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故障诊断系统设计 　　摘要：文章研究了故障诊断系统的实现方法，并设计了故障诊断系统。 　　关键词：故障诊断 　　中图分类号：TP399 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.022 　　0 引言 　　日常工作中经常需要处理故障，专业人士根据故障现象逐步判断分析，确定故障源，然后根据故障情况来确诊，找寻解决办法。以往的诊断依赖个人经验，经验越丰富的人员诊断的速度越快，诊断越准确，新工作人员需要长时间的积累经验才能达到工作要求。 　　利用故障诊断系统将每次故障的故障现象记录到数据库，使得具有专业知识的新手能快速熟悉系统，熟悉并掌握专家掌握的丰富故障知识，并进行故障诊断分析，可以通过系统对故障进行统计分析以便预防故障，同时加速新手技能的熟练进度。 　　故障诊断的过程实际就是一个模式识别的过程。先看看人员诊断的过程，首先发现易识别的故障现象，然后根据自己的经验，推断可能发生了什么故障，并进一步确诊故障的原因。从模式识别的角度看，就是故障现象的匹配过程，根据已知的故障现象从系统中检索可能的故障，并根据可能的故障中还未发现的故障现象一一确认、排除，最终确诊故障。 　　故障诊断系统的实现方法有很多，比如专家系统、决策树、人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法11]，专家系统比较成熟，在诊断系统方面表现突出，这里采用专家系统来实现故障诊断系统，以满足基本要求、并快速实现。 　　1 系统实现方法 　　专家系统，将人类专家的经验、知识通过知识库的形式存储，使用计算机模拟人类专家的思维方式，使得计算机具有专家的水平解决复杂问题。 　　专家系统主要是知识库和推理机的设计，其它还有知识表示、人机交互等，下面主要说明故障诊断系统的知识库和推理机的设计。 　　1.1 故障诊断系统的知识库 　　系统发生故障时，常常伴有一些现象发生，如异常声音、某部件异常温度等，这些能被人直接感知、或通过仪器直接测量，并且不能再进一步细分的现象，将其称为故障基本现象，下文将其简称为故障现象。 　　这些故障现象及其与故障的关系构成知识库的基本内容，系统用两个关联的表存储，一是存储故障信息的表，二是存储故障现象的表，故障信息表的主键ID作为故障现象表的外键将两个表关联。 　　系统中存储的故障现象，应该描述准确、简单，一般各用户都可提交故障和故障现象，然后经过多个专家的评审，修改故障和故障现象的描述，然后存入知识库，确保准确、无歧义。这是系统的基础，需要经过长时间、大量人员的共同努力才能逐步完善。 　　1.2 故障诊断系统的推理机 　　推理机，实现知识的推理。故障诊断系统的诊断过程是，将已发现的故障现象和系统记录的每个故障的故障现象进行对比，按照匹配度从大到小排序，匹配度越高的越可能是发生的故障。系统的推理为故障现象集合的匹配，具体过程为： 　　设： 　　故障A（i）的故障现象为集合C（i）={c（i，1），c（i，2）…c（i，n）}（n0） 　　现有故障现象集合T={t（1），t（2）…t（m）}（m0） 　　从现有故障现象分析可能故障的过程等价于从已有故障现象集合c（1），c（2）…中找到与T最佳匹配的集合。两个集合的差异越小，匹配度越大。最佳匹配是已发现的故障现象和某个已知故障A（k）的故障现象集合完全相同。这里的差异包括两个方面：一是T中有c（k）中没有的，二是c（k）中有T中没有的。 　　用集合的方式表示集合匹配： 　　先说明一下3个表达式的含义 　　T-C（k）：T中含有的现象，并且不在C（k）中的现象 　　C（k）T：C（k）中含有的现象，并且不在T中的现象 　　Count（T）：T集合中现象的个数 　　最佳匹配就是将匹配结果按照Count（T-C（k））的降序、Count（C（k）-T）的降序排序，排序位置越靠前，匹配度越高。如图1所示，两个圆圈分别表示T和C（k），D1、D2是两个不同故障现象子集，S是相同的故障现象子集，D1、D2越小，S越大，则T和C（k）匹配度越高。 　　实际使用时，可能先发现一部分故障现象，然后根据系统提示，确认另外一些故障现象是否发生。复杂情况下，可能有几种故障同时发生。因此匹配的过程是动态的，随着已发现故障现象逐渐变化。 　　2 系统设计 　　系统采用BS结构，分为故障现象管理、故障诊断、故障现象统计分析、培训考核、用户管理五个部分。 　　2.1 故障现象管理 　　故障基本现象和故障之间关系是系统的知识库，是故障诊断的基础。有两类人员操作： 　　一是所有人员可以记录发现的故障和故障基本现象，如某部件的异常响声、异常温度，发生故障时的天气、温湿度等各种可能导致故障的因素。 　　二是经验丰富的专家对系统记录的故障和基本