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設(shè)備故障診斷系統(tǒng)范文第1篇

關(guān)鍵詞 煙草行業(yè) 物流系統(tǒng) 設(shè)備維護(hù)管理 故障診斷

中圖分類(lèi)號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

煙草物流系統(tǒng)作為一種復(fù)雜的綜合性生產(chǎn)物流系統(tǒng)，涉及打葉復(fù)烤、制絲、卷接包生產(chǎn)過(guò)程以及物料處理、搬運(yùn)作業(yè)、倉(cāng)庫(kù)管理、信息系統(tǒng)等方面，擔(dān)負(fù)著卷煙原輔材料的入庫(kù)、存儲(chǔ)、供應(yīng)及卷煙成品的入庫(kù)、存儲(chǔ)、分揀發(fā)貨、廢料回收等多項(xiàng)工作，是連接企業(yè)生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)、采購(gòu)供應(yīng)及回收的樞紐。煙草物流系統(tǒng)自動(dòng)化已成為提高煙草企業(yè)自動(dòng)化水平和管理水平的重要手段。

伴隨煙草工業(yè)朝著大規(guī)?；?、連續(xù)化和自動(dòng)化方向發(fā)展的進(jìn)程，一些技術(shù)含量高的物流設(shè)備如穿梭車(chē)、立體高架倉(cāng)庫(kù)、工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）等在煙草物流系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得設(shè)備工作強(qiáng)度不斷增大，生產(chǎn)效率、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，同時(shí)設(shè)備更加復(fù)雜、各部分的關(guān)聯(lián)愈加密切，從而往往某處微小故障便可引發(fā)鏈鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備乃至與設(shè)備有關(guān)的環(huán)境遭受災(zāi)難性的毀壞，這不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)危及人身安全，后果極為嚴(yán)重。目前許多中小型卷煙廠設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜：一方面是老、舊設(shè)備大量存在并要繼續(xù)使用，另一方面是新技術(shù)、新設(shè)備不斷引進(jìn)，而且型號(hào)繁雜，技術(shù)等級(jí)高低不一。煙草物流系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，迫使卷煙生產(chǎn)制造更加依賴(lài)于物流設(shè)備的正常運(yùn)行，然而國(guó)內(nèi)物流設(shè)備進(jìn)口居多，價(jià)格昂貴，更新維護(hù)難度大。為進(jìn)一步推進(jìn)設(shè)備管理現(xiàn)代化，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減少設(shè)備故障時(shí)間，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)煙草物流設(shè)備維護(hù)診斷智能化勢(shì)在必行。

本文分析了設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷技術(shù)在煙草行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用，以綿陽(yáng)卷煙廠成品物流系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套集設(shè)備監(jiān)控管理、故障診斷分析于一體的物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)。

1面向煙草行業(yè)的設(shè)備維護(hù)與診斷

目前應(yīng)用于煙草行業(yè)的現(xiàn)代物流控制系統(tǒng)更多的偏重于對(duì)所管理的物品進(jìn)行跟蹤、統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況卻缺乏卓有成效的故障監(jiān)控、及預(yù)警功能，缺乏對(duì)設(shè)備可靠的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)，無(wú)法提供完善的運(yùn)行分析數(shù)據(jù)；并且無(wú)法為維護(hù)人員提供必要的故障診斷輔助功能，從而導(dǎo)致維護(hù)人員在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)時(shí)常處于被動(dòng)，維修及保養(yǎng)效率低下。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，以及現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備維護(hù)與診斷技術(shù)不斷發(fā)展完善，并在采礦、冶金、航空、航天、軍事裝備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。先進(jìn)的物流設(shè)備需要先進(jìn)的管理方法和先進(jìn)的維修技術(shù)，近年來(lái)先進(jìn)設(shè)備的不斷引用，也使得設(shè)備維護(hù)與診斷技術(shù)在煙草行業(yè)得到了充分應(yīng)用與發(fā)展。

高強(qiáng)等人針對(duì)煙草流企業(yè)設(shè)備管理的特點(diǎn)，通過(guò)將以往分散的設(shè)備管理部分集合在一起，在Visual Studio 2008 環(huán)境下運(yùn)用C#語(yǔ)言采用.NET技術(shù)開(kāi)發(fā)了一款設(shè)備管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備管理過(guò)程的信息化，通過(guò)將設(shè)備相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄到設(shè)備管理系統(tǒng)中，使得對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的管理從原來(lái)的人工記錄，依靠經(jīng)驗(yàn)維護(hù)，上升到計(jì)算機(jī)集成信息化的預(yù)防性維護(hù)管理，切實(shí)提高了設(shè)備管理實(shí)際應(yīng)用水平。

