基于PMA的IETM故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

便攜式維修輔助設(shè)備(Portable Maintenance Aids,PMA)主要用于裝備的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)維修，為維修人員提供一定的維修支持。因此，故障診斷是其最重要的一項(xiàng)功能，固化在PMA中的交互式電子技術(shù)手(Interactive Electronic Technical Manual,IETM)作為PMA軟件系統(tǒng)的主要組成部分,其中的故障診斷系統(tǒng)必不可少。為此，本文設(shè)計(jì)了一種IETM故障診斷系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)PMA的故障診斷功能。該系統(tǒng)分為基于專家系統(tǒng)的維修向?qū)Ｊ?、故障自?dòng)診斷模式以及遠(yuǎn)程維修協(xié)同支持系統(tǒng)等三個(gè)組成部分。

1  基于專家系統(tǒng)的維修向?qū)Ｊ?

專家系統(tǒng)(Expert System)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)的程序系統(tǒng)。它應(yīng)用人工智能(Artificial Intelli-gence,AI)技術(shù)，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識(shí)進(jìn)行推理,通過(guò)模擬人類專家作決定的過(guò)程來(lái)解決那些需要專家才能解決的復(fù)雜問(wèn)題專家系統(tǒng)的第一個(gè)重要組成部分是知識(shí)庫(kù)，它存儲(chǔ)著從專家那里得到的、關(guān)于某個(gè)領(lǐng)域的專門知識(shí)。專家系統(tǒng)的第二個(gè)組成部分是推理機(jī)，它具有依據(jù)一定的策略進(jìn)行推理的能力，即能夠根據(jù)知識(shí)推導(dǎo)出結(jié)論，也可以根據(jù)已有案例指導(dǎo)維修人員進(jìn)行排故。該診斷模式可幫助維修人員通過(guò)檢查，試機(jī)等途徑直接發(fā)現(xiàn)故障。

1.1  知識(shí)庫(kù)的構(gòu)造

根據(jù)知識(shí)庫(kù)信息量大，數(shù)據(jù)使用頻繁的特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用XML技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)和建立知識(shí)庫(kù)?；赟1000D標(biāo)準(zhǔn)的IETM公共源數(shù)據(jù)庫(kù)也是由XML文檔構(gòu)成的，因而采用XML技術(shù)也可方便整個(gè)系統(tǒng)的制作。由于XML文檔是作為文本來(lái)編輯的，故可以把XML文檔作為一個(gè)普通的文本文件直接存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，此方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,并且不需要專門的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或者存儲(chǔ)管理器，在每次訪問(wèn)XML文檔時(shí)，只需要先對(duì)其進(jìn)行解析即可。

XML文檔是基于文本格式的，它的最基本構(gòu)成包括XML聲明、處理指令和XML元素三部分。另外,還可以有注釋，元素中還可以包含屬性或者子元素等。XML聲明一般出現(xiàn)在文檔的開(kāi)頭部分，包括版本號(hào)、可能的語(yǔ)言編碼、可選的文檔類型定義(DTD)等。XML文檔中的元素是XML標(biāo)記的基本組成部分，它必須有起始標(biāo)記符和對(duì)應(yīng)的結(jié)束標(biāo)記符，而且應(yīng)逐層嵌套。屬性是元素的性質(zhì)，用于表述元素的開(kāi)始標(biāo)簽內(nèi)的信息，由和？>字符組界定。XML中的注釋以<!—開(kāi)始，以一>結(jié)束，它可以出現(xiàn)在文檔的任何位置。

故障庫(kù)將故障信息、故障原因和維修方法一一對(duì)應(yīng)。為提高搜索效率、簡(jiǎn)化搜索程序,本文對(duì)設(shè)備各個(gè)測(cè)點(diǎn)的故障信息進(jìn)行了統(tǒng)一編號(hào)，并建立了格式統(tǒng)一的故障知識(shí)庫(kù)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該知識(shí)庫(kù)清晰地描述了測(cè)試設(shè)備故障的相關(guān)信息，其中包括故障編號(hào)、故障原因和維修方法。以某故障為例建立的部分XML故障知識(shí)庫(kù)的優(yōu)碼如下：

1.2  推理機(jī)的設(shè)計(jì)

推理機(jī)是基于知識(shí)庫(kù)進(jìn)行工作的，推理機(jī)可分為兩個(gè)部分,一個(gè)部分是根據(jù)已有案例引導(dǎo)維修人員按照案例的步驟進(jìn)行維修和排故。另一部分是在沒(méi)有相同案例的情況下，根據(jù)故障現(xiàn)象，尋找相似案例或進(jìn)行推理，為維修人員提供一個(gè)或多個(gè)解決方法。維修人員可以先使用第一部分的功能，如果不能排除故障，再利用第二部分進(jìn)行分析，進(jìn)而排除故障。

實(shí)現(xiàn)第一部分功能的方法:可以直接對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行匹配搜索，若發(fā)生的故障現(xiàn)象與已有案例中的描述相同，系統(tǒng)則直接從知識(shí)庫(kù)中調(diào)用該案例的數(shù)據(jù),并顯示給維修人員。實(shí)現(xiàn)第二部分功能則需要經(jīng)過(guò)多個(gè)步驟。首先要將故障信息與已有案例進(jìn)行匹配，案例匹配度大于某一閾值,則提取案例。然后，將提取的案例置于規(guī)則庫(kù)下進(jìn)行推理，以便生成初步的排故方案。如果沒(méi)有匹配案例，則直接調(diào)用思想庫(kù)來(lái)生成初步排故方案。最后，由維修人員在初步排故方案制定的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，以得到最終的排故方案。推理機(jī)的設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

2  故障自動(dòng)診斷模式

故障自動(dòng)診斷模式是通過(guò)PMA與設(shè)備互聯(lián)，并通過(guò)下載故障代碼或直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試來(lái)得到故障信息，維修人員可根據(jù)故障信息給出排故方案。主要功能包括信號(hào)設(shè)置、信號(hào)標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、文件操作、分析診斷等。

信號(hào)設(shè)置包括試驗(yàn)前設(shè)置和試驗(yàn)后設(shè)置兩種，前者可以添加、修改、刪除信號(hào)，或?qū)Ω髀沸盘?hào)的名稱、單位、信號(hào)幅值、采集通道、激勵(lì)電壓、低通濾波、畫筆顏色以及熱電偶類型進(jìn)行設(shè)置,后者則是設(shè)置釆集評(píng)價(jià)點(diǎn)數(shù)、畫筆顏色、熱電偶類型和是否進(jìn)行前零修正。

信號(hào)標(biāo)定是就對(duì)采集的各路信號(hào)進(jìn)行標(biāo)定，從而得到釆集值與物理量值的計(jì)算參數(shù)，以及系統(tǒng)的線性、滯后、重復(fù)和使用精度等參數(shù)。設(shè)置時(shí)首先選擇要標(biāo)定信號(hào)，包括信號(hào)的名稱、單位、信號(hào)幅值、釆集通道、傳感器編號(hào)，以及上次標(biāo)定系數(shù)、標(biāo)定零點(diǎn)和標(biāo)定時(shí)間；然后設(shè)置標(biāo)定臺(tái)階(1?10)和標(biāo)定循環(huán)次數(shù)(1~3),并設(shè)置是否標(biāo)定回程，選擇各標(biāo)定臺(tái)階，輸入相應(yīng)的標(biāo)定值;最后加載進(jìn)行標(biāo)定,并記錄標(biāo)定值。