故障诊断专家系统介绍
汽车发动机故障诊断专家系统的设计
关键 词 ： 家 系统 ： 动机 故 障诊 断 ； 识表 示 ： 专 发 知 推理
车 维修 领域专 家 的知识 及 大量 实际 维修经 验进 行汇 总和 提炼 ，
是 能 模 拟 汽 车 维 修 专 家 来 进 行 诊 断 的 计 算 机 智 能 系 统 。 算 机 计
机 求解 问题 提供 了所需 的 知识 。 知识 库 管理 系统负 责对知识 库 中的知识 进行 组织 、 维护 、 检索 等 。 家 系统 中其它任 何部分 都 专 要 与知识 库发 生联 系 ， 都必 须通 过知 识库 管理 系统来 完成 。 （） ４ 数据 库及 其管 理系 统 。数据库 又称 “ 黑板 ” “ 、 综合数 据 库 ” 。 于存 放 用户 提供 的初始 事实 、 等 用 问题描 述 以及 系统运 行 过程 中的 中间结果 、 最终结 果 的工作 存储器 。
答案 。
（） ３ 知识 库 （ ｎｗ ｅ ｇ ａｅ 及管 理系统 。 Ｋ ｏ ｌｄ ｅＢ ｓ ） 知识库 是知识 存
储 的 空 间 ， 储 领 域 内 的 原 理 性 知 识 、 家 的 经 验 知 识 及 有 关 存 专 的事 实 等 。知 识 库 的 知 识 来 源 于 知 识 获 取 机 构 ， 时 又 为 推 理 同
此 保证 发 动机正 常工 作显 得尤 为重要 。但 是 ， 动机 工作 环境 发 恶劣 ， 因此故 障率 较高 。 汽车故 障诊 断技 术 ， 在汽车 不解 体或 是
故障诊断专家系统及发展趋势
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｑ ｉ ｍｅ ｔｂ ｃ ｍｅ ｌ ！ ｎ ｒ ｏ ｌｘ ｗｉｈ ｔ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．Ａｎ ｔｄ ｐ ｎ ｓ ｏ ａ ｌ ｅ ｅ ｕ ｐ ｎ ｅ ｏ ｓ Ｉ Ｏ。 ａ ｄ ｍｏ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｔ ｈ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌ ｅ ｄ ｉ ｅ ｅ ｄ ｎ ｆ ｕｔ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｅ Ｔｈ ａ ｅ ｓ ｕ ｓ ｓ ｆ ｕ ｔｄ ａ ｎ ｓ ｓ ｅ ｐ ｒ ｓ ｓｅ ｎ ｔ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｉｇ ｏ ｉ ｒ ｎ ｒ ． ｅ ｐ ｐ ｒｄｉｃ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｏ ｉ ｘ ｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ） ．Ａｎ ｓ ｃ （ ｄ
国内外 的发展现状 、 应用情况及其发展趋 势。 关键 词 ： 障诊断 ； 故 人工智能 ； 专家系统
中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ３１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ２ ２ ３ （０ ６ １ — ０ ６ ０ １０ — ３ ３ ２ ０ ）１ ０ ２ — ３
Ｐｒ ｇ ｅ ｓａ ｄ Ｐｒ ｓ ｅ ｔ ｆＦａ ｌ ａ ｎ ｓｓＥｘ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｏ ｒ ｓ ｎ ｏ ｐ ｃ ｓｏ ｕ ｔＤｉ ｇ ｏ ｉ ｐ ｒ ｓ ｅ
ｌ 前
言
（） １数据 库
故障诊断专家系统在电子设备冷却装置中的应用
第４ 期
郭建 等 ： 障诊 断专家系统在电子设备冷却装置中的应用 故
・７・ ２
该冷 却装 置故 障形 式 可 分 为 ： 缩 机故 障 、 压 水 泵故 障 、 机 故 障 、 ＃水 阀 故 障 、 风 １ ２＃水 阀 故 障 、
出现 时 ， 压 缩 机 故 障 ， 算 机 总 是 表 达 “ 缩 机 如 计 压 故 障” 没有进 一 步 的 分 析 定 位 。人 的 思 维则 是 在 ，
系统 设定 值时 ， 运行 空气一 水常规 换 热模 式 ； 当环境 温度 高 于 系 统 设 定 值 时 ， 行 压 缩 机 制 冷 系 统 。 运
该冷却 装置 原理如 图 １所示 。
图 １ 冷 却 装 置 原 理 图
收 稿 日期 ：０ ０１ －０ ２ １—１３
作 者简 介 ： 建 ， 程 师 ， 要从 事 特 种 制 冷 设 备 及 冷 却 系统 的研 制 工 作 。 郭 工 主
摘 要 阐明故障诊断专家系统的原理、 知识库的建立及检索方法， 介绍其在电子设备冷却装置的设计与应用。
关键词
专家系统 ； 故障诊 断； 电子设备 ； 冷却
