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研究生: 葛慶柏
Ching-Po Ko
論文名稱: 汽車引擎故障診斷知識本體建構之研究
Ontology Construction of Automotive Engine Fault Diagnosis
指導教授: 莊謙本
Chuang, Chien-Pen
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 208
中文關鍵詞: 知識本體語意網汽車引擎故障診斷
英文關鍵詞: Ontology, Semantic Web, Automotive engine fault diagnosis
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:310下載:27
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  • 本研究依據本體理論、本體發展方法論與知識轉換模式,建構汽車引擎故障診斷知識本體的模型,以及語意查詢系統。首先蒐集國內外相關文獻,探討汽車引擎系統最常出現之故障現象與故障原因,並藉由深度訪談與專家會議,發掘汽車修護專家的內隱知識,完成汽車引擎系統故障分析表;再配合本體理論文獻探討的結果,建構以知識本體為基礎的汽車引擎故障診斷的框架體系,建置於美國史丹福大學所開發之protégé公共軟體,並建構出一個語意查詢系統,藉由建立汽車引擎故障診斷的知識本體,以及隱含查詢語法之網頁表單查詢介面,使用者能夠透過簡單的查詢步驟,獲得汽車引擎故障現象的故障原因及排序順位。
    本研究發展出之汽車引擎故障診斷知識本體,主要是基於應用上的需求,可作為汽車消費者學習與了解汽車引擎故障診斷的知識平台,學校實施問題導向教學之數位學習教材,並與企業資訊系統結合,提供專家知識以提升車廠接待人員問診判斷之能力、維修技師之專業能力。

    The purpose of this study was to construct an automotive engine fault diagnosis ontology model and a semantic search system based on ontology theory, building method and knowledge transfer pattern. In order to establish an engine system fault tree analysis diagram, this study explored the literature that is related to significant phenomenons and causes of engine failures through in-depth interviews and expert consultations to excavate implicit knowledge from an automotive repair and maintenance expert system.
    This paper presents basic automotive engine fault diagnosis frame for building ontology, which should enable using protégé on the semantic web. Users are provided simple and convenient steps when performing a diagnosis due to structured query language which are comprised of available protégé model descriptions and the query form interface search system of web pages.
    The described ontology guidelines are based on user needs that can be used to set up a platform for evaluation and application in the automobile industry or a technical school. The research study is expected to help students proceed problem-based learning and enhance technicians’ problem solving abilities.

