AI数字孪生本体智能技术方案

6 阅读16分钟

目录

  1. 业务场景故事
  2. 背景与目标
  3. 核心技术理念
  4. 整体技术架构
  5. 分层架构详细设计
  6. 关键技术实现细节

1. 业务场景故事

1.1 真实场景:煤矿3号工作面的一天

上午9:15 - 异常发现

值班工程师老张正在监控室查看数字孪生系统的三维画面。突然,他注意到17号液压支架的压力数值有些异常,但具体是否需要处理、会影响哪些设备,他需要查阅多个系统、翻看历史数据,至少需要15-20分钟才能做出判断。

传统方式的痛点:

  • 需要在多个系统间切换(监控系统、设备台账、历史数据库)
  • 依赖老张20年的现场经验
  • 无法快速评估关联风险
  • 领导问起来很难用一句话解释清楚

上午9:16 - AI增强后的场景

老张对着系统说:"检查17号液压支架的状态,看看有没有风险"

系统在0.5秒内:

  1. 前端智能裁剪: 自动识别"17号液压支架"在3号工作面,筛选出该区域相关的8个设备实体
  2. AI语义理解: Claude理解意图是"风险评估",目标是hyd_017,需要检查关联设备
  3. 本体语义推理: 知识图谱显示17号支架与3号采煤机cm_003存在工况约束关系
  4. 规则引擎判断: 压力值超过安全阈值15%,触发黄色预警
  5. WASM高性能计算: 0.1秒完成周边8个设备的影响域仿真
  6. 可视化呈现:
    • 三维场景中17号支架高亮显示为黄色
    • 3号采煤机标注为"受影响设备"
    • 屏幕显示AI解释:"17号液压支架压力偏高(当前125bar,安全阈值108bar),建议暂停3号采煤机作业并进行压力释放检查。附近烟感smk_009、摄像头cam_012状态正常。"

价值体现:

  • 从20分钟降低到0.5秒
  • 不依赖个人经验,系统自动关联分析
  • 可视化+自然语言,领导也能看懂
  • 所有判断可追溯、可审计

1.2 下午场景:新员工小李的第一天

小李是刚入职的大学生,对现场设备不熟悉。下午领导让他"看看3号工作面现在能不能启动采煤作业"。

传统方式: 小李完全不知道从哪里看起,需要老张手把手教。

AI增强后: 小李对系统说:"3号工作面现在可以启动采煤吗?"

系统回复:"当前不建议启动。原因:17号液压支架压力异常(黄色预警),需要先处理该故障。其他设备状态正常。"

三维场景自动定位到3号工作面,高亮显示问题设备。

价值: 降低人员培训成本,新人也能快速上手。


2. 背景与目标

2.1 公司战略背景

  • 公司2026年启动全面AI转型
  • 传统数字孪生业务面临"重资产"标签风险
  • 需要找到AI与现有核心资产的最佳结合点

2.2 现有资产与痛点

现有资产:

  • 成熟的三维建模能力(采煤机、液压支架、传感器、摄像头等)
  • 完整的数字孪生可视化系统
  • IoT数据采集与实时监控能力
  • 多年积累的行业项目经验

核心痛点:

  1. 系统复杂度高: 操作严重依赖专家经验,人员培养周期3-5年
  2. 风险判断靠经验: 缺乏自动化辅助决策,误判成本高(单次事故可达数百万)
  3. 价值感知弱: 领导层难以快速理解系统状态,投资回报不直观
  4. 知识流失风险: 专家离职即损失,经验无法沉淀

2.3 总体目标

核心目标: 构建"数字孪生 + 本体语义 + AI认知层"体系,实现系统从"可监控"到"可理解、可解释、可辅助决策"的升级。

四大原则:

  1. 不推翻现有系统: AI是增强层,不是替代层
  2. AI不越界: 仅做认知与解释,不做高风险决策
  3. 本体是资产: 语义知识图谱是长期护城河
  4. 可控可审计: 所有决策可追溯,符合工业安全标准