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｌ ａ ｎｏ ｉ ｘ ｒ ｙ ｔ ｍ ｎ ｏ ｌｃ ｔｏ ｆ ｆ ｕ ｔｄｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｐｅ ｔｓ ｓ ｅ ｉ ｔ
（ ｆｉ ｎ ｒ ｌ ａ ｈｎ ｒ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｈｅ ｅ Ｇｅ ｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｙＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉ ｔ） Ｍ ｔ
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣＴ Ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｒｎ ｉ ｌ ，ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｎ ｏ ｋ ｏ ｅ ｇ ａ ｅ ｎ ｅ ｒｅ ａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｓ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｆ ｎ ｗｌ ｄ ｅ ｂ ｓ ａ ｄ ｒ ｔ ｉｖ ｌ ｓ
煤矿机电设备故障诊断技术及专家系统构建
ｄｉ１． ９９ ｊｉ ｎ １０ ２ ９ ．０ ０ ．３ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ５— ７ ８ ２ １． ９ ０ １ ｓ １
煤 矿 机 电设 备 故 障诊 断 技 术及 专 家 系统 构 建
李 ｆ ， ｔ 李金 华 ．
（ 潞安集 团 司马煤 业公 司， 山西 长治 ０７０ ） ４ １５
了广泛 应 用。
１ 设备 故障诊 断技术 及专家 系统概 述
故 障诊 断 技术 是 以可 靠性 理论 、 息论 、 制论 信 控 和 系统 论 为理 论基 础 ， 现代 测试 仪 器 和计 算 机 为 以 技 术手 段 ， 结合 各 种 诊 断对 象 （ 统 、 备 、 器 、 系 设 机 装 置 、 程结 构 以及 工 艺 过 程 等 ） 工 的特 殊 规 律 逐 步 形 成 的一 门新 技术 ， 主要 包括 检查 和 发现 异 常 、 断故 诊 障 状态 和部 位 、 分析 故 障类 型 、 出诊断 决 策方 案及 提 诊 断结 论 四个 基 本 环 节 。其 基 本 原 理 是 根 据 机 械 、
摘
要： 应用现代信息技术 和人工智能建立设 备故 障诊 断系统 ， 步实 现状态维 修和 预知维 修 ， 逐 是煤矿企
业保证安全生产 、 降低生产 成本 的重要途径之 一。分析了煤矿机 电设备 故障诊 断技术 ， 对设备故 障诊 断专
家系统 的构建进 行了探讨 。 关键词 ： 煤矿设备 ； 故障诊 断； 专家 系统
２ 煤矿机 电设备诊 断专家系统 的构建
煤 矿机 电设 备诊 断专 家 系统是 利用各 种 类型 的 诊断 知识 通过 对 监测 到 的信息进 行 分析 、 处理 ， 对设 备运 动状 态进 行判 断 和推 理 的软件 系统 。一 旦设备
故障诊断专家系统介绍
故障诊断专家系统
人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
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i
二、基本原理
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入 信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机 硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统 REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障 诊断专家系统TUBMAC等。
(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控 制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统
人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
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xn
yn
xn
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单层前 向网络
多层前 向网络
汽车发动机故障诊断专家系统设计