山東大學(xué)何印洲等人以卷煙設(shè)備為背景，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備維護(hù)管理的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析總結(jié)、并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用VisualC++6.0和C/C++語(yǔ)言以及SQL Sever數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)了一套卷煙設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，研究實(shí)現(xiàn)了設(shè)備分類(lèi)、編碼、點(diǎn)檢周期和手冊(cè)電子化等關(guān)鍵技術(shù)，針對(duì)設(shè)備的故障檢測(cè)提出了一種基于曲線(xiàn)擬合的故障檢測(cè)方法，但該方法的實(shí)用性缺乏進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。

于康康等人針對(duì)有軌巷道堆垛機(jī)，運(yùn)用傳感器對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后利用OPC-XML技術(shù)和web技術(shù)實(shí)現(xiàn)采集所得信息的遠(yuǎn)程傳輸，最后運(yùn)用故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行分析、研究，測(cè)試結(jié)果表明上述方法有利于遠(yuǎn)程技術(shù)支持人員及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，及時(shí)排除故障，可為用戶(hù)提高了工作效率，減少了維護(hù)時(shí)間和成本，具有一定的參考價(jià)值。章品等人通過(guò)分析堆垛機(jī)故障發(fā)生的機(jī)理，建立了系統(tǒng)的堆垛機(jī)故障樹(shù)，結(jié)合故障樹(shù)分析法，進(jìn)一步建立了堆垛機(jī)工作中可能發(fā)生的各種異常狀態(tài)的知識(shí)庫(kù)，為堆垛機(jī)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

湖南大學(xué)汪祥等人根據(jù)卷接機(jī)組故障特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了高速香煙卷接機(jī)組故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。在獲取了大量故障知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析了卷接機(jī)組故障的特點(diǎn)，提出了利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中樹(shù)的概念來(lái)對(duì)故障進(jìn)行分類(lèi)的觀點(diǎn)，并對(duì)卷接機(jī)組的故障進(jìn)行了分類(lèi)。結(jié)合各推理方法的特點(diǎn)，提出了 RBR、CBR 和ANN 相結(jié)合的集成故障診斷策略，設(shè)計(jì)了集成故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和推理方案，研究了系統(tǒng)綜合知識(shí)庫(kù)和集成推理機(jī)制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。用 VB6.0 和Microsoft Access 數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具完成了卷接機(jī)組集成故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并通過(guò)故障實(shí)例對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。

2煙草物流系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)

物流設(shè)備是煙草企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在很大程度上決定了企業(yè)的生產(chǎn)力，因此建立設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)，輔助管理決策，才能適應(yīng)企業(yè)設(shè)備維護(hù)管理的發(fā)展要求，推進(jìn)企業(yè)信息化建設(shè)的進(jìn)程。目前企業(yè)對(duì)設(shè)備的維護(hù)管理往往停留在靜態(tài)信息的管理上，無(wú)法做到對(duì)設(shè)備的整個(gè)生命周期的動(dòng)態(tài)管理，因此開(kāi)發(fā)一套功能完善的設(shè)備維護(hù)管理及故障診斷系統(tǒng)是十分必要的。

2.1系統(tǒng)總體概述

整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)PLC實(shí)時(shí)收集、匯總設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)；以Intouch組態(tài)軟件為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)管理任務(wù)，包括設(shè)備臺(tái)帳管理、設(shè)備運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)管理、設(shè)備點(diǎn)檢管理、設(shè)備管理等任務(wù)；引入Petri網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)成品庫(kù)物流系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，并通過(guò)仿真驗(yàn)證所建模型的可行性與可靠性；采用C#語(yǔ)言與SQL數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)一款故障診斷軟件，基于故障樹(shù)規(guī)則匹配與專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷的智能化，并以GSM無(wú)線(xiàn)模塊為輔助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報(bào)警功能；運(yùn)用基于Petri網(wǎng)的系統(tǒng)模型仿真實(shí)現(xiàn)故障重構(gòu)功能；采用基于多方法融合的故障預(yù)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流設(shè)備的故障預(yù)測(cè)功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2.2基于OPC技術(shù)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