3. 核心技术理念

3.1 三个核心定位

数字孪生 = AI的眼睛和载体

  • 三维模型不是负担,是AI理解物理世界的最佳接口
  • 孪生对象天然就是本体节点

本体语义 = AI的世界模型

  • 设备、空间、关系、状态构成完整语义网络
  • 不是为AI准备的数据结构,而是系统对现实的统一建模

LLM = AI的理解与表达能力

  • 处理自然语言到结构化意图的转换
  • 生成人类可理解的解释
  • 但不做确定性决策

3.2 AI的正确位置

层级AI参与说明
控制执行高风险,必须确定性
决策规则可审计,可回溯
认知理解AI的主战场
语义解释价值感知的关键
可视化呈现AI的输出载体

关键判断: 这不是"AI驱动系统",而是"系统驱动AI在正确范围内工作"。


4. 整体技术架构

4.1 架构总览

┌─────────────────────────────────────┐
│        用户交互层                    │
│  - 自然语言对话                      │
│  - 三维场景操作                      │
│  - 上下文感知                        │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│    前端智能裁剪层 (关键创新)         │
│  - 候选实体筛选 (WASM加速)           │
│  - 场景上下文补全                    │
│  - 意图白名单约束                    │
│  - 轻量语义匹配                      │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│    AI语义理解与解释层                │
│  - 意图识别 (Claude/LLM)             │
│  - 目标实体确认                      │
│  - 关联实体发现                      │
│  - 自然语言解释生成                  │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│       本体语义层                     │
│  - 实体: 设备/传感器/区域            │
│  - 关系: 空间/工况/约束              │
│  - 状态: 运行/异常/风险等级          │
│  - 规则锚点: 触发条件/安全边界      │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│      决策与规则层                    │
│  - 确定性规则引擎                    │
│  - 安全边界校验                      │
│  - 状态机编排                        │
│  - 审计日志                          │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│    执行/查询适配层 (WASM)            │
│  - 高性能物理仿真                    │
│  - 批量规则校验                      │
│  - 影响域计算                        │
│  - 指令合法性验证                    │
└──────────────┬──────────────────────┘
               ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│    数字孪生 & 可视化系统             │
│  - 三维模型渲染                      │
│  - 目标实体高亮                      │
│  - 关联设备标注                      │
│  - AI解释文本显示                    │
│  - 操作历史回放                      │
└─────────────────────────────────────┘

4.2 数据流示例

场景: 用户说"液压支架设备故障了,我想看看"

1. 用户输入: "液压支架设备故障了,我想看看"

2. 前端智能裁剪 (50ms):
   - 识别设备类型: "液压支架"
   - 当前场景: 3号工作面
   - 筛选候选: 该区域12个液压支架
   - 状态过滤: 找到2个异常状态的支架 [hyd_017, hyd_023]
   - 生成JSON:
   {
     "user_input": "液压支架设备故障了,我想看看",
     "candidate_entities": [
       {"id": "hyd_017", "type": "液压支架", "status": "压力异常"},
       {"id": "hyd_023", "type": "液压支架", "status": "通讯中断"}
     ],
     "scene_context": {
       "area": "3号工作面",
       "visible_entities": ["cm_003", "smk_009", "cam_012", ...]
     },
     "allowed_intents": ["查询状态", "风险评估", "查看历史"]
   }

3. AI语义理解 (300ms):
   Claude输出:
   {
     "intent": "view_fault_status",
     "target_entities": ["hyd_017", "hyd_023"],
     "related_entities": ["cm_003"],
     "scope": "current_area",
     "need_explanation": true,
     "explanation": "发现2个液压支架异常:17号压力偏高,23号通讯中断。3号采煤机受影响,建议暂停作业。"
   }

4. 规则校验 (10ms):
   - 验证intent在白名单内 ✓
   - 验证target_entities可操作 ✓
   - 触发规则: "液压支架异常 → 采煤机禁止启动"

5. WASM执行 (100ms):
   - 计算影响域: 17号支架周边5米范围
   - 仿真压力释放场景
   - 更新本体状态

6. 可视化呈现 (50ms):
   - 镜头自动飞到3号工作面
   - hyd_017高亮红色, hyd_023高亮橙色
   - cm_003标注"受影响-禁止启动"
   - 显示AI解释文本
   - 提供"查看详情""生成工单"按钮

总耗时: ~510ms,用户体验流畅


5. 分层架构详细设计

5.1 前端智能裁剪层 (核心创新)

为什么需要这一层?