随 着 电 子 控制 装 置 在 汽 车 工 业 中 的 广 策 略 对 当前 出 现 的 故 障 现象 在知 识 库 中进 发 生 的 故 障 状 态 作 为 故障 分 析 的 目标 ， 然 泛运用 ， 汽 车 发 动机 的 结 构 有 较 大 的改 变 ， 行识 别或选取 ， 得 出相 应 的 产 生 该 故 障 的 后 寻 找 直 接 导 致 这 一 故 障 发 生 的 全 部 因 其 技 术 也 日趋 复 杂 。 汽车零部件多、 相 关 影 原 因 及 其 处 理 方 法 。 解释模块专 门负责 向 素 ， 再 找 出 造 成 下 一级 事 件 发 生 的全 部 直 响大， 故障 形 式 多样 ， 对 汽 车 发 动机 进 行 故 用 户 解 释 专 家 系 统 的 行 为 的和 结 果 。 障诊断 ， 尤 其 是 一些 疑 难 故 障 ， 依 靠 传统 手 段来 判 断 故 障 的 诊 断 方 法 已显 示 出较 大的 ２ 发 动机故障诊断专家 系统 的实现 局 限性 ， 导致 故障 定位 不准 ， 维 修 时 间较 ２ ． １ 知识库 的获 取和建 立 长 ， 故 采 用 汽 车 发 动 机 故 障 诊 断 以 提 高快
速 性、 经 济 性 和 可 靠 性 就 成 了 越 来 越 迫 切
的需求 。 而 人 工 智 能 及 计 算 机 技 术 的 发 展 专 家 系 统程 序 能 够 利 用 这 些 知 识 进 行 正确 的 问 题 。 本 系 统 通 过 人 机 界 面 获 取 故 障 现 也 为 汽 车 故 障 诊 断 技 术 的 发 展 奠 定 了 基 的 推理 和 决 策 ， 较 快 地 解决 问题 。 发 动 机 故 象 并 将 其 读 入 寄 存 器 中 ， 系统 采 用 问 诊 的 础 ， 国 内外 对 汽 车 故 障 诊 断 专 家 系统 进 行 障 诊 断 所需 要 的专 业 知 识 可 以 从 相 关 资料 方 式 询 问规 则 中 的 条 件 ， 通 过 这 些 故 障 现
专家系统发展综述
专家系统发展综述专家系统是领域的一个重要分支，自20世纪60年代初以来，已经经历了数十年的发展。
本文将对专家系统的发展历程、基本概念、应用领域以及未来趋势进行综述。
一、专家系统的发展历程专家系统的发展可以追溯到1965年，当时美国科学家Feigenbaum提出了基于规则的专家系统概念。
随后，在1970年，Feigenbaum和Stuart Russell合著的《专家系统》一书出版，标志着专家系统的正式诞生。
在此之后，专家系统经历了快速发展和广泛应用，逐渐成为了人工智能领域的重要支柱。
二、专家系统的基本概念专家系统是一种智能计算机程序，它利用计算机技术和人工智能理论，模拟人类专家解决问题的思维过程，为用户提供专业领域的咨询和服务。
通常情况下，专家系统包括知识库和推理机两个核心组成部分，其中知识库用于存储领域专业知识，推理机则用于根据已有知识进行推理和解决问题。
三、专家系统的应用领域1、医疗领域：医生专家系统可以帮助医生进行疾病诊断和治疗方案制定。
例如，基于医学知识的智能问诊系统，可以根据患者症状和病史，进行初步诊断和用药建议。
2、金融领域：金融专家系统可以帮助银行、证券公司等金融机构进行投资决策、风险管理等方面的工作。
例如，基于金融市场数据的智能投顾系统，可以根据市场行情和投资者风险偏好，制定个性化的投资策略。
3、交通领域：交通管理专家系统可以帮助交通管理部门进行交通流量规划和调度指挥。
例如，基于路网信息的智能交通管理系统，可以根据实时交通信息进行路况预测和交通调度。
4、教育领域：教育专家系统可以帮助教师进行教学辅助和学生学习辅导。
例如，基于学科知识的智能教育辅导系统，可以根据学生的学习需求和学科水平，提供个性化的学习资源和教学方案。
四、专家系统的未来趋势1、知识库的构建与更新：随着知识爆炸的时代到来，专家系统的知识库需要不断更新和优化，以适应领域发展的需要。
因此，如何高效地进行知识获取、整理、表达和更新将成为未来研究的重要方向。
网络故障诊断解决专家系统
网络故障诊断与解决专家系统摘要：为了使系统能够高效地对各种复杂网络进行管理,本文提出了基于产生式的故障诊断专家系统。
归纳总结了网络故障的知识范围,构成故障知识库。
在该知识库的基础上采用故障定位向导程序进行推理,实现管理和诊断网络故障。
关键词：网络故障诊断专家系统定位向导层次推理中图分类号：TP722 文献标识码：A IX)I：10．3964／j．issm 1000-0593(2010)06—1628-06Network faults diagnosis and resolution of expert systemDENG Peng( Department, City, City Zip Code, China)Abstract：In order to manage all kinds of complex network efficiently ,fault diagnose Expert Database System based on production system is introduced in this paper. In this system ,network fault knowledge is collected and fault knowledge database is set up. Fault detecting guide is designed for managing and diagnosing network fault。