成品物流控制系統(tǒng)以PLC為核心，采用集中―分散控制，主PLC通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)連接現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。由于主PLC選用羅克韋爾（AB）ControlLogix系統(tǒng)，運(yùn)用件煙輸送鏈路的控制；堆垛機(jī)、碼垛機(jī)器人、穿梭車(chē)、升降機(jī)等單臺(tái)智能設(shè)備分別采用不同系列的西門(mén)子PLC進(jìn)行控制。因此，采用OPC技術(shù)確立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)接口，可以靈活、快捷地以現(xiàn)有PLC控制器為基礎(chǔ)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)采集得到底層不同設(shè)備的狀態(tài)信息，以供Intouch組態(tài)軟件及C#編寫(xiě)的故障診斷軟件使用，實(shí)現(xiàn)不同軟件模塊間的信息交互。

2.3設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控優(yōu)化

以Intouch組態(tài)軟件為平臺(tái)，組態(tài)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物流設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。針對(duì)Intouch組態(tài)軟件在可視化程度方面的不足之處，在普通組態(tài)監(jiān)控界面基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用將三維制圖軟件（3DMax、Solidworks）繪制渲染的位圖導(dǎo)入組態(tài)軟件的方法，以增強(qiáng) Intouch組態(tài)可視化效果，同時(shí)利用腳本語(yǔ)音設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)組態(tài)元件任意曲線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)控制，彌補(bǔ)組態(tài)軟件中不能進(jìn)行曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的不足，增強(qiáng)組態(tài)動(dòng)畫(huà)的實(shí)效性，從而更加真實(shí)地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4設(shè)備維護(hù)管理子系統(tǒng)

采用C#開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)煙草物流系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)管理，完成設(shè)備管理過(guò)程信息化和智能化，實(shí)現(xiàn)常規(guī)設(shè)備維護(hù)管理的各項(xiàng)功能。設(shè)備管理系統(tǒng)具體功能設(shè)計(jì)及電子記錄表格樣式如圖：2、3所示。

2.5故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)

綜合故障樹(shù)便于對(duì)事件分析、規(guī)則匹配推理的直觀性和速度快的優(yōu)點(diǎn)，建立一種以故障樹(shù)來(lái)獲取和分析知識(shí)，以規(guī)則匹配來(lái)進(jìn)行推理的故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用C#語(yǔ)音與SQL server編寫(xiě)故障診斷軟件，利用人工智能技術(shù)及專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行推理分析，第一時(shí)間報(bào)警故障節(jié)點(diǎn)、故障類(lèi)型及故障原因等信息，同時(shí)給出故障處理意見(jiàn)與操作流程。圖4所示為故障診斷流程示意圖，圖5所示為專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖。

利用Petri網(wǎng)圖形演繹方法，通過(guò)將系統(tǒng)所不希望發(fā)生的事件作為頂庫(kù)所，逐步找出導(dǎo)致這一事件的所有可能因素作為中間庫(kù)所和底庫(kù)所，分析系統(tǒng)故障，建立Petri 網(wǎng)故障模型，仿真計(jì)算各類(lèi)潛在故障發(fā)生的概率，以達(dá)到故障預(yù)測(cè)作用和故障重構(gòu)功能?；谙到y(tǒng)大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)與仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，融合多種故障預(yù)測(cè)方法，形成科學(xué)完善的故障預(yù)測(cè)機(jī)制。通過(guò)分類(lèi)分機(jī)型對(duì)設(shè)備故障時(shí)間、故障頻率的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和機(jī)理分析，確定設(shè)備故障發(fā)生周期，在故障預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上重點(diǎn)維護(hù)保養(yǎng)，盡可能減少生產(chǎn)過(guò)程中突發(fā)的設(shè)備事故。

2.6基于GSM的遠(yuǎn)程故障報(bào)警

煙草物流系統(tǒng)中堆垛機(jī)、穿梭車(chē)、碼垛機(jī)機(jī)器人屬于全自動(dòng)化運(yùn)行設(shè)備，大部分時(shí)間都工作在無(wú)人值守狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)如何讓維護(hù)人員及時(shí)察覺(jué)，第一時(shí)間掌握故障信息，并能對(duì)設(shè)備實(shí)施遠(yuǎn)程重啟故障恢復(fù)等控制手段非常重要。目前借助Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障維護(hù)是解決上述問(wèn)題的手段之一，但是用這種方法解決問(wèn)題，仍然需要有人員在網(wǎng)絡(luò)終端職守，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式報(bào)警技術(shù)方案復(fù)雜、成本高，并且受到網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍上網(wǎng)手段等條件的限制，很難做到隨時(shí)隨地?zé)o縫地監(jiān)控遠(yuǎn)程設(shè)備。GSM移動(dòng)通信網(wǎng)是目前覆蓋范圍最廣泛的網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)簡(jiǎn)單容易，利用GSM網(wǎng)絡(luò)通過(guò)短信的方式對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)和監(jiān)控經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