在大型场景中(500-1000+实体),直接把全量数据丢给LLM会导致:

  • Token超限(Claude限制200K tokens)
  • 推理延迟高(>3s)
  • 成本失控($0.01/1K tokens)

核心功能:

  1. 场景上下文感知

    • 当前用户所在区域/楼层
    • 当前选中的设备
    • 最近操作的对象
    • 时间窗口(实时/历史)
  2. 候选实体筛选 (WASM加速)

    // 伪代码示例
    function filterCandidates(userInput, sceneContext) {
      // 1. 提取关键词: "液压支架"
      const keywords = extractKeywords(userInput);
      
      // 2. 类型匹配
      let candidates = entities.filter(e => 
        e.type.includes(keywords.deviceType)
      );
      
      // 3. 区域过滤
      candidates = candidates.filter(e =>
        e.area === sceneContext.currentArea
      );
      
      // 4. 状态过滤(如果提到"故障")
      if (keywords.includes("故障")) {
        candidates = candidates.filter(e =>
          e.status !== "正常"
        );
      }
      
      // 5. WASM加速: 语义相似度计算
      candidates = wasmSemanticMatch(candidates, userInput);
      
      return candidates.slice(0, 10); // Top-10
    }
    
  3. 意图白名单约束

    {
      "allowed_intents": [
        "查询状态",
        "风险评估",
        "查看历史",
        "原因分析"
      ],
      "forbidden_intents": [
        "启动设备",
        "修改参数",
        "删除数据"
      ]
    }
    
  4. 轻量语义匹配 (可选:小模型辅助)

    • 使用本地小模型(如MiniLM)做embedding
    • 计算用户输入与实体描述的相似度
    • 在浏览器端运行,无网络延迟

技术选型:

  • 前端框架: Vue3 + TypeScript
  • WASM: AssemblyScript / Rust编译
  • 小模型: ONNX Runtime (可选)
  • 三维引擎: ThingJS / Three.js

5.2 AI语义理解与解释层

职责边界:

AI做什么:

  1. 意图识别: 自然语言 → 结构化意图
  2. 实体消歧: 在候选集合中确定目标
  3. 关联发现: 基于本体语义找相关设备
  4. 解释生成: 输出人类可理解的文本

AI不做什么:

  1. 不直接下发控制指令
  2. 不做确定性决策(由规则层负责)
  3. 不处理全量实体遍历(由前端裁剪)

Prompt工程 (Claude示例):

System Prompt:
你是工业数字孪生AI助手。任务:
1. 将用户自然语言转为结构化JSON意图
2. 仅在候选实体中选择目标
3. 基于本体关系发现关联设备
4. 生成简洁的中文解释

输出JSON格式:
{
  "intent": "意图类型",
  "target_entities": ["目标实体ID"],
  "related_entities": ["关联实体ID"],
  "scope": "作用范围",
  "need_explanation": true,
  "explanation": "自然语言解释",
  "confidence": 0.95
}

约束:
- intent必须在allowed_intents内
- target_entities必须在candidate_entities内
- 不执行任何控制操作
- 如果无法确定,confidence<0.7时返回澄清问题

User Prompt:
{
  "user_input": "<用户输入>",
  "candidate_entities": [<前端筛选的候选>],
  "scene_context": {<场景上下文>},
  "allowed_intents": [<允许的意图>],
  "ontology_relations": [<本体关系,可选>]
}

输出示例:

{
  "intent": "risk_assessment",
  "target_entities": ["hyd_017"],
  "related_entities": ["cm_003", "smk_009"],
  "scope": "area_3",
  "need_explanation": true,
  "explanation": "17号液压支架压力异常(125bar,超阈值15%),影响3号采煤机作业安全。建议立即检查并暂停采煤作业。附近烟感正常。",
  "confidence": 0.92,
  "suggested_actions": ["生成工单", "通知现场", "查看历史趋势"]
}

技术选型:

  • 主模型: Claude 3.5 Sonnet (API)
  • 备选: GPT-4 / 本地部署Qwen
  • 调用方式: RESTful API / WebSocket
  • 超时控制: 5s (超时返回降级方案)

5.3 本体语义层

本体元素:

实体 (Entity)
├─ 设备类
│  ├─ 采煤机 (CoalMiner)
│  ├─ 液压支架 (HydraulicSupport)
│  └─ 传送带 (Conveyor)
├─ 传感器类
│  ├─ 烟感 (SmokeSensor)
│  ├─ 温度传感器 (TempSensor)
│  └─ 压力传感器 (PressureSensor)
├─ 监控类
│  └─ 摄像头 (Camera)
└─ 空间类
   ├─ 工作面 (WorkFace)
   ├─ 巷道 (Tunnel)
   └─ 控制室 (ControlRoom)