.Key words：Network fault detection ;Expert system ;Fault detecting guide ;Level reason专家系统（Expert System, ES），也称基于知识的系统（Knowledge Based System，KBS），是人工智能（Artificial Intelligence，AI）的一个新的分支，也是发展最快的一个分支。
专家系统概述
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
➢ 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
➢ 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
➢ 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 ➢ 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 ➢ 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维水平。 • 专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能 程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验和 专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领 域中需要专家才能解决的复杂问题。
– 详细设计要求完成的工作
• 进行模块化设计 • 模块间的界面要清晰，便于通信 • 便于实现
8. 专家系统的开发过程
• 知识获取
– 与领域专家交谈，抽取所需知识，掌握专家处 理问题的方法、思路
– 查阅有关文献、获得有关概念的描述、参数 – 对获得的知识进行分析、比较、归纳、整理、
找出知识的内在联系、规律 – 对所得知识进行检查 – 对确定下来的知识用总体设计时确定的知识表
机械故障诊断专家系统及其应用
➢ 目前，人工智能研究者们已提出了多种知识表示方法。主 要有生产式表示、逻辑表示、语义网络表示、对象—属 性—值（AVO）三元组表示、框架表示、过程表示及面向 对象的表示等。在诸多知识表示方法中，生产式规则（简 称为规则）已成为当前专家系统中最常用的一种知识表示 方法，很适合于故障诊断专家系统的知识组织。规则表示 的一般形式为：
（3）单调推理和非单调推理
单调推理：单调推理的单调性是指随着推理的向前推进 及新知识的加入，推出的结论是否越来越接近最终目标。
非单调推理：是指随着知识的增加，可能使系统原先推 出的结论被否定的推理。在故障诊断过程中，领域专家常 常需要在信息或知识不全的情况下进行诊断推理，通常他 们根据一般经验或常识得出在当时看来是合理的结论，随 着新知识或新事实的增加，进一步表现出来的情况可能与 原先推出的结论发生矛盾，这时就需要取消原先的结论， 依据新情况重新进行推理。
类比推理：是根据两个对象在一系列属性上是相同的， 而且已知其中的一个对象还具有其它属性，由此推断出另 一个对象也具有同样的其它属性的结论。
（2）精确推理、不精确推理
不精确推理：它的主要理论基础是概率论，由于纯概率 论方法要求大量统计数据做基础，而且要求各事实之间相 互独立，这在许多应用领域是难以满足的，因而其应用范 围受到很多限制。为了克服概率模型的不足，人工智能学 者提出了许多新的不精确推理模型，比较有代表性的有主 观贝叶斯方法、模糊推理、证据推理、可能性理论和合情 推理等。每种方法都有自身特点和实用领域，建造故障诊 断专家系统时应根据诊断对象的特点来选择，选择时要综 合考虑模型的有效性和适用性。
（3）全局数据库 是用于存储所诊断问题领域内原始特征 数据的信息、推理过程中得到的各种中间信息和解决问题 后输出结果信息的存储器。
设备故障诊断技术
设备故障诊断技术设备故障诊断技术是指通过专业的技术手段，对设备出现的故障进行系统性的分析和解决的过程。
设备故障是一种常见的问题，尤其是在工业生产等领域中，设备故障对生产效率和生产成本都会产生很大的影响，因此设备故障诊断技术的研究越来越受到重视。
设备故障诊断技术主要包括以下几个方面：1.性能测试技术设备故障往往与设备性能的变化有关，通过对设备的性能进行测试，可以进一步确定设备的工作状态和故障原因，以及应采取的措施。
例如运用振动分析技术、噪音分析技术、热测量技术、红外成像技术等一系列技术手段，可以比较准确地判断出设备的故障原因。
2.数据采集技术通过数据采集技术，可以收集实时的设备数据，对设备进行在线监测和故障诊断，有效提高设备可靠性和增强设备运行效率。
例如运用传感器、计算机网络、通信技术等手段，可以实现网络化的数据采集和处理，对设备的状态进行实时监测，并对设备故障提供相应的预警和报告。
3.故障诊断系统故障诊断系统是一种基于专家系统、模糊控制和人工智能技术的工具，可用于快速分析和判断设备的故障原因，并提供相应的维修方案。
