嵌入式智能故障诊断系统设计
面向旋转机械的嵌入式故障诊断系统
ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． Ｔｈｓ ｓ ｓｅ ｉｃｕ ｅ ｔ ｅ ｏ ｌｗｉｇ ｕ ｃｉｎ ． ｄ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｓ ｔｏ ｕ ｅ ｉ ｈｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｉ ｙ ｔ ｍ ｎ ｌｄ ｓ ｈ ｆ ｌ ｏ ｎ ｆ ｎ ｔｏ ｓ ａａ
ａ ｑ ｉｉｉ ｎ ｅ ｌ ｉ ｏ ｄ ｔｏ ｎ ｔ ｒｎ ，ｅ ｐ ｒ ｙ ｔ ｍ ｎ Ｏ ｏ ．Ｔｈ ａ ｄ ｒ ｒ ｈ ｔ ｃ ｕ ｅ ｃ ｕ ｓｔ ，ｒ ａ－ ｍｅ ｃ ｎ ｉｉ ｎ ｍｏ ｉｏ ｉ ｇ ｘ ｅ ｔ ｓ ｓ ｅ ａ ｄ Ｓ ｎ ｏ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｃ ｉ ｔ ｒ ｅ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｆ ｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ Ｔｈ ｓ ｆ ｕ ｔ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｓ ｓ ｅ ｈ ｓ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｒ ｌｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅ ａｌ ． ｉ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｙ ｔ ｍ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ａ ｌ ｄ ａ ｎ ｓｓ ａ ｐ ｒ ｔ ｓ ｆ ｒ ｒ ｔ ｔｎ ａ ｈ ｎ ｒ ， ｉ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｍ ｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓ ｒ ｃ ： ｆ ｕ ｔ ｉｇ ｏ ｉ ｐ ａ ａ ｕ ｏ ｏ ａ ｉ ｇ ｍ ｃ ｉ ｅ ｙ ｗｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓ ｅ
可 同时 采 集 多 路 快 变 数 据 和 缓 变 数 据—— 通 过 安
满 足对 需要 实 时监 测 的 重要 机 电设 备 进 行 数 据 采 集分 析 的要 求ｎ ．工 控 机 加 数 据 采 集 卡 的 体 系 替 ］
代手 持式 数据 采集 仪 虽 然 可 以 满 足 重 要 工业 场 合
求 ， 昂贵 的价 格 和 相对 庞 大 的体 积 使其应 用 范 围 但 受 到 了制约 ［． 年 来 ， 着 嵌 入 式 技 术 的 蓬 勃 发 ２近 ］ 随
基于嵌入式技术的分布式电梯故障诊断系统
断 模 式 ， 借 助 于嵌 入 式 技 术 构 建 多层 次 的 分 布 式 故 障 诊 断 系 统 ， 而 提 高 系 统 的实 时 性 、 靠 性 ． 低 系 统 的成 本 并 从 可 降 和对 网络 的 依 赖 ， 高 系 统 的整 体 性 能 。 提 关键 词 ： 电梯 ； 布式 故 障诊 断 ； ｔｒｅ／］ｔａ ｅ； 入 式 技 术 分 Ｉ ｅｎ ｔ ｎｒｎｔ嵌 ｎ
次 的分布 式 电梯 故 障 诊 断 系统 ， 似 于 大 医 院和 小 类
（） ４ 电梯故 障时 的应 急 操 作 。在保 证 设备 和乘 客安 全 的前 提下 ， 当电梯 发生故 障 时 ， 方面 由本地 一 或远 程进行 故 障诊 断 ， 另一 方 面 通过 语 音 等信 息 安
维普资讯
第２ ４卷
第 ｌ ０期
甘 肃科技
Ｇａ ｕ Ｓｃｅ ｅ ａ ｃ ｏｌ ｇ ｎｓ ｉｎｃ ｎｄ Ｔｅ ｈｎ ｏ ｙ
、０ ．２ Ｎ ｏ Ｏ ，Ｚ ４ ．１ Ｍ ａｙ． ２０ ８ ０
２０ ０ ８年 ５月
基 于嵌入 式技 术 的 分 布 式 电梯 故 障诊 断 系统
中 图分 类 号 ： Ｐ ０ ． Ｔ ２６３
长期 以来作 者发 现 ， 在大 城 市 ， 多 患 者无 论 大 许 病还 是小病 ， 见病还 是疑难 病 症 ， 常 都要 到大 医 院医 治， 而不选 择就 地 就 能 得 到很 好 治 疗 或 缓 解 的 中小
医 院或社 区卫 生 所 。这样 造成 大 医 院人 满 为患 、 应
在 电梯 现 场 ， 即下 位机 中 ， 而将 非 常见 故 障及 疑难 故
当诊 断 能力 不 足 时 ， 通 过 Ｉｔｒ ｅ／ ｎｒｎ ｔ 请 可 ｎｅｎ ｔＩｔａ ｅ 邀
基于GTK的嵌入式故障诊断系统设计
ＡＢＳ ＲＡＣＴ：Ｔ ｔ ｅ ｈ ｆ ｅ ｌ ｉ ａ ｗ ｔ ｎ ｒ ｃ ｒ ｆｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｖ ｌ ａｉｎ ａ ｄ ｅ ｇ ｇ ｍｅ ｔ ｏ ｒ ｆ ｓ ｉ ｎ ｔ ｌ ｓ Ｔ ｉ ｅ ｒ ｓ ｕ ｄ ｆ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ｏ ｄ ｏ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｅ ａｕ ｔ ｎ ｎ ａ ｅ ｎ ｆ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｉ ｅ ｌ ｌ ｉ ｉ ｅ ｏ ｔ ｓ ｌ ｉ ｅ ｉ ｐ ｃ ｆ ｏ ｍａ， ｔ ｃ ｎ ｕ ｔ ｇ ｄ ｍａ ｄ ｉ ｉｈ ｒｂ ｃ ｕ ｅ ｉ ｉ ａ ｓ ｃ ａｅ ｉ ｅ ｓ ｎ ｌｉ ｃ ｍｅ ａ ｄ ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｆ ｄ ｗ ｔ ｓ ｅ ｉ ｃｆ ｒ ｔ ｉ ｏ ｓ ｌ ｎ ｅ ｎ ｈ ｇ ｅ ｅ ａ ｓ ｔ ｓ ｓ ｏ ｉｔ ｄ ｗ ｔ ｐ ｒ ｏ ａ ｏ ， ｎ ｏ ｄ ｒ ｄｉ ｈ ｉ ｓ ｉ ｄ ｈ ｎ ｎ ｔ ｃ ｉｖ ｉ ｈ ｅ ｃ ｅ ｔｒ ｔ ｅ ａ，ｉ ｉ ｉ ｌ ｅ ｎ ｇ ｍｅ ｔｂ ｓｎ ｎ ｉ ｅ ｆ ｅ ｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｔ ｍ ｓａ ｇ ｏ ｈ ｉｅ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｇ － ｆ ｉｎ ｅｒ ｖ ｌ ｔ ｄ ｇ ｔ ｉ ｄ ｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｕ ｉ ｇ ｏ ｌ ｌ ｎ ｇ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ｉ ｏ ｄ ｃ ｏｃ ． ｉ ｉ ｓ ａｚ ｎ ｉ
档 案 ，９９ ３ ：０ ３ ． １９ （ ）３ — １
