低于所述预设适配阈值，若是，则条件风险推理校验失败，触发下一轮正向跨图推理与反向跨图更新，直至重新筛选出的最优工艺节点通过所述条件风险推理校验，若否，则条件风险推理校验成功，将重构后的工序拓扑图作为更新后的工序拓扑图，同时根据最优工艺节点对应的最优风险推理特征向量同步更新所述风险传播图的风险传播链路，实现对所述工序拓扑图和所述风险传播图的自适应联动更新。

33、根据上述描述可知，基于重构后的工序拓扑图重新进行条件风险概率推理传播，生成最优工艺节点对应的最优风险推理特征向量，实现工序拓扑图重构与风险传播图风险传播的实时联动，保证所得到的最优风险推理特征向量始终匹配最新的最优工艺节点；将最优风险推理特征向量与预先配置的风险抑制特征的进行推理匹配，基于推理匹配度执行条件风险推理校验，条件风险推理校验不通过将触发下一轮正向跨图推理与反向跨图更新，直至最优工艺节点通过条件风险推理校验，实现工序拓扑图和风险传播图的自适应联动更新，即，实现工程知识图谱从静态建模到动态自演化的转变，提高工程知识图谱的适配性。

34、第二方面，本发明提供一种多图融合双向推理的工程知识图谱构建系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的一种面向工程场景的多图协同推理方法。

35、其中，第二方面所提供的一种多图融合双向推理的工程知识图谱构建系统所对应的技术效果参照第一方面所提供的一种面向工程场景的多图协同推理方法。