3結(jié)論

搞好設(shè)備管理和運(yùn)行維護(hù)是煙草企業(yè)提高投資效益的重要保障，是固定資產(chǎn)保值、增值的有效途徑，是提高生產(chǎn)效率，提升經(jīng)濟(jì)效益，降低設(shè)備使用費(fèi)用的重要途徑，也是增強(qiáng)煙草企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的迫切需要。應(yīng)用故障診斷技術(shù)對(duì)煙草物流設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，能及時(shí)地、正確地對(duì)各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)做出診斷，預(yù)防或消除故障，對(duì)物流設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性和有效性，以期把故障損失降低到最低水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍金成.煙草工業(yè)設(shè)備管理工作探析[J].科技風(fēng)，2013（13）：225.

設(shè)備故障診斷系統(tǒng)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】大型水電廠設(shè)備;遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè);遠(yuǎn)程故障診斷

我國(guó)電力企業(yè)改革的不斷深入，導(dǎo)致了發(fā)電企業(yè)將設(shè)備可靠性的提高與維修成本的降低作為了其經(jīng)濟(jì)效益的考核指標(biāo)之一。當(dāng)前，水電廠對(duì)于設(shè)備的檢修采用的是定期制度，這種檢修的制度一方面盲目性較強(qiáng)，另一方面對(duì)設(shè)備的故障只能夠事后檢測(cè)，不能夠提前防范。因此，本文提出了遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備可靠性的提高與維修成本的降低，提高發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

一、水電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷現(xiàn)狀

當(dāng)前，我國(guó)常規(guī)的水電裝機(jī)容量已經(jīng)位居世界第一位，而且狀態(tài)檢修也受到了越來(lái)越多人的重視，對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)與檢修工作進(jìn)行了探索。國(guó)內(nèi)外當(dāng)前的設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)大都是包含多個(gè)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但是各個(gè)系統(tǒng)之間只是單純的疊加，并不能夠形成集成化設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)。當(dāng)前，國(guó)外已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了可集成化的系統(tǒng)平臺(tái)，如美國(guó)本特利內(nèi)華達(dá)的3500系統(tǒng)+System1系統(tǒng)，瑞士的VM600 系統(tǒng)，芬蘭Rovsing公司的Dynamics系統(tǒng)等。

二、系統(tǒng)構(gòu)建

（一）規(guī)劃目標(biāo)

對(duì)大型水電廠來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修，需要通過(guò)檢測(cè)和診斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都會(huì)安裝子檢測(cè)系統(tǒng)，這些檢測(cè)系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個(gè)完整的檢測(cè)診斷網(wǎng)絡(luò)，并且以中心診斷層向外散發(fā)，逐漸擴(kuò)散到各個(gè)子監(jiān)測(cè)點(diǎn)，再由子監(jiān)測(cè)點(diǎn)向外散發(fā)到用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)層，這不僅構(gòu)成了一個(gè)完整的大型變電站監(jiān)測(cè)與診斷體系，同時(shí)也在水電站布下了全覆蓋的動(dòng)態(tài)檢測(cè)網(wǎng)。

在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該充分考慮電站選址的實(shí)際情況，綜合其他機(jī)組的參數(shù)、引進(jìn)設(shè)備的特點(diǎn)、電站所在位置的地理環(huán)境特點(diǎn)等內(nèi)外部因素，并在此基礎(chǔ)上確定好水電站設(shè)備的選型，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系有全面的把握，最終確定檢測(cè)的對(duì)象，以及采取的監(jiān)測(cè)方法，建立起對(duì)大型水電站的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控體系，使水電站時(shí)刻在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與保護(hù)中，維持各設(shè)備的正常運(yùn)行。

