某型舰炮远程故障诊断专家系统的设计与实现

Ｇｕ ｅ ｂ ｎ ｏ Ｃｈ ｎ ｉ ｇ
（ ． ７ ３Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＣＳＣ，Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ ４ ０ １ ） Ｎｏ １ ｓ ａｃ ｎ ｔｔ ｅｏ Ｉ ｕ ｈｎ ｚ ｏ ５ ０ ５
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｅ ｆ ａ ｌ ｄａ ｎ ｓｓｅ ｐ ｒ ｙ ｔ ｍ ｏ ｓ ｙ ｅｎ ｖ ｌ ｕ ’ ｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ｓｇ ｖ ｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｆ ｓ ｒ ｃ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｓ ｔｏ ｕ ｔ ｉ ｇ ｏ ｉ ｘ ｅ ｔｓ ｓ ｅ ｆ ｒ ｆ Ｘ－ ｔ ｌ ａ ａ ｎ Ｓ ｄ ｓｇ ａｉ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅｂ ｓｓｏ ｇ ｄ ｄ ｅ ｌ ｔ ｄ ｅ ｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ’ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｌｇ ｃ ｏ ｅ ｐ ｙ ｓｕ ｉｄ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓｅ Ｓ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｏ ｏ ｉ ，ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｎ ｈ ａ ｌ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ，ｕ ｅ ｓ ｉｅ ｔ ｔ ｅ ｐ ｉｃ ｐ ｅａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｕ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｈ ｓｃ ｓ
２ 远 程故 障诊 断 专家 系统 的 工作流 程
图 １所 示 为 实 现 远 程 故 障诊 断 的 基 本 流 程 。
维修 不及 时而 影 响使 用 ， 误 战 机 ， 强 部 队 的 维 贻 加 修力 量和 维修 设 备 已迫 在 眉 睫 。 目前 该 型 舰 炮 的 维护 主要是 依赖 技术 责任 单位 ， 部 队 的使 用造 成 给 很大 的不便 。结合专 家们 多年 的 调试 、 决 问题 的 解 经验 ， 出一套 能准确 定位 故 障并 且 能迅 速 给 出解 做 决方 案 的远程 的 智 能故 障诊 断 专 家 系 统 便 能 很 好
例 ， 个具 有 ５ 规则 的二 输入 （ Ｓ 一 输 出 （ 一 ０条 Ｆ、 ） Ａ）
有正 向推 理 和 反 向推 理 。正 向推 理 由故 障特 征 然
后 给 出故 障名 称和 解决 方案 ； 向推理 是 由故 障名 反
称 推理 出故 障现象 ， 后 给 出解 决方 案 Ｅ 然 。本 系统
的解 决这 一 问题 。 ＼７
用户 进 行 远 程 故 障诊 断
ｊ 的时候 ， 客户 谣 口 ｕ 失＇ ｌ 首先 通 过 浏览 器 曰兀 心 ｍ 酋
登 录 远 程 故 障 诊 断 专 家
系统客 户端 的人 机 界 面 ；
机 簇 嘉 输故现， 通 制 蓊 螯 入障象 后过 ｌ Ｉ ｌ 然
ｔｅｊｐ ｅｖｅ ｃ ｎ ｕ ／ ａｔｒ．Ｔ ｅｓｆ ａｅ ａ ｅｏｖ ｅｆｕｔ ｆ －ｔｌ ｇ ｎｖ ｒ ｕｃ ｌ，ｔ ｓ ｅｙｉ ｏｔｎ ｈ ＋ｓｒｌ ｔ ｈ ｉ ｅｎＢ Ｓｐ ｔ ｎ ｈ ｔ ｒ ｎｒｓｌｅ ｈ ｌｏ ｓ ｅ ｕ ｅｙｑ ｉ ｙ ｉｉ ｖｒ ｓ ｔｅ ｑ ｉ ｅ ｏｗ ｃ ｔ ａ Ｘ ｙ ｋ ｍｐ ｒ ｔ ａ
设备 状 态 （ ） 用 户 输 入 的故 障 现 象 （ ） 输 出为 Ｓ和 Ｆ，