例如运用模糊排序法、神经网络算法等技术，可以从大量的故障信息中快速确定故障原因和维修方案。
4.可靠性工程技术可靠性工程技术是一种将可靠性设计理论与实际生产相结合的技术，通过在设计过程中考虑设备的健康状况、维护需求等因素，提高设备的可靠性和生命周期维护成本，并降低设备的故障率和停机时间。
例如运用良好的设计原则、可靠性模型、故障树分析等方法，可以快速识别和排除设备的故障原因。
综上所述，设备故障诊断技术是一个复杂而重要的领域，需要多种技术手段相互配合，才能够有效的解决设备故障的问题，提高设备的可靠性和生产效率。
同时，为了应对不断发展和变化的市场需求和技术创新，我们还需要不断加强故障诊断技术的研究和应用，开发出更加先进和有效的工具和技术，为人们的生活和生产提供更加便捷和可靠的服务。
随着科学技术的快速发展和应用范围的不断扩大，各行各业的设备故障问题也日益增多。
专家系统故障诊断 - 副本
先进控制技术——专家系统故障诊断1适用场合目前专家系统在故障诊断领域的应用非常广泛，如美空军研制的用于飞机喷气发动机故障诊断专家系统XMAN，NASA与M IT合作开发的用于动力系统诊断的专家系统，英国某公司为英国军方开发的直升机发动机转子监控与诊断专家系统等，此外在电力、机械、化工、船舶等许多领域中也大量应用了故障诊断。
但不同的专家知识可能不一样，甚至互相矛盾，因此它主要应用于非结构化有经验的系统当中。
2专家系统诊断优缺点2.1优点（1）灵活性大多数故障诊断专家系统的体系结构都采用知识数据库与推理机制相互分离的构造规则，二者之间既有数据关联，又相互独立运行。
这样在专家系统运行时，能根据具体问题的特点，分别选取合适的知识条目构成不同的推理方法序列，实现对问题的诊断。
（2）透明性专家系统设置解释机制或者解释模块，用于向用户解释推理机制的思维过程，以及某些答案的分析思路。
这样，可以帮助用户较清楚地了解系统诊断问题的过程。
（3）交互性智能度较高的专家系统均采用交互式系统。
专家系统的这一特征为用户提供便利，这也是它得以广泛应用的重要原因。
（4）实用性专家系统的技术要求来自于特定领域问题的实际需求，这种特性决定了专家系统具有强烈的应用性。
同时该诊断方法具有诊断过程简便、快速快、不单纯依赖于数学模型，而且具有较为丰富与灵活的知识表达和问题求解能力，它可充分发挥人类专家根据经验和知识所进行的推理和判断能力。
2.2缺点（1）获取知识的能力较弱为开发特定对象的专家系统，软件设计人员几乎要从头学习一门新的专业知识，大大增加了开发成本，还不能完全保证特定专业知识的领会程度，对知识条目数据库的建设和维护带来很多麻烦。
另一方面，不同的专家知识可能不一样，甚至互相矛盾，因此该方法不适用于没有经验的系统的故障诊断。
（2）具有一定的复杂性及难度专家系统拥有知识数据库，运用知识条目进行推理，模拟领域专家诊断问题的思维过程。
但是，人类的知识世界丰富多彩，人类的思维方式多种多样，要想较准确地实现模拟人类思维，是一项非常困难的技术。
TBM 故障诊断专家系统的设计与开发
和 先 进 成 果 ， 集 监 测 、数 据 库 管 理 、故 障 诊 断 推 理 、检 修 方 案 等 功 能 于 一 身 ；对 ＴＢ Ｍ 渐 进 型 的故 障作 出 提 前 预 报 ，对 突发 型 的 故 障 迅 速 诊 断 并 确 定 其 部 位 ， 以提 高 设 备 的 完好 率及 利 用 率 ；具 有 先进
性 、可 维 护 性 、安 全 性 、实用 性 和 可 扩 充 性 ． 并符 合 软 件 工 程设 计 要 求 。
１ ． ２ 系统 设 计 思 路
出 现 故 障 都 将 不 同 程 度 地 影 响 ＴＢ Ｍ 的掘 进速 度 ，
关 键 部位 的 损 坏 会 导 致 整 合 ＴＢ Ｍ 处 于 停 滞 ，影 响 整 个 工 程 的 进 度 ，还 会 大 大 增 加 工 程 成 本 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ ＴＢＭ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ，ｉ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｒ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｇ ｏ ａ ｌ ａ ｔ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｄ ． Ｆｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｏ ｎｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ．ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ｍａ ｎ ａ ｇ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｐ ａ ｉ ｒ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｎ ｒ ａ ｐｉ ｄ ｌ ｙ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｕ ｄ ｄ ｅ ｎ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ． Ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ＿ ｓ ｈ ｏ ｏ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｉ ｍｅ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｖ ａ ｉ ｌ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＴＢＭ ｔ ｒ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ ；ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
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
故障诊断专家系统的功能和特点
振动监测分析诊断交流材料北京英华达公司2009年11月目录振动监测分析在冶金行业的应用1.传感器TSI=TurbineSupervisoryInstrumentation传感器亦称换能器或变换器，它是将被测的某一物理量（或信号），按一定规律转换为与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）并输出的装置。
传感器是实现自动检测与自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始信号进行准确的捕获与转换，自动检测和自动控制将无法实现。
所以，传感器是故障诊断系统中的重要部件。
合适的、能满足检测要求的传感器。
例如，对于振动的精密诊断，由于需要对信号进行各种处理和精细分析，就必须采用高悧能精密传感器。
因此，根据设备诊断的目的以及诊断系统的配置来合理地选择传感器的类型，是完成诊断任务的重要环节。
在传感器的选择上主要应遵循如下原则：（1）传感器应具有良好的响应特性。
由于被诊断对象的原始信息（一次信息）是通过传感器获得的，如果传感器传输信号失真或不稳定，对于同样的原始输入信号，其输出信号就不一样，传感器输出有误差的信号，将使诊断造成困难和错误。
（2）传感器从被测对象抽走的能量要小。
有些传感器是属于能量交换型的，被测量对象的物理状态与某种形式的能量有关，为了获得信息，传感器要从被测物体的状态中抽走信息（能量），进行能量交换。
但为了不扰乱被测物体的状态，具体来说，为了能正确地反映被测设备和系统的特征量，传感器从被测系统抽走的能量必须很小。
（3）传感器加在被测对象上的负载尽可能小。
接触型传感器是将传感器或传感元件安装在被测物体上，肯定会在被测量对象上加上一定的负载，并可能扰图1i.工作原理：电磁转换，一般来说电涡流传感器由探头（probe）+延伸电缆（Extensioncable）+前置器（conditioner，又称适配器或前置放大器）组成，二次仪表给前置器提供-18V~-32V（一般用-24V）直流电源，前置器通过本身的振荡电路给探头以2MHz的高频振荡信号，此等高频振荡信号通过探头的线圈会产生交变的磁场A；此等交变的磁场在被测量的金属表面会产生电场，该电场在被测量的金属表面会产生涡流电流，此电场的存在又会产生磁场B；如此一来磁场B和磁场A就会产生耦合作用，探头和被测金属表面的距离如果发生变化的话，磁场B和磁场A就会产生耦合作用就会发生改变；前置器拾取磁场B和磁场A 就会产生耦合作用的改变，加以放大并量化成成线性变化的电压信号；二次仪表接受这种成线性变化的电压信号去量化探头和被测金属表面的距离。
故障诊断专家系统
图?
系统结构示意
经验， 知识的良好组织是系统能够灵活应用的必要
［)］ 条件 。为此知识库采用了模块化结构， 即把知识
分成若干相互独立的知识库， 如故障诊断知识库， 故 障检索知识库， 活性污泥法培训知识库等。系统在 工作时， 推理机根据实际情况将相应的知识库调入 内存使用。 为了便于用户根据自身的实际情况对知识库进 行相应的修改和完善， 系统采用了故障树的形式将 污水处理厂故障诊断知识库向用户公开。故障树的 方法本质上是一个分解的等级逼近法： 从故障树的 根结点出发， 通过对输入信息的分析以及运行人员 和系统之间的交流， 将故障逐级分解， 直至找到引起 污水处理厂运行故障的基本原因， 最后给出故障的 解决方案。具体结构见图 >。
$%%%R# 清华大学环境科学与工程系 !作者通讯处： 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室 电话： （%$%） I,ZZ*!$* Q &4C=： <46’BKJK7GR [ &4C=?9 8?C6’MK49 7-K9 D6 ! 收稿日期： ,%%% $% ,# ! !