實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效的對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估，若設(shè)備處于非正常的狀態(tài)，則系統(tǒng)能夠及時(shí)的發(fā)出警報(bào)，提示工作人員系統(tǒng)存在設(shè)備漏洞，需要進(jìn)行維修。另外，該系統(tǒng)還具備初步診斷故障的功能，系統(tǒng)中帶有各項(xiàng)設(shè)備的歷史運(yùn)轉(zhuǎn)記錄，并且能夠綜合設(shè)備的特征來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)估，初步診斷出故障產(chǎn)生的地點(diǎn)、故障的類(lèi)型、產(chǎn)生的原因、造成危害的程度，甚至初步預(yù)測(cè)出故障可能的未來(lái)走勢(shì)，為維修人員的維修工作提供有價(jià)值的參考。

（二）階段實(shí)施步驟

首先，對(duì)當(dāng)前的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行整合，以中心診斷層作為整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，將各個(gè)子系統(tǒng)連接在一起，最終能夠形成一個(gè)全面的、開(kāi)放式的，并且分層分級(jí)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)水電站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

其次，在安裝好各監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)之后，需要綜合當(dāng)前機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展程度，應(yīng)選擇適合該變電站系統(tǒng)架構(gòu)的監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如發(fā)電機(jī)氣隙、機(jī)組噪聲、GIS局放、機(jī)組穩(wěn)定性等等。在前期試驗(yàn)階段，可先選擇一臺(tái)機(jī)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在確保無(wú)誤之后再擴(kuò)散到其他機(jī)組上，并最終形成一個(gè)全面囊括各子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系。

三、監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

依據(jù)上文中系統(tǒng)構(gòu)建目標(biāo)，大型水電廠設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大型水電廠設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)

與故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（一）電站監(jiān)測(cè)層概述

所謂的電站監(jiān)測(cè)層其主要是由廠級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)器和監(jiān)測(cè)裝置等兩個(gè)部分組成，其主要職責(zé)通過(guò)整合各個(gè)裝置的離線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)來(lái)分析出系統(tǒng)所需要獲取的數(shù)據(jù)，然后將整合之后的數(shù)據(jù)通過(guò)統(tǒng)一的格式向服務(wù)器進(jìn)行發(fā)送。廠家數(shù)據(jù)服務(wù)器則主要被用于儲(chǔ)存各個(gè)廠家的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

（二）中心診斷層概述

所謂的中心診斷層主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、儲(chǔ)存、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能，整個(gè)過(guò)程中主要實(shí)現(xiàn)了為系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)的分析和診斷。

四、監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的建設(shè)模式

（一）數(shù)據(jù)存貯與數(shù)據(jù)傳輸所采用的模式

表1 子系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)參考數(shù)量

序號(hào) 內(nèi)容 測(cè)點(diǎn)數(shù)

1 空氣間隙 16

2 線(xiàn)棒振動(dòng) 5

3 振動(dòng)擺度 7

4 電氣絕緣 4

5 磁場(chǎng)強(qiáng)度 2

6 水壓脈動(dòng) 6

7 空氣氣蝕 7

8 常規(guī)參量 32

在對(duì)水電廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，其檢測(cè)的內(nèi)容包括機(jī)組穩(wěn)定、水輪機(jī)效率、環(huán)境噪音、局部放電等方面，會(huì)設(shè)置多個(gè)機(jī)組監(jiān)測(cè)點(diǎn)（如表1所示）。如果將水電廠的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)之后將會(huì)出現(xiàn)非常龐大的數(shù)據(jù)量。如果采用實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆绞?，則需要龐大的網(wǎng)絡(luò)配置才能夠進(jìn)行，而且在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方面也非常困難。水電廠的這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有突變量不大的特點(diǎn)，因此只需要提取其中的特征數(shù)據(jù)就能夠滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)的需要，將這些數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸與存儲(chǔ)。

在監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)程存儲(chǔ)的過(guò)程中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)由于其高壓縮比及分布式的特征而非常實(shí)用。對(duì)于特征參數(shù)而言，所有的數(shù)據(jù)服務(wù)器都需要全部保存的，而波形數(shù)據(jù)則不同，廠級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)器需要對(duì)原始的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行完整保存，但是診斷中心則只需要保存部分波形數(shù)據(jù)，在必要的時(shí)候能夠?qū)S級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)器中的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)召喚，從而是實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)電站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行集中的監(jiān)測(cè)與診斷。

（二）監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)安全模式

設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)中的安全包括兩個(gè)方面，一方面是網(wǎng)絡(luò)安全，需要參照各種相關(guān)的規(guī)定以及電廠外接系統(tǒng)的實(shí)際情況，對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行橫向的隔離與縱向的加密。

五、總結(jié)