统 中 的规 则 库 ） 高 度 抽 象 出逻 辑 推 理 关 系 。利 用 ， 专家 知识 库 中的知 识对 故 障现 象 进行 推 理 ， 出结 得
论 。 目前 在人 工 智 能 中应 用 较 为 广 泛 的推 理 方 法
郭晨 冰
（ 中国船舶重工集 团公 司第七一三研究所 郑州 ４０１ ） ５ ０ ５
摘
要
文章针对某型舰炮 的工作 原理 以及 故障 特点 ， 合人 工智 能 中专家 系统 的知识 ， 结 采用 的 Ｂ Ｓ模式 下 ｊｐ ／ ｓ ＋
ｓｒｌｔ ｅｖｅ 技术来设计 出一套该型舰炮的远程故障专家 系统 。在某 型舰炮 维修 的过程 中， 该文所 设计 的软件能 方便快 速的解 决故障 ， 在武器装备维护 中具有重要 的军事意义 。 关键词 专家系统 ； ／ ； 家知识库 ；故障诊断 ＢＳ 专
踪 ， 问题 求解 所 使 用 的知 识 自动 地 记 录下 来 ， 将 当
用户 需 要解 释 时 ， 释器 将根 据 “ 解 已使用 规 则链 表 ”
函数 ； 推理 机制 ， 照 规 则 和所 给 事 实 执 行 推 理 过 按 程求 出合理 的输 出或 结 论 。 当有 精 确 输 入 和输 出
诊 断 推 理 模 块 利 用 专 家
知 识 库 的知识 对故 障进 行诊 断 ； 后 服务 器端 把诊 最
＊
收 稿 日期 ：０ １年 ３月 ２ 日， 回 日期 ：０ １ ４月 ２ ２１ ０ 修 ２１ 年 ６日
作者简介 ： 郭晨 冰 ， ， 士研 究生 ， 男 硕 研究方 向 ： 机械电子工程 。
３ 远 程 故 障诊 断 专 家 系统 的 设 计 与
实现
本远 程 故 障诊 断 专家 系统 软 件包 括 人 机界 面 、 解 释 机制 、 断推 理模 块 和专 家知 识 库模 块 。分 别 诊 通过 客户 端 和服 务器 端来 实现 。
３ １ 人机界 面 ．
该模 块 主要 存 储 故 障 诊 断 专 家 系 统 推 理 过 程 中所 产生 的 中间数 据 、 理 结论 和 由专 家 们根 据 经 推
故障名称和故 障解决方案 （ 。根据专家知识库 Ａ）
建立 故 障现 象 集 合 ｛ １ Ｆ 、 ３Ｆ 、 ５ ， 备 状 态 Ｆ 、 ２ Ｆ 、 ４ Ｆ ｝设 （１ Ｓ 、３ Ｓ ）解 决 方 案 集 合 ｛ 、 、 、 、 Ｓ 、 ２Ｓ 、 ４ ， Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ａ５Ａ６ Ａ７ 。 以某 型 舰 炮 控 制 系 统 常 见 故 障 为 、 、 ｝
人机 界 面上 看 到此 故 障 的产 生 原 因和 专 家 系统 给
出的解决 方 案 。
可 以把推 理过 程 中产 生 的新 事 实 扩 充 专 家 知 识 库
的内容 。
用户 也 可 以根 据 不 同 的权 限在 远 程 对 专 家 知
识 库 进行 扩 充 。
３ ４ 专 家知 识库 模块 ．
总 第 ２ ７期 ０
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｉ ｅ ｔ ｏ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｈ ｐ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｇｎ ｅｉ ｎ
Ｖ０Ｉ ｌＮｏ ９ ｌ３ ．
１ ３８
２ １ 年第 ９期 ０１
某 型 舰 炮 远 程 故 障 诊 断 专 家 系统 的 设 计 与 实 现
时， 模糊 推理 系统 实 现从输 入 到输 出之 间 的非线 性
进行 解 释 ， 向用 户显 示 问题求 解路 径 。
３ ３ 诊 断 推理 模块 ．
诊 断推 理机 制是 专家 系统 的核心 部 分 ， 结合 它 某 型舰炮 控 制系 统 的基本 工作 原 理 （ 就是 专 家 系 也
映射 ， 本专 家 系 统 中 ， 入 主 要 包 括 发 生 故 障时 在 输
４ 本 系统 的 技 术 瓶 颈 及 解 决 方 案
４ １ 远程 故障 诊 断专家 系统 规 则库 的 建立 和 推理 ．
机 的实现
本 系统 采用 路径 跟踪 法 ， 对推 理 过 程进 行 跟 即
常规 的模 糊 推理 系统 包 括 ： 则 库 ， 含 一 系 规 包 列模 糊 规则 ； 据 库 ， 义 模 糊 规 则 中用 到 的隶 属 数 定