［&］
专家系统
故障诊断
活性污泥法
污水处理厂
运行
领域内困难问题的计算机程序。其主要特征是它依
［)］ 。它 靠人类专家经验性的规则来分析和解决问题
是将经验性的知识应用于尚未完全得到理解的领域 的一种方法， 因而很适合在污水处理过程这样一个 尚未得到完全理解的领域中应用。 本专家系统是污水处理厂日常运行决策支持系 统的一个组成部分， 其主要功能为： " 故障诊断功 能： 根据用户输入的数据和信息， 对污水处理厂的实 际运行情况作出分析， 确定运行中出现的问题并给 出解决的办法。# 故障检索功能： 对污水处理厂运 行中经常出现的问题， 采用故障列表的形式进行检 索， 对具体的故障给出原因和解决策略的详细分析。 充分利用计算机多媒体 $活性污泥法的培训功能： 的优势， 运用文字、 图形等多种方式向用户介绍活性 污泥法 的 有 关 知 识， 对污水处理厂的职工进行培 训。 本专家系统和污水处理厂日常运行决策支持系 统的另一个组成部分— — — 0123 模型数值模拟软件 相互支持、 相互验证， 共同为污水处理厂的日常运行
集控站数据同步与故障诊断专家系统
集控站数据 同步 与故 障诊 断专 家系统
Ｄａ ａ Ｓ ｎｃ ｒ ｉａ ｉ ｎ ａ ｕｌ ａ ｎ ｉ ｔ ｙ ｈ ｏｎ ｚ ｔｏ ｎｄ Ｆａ ｔＤｉ ｇ ｏｓｓ Ｅｘｐ ｒ ｓ ｅ ｏ ｎｔ ａ ｎｔ ｏ ｔ ｔｏ ｅ ｔ Ｓｙ ｔ ｍ ｎ Ｃｅ ｒ ｌＣｏ ｒ ｌＳ ａ ｉ ｎ
万晓 华 都 昌银 张 喜 林 ， ，
（． １ 长春 华信 自动化 工程 有 限公 司 ， 吉林 长春 １ ０ ３ ；． ３ ０ ３ ２ 长春供 电公 司， 吉林 长春 １ ０ ２ ） ３ ０ １
摘 要 对 现 有 集 控 站 系 统 双 机 数 据 存 储 、 新 不 同步 和 故 障 排 除 困难 等 问 题 ， 出 了在 自动 化 主 站 建 设 集 控 站 针 更 提
改 ， 程集 中调 度 ， 进 系统 故 障诊 断、 析 和恢 复等 。 分
２ 系 统 数 据 库 操 作 安 全 性
数 据 库 是 集 控 站 Ｓ ＡＤ 系 统 的 重 要 组 成 部 Ｃ Ａ
方 面 ， 统 在 运 行 中 常 因双 机 数 据 差 异 、 程 失 系 进
步、 网络 故 障 、 据共 享 冲突 等 因素 导 致 系统 异 常 ， 数 即使 是有 经验 的系 统维 护人 员也 需要 多步 测试 和多 点 检 查才 能 查 明故 障原 因 和故 障 点定 位 ， 导致 系 统
维普资讯
２０ ０ ７年 ｌ ２月
吉 林 电 力
Ｊｌ ｅ ｔ ｉ Ｐｏ ｒ ｉ ｎ Ｅｌｃｒｃ ｗｅ ｉ
Ｄ ｅ ２ ０７ ｃ． ０
第３ ５卷 第 ６ （ 期 总第 １ ３ ） ９期
Ｖ０ ． ５ Ｎｏ ６ （ ｅ ． ． ９ ） １３ ． Ｓ ｒ Ｎｏ １ ３
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故障诊断专家系统 一、专家系统概述 1. 定义：能以人类专家级水平进行故障诊断的智
能计算机程序。
2. 发展专家系统的必要性
1）知识结构的需要
2）故障诊断应用上的需要 系统复杂性及故障复杂性所决定 3. 专家系统所能解决的问题 机械系统诊断中的复杂问题；能达到专家水平
故障诊断专家系统 4. 专家系统的特点 1）应用范围广
故障诊断专家系统 (9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控
制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控
制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。 (10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。 2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、 综合数据库(GlobalDatabase)和 规则解释器 规则解释器(RuleInterpreter)这 三个基本部分组成； 综合数据库 规则库
故障诊断专家系统
五、应用
美国西屋公司从开发汽轮发电机专家系统GenAID开始， 现已在佛罗里达州的奥兰多发电设备本部建立了一个自动 诊断中心，对各地西屋公司制造的汽轮发电机进行远距离 自动诊断。诊断对象从汽轮发电机逐步扩大到汽轮机、锅 炉和辅机。西屋公司和卡内基· 梅隆大学合作研制了一台汽 轮发电机监控用专家系统，用来监视德州三家主要发电厂 的七台汽轮发电机组的全天工作状况。此专家系统能快速、 精确地分析仪表送来的信号，然后立即告诉操作人员应采 取什么措施。 我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七· 五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统
人工神经网络 一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1 x2 w2
i
-1 Xi
二、基本原理