湖北 大学 ， 助理馆员 ， 湖北 民族 学院综合 档案 室 ， 湖北省恩施 市
Ｄｉｃ ｓｏ ｏ ｔ ｇ ｔ ｉｅ ａ ｇ ｍ ｅ ｆＴｉｌ ｓ ｕｆ ｅ Ｆｉｅ ｓ ｕｓｉ ｎ ｎ ｈｅＤｉ ｉａｌ ｄ Ｍ ｎａ ｅ ｎｔｏ ｔｅＲｅ ｈ ｆ ｄ ｌ ｚ ｌ
［ ］ 刘保国． ２ 农民亦有 了职称档案［ ］ Ｊ． 中国档案 ，９ ６ ７ ：９ １９ （ ）２ ．
基于CLIPS与ANN的嵌入式故障诊断专家系统
一
兰
图 １ 故 障 诊 断 专 家 系 统 构 成 示 意 图
１ ２ 系 统 构 成 要 素 与 关 键 环 节 ．
随着嵌 入式技 术在故 障诊断 与工业检 测领 域的
１ 系 统 构 架 设 计
１ １ 故 障诊 断 专 家 系 统 概 述 ．
广 泛应 用 ， 向故 障诊 断 的专 家 系统 的嵌 入 式化 就 面 显 得很 有必要 。满 足嵌 入式 环境要 求 的故障诊 断专
动 家 系 统 开 发 环 境 以 及 相 应 的 设 计 工具 链 ； 于 构 件 化 设 计 思 想 ， 系 统 具 备 较 好 的 可配 置性 与 可 扩展 性 ， 了专 基 使 同时
工 序 接 口设 计 实 现 了相 对 精 简 高效 的 规 则 库 与 知 识 库 ， 通 过 ＡＮ 信 息融 合 算 法 完 成 判 断与 推 理 。 业 应 用 系 用程 并 Ｎ 工 程
态 数 据进 行 快速 计算 与 判 断 ； ３ 专用 知 识库 ， 合 （） 结
相 应 的知识 库 管 理算 法 ， 现 系统 的 自学 习 以及 规 实
则 管 理 ； ４ 轻 型 的图形 用 户 界面 （ ＵＩ ， （） Ｇ ） 提供 友 好
的 人 机 接 口Ｌ 。 ４ Ｊ １ ３ 开 发 工 具 链 与 思 路 ．
可能 原 因和置 信 度 ； 复杂 的设 备 故 障 提供 人 ： 对 亡对
话诊 断 ； 可给 出诊 断结果 的解 释 。 １ 图 为故 障诊 断 专
家系 统 的一般 构 造模 型 ， 中 虚线 框 内 的模 块 是其 其
核心部 分 ， 即知识库 与推 理机 － ］ ２ 。
根据 在嵌 入式 环境下 故 障诊 断专 家 系统的特 点
嵌入式系统中的异常处理与故障排查技术
嵌入式系统中的异常处理与故障排查技术嵌入式系统在现代社会中得到了广泛的应用，它们被用于控制和管理各种设备，从智能手机到航空航天系统。
然而，由于软硬件交互的复杂性和系统资源的有限性，嵌入式系统常常面临着各种异常和故障情况。
因此，为了确保系统的稳定性和可靠性，异常处理与故障排查技术成为嵌入式系统开发和维护中不可或缺的一部分。
一、异常处理技术1. 异常的类型在嵌入式系统中，异常可以分为两大类：硬件异常和软件异常。
硬件异常包括芯片失效、电路损坏、连接故障等，而软件异常则包括程序错误、内存溢出、死锁等。
在处理异常时，需要先确定异常类型，以便采取相应的处理方法。
2. 异常处理方式嵌入式系统中的异常处理方式通常包括以下几种：a. 收集异常信息：及时捕获异常发生的位置和原因，例如通过日志记录、硬件监控、断言等手段来收集异常信息。
这些信息对于后续排查和修复故障非常重要。
b. 异常处理器：嵌入式系统通常会配置一个专门的异常处理器，用于处理系统中的各种异常情况。
异常处理器可以根据不同的异常类型执行相应的操作，例如重新启动系统、恢复到安全状态、报警等。
c. 异常处理策略：根据异常的严重程度和影响范围，制定相应的异常处理策略。
例如，对于嵌入式系统中的软件异常，可以采用重启、恢复等策略来解决问题；而对于硬件异常，则可能需要更换故障部件。
二、故障排查技术1. 故障排查流程在嵌入式系统中，故障排查应该遵循一定的流程，以提高效率和准确性。
一般而言，故障排查流程可以分为以下几个步骤：a. 问题定义：明确故障的现象和表现形式，例如系统崩溃、功能失效、性能下降等。
同时收集相关信息，如异常日志、用户反馈等。
b. 系统调试：通过调试工具以及硬件/软件的监控来排查可能的问题源。
例如，使用示波器、逻辑分析仪等工具进行信号分析和跟踪，或者通过调试器对程序进行单步调试、设置断点等。
c. 故障定位：根据排查的结果，确定故障出现的位置和可能的原因。
这可能需要编写额外的测试代码，进行模块层面的功能验证和异常情况模拟。
汽车变速箱嵌入式诊断系统设计与实现
i =1
这里选择 b 3 使得 yif ( x i) = 1 成立 ,假定参数
α3 是下面的二次优化问题的解 ,其中对任意 i 有 C
> αi3 > 0 。这个二次优化问题等价于带有附加约 束的最大间隔超平面的问题 ,向量α被约束到边长
(3)
i ∈sv
最大间隔 SVM 在许多实际的问题中不能使
用 。例如当数据有噪声时 , 特征空间一般不能线性
分开 (除非使用很强的核 , 但很强的核易导致过拟
合) 。由于虚警问题的复杂性 ,各未知类样本往往是
线性不可分的 ,因此最大间隔 SVM 难以用作降虚
警的工具 。
41112 软间隔 S V M [6 ]
为:
l
∑ min ( w ·w ) + C ξ2i
(6)
i =1
约束 :
yi{ ( w ·x i) + b} ≥1 - ξi , i = 1 , 2 , …, l
这样 将 优 化 问 题 的 目 标 改 为 求 ( w ,ξ) =
n
∑ 1
2
‖w
‖2
+
C
ξi 最小 , 即折衷考虑最少错分
i =1
样本和最大分类间隔 , 就得到广义最优分类面 。其
Key words :automobile gear - box ; embedded technology ; fault diagnosis ; Support Vector Machine (SVM)
1 引 言
变速箱是汽车传动系的一个重要组成部件 ,它 直接关系到整个汽车的运行状态 。目前 ,我国汽车 变速箱的维修多数是靠有经验的维修人员通过实 例对故障进行维修 。这样不能对故障做到实时分 析 、判断与预测 ;其次该模式的维修周期长 ;再次 , 汽车变速箱齿轮在运行状态与离线状态的参数不 一样 ,在离线状态下进行维修 ,不能对汽车变速箱 状态做动态 、准确地把握 。为提高变速箱故障定位
设备性能监测与故障诊断系统设计与实现
设备性能监测与故障诊断系统设计与实现概述设备性能监测与故障诊断系统是一种用于监测设备运行状态和及时诊断故障的软件系统。
该系统通过使用传感器和数据采集设备来收集设备运行时的各种参数指标，并通过算法模型对这些数据进行分析和处理，从而实时监测设备性能和预测设备可能的故障情况。
本文将围绕设备性能监测与故障诊断系统的设计与实现进行详细阐述。
设备性能监测模块设计设备性能监测是设备性能监测与故障诊断系统中最重要的模块之一。
该模块负责实时监测设备运行时的各项性能指标，包括温度、电流、压力、转速等参数。
为了实现设备性能监测模块的设计，需要在设备上安装传感器，并将传感器采集的数据通过数据采集设备传输到系统中进行处理。
设备性能监测模块的设计需要考虑以下几个方面：传感器的选择、数据采集设备的选型、数据传输的方式等。
在传感器的选择方面，需要根据具体设备的特性和监测需求选择合适的传感器。
在数据采集设备的选型方面，可以选择基于嵌入式系统的采集设备，它具有小型化、低功耗、高集成度等特点。
数据传输可以通过有线或无线方式实现，需要根据实际应用场景选择适合的通信技术。