ｉ ｅ ｐｏ ｍ ａｎｔ ｎ ｃ ． ｎ ｗ ａ ｎ ｉ ｅ ａｎ ｅ
Ｋ ｙ Ｗ ｏ ｄ ｅ ｐ ｒ ｓ ｓｅ Ｂ Ｓ ｅ ｐ ｒ ｋ ｏ ｅ ｇ ａａ ａ ｅ ｆｕｔ ｉ ｎ ｓ ｅ ｒ ｓ ｘ ｅ ｔ ｙ ｔｍ， ／ ， ｘ ｅｔ ｎ ｗｌ ｅｄ ｔ ｂ ｓ ， ａ ｌ ｄａ ｏ ｉ ｄ ｇ ｓ
验所提供 的故 障诊 断知识库等 。本远程故 障诊 断
专家 系 统 所 用 的 数 据 库 为 Ｍｉ ｏ ｏｔＳ ｅｖ ｃ Ｓ ｆ ＱＬ Ｓ ｒ— ｒ ｅ２ ０ ， 服 务 器 端 存 放 ， 过 Ｊ Ｂ Ｏ Ｃ被 程 ｒ００在 通 Ｄ Ｃ、 ＤＢ
序调 用 。
本远 程故 障 诊 断 专 家 系 统 的主 程 序 流 程 图 如
图 ２所示 。
该模 块是 本 远 程 故 障 诊 断 专 家 系 统 的表 现 形
式 ， 用 户进 行故 障诊 断操 作 的 窗 口。用 户 可 以通 是 过 操 作人 机 界面来 选 择专 家知 识 库 、 输人 故 障 现象
信 息 、 动 诊 断 过 程 进 而 得 到 诊 断 结 果 和解 决 方 启
图 １ 远程故障诊断 务 器 端 通 过 解 释 机 制 和
／ ．
然 用 可以 户 后 户 在客 端
本文结合某 型舰炮 的故 障逻辑性 强 的特点 以及
故障的典型解决方案 ， 开发 出一套舰炮控制系统远
程故 障诊 断专家系统 。系统 的开发 平 台是 Ｗｉｄｗｓ ｎｏ
专家系统模型
规 则 库可 以表 示 为 ：
１０ ４
郭晨 冰 ： 某型舰炮远程故障诊断专家系统 的设计与实现
２ １ 年第 ９ ０１ 期
舰 船 电 子 工 程
１９ ３
断结 果通 过 军 网发送 到 客户端 ， 这样 用 户就 可 以在
中的推理 机采 用 ｊｖ 语 言在 服务 器 端 用 ｓｒ ｌ 技 ａａ ｅｖｅ ｔ 术实 现 ， 理方 式 采 用 正 向推 理 进行 诊 断 ［ ， 推 ５ 并且 ］
Ｃｌｓ ｍ ｂ ｒ ＴＰ】 ２ ａ ｓ Ｎｕ ｅ ８
１ 引 言
随着 电子技 术 的飞 速 发 展 及 我 军 装 备 现 代 化 进 程 的加快 ， 武器 装备 的 复杂程 度 和科 技 含量 也 不
Ｘ ， Ｐ 编程语言是 ｊｖ ， ａａ开发 工具 是 Ｊ ｕｌ ｒ 数 据库 ｂ ｉ ｅ ｄ Ｘ，
Ｔ １２ Ｐ ８ 中图分类号
Ｄ ｅ ｉ ｎ ａ ｍ ｐｌｍ ｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｍ ｏ ｅ Ｆａ ｔ ｓｇ ｎｄ Ｉ ｅ ｎ ａｔｏ ｆＲｅ ｔ ｕｌ Ｄ ｉ ｇ ｏ ｉ ｐ ｒ ｓ ｅ ｏ —ｔ ｌ ｖ ｕ ａ ｎ ｓ ｓ Ｅｘ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｆ ｒＸ ｓ ｙ ｅ Ｎａ ａｌＧ ｎ
来自百度文库
管理软件采 用 Ｍｉ ｏｏｔＡ ｃｓ， 用通 用 的 Ｂ Ｓ结 ｃ ｓｆ ｃｅｓ采 ｒ ／
构， 具体实现 技术为 ｊｐ ｅｖｅ， 器为 Ｔ ｍｃｔ ｓ＋ｓｒｌ 服务 ｔ ｏ ａ。
断提 高 。随着某 型舰 炮 的大量装 备 ， 术保 障工作 技
成 为 较突 出 的问 题 。为 了使 装 备 不 至 于 因 为 故 障
案 。并且 用 户也 可 以通 过 录入 的形 式 来 扩 大 专 家
知 识 库 的 内容 。 本文 采用 ｊｐ技 术 进行 人 机 交 互 界 面 的设 计 ， ｓ
在 客 户端 只是 负责 向服 务 器 端 提 交 用 户 输 人 的故 障现 象和 故 障原 因 、 决 方 案 的 显示 ， 不 负 责 诊 解 而
断推 理 。这样 做 的优 点 就 是 能 更 好 的使 浏 览 器 和 服务 器 的分离 ， 能体 现 Ｂ Ｓ结 构 的优越 性 卜 更 ／ 。
３ ２ 解释 机 制 ．
解 释 功能 是 专 家 系 统 区别 于 其 它 软 件 系 统 的
重 要 特征之 一 。解 释机 构 能 以用 户 易 于 理 解 的方 式 ， 推理 过 程 给 出必 要 的解 释 ， 答 用 户 “ 什 对 回 为
图 ２ 远 程 故 障诊 断 专 家 系 统 软 件 主 程 序 流 程 图
么？ 和“ ” 怎么做？等 问题 ， ” 大大提高 了用户对专家
系 统 的信任 程度 ， 加 了对求 解 复杂 问题 所得 到 的 增
结 论 的可接 受 性 。解 释 机 制 通 常 采 用 的 方 法 是 预
置 文本 和路 径 跟踪 法 。