用数值数据的表达定义 Protege 类

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我正在构建一个智能家居本体。我现在有一个这样的类层次结构：enter image description here

我想给“RoomStatus”的子类下定义。例如，我想定义当室温在 18-22 摄氏度范围内且湿度在 40-50% 范围内时，房间处于温和状态。我尝试在 Protege 中使用类表达式编辑器，但它不起作用。

如何实现这个定义？ 提前致谢！

rdf jena semantic-web owl ontology
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Hatim 的回答 可能对您有用，但我认为最好不要在不必要时使用等效类公理，并避免将温和状态与特定温度和湿度联系起来。毕竟，Room 的温和状态与 Sauna 的温和状态是非常不同的。

我建议使用通用类公理来表示：

如果房间的温度和湿度在指定范围内，则房间处于温和状态。

作为一个类公理，那就是：

Room and (hasTemperature some integer[≥18,≤22]) and (hasHumidity some integer[≥40,≤50]) subClassOf (hasStatus value Mild_Status)

这几乎就是您可以在 Protege 中编写的内容：

axiom in Protege

这是具有该公理的本体（在 RDF/XML 和 TTL 中）：

@prefix :      <https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/> .
@prefix rdfs:  <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix owl:   <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix xsd:   <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
@prefix rdf:   <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .

:       a       owl:Ontology .

:Room   a       owl:Class .
:Status  a      owl:Class .
:Mild_Status  a  owl:NamedIndividual , :Status .

:hasStatus  a   owl:ObjectProperty .

:hasTemperature  a  owl:DatatypeProperty .
:hasHumidity  a  owl:DatatypeProperty .

[ a                   owl:Class ;
  rdfs:subClassOf     [ a               owl:Restriction ;
                        owl:hasValue    :Mild_Status ;
                        owl:onProperty  :hasStatus
                      ] ;
  owl:intersectionOf  ( :Room _:b2 _:b3 )
] .

_:b3    a                   owl:Restriction ;
        owl:onProperty      :hasTemperature ;
        owl:someValuesFrom  [ a                     rdfs:Datatype ;
                              owl:onDatatype        xsd:integer ;
                              owl:withRestrictions  ( _:b0 _:b4 )
                            ] .
_:b0    xsd:minInclusive  18 .
_:b4    xsd:maxInclusive  22 .

_:b2    a                   owl:Restriction ;
        owl:onProperty      :hasHumidity ;
        owl:someValuesFrom  [ a                     rdfs:Datatype ;
                              owl:onDatatype        xsd:integer ;
                              owl:withRestrictions  ( _:b5 _:b1 )
                            ] .
_:b1    xsd:minInclusive  40 .
_:b5    xsd:maxInclusive  50 .

<rdf:RDF
    xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
    xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
    xmlns="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/"
    xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#"
    xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#">
  <owl:Ontology rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/"/>
  <owl:Class rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/Room"/>
  <owl:Class rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/Status"/>
  <owl:Class>
    <rdfs:subClassOf>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty>
          <owl:ObjectProperty rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/hasStatus"/>
        </owl:onProperty>
        <owl:hasValue>
          <owl:NamedIndividual rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/Mild_Status">
            <rdf:type rdf:resource="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/Status"/>
          </owl:NamedIndividual>
        </owl:hasValue>
      </owl:Restriction>
    </rdfs:subClassOf>
    <owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection">
      <owl:Class rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/Room"/>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty>
          <owl:DatatypeProperty rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/hasHumidity"/>
        </owl:onProperty>
        <owl:someValuesFrom>
          <rdfs:Datatype>
            <owl:onDatatype rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"/>
            <owl:withRestrictions rdf:parseType="Collection">
              <rdf:Description>
                <xsd:maxInclusive rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"
                >50</xsd:maxInclusive>
              </rdf:Description>
              <rdf:Description>
                <xsd:minInclusive rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"
                >40</xsd:minInclusive>
              </rdf:Description>
            </owl:withRestrictions>
          </rdfs:Datatype>
        </owl:someValuesFrom>
      </owl:Restriction>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty>
          <owl:DatatypeProperty rdf:about="https://stackoverflow.com/q/29228328/1281433/hasTemperature"/>
        </owl:onProperty>
        <owl:someValuesFrom>
          <rdfs:Datatype>
            <owl:onDatatype rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"/>
            <owl:withRestrictions rdf:parseType="Collection">
              <rdf:Description>
                <xsd:minInclusive rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"
                >18</xsd:minInclusive>
              </rdf:Description>
              <rdf:Description>
                <xsd:maxInclusive rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#integer"
                >22</xsd:maxInclusive>
              </rdf:Description>
            </owl:withRestrictions>
          </rdfs:Datatype>
        </owl:someValuesFrom>
      </owl:Restriction>
    </owl:intersectionOf>
  </owl:Class>
</rdf:RDF>
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您可以使用 Protege 的类表达式编辑器来完成，但是需要遵循一些步骤：

  1. 您创建了#Mild_status 并将其设为#RoomStatus 的子类（正如我在您的编辑器中看到的那样）

  2. 您必须定义两个数据属性（#centigrade 和#humidity）的域和范围，例如，将 Class #RoomStatus 作为域，将 xml 数据类型整数作为范围。这一切都可以用 Protege 来完成。

最后，使用类表达式编辑器：你必须断言 #Mild_status 等同于：

RoomStatus
 and (centigrade some integer[> 18])
 and (centigrade some integer[< 22])
 and (humidity some integer[> 40])
 and (humidity some integer[<50])

如果你想使用这个表达式进行实例检索推理：你必须知道并不是所有的推理器都支持数据范围推理。 Pellet 支持这种表达式，但我认为 Fact++ 不支持。

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这个模型在捕获域中的关键元素方面做得很好，但它有一个常见的错误：在实例可以做得更好的时候过度使用类和子类。

让我们看看测量。我推断您的意思不是进行测量（一个动作），而是要测量的方面，例如火警的状态。我会将 Measurement 重命名为 MeasurementType，然后将 Measurement 的子类表示为 MeasurementType 的实例。

:_MeasurementType_FireAlarmReading a :MeasurementType, owl:NamedIndividual .
:_MeasurementType_GasReading a :MeasurementType, owl:NamedIndividual .

等

MeasurementType 是一个类别类，它的实例定义了放置测量值的特定类别。

实际测量是一个事件，有开始和结束时间。每个实例都通过“isCategorizedBy”属性与测量类型相关。

:_Measurement_gas_reading_2023-04-30T13-18-33 a :Measurement ;
:startDateTime '2023-04-30T13:18:33'^^xsd:dateTime ;
:endDateTime '2023-04-30T13:18:39'^^xsd:dateTime ;
:isCategorizedBy :_MeasurementType_GasReading ;
:hasMagnitude [ reference to a magnitude object that handles the numeric value and an appropriate unit of measure]
.

这种模式使得以后添加其他类型的测量变得容易，而无需引入新的子类。您只需添加一个新的 MeasurementType 实例，例如

:_MeasurementType_Radon_Level a :MeasurementType, owl:NamedIndividual .

最后，我建议您考虑将您的模型基于“要点”上层本体，它提供了许多有用的基类和属性，您可以扩展这些基类和属性来为您的领域建模。 https://www.semanticarts.com/gist/

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