故障诊断算法设计故障诊断是设备性能监测与故障诊断系统中的关键环节。
故障诊断算法的设计需要结合设备的运行状态和监测数据进行分析和判断，进而实现对设备故障的预测和诊断。
常用的故障诊断算法包括基于模型的方法、基于规则的方法和基于机器学习的方法等。
基于模型的方法是将设备的运行状态建模为数学模型，并通过对比模型与实际监测数据的差异来判断设备是否存在故障。
基于规则的方法是根据已有的经验规则和专家知识，通过判断监测数据是否满足规则条件来诊断设备故障。
基于机器学习的方法则是通过训练样本数据来学习设备的正常运行状态，并通过与实际监测数据的对比来判断设备是否存在故障。
系统实现与优化设备性能监测与故障诊断系统的实现主要包括硬件设计和软件开发两个方面。
硬件设计包括传感器的选择和数据采集设备的选型，需要根据具体设备的特性和监测需求进行选择。
基于嵌入式的故障诊断专家系统驱动程序设计
（． ｏ ｈＩｓｔｔ ｏ ｎｏｍ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉ ， ｉｎｔｃｎｌ ｉ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｘｉｎ７ ０ ２ ， ｈｎ ； ． ｃｏｌ １Ｎ ａ ｔｕｅｆＩ ｒ ａｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｘ ＇ ｈｏｏ ｃ ＆ ｍ＠， ＇ １０ ５ Ｃ ｉ ２ Ｓｈ ｏ ｏ ｎｉ ｆ ｏ ｎ ａ ｅ ｇ ａｕ ａ ａ ｆ
第 ｌ ８卷 第 ７期
Ｖｏ子 设计 工程
Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎｇ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ
２１ ０ ０年 ７月
Ｊ１２ １ ｕ． ０ ０
基于嵌入 式的故障诊 断专家系统驱动程序设计
张素 芹 ， 飞 徐
Ｃ ｍ ｕｅ Ｓ ｉ ｃ ｏ ｐ ｔｒ ｃ ｎｅ＆ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ｉｎｔ ｈ ｏ ｇ ａ ｎ ｅ ｉ ， ｉｎ７ ０ ３ ， ｈｎ ） ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ Ｘ ＇ ｅ ｎ ｌ ｉ ｌ ＆ ｒｔ Ｘ ＇ １０ ２ Ｃ ｉａ ｉ ｉ ａ ｃ ｏｃ ｕ ｓｙ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｆｕ ｔｄ ａ ｎ ｓ ｘ ｅｔ ｓ ｓ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｅ ｄ ｄ，ｔ ｒｕ ｈ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｅ ｎ ｎ ｈ ｓｒ ｃ ：Ｉ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｅ ｐ ｒ ｙ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｍｂ ｄ ｅ ｓ ｅ ｈ ｏ ｇ ｈ ｎ ｌｓ ｆｔｅｓ ｓ ｓ ｅ ｄ ｍａ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ
ｓ ｓｅ Ｔ ｒ ｕ ｈ山ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｐ ｎ ｉ ｌ ｆ ｈ ｉ ｄ ｗｓＣＥ． ｔａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｍｅ ｒ ｌ ｄ ｖ ｃ ｒ ｅ ，ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｏ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｃ ｐｅ ｏ ｅ Ｗ ｎ ｏ Ｎｅ ｎ ｈ ｒ ｈ ｉ ｔ ａ ｗｏ ｋ ｏ ｔ ｅ ｅ ｉｅ ｄ ｖ ￣ ｆ Ｉ ｉ ｈ ｔｏ ｏ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｔｅ Ｍｕ ｉ ａ ｅ ｒ ｅ ｎ ｈ ｉ ｇ ｅ ｄ ｖ ｒ ｗａ ｅ ｃ ｂ ｄ ｈ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｉ ｇ ｏ ｈ ｅｎ ｌ ｏ ｈ ｆ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｈ ｔ ｌｙ ｒ ｄ ｖ ｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｓｎ ｌ ｒ ｅ ｓ ｄ ｓ ｒ ｅ ．Ｔ ｏ ｇ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｆ ｔ ｅ ｋ ｒ ｅ ｆ ｔ ｅ — ｉ ｉ ｉ Ｗｉ ｄ ｗｓ Ｃ Ｎｅ ｎ ｈ ｐ ｎ ｎ ｅ ｏ ｒｅ ｃ ｄ ｓ ｈ ｏ ｔ ｇ ｐ ｃ ｄ ｒ ｎ ｏ ｅ ｉ ｅ ｄ ｖ ￣ ｗ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ｅ ｉ ｅ ｎ ｏ Ｅ． ｔ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｅ ｉｇ ｒ ｓ ｕ ｃ ｏ ｅ ，ｔ ｅ ｂ ｏｉ ｒ ｅ ｕ ｅ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｄ ｖ ｃ ｆ ｅ ｎ ｏ ｉ ｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｄ ｖｃ ｄ ｖ ｍ ｎ ｌ ｄ ｄ ｔ ｅ ｋ ｙ ｏ ｒ ｒ ｅ ，ｓ ｒａ ｐ ｒ ｄ ｖ ｒａ ｄ ｏｈ ｒｄ ｖ ￣．Ｆ ｍ ｈ ｅ ｔ ｇ ｒ ｓ ｌ ，ｔ ｉ ｏ ｅａ ｉｇ ｓ ｓ ｍ ｉ ｒ ｅ ｉ ｃｕ ｅ ｈ ｅ ｂ ａ ｄ ｄ ｖ ｒ ｅ ｌ ｏ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｅ ｉ ｉ ｉ ｉ ｏ ｒ ｔｅｔｓ ｎ ｅｕｔ ｈｓ ｐ ｒｔ ｙ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ａ ｈ ｅ ｅ ｅ ｄ ｓｒ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ． ｃ ｉｖ ｄ ｔ ｅ ｉｅ ｕ ｃｉ ｓ ｈ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｘ ｅ ｔ ｙ ｔｍ ；ｄ ｖ ｒ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｐ ｒ ｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ；ｅ ｅ ｄ ｄ；Ｗ ｉ ｄ ｗ Ｅ． ｅ ｎ ｏ ｓＣ Ｎ ｔ