关系 (Relation)
├─ 空间关系
│  ├─ 位于 (locatedIn)
│  ├─ 相邻 (adjacentTo)
│  └─ 距离 (distanceTo)
├─ 工况关系
│  ├─ 影响 (affects)
│  ├─ 依赖 (dependsOn)
│  └─ 约束 (constrains)
└─ 监控关系
   ├─ 监测 (monitors)
   └─ 控制 (controls)

状态 (State)
├─ 运行状态: 运行中/停止/待机/故障
├─ 健康状态: 正常/预警/异常/严重
├─ 风险等级: 低/中/高/紧急
└─ 操作权限: 可操作/只读/禁止

规则锚点 (Rule Anchor)
├─ 安全阈值
├─ 触发条件
├─ 联锁逻辑
└─ 应急预案

知识图谱示例 (Neo4j Cypher):

// 创建实体
CREATE (cm:CoalMiner {id:'cm_003', name:'3号采煤机', status:'运行中'})
CREATE (hy:HydraulicSupport {id:'hyd_017', name:'17号液压支架', 
        pressure:125, threshold:108, status:'压力异常'})
CREATE (sm:SmokeSensor {id:'smk_009', name:'9号烟感', status:'正常'})
CREATE (wf:WorkFace {id:'area_3', name:'3号工作面'})

// 创建关系
CREATE (cm)-[:LOCATED_IN]->(wf)
CREATE (hy)-[:LOCATED_IN]->(wf)
CREATE (sm)-[:LOCATED_IN]->(wf)
CREATE (hy)-[:AFFECTS {type:'工况约束', rule:'压力异常时禁止采煤'}]->(cm)
CREATE (sm)-[:MONITORS {range:10}]->(hy)

// 查询: 找到hyd_017的关联设备
MATCH (hy:HydraulicSupport {id:'hyd_017'})-[r:AFFECTS|MONITORS]-(related)
RETURN related, type(r), r

管理策略:

  • 增量更新: 实时同步IoT数据
  • 版本控制: 支持本体schema演进
  • 审计追踪: 记录所有状态变更
  • 权限控制: 不同角色看到不同视图

技术选型:

  • 图数据库: Neo4j / JanusGraph
  • 本体建模: OWL / RDF (可选)
  • 查询接口: GraphQL / Cypher
  • 缓存层: Redis (热数据)

5.4 决策与规则层

设计原则:

  1. 所有高风险决策必须由规则层完成
  2. 规则必须确定性、可审计、可回溯
  3. AI只能建议,规则层决定"能不能"

规则示例 (DSL):

# 规则1: 液压支架压力异常联锁
rule: hydraulic_pressure_interlock
trigger:
  entity_type: HydraulicSupport
  condition: pressure > threshold * 1.1
actions:
  - set_risk_level: HIGH
  - lock_related_devices:
      type: CoalMiner
      relation: AFFECTS
      action: PROHIBIT_START
  - generate_alert:
      level: WARNING
      message: "液压支架{entity.name}压力异常,已禁止采煤机启动"
  - log_audit:
      operator: SYSTEM
      reason: "安全联锁触发"

# 规则2: 烟感报警应急
rule: smoke_alarm_emergency
trigger:
  entity_type: SmokeSensor
  condition: smoke_level > alarm_threshold
actions:
  - set_risk_level: CRITICAL
  - emergency_stop:
      scope: AREA
      devices: [CoalMiner, Conveyor]
  - activate_ventilation: true
  - notify_personnel:
      roles: [安全员, 值班长]
      method: SMS + APP
  - lock_area_access: true

规则引擎实现 (Go示例):

type Rule struct {
    ID       string
    Trigger  Condition
    Actions  []Action
    Priority int
}

type RuleEngine struct {
    rules      []Rule
    ontology   *OntologyService
    auditLog   *AuditLogger
}

func (re *RuleEngine) Evaluate(intent Intent) (Decision, error) {
    // 1. 获取目标实体状态
    entities := re.ontology.GetEntities(intent.TargetEntities)
    
    // 2. 匹配规则
    matchedRules := re.matchRules(entities, intent)
    
    // 3. 按优先级执行
    sort.Slice(matchedRules, func(i, j int) bool {
        return matchedRules[i].Priority > matchedRules[j].Priority
    })
    
    decision := Decision{Allowed: true}
    for _, rule := range matchedRules {
        result := rule.Execute(entities)
        if result.Block {
            decision.Allowed = false
            decision.Reason = result.Reason
            break
        }
        decision.Actions = append(decision.Actions, result.Actions...)
    }
    
    // 4. 审计日志
    re.auditLog.Record(intent, decision)
    
    return decision, nil
}

技术选型:

  • 规则引擎: Drools / 自研DSL
  • 实现语言: Go (高性能) / Python (灵活)
  • 持久化: PostgreSQL + Redis
  • 审计: ELK Stack

5.5 执行/WASM层

为什么需要WASM?