1.神经元结构模型 x1~xn输入 w1~wn权值 xn wn i 闵值 Xi神经元求和输出， Oi输出 F神经元特性函数
f
Oi
Si
故障诊断专家系统 人工神经网络 各参数之间的关系为：
诊断专家系统TUBMAC等。
(4) 调试型(Debugging)专家系统 这类系统给出已确
认故障的排除方案，如石油钻探机械故障诊断与排
除系统Drilling Advisor等。
故障诊断专家系统
(5) 维修型(Repair)专家系统 这类系统制定并实施
纠正某类故障的规则，如诊断排除内燃机故障的
DELTA系统、电话电缆维护系统ACE等。
故障诊断专家系统
6.专家系统分类
(1) 解释型(Interpretation)专家系统：这类系统通
过分析所采集到的数据进而阐明这些数据的真实含 义，如由质谱数据解释化合物分子结构的 DENDRAL系统、由声纳信号识别舰船的HASP／ SIAP系统、语音理解系统HEARSAY等。 (2) 预测型(Prediction)专家系统 ：这类系统根据处 理对象过去和现在的情况去推测其未来发展趋势，
故障诊断专家系统
3.不确定知识表示 1）随机性知识 2）模糊性知识 3）未确知性知识
三、知识的获取 知识获取的方法：有*机械式、条件反射式、*传授 式、演绎式、归纳式、猜想证实式、*反馈修正式、 类比式、联想式、灵感与偶发式等，
故障诊断专家系统
故障诊断专家系统
四、推理机制 1.推理分类 2.推理控制策略 3.推理搜索策略 4.似然推理
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
3）产生式表示(或规则表示）
其一般形式为
P
结论
，右部分表示若干
x2
xn yn
x2
xn 多层前 向网络
y2
yn
单层前 向网络
故障诊断专家系统 人工神经网络
2）反馈网络
输入输出之间存在反馈，因此具有动态特性。 y y
输出层 输出层
隐 层
隐 层
输入层
输入层
u
u
故障诊断专家系统 人工神经网络
3.学习算法 1）学习算法 2）BP算法 3）应用
S型
a
1
c
高斯函数
故障诊断专家系统 人工神经网络 2.网络拓扑结构（神经元联结结构） 1）不含反馈的前向网络
神经元分层排列，组成输入层、隐层（可有若干）和输出 层。每一层的神经元只接受前一层的神经元输出作为输入。 输入模式经过各层的顺次处理后得到输出层输出。误差反向 传播算法（Bp法）的网络即为此模型。 x1 y1 x1 y1
X x w s i j 1 j j i i Oi f ( xi )
n
f(x)
线性 x
f(x) 1
阶跃
x
特性函数主要有
线性：f ( x) kx
1 阶跃：f ( x) 0 x0 x0
符号型
1 -1 1 双曲正切型
斜坡型
-a
还有符号型、S型、 双曲正切型和高斯 1 0.5 函数型等。
如各种气象预报系统、军事预测系统I&W等。
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入
信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机
硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统
REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障
故障诊断专家系统 如：出现异常振动则振幅大。对于复杂的故障用树 枝状表示。
振动峰值大
基频振动
低频振动
二倍频振动
广谐振动
不平衡 热弯曲 油膜涡动 支承问题 轴裂纹 不对中 摩擦 联轴器问题 油膜震荡
……
注：与事故树类似
……
故障诊断专家系统
2. 产生式表示的优缺点 优点: ① 模块化 ； ② 自然性 ； ③ 一致性。 主要缺点： ① 推理效率低 ； ② 非通用性； ③ 依赖于已有的经验。
故障诊断专家系统 二、知识库 1. 定义：专家知识、经验及书本知识的存储器
2. 知识表示
1）对知识表示的基本要求（三个基本要求） ①表示方案应便于知识的修改和扩充； ②表示方案应尽量简单易懂； ③ 表示方法应清晰明确。因为专家系统的建造过程是一 个不断扩充和完善的过程，因此，便于修改和扩充的 知识表示方案对专家系统来说是非常重要的，它直接 关系到专家系统的成败。实现这一要求的有效手段是 把知识与使用知识伪程序相分离，即把知识库和推理 机相分离。
2）诊断水平高
3）诊断效率高
5. 专家系统的组成
一般由五部分组成：知识库、推理机、数据
库、解释程序和知识获取程序。
实用的专家系统还有其它中间环节。
故障诊断专家系统
数据库管理
任务管理 推理机 知识库 知识表示 知识库管理
数据库 工况分析
诊断结果解释 动态黑板 诊断结果
知识获取
工况报表
诊断实例
实用的专家系统
(6) 规划型(Planning)专家系统 这类系统能根据给
定的目标制订行动计划，如电子线路布线系统 PROTEL等。
故障诊断专家系统
(7)设计型(Design)专家系统 这类系统能根据给定
的要求形成所需要的方案或图样， 如DEC公司的
计算机总体配置系统XCON。
(8)监测型(Monitoring)专家系统 这类系统多用于 完成实时监测任务，如REACTOR 系统和高危病 人监护系统VM等。