嵌入式系统硬件故障诊断与排除
嵌入式系统硬件故障诊断与排除是一项复杂而重要的任务，因为它直接关系到系统的正常运行和设备的稳定性。
在本文中，我们将探讨嵌入式系统硬件故障诊断与排除的基本步骤、常见故障以及一些有效的排除方法。
首先，我们来了解一下嵌入式系统硬件故障诊断与排除的基本步骤。
通常，这些步骤包括：1. 初步检查：在进行任何深入的故障排除之前，首先要进行的是初步检查。
检查硬件连接是否正确，电源是否正常，以及其他可能的物理问题。
2. 硬件日志分析：分析硬件的日志文件，如系统监控日志、硬件事件日志等，可以帮助确定可能的故障位置。
3. 替换组件：通过替换可能存在问题的硬件组件，例如内存模块、处理器或电源组件，可以快速确定问题所在。
4. 调试和测试：使用调试工具和测试工具对系统进行深入的测试和调试，以确定故障的根本原因。
接下来，我们将探讨嵌入式系统的一些常见硬件故障以及相应的排除方法。
1. 电源故障：电源故障可能是最普遍的故障之一。
检查电源连接是否稳定，电源供应是否充足，以及电源供应设备是否正常工作。
如果问题仍然存在，可能需要更换电源供应设备。
2. 硬件组件故障：硬件组件，如内存、处理器、硬盘等，也可能出现故障。
检查这些组件的状态，如果发现有损坏的组件，可能需要更换。
3. 连接问题：硬件组件之间的连接也可能出现问题。
检查所有连接是否牢固，是否有任何物理损坏。
除了以上基本步骤和常见故障排除方法外，还有一些高级技巧可以帮助我们更有效地诊断和排除嵌入式系统硬件故障。
例如：1. 使用专门的诊断工具：使用专门的诊断工具，如硬件测试设备、调试工具等，可以帮助我们更准确地确定问题所在。
2. 虚拟化测试：在真实硬件上进行故障排除可能需要一些时间。
为了更快地诊断问题，可以使用虚拟化技术在一台计算机上模拟嵌入式系统环境，从而更快地进行测试和调试。
3. 故障树分析：通过创建故障树，可以更系统地分析可能的故障位置，从而更快地找到问题所在。
总的来说，嵌入式系统硬件故障诊断与排除是一项需要专业技能和经验的任务。
面向嵌入式系统的故障诊断与预测技术
面向嵌入式系统的故障诊断与预测技术随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用，故障诊断与预测技术越来越成为关注焦点。
在人工智能、云计算和大数据技术的推动下，故障诊断和预测技术也得到了长足的发展。
一、嵌入式系统故障诊断与预测技术介绍嵌入式系统是指嵌入到其他设备中来实现特定功能的一种计算机系统。
它通常采用低成本的硬件和嵌入式操作系统，用于控制电子和机械设备，并依靠现场总线、以太网等各种数据通讯方式，与其它组成部分或人机界面进行信息交换。
与传统计算机系统不同，嵌入式系统通常是实时性强、功耗低、稳定性高、体积小等特点。
嵌入式系统故障诊断能够有效地减少设备停机时间，提高设备使用效率，尤其对于关键设备的故障诊断更是必不可少的。
随着嵌入式系统技术的发展，故障诊断技术也在逐渐完善，基于数据挖掘、机器学习、神经网络等技术的故障预测方法也被广泛应用。
二、嵌入式系统故障诊断技术现状嵌入式系统故障诊断技术主要包括故障检测与故障预测两个方面。
故障检测是指通过对设备数据进行分析、处理和诊断，判断设备是否工作正常，是否存在故障。
传统的故障检测方法通常包括：设备状态监测、故障诊断等技术。
故障预测是指通过对设备数据进行分析、处理和建模，预测设备可能发生的故障，并及时采取措施以防止或缓解可能的故障。
为了提高故障预测的准确性，通常利用各种数据挖掘、机器学习、神经网络等技术进行建模和分析。
三、嵌入式系统故障诊断与预测技术的应用嵌入式系统故障诊断与预测技术在各个领域都有着广泛的应用。
如在航空、铁路等领域，通过对飞机、火车等关键设备进行故障诊断与预测，能够避免设备故障给人身安全带来的风险；在汽车、工业等领域，通过对设备进行故障诊断与预测，可以提高设备使用效率，减少设备停机时间，降低企业经济损失。
四、嵌入式系统故障诊断与预测技术的发展趋势随着智能制造的到来，嵌入式系统在智能制造中起着越来越重要的作用。
在智能制造中，嵌入式系统的设备需要能够实现数据采集、处理、分析，发现设备可能出现的故障，并给出相应的预测结果。
《基于边缘智能的数控装备故障诊断系统的设计与实现》
《基于边缘智能的数控装备故障诊断系统的设计与实现》一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，数控装备在生产线上扮演着越来越重要的角色。
然而，数控装备的复杂性和高精度要求使得其故障诊断变得尤为关键。
传统的故障诊断方法往往依赖于人工检测和经验判断，这不仅效率低下，而且难以应对日益复杂的设备故障。
因此，设计并实现一种基于边缘智能的数控装备故障诊断系统，成为了提升生产效率和设备可靠性的重要途径。
二、系统设计1. 系统架构设计本系统采用分层设计的思想，分为感知层、边缘计算层和应用层。
感知层负责收集数控装备的实时运行数据；边缘计算层负责对收集到的数据进行处理和分析，实现故障诊断；应用层则负责将诊断结果以可视化的方式呈现给用户，并提供相应的处理建议。
2. 感知层设计感知层通过安装传感器等方式，实时收集数控装备的运行数据，包括温度、压力、振动等。
这些数据将通过无线传输方式发送到边缘计算层进行处理。
3. 边缘计算层设计边缘计算层是本系统的核心部分，采用边缘智能技术对感知层传输的数据进行处理和分析。
首先，通过数据预处理模块对原始数据进行清洗和格式化；然后，利用机器学习算法对处理后的数据进行训练和模型更新；最后，通过故障诊断模块对设备的运行状态进行判断，并将诊断结果发送到应用层。
4. 应用层设计应用层负责将边缘计算层发送的诊断结果以可视化的方式呈现给用户。
用户可以通过手机、电脑等设备访问系统，查看设备的运行状态和故障信息。
此外，应用层还提供远程控制功能，用户可以通过系统对设备进行远程操控。
三、关键技术实现1. 数据预处理数据预处理是保证系统准确性的关键环节。
本系统采用数据清洗和格式化技术，对原始数据进行预处理，去除无效数据和噪声数据，提高数据的可靠性。
2. 机器学习算法本系统采用基于深度学习的机器学习算法，通过训练大量历史数据，建立设备故障诊断模型。
模型能够根据设备的实时运行数据，判断设备的运行状态和可能的故障类型。
基于嵌入式系统的机车状态检测与故障诊断系统设计
文 章 编 号 ： ０ １ ， ７ （ ０ ８ ０ — １ ９０ １ ０ 一 ３ ３ ２ ０ ） ４０ ０ — ４ ｔ
基 于嵌 入 式 系统 的机 车状 态检 测与 故 障诊 断 系统 设计
康 会 峰 蒋 兆远 高 溥 ， ，
（ ．兰州交通 大学 机电技术研究所 ， １ 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ；２ ３０ ０ ．兰州交通大学 机 电工程学院 ， 甘肃 兰州 ７０７） ３ ０ ０
摘
要： 分析 了现有机车设备状 态检测与故 障诊 断 系统 的弊 端 ， 绍 了基 于嵌／． 系统与 专 家 系统的机 车设备状 介 Ｘ式
态检测 与故 障诊 断 系统的工作 原理和主要构成． 此基础 上设计 了车载嵌 入 式 系统和 专 家 系统． 中嵌 入式 系统 在 其 完成对机 车设备 状态的检 测、 息显 示和 简单 的实时故 障诊 断功 能， 信 专家 系统通过接 收 车载嵌入 式 系统 对机 车设 备状 态信 息的初 步分析 处理 ， 完成机车运行状 态判 断和状态预测． 主要介 绍 了车载嵌入 式 系统 的软 硬件 实现 方法 ，
