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面向飞机维修与维护的知识图谱应用

摘要：随着我国航空事业的不断发展，飞机维修与维护领域也越来越受到

重视。鉴于目前飞机维护维修资料主要以纸质手册为介质，且随着技术的发展，

新机型的不断出现，必然会有大量新资料的涌入，这些问题的出现均会造成飞机

维修与维护资料查阅不便、检修人力成本过高等问题。以知识图谱为代表的处理

关联数据技术是解决该难题的方法之一，知识图谱是结构化的语义知识库，它由

实体和实体的关系组成，通过图的形式表现出来。它能将飞机维修与维护资料中

数据进行精确处理，将Web上的信息、数据以及链接关系聚集为知识，使信息

资源更方便的管理和更新。

关键词：飞机维修；知识图谱；应用

近年来中国民航业飞速发展，从新机型ARJ21投入使用，到我国自主研发的

大飞机C919试飞成功，均标志着我国由一个民航大国到民航强国的转变。而作

为民航安全运行的根本保障，民航飞机维修已受到社会各界的关注。民用航空飞

机维修主要包括飞机机体结构与附件修理、装配和调试、飞机试飞及其故障诊断

和排故、飞机修理技术管理、飞机外场维护等工作内容。飞机故障诊断与维修规

划工作的开展主要通过人工观察航电设备的故障参数与表现状态，翻阅现有纸质

故障隔离手册进行细致繁杂的查找与匹配，可直接读取的结构化参数数据可以通

过翻阅手册进行精准匹配，以查找对应的维修方案。

一、知识图谱建立

知识图谱（KnowledgeGraph，kg）源自于语义网络，由相互连接的节点和

边组成，其中节点表示概念或对象，边表示节点与节点之间的关系。它由一些相

互连接的实体以及它们的属性构成的，知识图谱中的每一条知识可以表示为一个

SPO三元数组（Subject-Predicate-Object）。在知识图谱中以RDF（Resource

DescriptionFramework），即资源描述框架的形式化表示这种三元关系。从广

义上来讲知识图谱由主体、关系、客体三部分组成，是一个连接起来的图，节点

是实体，边是关系，是一个主体指向客体的有向图。

1、飞机维护维修知识系统设计。以知识图谱为媒介的飞机维护维修知识系

统，旨在通过简单地输入工作单号或故障代码，以及必要的事件描述，可以给出

各相关度最高的几种方案，供飞机维护维修人员参考。当系统升级为嵌入式时，

还可以通过接入飞机的主机系统，当主机系统给出工作单号或故障代码时，可自

动运行本系统。

2、飞机维护维修知识系统功能设计。对本系统框架提出了以下功能板块：

基础查询功能和可视化分析功能。

（1）基础查询功能。日常维护功能：用户输入工作单号，点击查询，可获

取相应的维护步骤；用户在根据维护步骤检查相应飞机系统部件之后，如果发现

异常，可以提交异常报告，并保存在数据库中，给后续工作提供一定先例和经验。

故障维修功能：用户输入故障代码，以及必要的事件描述，可获取最大相关度的

维修步骤。除此之外，还包含以下功能：新建维修记录、查看异常报告、维修记

录查询、有哪些信誉好的足球投注网站历史查询。

（2）可视化分析。可视化分析是知识图谱的一个重要应用，在实际飞机维

修与维护中重要作用，采用某航空公司提供的相关数据集进行分析。结果五月份、

六月份、十二月份飞机故障次数较多，主要原因可能是：五人们出行旅游数量较

多，飞机航班数有所增加，基数大。十二月份因为天气比较寒冷，飞机内部部件

或者飞机飞行所需液体成分容易出现问题，导致故障次数增加。结果在机场飞机

出现故障的数量比较高，主要原因应该是在机场的飞机航班数比较多，基数大，

出现故障的可能性相等的情况下，数量就会多。次要原因可能与飞机投入使用时

间有关，这些地方较发达，机场建立的早，可能大部分飞机已经使用很久，出现

故障可能性会变高。另外一个次要原因可能是在这几个机场飞行航班数过多，工

作人员数量有限，无法及时对每一架飞机进行维护检查，所以导致了故障的发生。

由以上分析可知，在基于知识图谱的飞机维护维修知识系统建立之后，不仅实现

了飞机维修与维护资料的快速查询，而且使繁多的维修信息实现了数据可视化，

对合理利用大数据、揭示信息的内在联系，起到指导作用。

二、飞机维修知识图谱应用

维修方案推荐HMM模型是由隐藏的马尔科夫链得到无法观测的状态序列[1]，

再由此推测出可以观测到的随机序列的模型．在飞机的实体识别任务中，HMM将

故障实体标签视为隐状态，将可观测到的故障描述视为观测值．CRF模型是能够

高效表达长距离依赖性和交叠性的机器学习实体抽取方法。对飞机的实际维修场

景，在完成实体