在大型场景中,需要高性能计算:

  • 物理仿真(碰撞检测、力学计算)
  • 批量规则校验(1000+实体并发判断)
  • 影响域分析(图遍历、最短路径)
  • 几何计算(距离、可视域)

JavaScript性能不足,后端计算有网络延迟,WASM是最佳选择。

WASM应用场景:

  1. 影响域计算

    // Rust示例 (编译为WASM)
    #[wasm_bindgen]
    pub fn calculate_impact_zone(
        entity_id: &str,
        radius: f32,
        entities: JsValue
    ) -> JsValue {
        let entities: Vec<Entity> = entities.into_serde().unwrap();
        
        let target = entities.iter()
            .find(|e| e.id == entity_id)
            .unwrap();
        
        let affected: Vec<&Entity> = entities.iter()
            .filter(|e| {
                let dist = distance(&target.position, &e.position);
                dist <= radius
            })
            .collect();
        
        JsValue::from_serde(&affected).unwrap()
    }
    
  2. 压力仿真

    #[wasm_bindgen]
    pub fn simulate_pressure_release(
        support_id: &str,
        release_rate: f32,
        duration: f32
    ) -> SimulationResult {
        // 简化的物理模型
        let initial_pressure = get_current_pressure(support_id);
        let final_pressure = initial_pressure * 
            (1.0 - release_rate * duration).max(0.0);
        
        SimulationResult {
            final_pressure,
            is_safe: final_pressure < SAFETY_THRESHOLD,
            estimated_time: duration,
        }
    }
    
  3. 批量状态检查

    #[wasm_bindgen]
    pub fn batch_health_check(entities: JsValue) -> JsValue {
        let entities: Vec<Entity> = entities.into_serde().unwrap();
        
        let results: Vec<HealthStatus> = entities
            .par_iter() // 并行处理
            .map(|e| check_entity_health(e))
            .collect();
        
        JsValue::from_serde(&results).unwrap()
    }
    

性能对比:

操作JavaScriptWASM提升
1000实体距离计算45ms3ms15x
物理仿真(100步)120ms8ms15x
图遍历(500节点)80ms6ms13x

技术选型:

  • 语言: Rust (首选) / AssemblyScript
  • 工具链: wasm-pack / wasm-bindgen
  • 调用方式: 前端直接调用 / 后端Worker
  • 内存管理: 手动管理 / 引用计数

5.6 数字孪生可视化层

核心功能:

  1. 智能定位与高亮

    // 根据AI输出自动定位
    function visualizeAIResult(aiOutput) {
      // 1. 镜头飞行到目标区域
      camera.flyTo({
        target: getEntityPosition(aiOutput.target_entities[0]),
        duration: 1000,
        easing: 'easeInOutCubic'
      });
      
      // 2. 高亮目标实体
      aiOutput.target_entities.forEach(id => {
        const entity = scene.getEntity(id);
        entity.setHighlight({
          color: getRiskColor(entity.riskLevel),
          intensity: 1.5,
          pulse: true
        });
      });
      
      // 3. 标注关联实体
      aiOutput.related_entities.forEach(id => {
        const entity = scene.getEntity(id);
        entity.addLabel({
          text: '受影响设备',
          color: '#FFA500',
          offset: [0, 2, 0]
        });
      });
      
      // 4. 显示AI解释
      showExplanationPanel({
        title: '分析结果',
        content: aiOutput.explanation,
        actions: aiOutput.suggested_actions
      });
    }
    
  2. 风险可视化

    • 正常: 绿色
    • 预警: 黄色 + 慢速脉冲
    • 异常: 橙色 + 中速脉冲
    • 严重: 红色 + 快速脉冲 + 警告图标
  3. 关联关系可视化

    // 绘制实体间的影响关系
    function drawRelations(targetId, relatedIds) {
      relatedIds.forEach(relatedId => {
        scene.addLine({
          from: getEntityPosition(targetId),
          to: getEntityPosition(relatedId),
          color: '#FF6B6B',
          width: 2,
          style: 'dashed',
          animation: 'flow' // 流动动画
        });
      });
    }
    
  4. 历史回放

    • 时间轴控制
    • 状态变化动画
    • 事件标记点
    • 可导出视频

技术选型:

  • 三维引擎: ThingJS (工业场景优化) / Three.js
  • UI框架: Vue3 + Element Plus
  • 图表: ECharts (趋势分析)
  • 视频导出: CCapture.js

6. 关键技术实现细节

6.1 模糊指令处理流程

问题: 用户说"液压支架设备故障了,我想看看",如何找到具体设备?