及 车载 嵌 入 式 系统 向 专 家 系统 传 输 数 据 的 方 式 以及 专 家 系 统 软 件 设 计 的 模 糊 数 学 理 论 ． 仿 真 软 件 仿 真 ， 装 车 经 和
试运行证 明本 系统具 有 良好 的彩 色图形显示能 力和强 大的故障诊 断能力． 关键词 ： 嵌入式 系统 ； 专家 系统 ； 状态检测与故 障诊 断； Ｃ ＯＳ １ ｖ ／ －Ｉ
表 ， 能记 录 和反应 机车 各参 数 的发展 过程 ， 没有 不 也 对各 参数 进行 实时 的监测 和诊 断 ， 因此 ， 随着 机 车状 态检 测 和维 修技 术 手 段 的不 断更 新 和发 展 ， 要 对 需
基于Matlab的嵌入式故障监控系统设计
《基于边缘智能的数控装备故障诊断系统的设计与实现》
《基于边缘智能的数控装备故障诊断系统的设计与实现》一、引言在现代化制造行业中，数控装备的稳定性和效率对生产线的正常运行至关重要。
然而，由于数控装备的复杂性，其故障诊断往往需要专业知识和经验。
为了解决这一问题，本文提出了一种基于边缘智能的数控装备故障诊断系统。
该系统能够实时监测设备的运行状态，并快速诊断和预测潜在的故障，从而有效地提高了设备的稳定性和生产效率。
二、系统设计1. 硬件设计本系统采用边缘计算设备作为核心硬件，包括嵌入式处理器、传感器、通信模块等。
其中，传感器负责实时采集数控装备的运行数据，如温度、压力、振动等；嵌入式处理器则负责处理和分析这些数据，并做出相应的决策。
此外，系统还配备了通信模块，以便将故障信息实时传输到远程服务器或移动设备上。
2. 软件设计软件设计包括数据采集、数据处理、故障诊断和用户界面四个部分。
数据采集模块负责从传感器中获取设备的运行数据；数据处理模块负责对数据进行清洗、预处理和特征提取；故障诊断模块则基于边缘智能算法对设备状态进行判断和预测；用户界面则提供了人机交互的接口，方便用户查看诊断结果和控制设备。
3. 边缘智能算法本系统采用的边缘智能算法主要包括深度学习和机器学习算法。
通过训练大量的设备运行数据，系统能够学习到设备的正常和异常状态特征，从而实现对设备状态的准确判断和预测。
此外，系统还采用了基于规则的专家系统，结合领域知识和经验，进一步提高故障诊断的准确性和效率。
三、系统实现1. 数据采集与传输通过在数控装备上安装传感器，实时采集设备的运行数据。
这些数据通过通信模块传输到边缘计算设备上。
在数据传输过程中，系统采用了加密和压缩技术，确保数据的安全性和实时性。
2. 数据处理与特征提取数据处理模块对采集到的数据进行清洗、预处理和特征提取。
通过去除噪声、填补缺失值等操作，保证数据的准确性和完整性。
然后，通过特征提取算法，从数据中提取出与设备状态相关的特征信息。
3. 故障诊断与预测故障诊断模块采用边缘智能算法对设备状态进行判断和预测。
基于嵌入式的智能故障诊断的研究与设计
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ Ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ；Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ ；Ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ — ｏ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ
用户或专家 要想设计出符合现实要求的基于嵌入式的智能故障诊断系统， 就 要从两个方面人手研究。一是嵌 ＾ 式故障诊断的特 。 而研究—个用 管理层 管理 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 数据传输 Ａｇ ｅ ｎ ｔ 于故障检测 的嵌入式系统 ， 甚而是便携式的故障检测系统的特｜ 就变 功能 层 数 据 处理 Ａ ｇ ｅ ｎ ｌ 诊断 Ａ Ｒ ｅ Ｉ Ｉ ｔ 决策 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 得非常的必要。本文将在第～部分对嵌入式故障诊断 的特点进行 阐 述。二是在故障检测中的智能要求。智能诊断技术根据不同的角度具 推理屠 诊断方法 Ａ ｇ ｍｔ 诊断方继扩展 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 有不同的分类模式。 本文将在第二部分对常用的智能诊断技术及分类 数据甚 数据库 知识库 扩展知识库 方法进行分析。 １嵌入式故障诊断的特点 数 据服 务器 或 传 感嚣 下面对嵌 人 式故障诊断的特点进行如下几 阐 。 图 １ 多Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 智 能诊 断模 型 １ ． １故障的散发ｌ 生 。 故障的散发陛是指具有诱发传染的特 陛， 并具 有渐进性。 故障诊断设备或者是便携式故障诊断设备与诊断对象即被 诊断设备之间是一个通过网络连接 的连通状态 。其中一部分发生故 Ｉ ｌ Ｉ 数 据 通 过 数 据 传 输 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 传输 障， 都有可能影响其他部件的正常运行或者使诊断系统的诊断准确度 下降。 不仅如此， 一个故障还可以引发另—个故障， 从而是故障规模逐 渐变大 ， 最终使整个诊断系统无法故障作出准确的分析。 １ ． ２故障与征兆的对应关系的不确定 。故障和征兆之间有时并不 数 据 处理 Ａｇ ｅ ｎ ｔ将 当前 设备 参数 进 行特征提取萼处理 完全具有对应陛， 既有一对多的关系 ， 也有可能是多对一的关系。 １ ． ３故障的并发性。故障的并发Ｊ 生 是指故障的表 面现象为诊断对 谚断 方法 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ提供 据 支 持 １ Ｌ 一 Ｌ ｌ ｌ —二 ＿ —ｌ ＿ ＿ —一ｌ ｌ 方 法支 持 象多部件的故障并发 ， 但实际上有可能是其中一个或一部分诊断对象 产生了故障。这种 隋况很有可能将真实的故障点掩盖。 １ ． ４故障实时 ｆ 生 的要求 。 现在的故障检测设备 ， 尤其是一些便携式 的故障检测设备对故障的要求更高。 由现场工作人员 １ ． ５与其他设备进行协同故障检测。协同性的要求 已经遍布各行 反馈信息 各业 ， 故障诊断也是如此。多个设备 的共 同诊断能够将诊断的精确度 和可信度大大提高。 以上是对嵌入式故障诊断的特Ｊ 点的分析与总结 ， 本文中实现的故 谚 断成功 将 新 战 障 加 入 扩 展 知识 库 障诊断系统会围绕这几大牛 寺 ｜ 进行设计和实现。 土—～ ２智 能故 障诊断技 术 的分析 诊 断结 秉 智能诊断技术按其系统组成结构主要可以分为 ３ 种模式日 ， 分别 图２多 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 智 能诊 断 系统 的诊 断流 程 图 为单机模式、 分布式模式和网络化模式。 