    中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 第一章 緒論 1 第一節 研究動機與背景 1 第二節 研究目的 5 第三節 待答問題 6 第四節 研究範圍與限制 7 第五節 名詞解釋 8 第二章 文獻探討 9 第一節 本體論探究 9 第二節 語意網 16 第三節 汽車引擎系統 28 第四節 編輯工具protege 68 第五節 本章小結 78 第三章 研究方法與設計 79 第一節 研究架構 79 第二節 研究方法 83 第三節 研究設計 85 第四節 研究步驟 86 第五節 研究實施 88 第六節 建置汽車引擎故障診斷知識本體 90 第四章 研究結果 101 第一節 引擎系統故障分析表 101 第二節 引擎系統故障診斷知識本體 108 第三節 系統測試成效分析 136 第五章 結論與建議 143 第一節 結論 143 第一節 後續研究 146 參考書目 149 附錄一 深度訪談問卷 157 附錄二 深度訪談文稿 159 附錄三 深度訪談文稿 173 附錄四 專家會議討論用表 205 表目錄 表2-1 故障現象表(TOYOTA CAMRY) 35 表2-2 引擎控制系統故障現象表(NISSAN CEFIRO) 38 表2-3 故障現象表(FORD TIERRA) 44 表2-4 故障現象表(CHINA MOTOR GALANT) 63 表2-5 協和汽車公司引擎維修記錄統計表 66 表3-1 引擎系統故障關係圖 80 表3-2 汽車科教師名單 88 表3-3 專家學者名單 89 表3-4 深度訪談專家名單 89 表3-5 專家會議名單 90 表3-6 物件屬性的使用領域(Domain)及範圍(Range) 93 表4-1 引擎系統故障知識本體內涵 101 表4-2 系統測試選手名單 140 表4-3 系統測試專家名單 140 圖目錄 圖2-1 概念化的過程 10 圖2-2 本體的類型 13 圖2-3 網路技術發展的四個主要階段 17 圖2-4 網路技術的演進 18 圖2-5 語意網階層架構 20 圖2-6 簡單RDF語句 21 圖2-7 RDF多項描述屬性及值用於同一資源 22 圖2-8 以三元組描述資源 23 圖2-9 以N3描述資源 23 圖2-10 顯示OWL與RDFS次類別間的關係 25 圖2-11 SPARQL基本查詢語法 26 圖2-12 SPARQL查詢結果 27 圖2-13 未來汽車科技的發展形貌 29 圖2-14 汽車技術與產品發展 29 圖2-15 VVT-i可變氣門正時系統 30 圖2-16 VVT-i作動狀況 31 圖2-17 GDI引擎與其他引擎噴射方式比較示意圖 32 圖2-18 傳統信號傳輸與CAN通訊之差別 33 圖2-19 智慧型運輸系統的開發領域 34 圖2-20 國外汽車維修技術中心網站 67 圖2-21 Protégé編輯主畫面 69 圖2-22 OWL classes tab畫面 69 圖2-23 properties tab畫面 70 圖2-24 individuals畫面 70 圖2-25 jambalaya tab畫面與說明 71 圖3-1 研究架構圖 83 圖3-2 研究步驟 87 圖3-3 開啟Protege3.4.4新專案 91 圖3-4 選擇使用OWL/RDF files 91 圖3-5 Protege3.4.4預設工作視窗介面 92 圖3-6 使用Protege3.4.4建立類別與次類別 92 圖3-7 使用Protege3.4.4建立物件屬性 93 圖3-8 使用Protege3.4.4建立例子及屬性關係 94 圖3-9 設定環境變數 95 圖3-10 設置電腦系統中的joseki環境變數 95 圖3-11 使用命令提示字元視窗進行joseki設定 96 圖3-12 joseki設定完成server運行成功畫面 96 圖3-13 以瀏覽器檢視server運行成功畫面 97 圖3-14 使用Protege3.4.4匯出N3檔案 98 圖3-15 將匯出之N3檔案儲存至Data目錄 98 圖3-16 以SPARQL進行指令查詢 99 圖3-17 以SPARQL QUERY查詢之結果 99 圖3-18 以VWD建置網頁查詢表單之畫面 100 圖3-19 建置完成之網頁查詢表單介面 100 圖4-1 引擎系統故障資源描述架構 111 圖4-2 引擎系統故障資源描述架構 112 圖4-3 引擎系統故障資源描述架構 113 圖4-4 使用Protege3.4.4建立類別與次類別 114 圖4-5 使用Protege3.4.4建立「相關知識」之實例 115 圖4-6 使用Protege3.4.4建立「引擎無法起動」之實例 116 圖4-7 使用Protege3.4.4建立「引擎可以起動無法發動」之實例 116 圖4-8 使用Protege3.4.4建立「引擎行駛中熄火」之實例 117 圖4-9 使用Protege3.4.4建立「引擎怠速中熄火」之實例 117 圖4-10 使用Protege3.4.4建立「引擎加速中熄火」之實例 118 圖4-11 使用Protege3.4.4建立「引擎減速中熄火」之實例 118 圖4-12 使用Protege3.4.4建立「引擎行駛頓挫」之實例 119 圖4-13 使用Protege3.4.4建立「引擎加速遲鈍」之實例 120 圖4-14 使用Protege3.4.4建立「引擎怠速抖動」之實例 120 圖4-15 使用Protege3.4.4建立「故障碼產生」之實例 121 圖4-16 使用Protege3.4.4建立「引擎異音檢查」之實例 121 圖4-17 使用Protege3.4.4建立例子間屬性關係(一) 122 圖4-18 使用Protege3.4.4建立例子間屬性關係(二) 122 圖4-19 引擎故障分析查詢系統首頁 123 圖4-20 查詢故障現象A及其顯示之SPARQL查詢指令 124 圖4-21 以故障現象A搜尋後所顯示之查詢頁面 124 圖4-22 查詢故障現象B及其顯示之SPARQL查詢指令 125 圖4-23 以故障現象B搜尋後所顯示之查詢頁面 125 圖4-24 查詢故障現象C及其顯示之SPARQL查詢指令 126 圖4-25 以故障現象C搜尋後所顯示之查詢頁面 126 圖4-26 查詢故障現象D及其顯示之SPARQL查詢指令 127 圖4-27 以故障現象D搜尋後所顯示之查詢頁面 127 圖4-28 查詢故障現象E及其顯示之SPARQL查詢指令 128 圖4-29 以故障現象E搜尋後所顯示之查詢頁面 128 圖4-30 查詢故障現象F及其顯示之SPARQL查詢指令 129 圖4-31 以故障現象F搜尋後所顯示之查詢頁面 129 圖4-32 查詢故障現象G及其顯示之SPARQL查詢指令 130 圖4-33 以故障現象G搜尋後所顯示之查詢頁面 130 圖4-34 查詢故障現象H及其顯示之SPARQL查詢指令 131 圖4-35 以故障現象H搜尋後所顯示之查詢頁面 131 圖4-36 查詢故障現象J及其顯示之SPARQL查詢指令 132 圖4-37 以故障現象J搜尋後所顯示之查詢頁面 132 圖4-38 查詢現象K及其顯示之SPARQL查詢指令 133 圖4-39 以現象K搜尋後所顯示之查詢頁面 133 圖4-40 查詢現象L及其顯示之SPARQL查詢指令 133 圖4-41 以現象L搜尋後所顯示之查詢頁面 134 圖4-42 自行輸入查詢語法操作頁面(一) 134 圖4-43 自行輸入查詢語法搜尋後所顯示之查詢頁面(一) 135 圖4-44 自行輸入查詢語法操作頁面(二) 135 圖4-45 自行輸入查詢語法搜尋後所顯示之查詢頁面(二) 136 圖4-46 自行輸入查詢語法操作頁面(三) 136 圖4-47 自行輸入查詢語法搜尋後所顯示之查詢頁面(三) 137 圖4-48 自行輸入關鍵字操作頁面(一) 137 圖4-49 進行關鍵字搜尋後所顯示之查詢頁面(一) 138 圖4-50 自行輸入關鍵字操作頁面(二) 138 圖4-51 進行關鍵字搜尋後所顯示之查詢頁面(二) 138 圖4-52 自行輸入兩種查詢語法操作頁面 139 圖4-53 進行組合查詢搜尋後所顯示之查詢頁面 139 圖5-1 匯豐汽車eCARE系統架構圖 145

    中文部分
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