远程故障诊断系统关键技术的实现

Computer Knowledge and Technology 电脑知识

与技术本栏目责任编辑：冯蕾网络通讯及安全第7卷第21期(2011年7月)远程故障诊断系统关键技术的实现

龙海英

（中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏南京210007）

摘要：远程故障诊断系统在网络的支持下实现了异地故障判定与处理，减少了维护成本，提高了诊断的及时性和准确性。该文在阐述远程故障诊断系统的框架的基础上，深入剖析了远程故障诊断专家系统关键技术的实现。

关键词：远程故障诊断；专家系统

中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)21-5118-02

在实时信息系统的运用中，随着信息源的多样化和实时信息的复杂化，实时信息系统在使用过程中有很多不确定性因素，前期的测试信息输入也没有现场环境接收实时信息的复杂多样，系统容易出现各类故障。如何快速实现远程故障诊断，克服时间和地域的限制，对实时信息系统而言是必须解决和关注的课题。随着网络技术的发展，基于远程过程调用技术的软件远程故障诊断模式逐步产生了。本文在阐述远程故障诊断系统的框架的基础上，深入剖析了远程故障诊断系统关键技术的实现。

1远程故障诊断系统的设计与实现

1.1系统构架设计

系统构架如图1所示，在远程故障诊断系统中的应用数据库技术，能够实现异地有效故障诊断。

基于模糊规则的推理机是故障诊治模块的核心部分，推理机是整

个专家系统的控制中心，控制知识库、人机交互接口、数据库和其它机

构的运行，解决用户提出的问题。推理机构的控制方式被称为推理机

制，亦称控制策略，目前比较成熟也较通用的控制策略主要是推理策略，即根据因果关系进行分析、推断推理机处理所输入的参数，在知识库进行搜索，并获取参数对应的权值，结合匹配公式，对相应的隶属度进行计算，计算的结果用于最后决策。1.2网络接口设计

软件系统故障诊治专家系统的模型数据库主要维护以下几种数据表文件，分别是环境因子表存储了系统运行环境、网络结构等数据项目。系统因子表存储了信息系统运行参数等数据项目，还有中间变量，故障规则，模型参数等。其中故障规则表中存储着软件系统故障的所有信息，包括故障分类号，故障事实描述，前提条件ID ，后续结论ID ，还包括事实可信度，以及阈值、权值等。

1.3系统关键技术的实现

1）软件系统故障模糊知识库的建立

设备故障的原因往往是多方面的，多种故障结果也可能来自一种故障原因，因此专家系统的知识库构建是十分关键的，本课题构建知识库的思路阐述如下。

知识获取是故障专家系统中的重要流程，通过知识获取，可以从众多的知识源处提炼出专门用于软件系统软件系统故障诊治的专门知识，然后将其转化为程序。本系统采取人工获取方式、半自动获取方式以及全自动获取方式获取知识，并经整理分析后存储入数据库。数据库中的一条记录对应于知识库中的一条事实规则。

结合模糊专家系统的特点和软件系统软件系统故障诊治的实际需求，构建以下的事实结构类：

class CFact_:public CObject

{

public:

CFact_();

int m_Fact_ClassID;//软件系统故障分类号

int m_Fact_ID;//软件系统故障序号

float m_Fact_Cre;//可信度

CString m_Fact_KW;//软件系统故障关键词

float m_Fact_Thhd;//阈值

float m_Fact_Wgh;//权重

int m_Fact_PreID;//前提条件序号

int m_Fact_NtID;//后续结论序号

BOOL m_bFact_Visited;//“己访问”标志

收稿日期：2011-05-15

图1系统构架设计

E-mail:info@ Tel:+86-551-56909635690964ISSN 1009-3044

Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.7,No.21,July 2011.5118

第7卷第21期(2011年7月)Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾};

2）推理机的设计

a)推理方式的选择

在不确定性推理过程中，为计算双方相似的程度，本文设计了计算两者

匹配相似程度的算法，同时指定一个相似度的阈值，以判定双方的相似度是

否在限定范围之内。定义模糊集合A ，B 贴近度为：(A,B)H=1-δH(A,B)

式中，A ，B 的汉明距以δH(A,B)表示，其值反映了特征元素对模糊集的隶

属度。

通过基于模糊规则的推理机，处理输入参数，并在知识库中进行搜索，获

取权值与可信度，结合匹配公式得出隶属度，进行判决。考虑到软件系统故障

诊断相应结论较少，症状较多，本文选取的是反向推理模型。直接从目标结论

出发，紧紧围绕着能证明目标结论的方向进行推理，与求证目标无关的事实

和规则不必参与运算，因此反向推理的效率更高，推理的目的性更强，特别适

合于故障诊断系统。

b)软件系统故障模糊推理机的设计

在专家系统的设计中，结合模糊推理机的工作特点，为使之易于实现并

具有清晰的逻辑结构，引入面向对象的设计方法。模糊推理机收到用户输入

软件系统故障具体症状信息的激励，在系统的全局数据库中进行搜索，然后

从相关知识库中提取出没有匹配成功的规则，并将这些提取出的规则与已有

事实进行匹配，将实现了成功匹配的规则选取出来，采用按匹配度排序的冲

突消解策略以及基于可信度表示的不确定性推理方法，对其可信度传播值进

行计算，将可信度传播值以及匹配次序号和成功匹配的规则等信息输出至用

户面对的人机界面，此即本次推理所得的防治措施结论。图2所示为模糊推

理机的工作流程。

在本系统的实现中，冲突消解策略选取的是按匹配度排序的方法。这种方法需要对两个模式的相似程度进行计算，如果所得的相似度超过了设置的阈值，即判定二者匹配。选择模糊推理机的加权因子中较大的规则，并将其作为被激活的规则。2结束语

远程故障诊断系统结合了故障诊断技术、计算机科学以及通信技术，采用开放式体系结构，在网络的支持下实现了异地故障判定与处理，远程故障诊断与传统的故障处理方法相比，跨越了时空限制，避免了人员的流动，减少了维护成本，提高了诊断的及时性和准确性。

参考文献：

[1]黄文虎,夏松波,刘瑞岩.设备故障诊断原理、技术及应用[M].北京:科学出版社,2007.

[2]吴今培,肖健华.智能故障诊断与专家系统[M].北京:科学出版社,2007.

[3]黎洪生.基于B/S 的远程故障诊断专家系统研究[J].武汉工业大学学报

,2009(4).

图2模糊推理机的工作流程5119