单ｊ ６ 兀 模 式系统结构简单、 功能 基于神经 网络理论的故障诊断方法 、 基于故障树的故障诊断 单一， 但实用性强 ， 以便携性 、 灵活性为主要特性。一般来说它的规模较 诊断方法 、 信息融合的故障诊断方法以及基于 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 故障诊断方法等。其 中 小， 适合 于较简单的诊断对象。 分布式模式是将各个分布与不同地域或 方法 、 ｇ ｅ ｎ ｔ 的智能诊断方法具有将多种诊断方法整合的特点。这将是 种类的诊断对象设置为节点， 进行分散控制和集中操作 、 管理与诊断 ， 基于 Ａ 适合于大型复杂设备的监测与诊断。 网络化模式则是利用 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 网络 智能诊断技术的发展方向。由于本文所研究的系统是基于嵌入式开发 ｇ ｅ ｎ ｔ 的故障诊 将检测节点 、 故障检测设备或系统 、 故障检测专家等连接在一起 ， 将专 的便携式故障诊断系统 ，所 以将采用单胡模式与基于 Ａ 家的现场诊断与知识 的获取联系起来 ， 能够提高诊断效率 、 缩短诊断时 断方法相结合的模式进行没计。 ３ 基于嵌 入式 的智能故 障诊 断结构 的设计 间。而按故障发生的部位 ， 又可分为元器件故障、 执行器故障和传感器 本系统将整体结构分为四层 ， 包括管理层 、 功能层 、 推理层和数据 故障 而按照故障的特ｌ 生分类 ， 又可分为突发 ｆ 生 故障和渐进 ｌ 生 故障。 而 管理层主要负责整个系统的管理机制与通信机制。 决策需要通信的 按故障原因， 叉可分为内在故障和环境故障。 而从故障诊断的目的性来 层。 ｇ ｅ ｎ ｔ 双方需要对话 ， 还是需要进行知识 的交换。二是要对 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 之间 分， 又可以包括故障检测 、 故障诊断 、 故障隔离 、 故障辨识四个方面的内 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 之间的交互有两种关系 ： 正关系和负关系 。正 容。 而根据系统采用的特征描述和决策方法的差异 ， 形成了不同的故障 的关系作出判断。Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 的规划有重叠的部分 ， 或某个 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 具备其他 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 不 诊断方法， 具体可分为三大类 ， 分别为基于解析模型 的方法 、 基于信号 关系表示 Ａ 各Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 可通过管理层的协调获得帮助 ， 负关系会导致冲 处理的方法和基于知识的方法 。而基于知识的故障诊断方法主要可以 具备 的能力， 达到冲突的消解的 目的。功能层是多 Ａ ｇ ｅ ｎ ｔ 诊 分为多种 。 主要有基于专家系统的故障诊断方法 、 基于模糊理论的故障 突。管理层要进行协调 ，
嵌入式工程机械车辆故障专家诊断系统开发
ｐ ｏ ｅ ｔ ａ ｏｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｎ ｈ ｔ ｉ ｅ ｃ ｎ ｃ ｌ ｔ ｏ ｎ ｏ ａｉｅ ｔｃ ｎ ｅ ｃ ｅ ｔ ｒｍｏｅ ｔ ｅ ｍａｎ ｅ ａ ｃ ｋ ｌ ｒｖ ｈ ｔ ｗｈ ｌ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｂ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｕ ｉ ｚ ｄ ｔ ｈ ｉａ ｈ ｄ ｉ ｉｎ ｖ ｔ ．Ｉ ａ ｆ ｉｎ ｌ ｐ ｏ ｔ ｈ ｉ ｔｎ ｎ ｅｓ ｉ ｕ ｓ ｓ ｌ ｅ ｍｅ ｓ ｖ ｉ ｆ ｙ ｌ
模块化设计技术 ，设计 了 良好 的人机界 面 ，具有很好 的使 用性和扩充性 。系统 的硬 件部分 主要 包括笔记 本 电脑 、手 持式智 能工业 级移 动数据终端 。系统软件 主要包括 检测信息的 Ｐ Ａ模块 、专家故障诊断模块 、维修 方案确定模 块 、训教模 块 、帮 Ｄ 助模块 和打印输出模块 。试用结果表 明 ：该 故障专家诊断系统整体结构设 计合 理 ，采用 的方 法和技术新 颖 ，能够 达到设定 的功 能需求 ，有效地提高部 队维修 人员 的维修技能 ，实现故障 的现场诊 断与维修指导 。
嵌 入 式工 程 机械 车 辆 故 障专 家 诊 断 系 统开 发
姜小菁
（ 陵科技 学 院 ，江苏 南京 ２ １６ ） 金 １１９
摘要 ：军用工程 车辆的工作环境 比较恶劣 ，车辆 的故障发生率相对较 高 ，严重影 响了部 队的作战和训 练工程保 障任务
的执行 。开发一 种基 于嵌 入式技术 的故 障诊 断专家系统 ，帮助装备维修保 障人员快 速、准确地 找出故障原 因和提供 维修建 议 ， 于工程 车辆的快速抢修具有现实 意义 。该 诊断系统主要 由硬件 和软 件两部分 组成 ，系统 开发 中使用 了嵌入 式技术和 对
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｉｌ ；Ｆ ｕ ｔｄ ｓ ｎ ｓｓ ｅ ｐ ｒ ｓ ｓｅ ；Ｐ ｒａ ｌ ａａ ｔ ｒ ｉ ａ ； Ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓ ｍ ｙ ｒｓ ｇｎ ｅ ｇ ｖ ｈ ｃ ｅ ｉ ａ ｌ ｉｇ ｏ ｉ ｘ ｅ ｙ ｔｍ ｔ ｏ ｂ ｅ ｄ ｔ ｅ ｎ ｔ ｍ ｌ ｂ ｍ ｄ ｅ ｙｔ ｅ
嵌入式装备故障诊断专家系统
队的快 速响应 能力 ＿ ２ ］ ． 故 障诊 断专 家 系统通 过 收集
专家知识 ， 运用智能推理方法完成故障诊断过程 ，
使计 算 机起 到人 类专 家在 该领 域 中所具 有 的作用 ，
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — ０ ８
装备 的故 障 源． 嵌入 式 故 障诊 断专 家 系统 将数 据采 集功 能和 知 识 库 的推 理 功 能有 效 地 结合 起 来， 使 得 维修人 员能够 陕速 、 高效 地对 设备 进行诊 断维修．
关键 词 ： 嵌入 式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ ； 故 障诊 断 ； 专 家 系统 ； Ａｇ ｅ ｎ ｔ
文章 编号 ： １ ６ ７ ３ ～ ９ ９ ６ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ｌ １ — ８ ８ ９ — ０ ８
嵌 入 式装 备 故 障诊 断专 家 系统
耿朝 阳，刘德 明
（ 西安工业大学 计算机科学与工程学 院 ， 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ）