解决方案:

Step 1: 前端轻量NLP (50ms)
├─ 提取关键词: ["液压支架", "故障", "看"]
├─ 识别意图类型: "查看状态"
└─ 识别设备类型: "HydraulicSupport"

Step 2: 场景上下文补全 (10ms)
├─ 当前区域: "3号工作面"
├─ 可见实体: [所有3号工作面的设备]
└─ 用户权限: ["查询", "查看历史"]

Step 3: 候选实体筛选 (30ms, WASM加速)
├─ 类型过滤: 12个液压支架
├─ 状态过滤: 2个异常状态 [hyd_017, hyd_023]
└─ 相关性排序: 按异常严重程度

Step 4: LLM精确理解 (300ms)
输入:
{
  "user_input": "液压支架设备故障了,我想看看",
  "candidates": [
    {"id": "hyd_017", "status": "压力异常", "severity": "high"},
    {"id": "hyd_023", "status": "通讯中断", "severity": "medium"}
  ]
}

输出:
{
  "target_entities": ["hyd_017", "hyd_023"],
  "primary_target": "hyd_017",
  "related_entities": ["cm_003"],
  "explanation": "发现2个故障:17号压力异常(优先级高),23号通讯中断"
}

Step 5: 可视化呈现 (100ms)
├─ 镜头飞到hyd_017
├─ hyd_017红色高亮, hyd_023橙色高亮
├─ cm_003标注"受影响"
└─ 显示AI解释 + 操作建议

总耗时: ~490ms

6.2 大场景性能优化

挑战: 1000+实体场景,如何保证<500ms响应?

优化策略:

  1. 空间索引 (R-Tree)

    // 只查询可视范围内的实体
    const visibleEntities = spatialIndex.query({
      minX: camera.frustum.minX,
      minY: camera.frustum.minY,
      maxX: camera.frustum.maxX,
      maxY: camera.frustum.maxY
    });
    // 从1000个降到50-100个
    
  2. LOD (Level of Detail)

    • 远距离: 简化模型 + 批量渲染
    • 中距离: 标准模型
    • 近距离: 高精度模型 + 细节纹理
  3. 增量更新

    // 只更新变化的实体
    const changedEntities = diffState(prevState, currentState);
    changedEntities.forEach(entity => {
      updateEntityVisual(entity);
    });
    
  4. Web Worker并行

    // 主线程: 渲染
    // Worker 1: 前端裁剪 + WASM计算
    // Worker 2: LLM调用
    // Worker 3: 本体查询
    
    Promise.all([
      worker1.filterCandidates(input),
      worker2.callLLM(prompt),
      worker3.queryOntology(entityIds)
    ]).then(([candidates, aiResult, ontologyData]) => {
      // 合并结果
    });
    
  5. 缓存策略

    • 热数据: Redis (实体状态, 1s TTL)
    • 本体schema: 内存缓存 (1h TTL)
    • LLM结果: 相似问题缓存 (5min TTL)

6.3 安全边界控制

三层防护:

Layer 1: 前端白名单
├─ allowed_intents: 只允许安全操作
├─ forbidden_entities: 禁止操作的关键设备
└─ permission_check: 用户权限验证

Layer 2: LLM输出校验
├─ intent必须在白名单内
├─ target_entities必须在候选集内
├─ confidence < 0.7时要求用户确认
└─ 敏感操作二次确认

Layer 3: 规则引擎强制
├─ 高风险操作必须规则层批准
├─ 联锁逻辑强制执行
├─ 审计日志完整记录
└─ 异常自动熔断

示例:

// 前端校验
if (!allowedIntents.includes(aiOutput.intent)) {
  throw new SecurityError('Intent not allowed');
}

// 后端规则校验
const decision = ruleEngine.evaluate(aiOutput);
if (!decision.allowed) {
  return {
    success: false,
    reason: decision.reason,
    requiresApproval: true
  };
}

// 审计日志
auditLog.record({
  timestamp: Date.now(),
  user: currentUser,
  intent: aiOutput.intent,
  entities: aiOutput.target_entities,
  decision: decision,
  aiConfidence: aiOutput.confidence
});