摘 要 ： 为 了提 高故 障诊 断专 家 系统的 工作 效能 和 可移动 性 ， 通 过 分析基 于故 障树进 行 故 障
６ ０年 代 ， 相 应 的测 试 设 备 也 经 历 了人 工 、 半 自动 ，
继 而实 现 了 向 自动化 方 向发展 的过 程 ， 测 试技 术 的 智 能水 平不 断提 高 ． 目前 ， 装 备 检 测 设 备 的 主 流 是 基 于 ＶＸＩ 总线 的模 块 化 仪 器 ， 以计 算 机 为 核 心 的 虚 拟仪 器 系统 ． 它 能 够 实 现 对 装 备 的快 速 自动 检 测， 而故 障定 位 和诊 断往往 还需 要专 家 和技术 人员 去人 工 排查 ． 人 的 因素在故 障诊 断整 个过 程 中起着 非 常关 键 的作用 ， 装备 的测 试仍 然需 要 大量专 家 和 技术 人 员参 与． 这样 ， 一 方 面 会 使 本 来 就很 突 出 的
基于嵌入式的异步电机故障诊断系统
进行 了详细的阐述 ． 系统能够进行 实时数据采集和在 线监测 。 【 关键词】 Ｒ 嵌入 式系统 ； Ａ Ｍ； 异步 电机 ； 小波包分析 法； 故障诊断
１ 电 源 电 路 ． ２
一
电源 为 整 个 系统 提 供 能 量 ．是 系 统 安 全 稳 定 运 行 的 基 础 。 ￥Ｃ ４０ ３ ２ １Ａ的内核工作 电压是 １ ｖ Ｉ ． ． ０工作 电压是 ３ ｖ ８ ／ ． ，复位 芯片 、 ３ 存储 芯片等使用 ３ Ｖ电源 。 围电路使用 ５ ｖ电源。系统分别采用 ． ３ 外 ． ５ Ｌ １７ Ｔ ３３Ｌ １７ Ｔ一 ． Ｍ１ １Ｄ 一 －、Ｍ１ １ Ｄ １８把 ５ 的直 流供 电 电源 转化 为 ３３ ｖ ．Ｖ、 １８ ．ｖ为系统供 电 １ 信号检测 和调理 电路 ＿ ３ 南于 系统需要检测 的三相电压和 ｉ相 电流属于强电信号 以及 电 机启动时的电流很 大， 因此系统采用霍尔电压传感 器和霍尔电流传感 １ 系统 的 工 作原 理 与 硬 件 结构 器 因为系统中的异步 电机 的额定电压为 ３０ 额定电流为 ３７ 所 ８Ｖ． ．Ａ， 通过对大量发生故障的异步 电机 的研究表明 ： 异步 电机的振动量 以 选 用 南 京 中旭 电 子 科 技 有 限公 司 的 Ｈ Ｖ ２ Ｔ电 压 传 感 器 、 Ｎ ０５ 和异步 电机的电流电压是检测异步 电机故障的很好的状态监测参数 ， Ｈ Ｃ Ｏ Ｌ Ｎ Ｉ Ｏ Ａ电流传感器 于振动信号的采集 ． 对 使用加速传感器实现 ． 、 在 不影 响异步电机正常运行 的条 件下对异步 电机 的振 动量和电压 电 加 速传感器 的具体型号是 Ｌ ０ ５Ａ Ｃ １６ 流进行检测 ， 并对这些信号进行频谱分析可 以检测多种故 障 该系统 电压信号 的调理 ． 主要是对经过 电压传感器 的信号进行放大 和滤 采集异步电机 的振动量和电流电压 ． 并对采集 的信号进行频谱分析 和 波等 对于电流信号 ． 由于要提取大量信号用小波变换处理 ． 所以电流 数据分析 ， 而诊断异步电机的故障 从 信 号的调理除 了进行信号放大外 ． 还需要使处理后 的信号 的频谱保 留 系统硬件结构 图如图一所示 ， 振动传感器 、 电压传感器 、 电流传感 完整 振动信号 的调理 ． 也主要是对经过加速传感器 的信号进行放大 器分别对异步电机 的振动信号 、 电压信号 、 电流信号进行 采样 ． 的 和 滤 波 等 采集 信号经信号调理电路后进入 ＭＤ转换 电路进行模数转换 ． 转换结果送 １ 模数转换 电路 ． ４ 人处理器 ￥ Ｃ ４ ０ ￥ Ｃ ４ ０ ３ ２ １Ａ．３ ２ １ Ａ处理后 ．系统把运行 的数 据和信息送 选择电压 电流的 Ａ Ｄ转换 器时 ， ／ 要考虑被转换信号的幅值 、 频率 、 入上位机 ， 上位机用 ＭＡ Ｌ Ｂ软件进行小波包分析 和故 障诊断 ． ＴＡ 系统 极性等。系统 中采集 的电压信号只需 要计算其有效值 ． 而采集 的电流 也可 以利用 Ｌ Ｄ实时显示电压和电流信号的有效值 Ｃ 信号需要使用小波包分析来判断故障 ．所以其采样 频率要满足要求 ．
EMD算法在嵌入式故障诊断系统中的实现
Ｘ ｈ ｎ ｓｅ ｇ ＷＡ Ｇ Ｔ ｉｙ ｎ ， ＩＱ ａ ｇ ＷＡ Ｇ Ｈｏ ｇ ｑａ ｇ Ｚ Ａ ａ －ｕ Ｕ Ｃ ｕ － ｈ ｎ ， Ｎ ａ－ ｏ ｇ Ｌ ｉｎ ， Ｎ ｎ － ｉｎ ，Ｈ Ｏ Ｙ ｎ ｊ
天 津大 学 机 械 工程 学 院 ． 津 ３ ０ ７ 天 ００２
Ｅ ＭＤ 算 法 主 要 是 用 来 提 取 内 禀 模 态 函数 （ ｔ ｎ ｉ Ｍ ｄ Ｉｒ ｓ ｏｅ ｎｉ ｃ
Ｆ ｎｔ ｎ Ｉ ） 一 个 Ｉ ｕｃｏ ， ｉ ＭＦ ， ＭＦ 要 满 足 ２ 个 条 件 ： 整 个 数 据 序 列 在 中 ，极 值 点 的数 目和 过 零点 的数 目必 须 相 等或 最 多 相 差 一 个 ： 在 任何 一 点 ． 由信 号局 部 最 大 值 和 最小 值 所 形 成 包 络 的 均 值 都 等 于零 。 为 了得 到原 始 信 号 ｘ ｔ的 Ｉ ， ＭＤ的 通用 算 法 如 下 ： （） ＭＦ Ｅ （ ） 定 时 间 序 列 （） 所 有 局 部 极 值 点 ， 后 将 所 有 极 １确 ｔ的 然 大 值 点 和所 有极 小 值 点 分 别 用 曲线 连 接 起 来 ， 到 （） 得 ｔ的上 、
美 国 国 家 宇 航 局 的 Ｎ ｒ ｅ ． ａ ｇ在 １ ９ ｏｄ ｎ ＥＨｕ ｎ ９ ８年 提 出 了 ＨＨ （ ｌｅ — ｕ ｎ ｒｎｆｒ ａｉ ） 法 Ⅲ 其 主 要 思 想 是 先 对 Ｔ Ｈｉ ｒ Ｈ ａ ｇ Ｔａ ｓ ｍ ｔ ｎ 方 ｂｔ ｏ ｏ ．
一
２ Ｅ ＭＤ算 法
Ｓ ｈｏ ｆＭｅｈｎｃｌＥ ｇｎｅ ｎ ，ｉ ｊ ｎ ｅｓｙ Ｔａｊ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｃｏｌｏ ｃａ ｉ ｎｉｅｒ ｇＴａ ｉ Ｕ ｉ ｒｉ ，ｉ ｉ ３ ０ ７ ， ｈｎ ａ ｉ ｎｎ ｖ ｔ ｎｎ
嵌入式系统故障诊断与容错设计试卷
嵌入式系统故障诊断与容错设计试卷（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统出现故障时，首先应该进行哪种类型的诊断？A. 硬件诊断B. 软件诊断C. 系统级诊断D. 物理诊断2. 在嵌入式系统中，故障诊断通常分为几个层次？（多选）A. 硬件层B. 软件层C. 数据层D. 系统层3. 以下哪些方法属于硬件层面的故障诊断技术？（多选）A. 看门狗技术B. 算法冗余C. 失效保险丝D. 电源监控4. 软件层面的故障诊断通常涉及哪些方面？（多选）A. 错误检测与纠正B. 系统监控与日志记录C. 故障隔离与定位D. 硬件自诊断5. 容错设计的主要目标是什么？（单选）A. 提高系统可靠性B. 缩短系统启动时间C. 减少系统功耗D. 增加系统复杂性6. 容错设计中常用的策略有：（多选）A. 冗余设计B. 故障掩盖C. 故障隔离D. 故障恢复7. 冗余设计包括以下哪些类型？（多选）A. 工作冗余B. 完全冗余C. 负载冗余D. 存储冗余8. 在容错设计中，故障隔离的目的是什么？（单选）A. 隔离故障部分，防止其影响其他部分B. 让故障部分继续工作，确保系统整体运行C. 将故障部分隔离到最小范围D. 忽略故障部分，继续系统其他部分的运行9. 故障恢复是指在故障发生后采取的措施，以下哪些措施属于故障恢复？（多选）A. 重新启动系统B. 检查并修复错误C. 更新软件补丁D. 更换故障硬件10. 在设计嵌入式系统时，考虑容错设计的重要性主要基于哪些考虑？（多选）A. 可靠性要求B. 成本效益C. 功能性需求D. 用户体验11. 嵌入式系统发生故障时，（）是诊断和定位故障的第一步。
B. 数据采集C. 特征提取D. 系统重启12. 在进行嵌入式系统故障诊断时，（）通常不是必需的。
A. 诊断工具B. 软件工具C. 硬件平台D. 网络连接13. 故障隔离是嵌入式系统故障诊断中的一个重要环节，其主要目的是（）。
A. 确定故障原因B. 隔离故障部分C. 恢复系统正常运行D. 收集故障数据14. 以下哪种方法不是嵌入式系统故障诊断中常用的数据采集技术？A. 串行通信B. 并行通信C. 事件计数D. 状态监测15. 容错设计在嵌入式系统中至关重要，以下哪个选项不是容错设计的主要目标？A. 提高系统可靠性B. 减少系统故障率C. 降低系统功耗D. 增加系统复杂性16. 在容错设计中，冗余技术通常被用来提高系统的（）。
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嵌入式智能故障诊断系统设计
摘要：针对传统的故障诊断方法精度不高，实时性不好的问题，在嵌入式系统
环境下进行故障实时诊断系统的优化设计。
本文首先分析了机械状态监测及故障
诊断的相关理论，然后详细分析了嵌入式智能故障诊断系统的设计与实现。
实验
结果表明，采用该故障诊断系统进行滚动轴承故障实时检测非常便捷实用又适于
后续联网管理。
关键词：嵌入式系统；滚动轴承；故障诊断；硬件系统
引言
随着现代科技的不断发展，机械设备早已不是一个纯机械装备，而是融合了自动控制、
液压与气压传动等技术的结构和功能都十分复杂的系统。
这给机械运行状态的监测和故障诊
断提出了越来越高的要求。
机械运行过程中发生的故障不仅会导致重大经济损失，还可能给
人身安全带来极大威胁。
因此，实时监测机械设备的运行工况并及时诊断故障，对经济效益
和社会效益的提高都有极其重要的意义。
1 机械状态监测和故障诊断的相关理论
机械诊断技术是通过监测机械设备运行状况，发现故障并预报故障发展趋势，诊断故障
类型及故障原因，确保机器正常运转的技术。
目前，普遍采用的机械诊断技术有振动监测、
油液监测、噪声监测和无损探伤等。
油液光谱分析技术通过分析机油中的金属颗粒物浓度，
能准确判断机械设备传动系统是否存在磨损型故障隐患。
无损探伤技术利用物质的光、磁和
电等特性，能够在不损坏工件或改变机械设备运行状态的前提下准确完成机械部件工况的监测。
故障机理分析是机械诊断的关键。
故障机理是在理论研究和实验分析的基础上得到的反
映故障信号和机器参数关系的表达式。
从采集到的机械设备的状态信号，它能方便诊断出故
障的位置。
这些状态信号通常是机械设备运行过程中表现出来的物理或化学现象，如机械振动、运行噪声、机器温度、油压波动、功耗增多和异常气味等。
机械运行状态监测是通过各
种传感器采集机械设备运行过程中的物理或化学状态信号，并据此诊断故障的类型及原因。
故障信号的提取与处理是机械诊断中的重要步骤。
通过分析传感器采集到的反映机械设备运
行状态的信号，提取出机械故障特征信息，从而为故障类型和故障原因的准确诊断提供可靠
的依据。
信号处理方法经历了从时域分析到频域分析，再由频域分析到时频域分析的发展过程。
频域分析将采集到的机械状态信号从时域变换到频域。
典型的频域分析法有基于快速傅
里叶变换的经典谱估计法和现代谱估计法。
时频分析技术同时在时域和频域分析机械非平稳
信号，其中Wigner-Ville时频分布等时频分析技术在机械诊断中得到了普遍应用。
2 嵌入式智能故障诊断系统设计
本系统将整体结构分为四层，包括管理层、功能层、推理层和数据层。
管理层主要负责
整个系统的管理机制与通信机制。
决策需要通信的Agent双方需要对话，还是需要进行知识
的交换。
二是要Agent之间的关系作出判断。
Agent之间的交互有两种关系：正关系和负关系。
正关系表示Agent的规划有重叠的部分，或某个Agent具备其他Agent不具备的能力，
各Agent可通过管理层的协调获得帮助，负关系会导致冲突。
管理层要进行协调，达到冲突
的消解的目的。
功能层是多Agent诊断系统的核心层。
主要包括知识处理、特征提取、实时
监控、故障诊断与故障决策等功能组件。
推理层处于数据层和功能层之间。
主要提供各功能
组件所需的知识或数据，并对推理机制进行定义。
数据层包括数据库、知识库与扩展知识库
三个方面。
数据库主要用于存储由传感器获得的各种信息，知识库为众多相关领域的专家的
经验总和。
扩展知识库主要是为系统的日后扩展诊断功能留下接口。
在管理层中主要有两个Agent：管理Agent和数据传输Agent。
管理 Agent负责协调各Agent和通信，数据传输Agent 负责与后台计算机上的通信Agent之间传输巡检数据。
具体诊断时，数据采集子系统将被诊
断设备的运行状态、参数等数据采集输入到诊断系统，一方面提供给PC端显示，另一方面，将数据提供给诊断方法 Agent，形成诊断请求。
管理Agent对诊断请求进行任务分解，得出
多个子任务，再根据对诊断Agent的认识，将诊断任务分配给适当的诊断Agent。
管理Agent
还要负责诊断Agent间的工作协调、协作和借助于KQML语言通信，以及将各诊断Agent的
诊断结果综合成最终结论，提交给用户。
具体的诊断系统模型和诊断流程图如图1、2所示。
其中数据采集与处理Agent主要负责数据的特征识别等。
而诊断方法Agent将实现模糊数学
诊断方法和神经网络诊断方法，负责对故障的具体诊断。
3 嵌入式智能故障诊断系统的实现
系统在实现时采用面向对象的表示方法及规范。
面向对象的表示法是将表示的事物抽象
为对象，所有的知识都通过对象的属性及其方法来表达。
面向对象表示法具有强有力的知识
表达能力，能对客观世界进行自然的反应和描述。
根据面向对象的表示方法的定义及特点可
以得出，它与知识的的表示方法可以有效的结合在一起。
并且面向对象的方法可以具有良好
的模块性、继承性、封装性、可扩展性等特点。
这些特点使得将诊断产生的新知识作为诊断
系统的扩展成为可能。
从而可以实现系统的诊断知识库的灵活性和智能性。
面向对象的表示
方法，采用类表示诊断实体，一个现实中的诊断实体就对应一个类，每被诊断一次就创建一
次该对象的实例，在类中有该对象的属性或对诊断对象进行诊断的方法。
4 结束语
本文提出一种嵌入式智能故障实时诊断系统的优化设计方法。
通过系统调试，实验结果
表明，用该故障诊断系统进行滚动轴承故障实时检测的准确性较好，能有效实现故障识别和
诊断又适于后续联网管理。
参考文献
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[2]程军圣，罗颂荣，杨斌，杨宇.LMD能量矩和变量预测模型模式识别在轴承故障智能诊断
中的应用[J].振动工程学报，2013，05：751-757.
[3]陈文清.基于ANNES的故障智能诊断技术研究[D].武汉理工大学，2002.。