狀態(tài)檢修指的是通過(guò)對(duì)水電廠設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上對(duì)檢修的項(xiàng)目進(jìn)行安排。這種檢修方式比較具有針對(duì)性，而且能夠?qū)υO(shè)備的故障進(jìn)行提前的防范，能夠有目的的進(jìn)行檢修，從而提高檢修的效率。本文對(duì)大型水電廠設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了闡述與說(shuō)明，系統(tǒng)通過(guò)該系統(tǒng)來(lái)使水電站設(shè)備的可用率得到提高，使設(shè)備的維修成本得到降低，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，真正促進(jìn)水電廠經(jīng)濟(jì)效益的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]顧倩，陳思明，李思思，等.基于低碳理念的水電廠設(shè)備管理方案的規(guī)劃研究[D].浙江大學(xué)，2012.

設(shè)備故障診斷系統(tǒng)范文第3篇

關(guān)鍵詞：液壓傳動(dòng)系統(tǒng);故障診斷

一個(gè)液壓系統(tǒng)工作是否能夠正常工作,關(guān)鍵取決于壓力和流量是否處于正常工作狀態(tài),以及系統(tǒng)溫度和執(zhí)行器速度等參數(shù)是否正常。液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)象是各種各樣的,同一因素可能造成不同的故障現(xiàn)象,而同一故障又可能對(duì)應(yīng)著多種不同原因。如:油液的污染可能造成液壓系統(tǒng)壓力、流量或方向等各方面的故障,這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來(lái)極大困難。為此,本文就液壓系統(tǒng)故障診斷方法進(jìn)行必要的探索與分析。

1.故障診斷的一般原則

分析問(wèn)題是解決問(wèn)題的前提,正確分析故障是排除故障的前提,液壓系統(tǒng)故障大部分并非突然發(fā)生,故障發(fā)生前總有先兆,如果先兆沒(méi)有引起注意,當(dāng)先兆發(fā)展到一定程度就會(huì)發(fā)生故障現(xiàn)象的發(fā)生。引起液壓系統(tǒng)故障的原因是多種多樣的,并不是無(wú)固定規(guī)律可尋,而是有一定的規(guī)律可尋的。統(tǒng)計(jì)表明,液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障大約90%都是由于操作手和工作人員沒(méi)有按照規(guī)定對(duì)機(jī)械和設(shè)備進(jìn)行必要的保養(yǎng)和檢查所致。為了快速、準(zhǔn)確、方便地診斷故障,必須充分認(rèn)識(shí)液壓故障的特點(diǎn)和規(guī)律,以下原則在故障診斷中值得遵循:

1.1 檢查液壓系統(tǒng)工作環(huán)境。

正確的工作環(huán)境和工作條件是液壓系統(tǒng)正常工作的前提。液壓系統(tǒng)要正常的工作,需要一定的工作環(huán)境和工作條件作平臺(tái),如果工作環(huán)境嚴(yán)重不符合該系統(tǒng)正常工作的標(biāo)準(zhǔn),想要系統(tǒng)不出現(xiàn)故障幾乎是不可能的,所以在故障診斷之初我們就應(yīng)該首先判斷并確定液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境是否正常,對(duì)于不符合標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境和條件及時(shí)進(jìn)行更正。

1.2 判斷故障發(fā)生區(qū)域。

根據(jù)“木桶原理”我們?nèi)菀字?液壓系統(tǒng)故障發(fā)生是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題,所以在判斷故障部位時(shí)應(yīng)該根據(jù)故障現(xiàn)象和特征確定與該故障有關(guān)的區(qū)域,逐步縮小發(fā)生故障的范圍,有針對(duì)性的分析故障發(fā)生原因,最終找出故障的具體所在,做到把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。

1.3 對(duì)故障進(jìn)行綜合分析。

根據(jù)以上的方法找到故障后,就應(yīng)該逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因。為避免盲目性,我們必須根據(jù)液壓系統(tǒng)基本原理,有針對(duì)性地進(jìn)行綜合分析、邏輯判斷,盡量減少懷疑對(duì)象逐步逼近,直到找出故障部位所在。

1.4 建立完善的運(yùn)行記錄。

故障診斷是建立在運(yùn)行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運(yùn)行記錄,這是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學(xué)依據(jù);建立設(shè)備運(yùn)行故障分析表,它是使用經(jīng)驗(yàn)的高度概括總結(jié),有助于對(duì)故障現(xiàn)象迅速做出判斷;具備一定檢測(cè)手段,可對(duì)故障做出準(zhǔn)確的定量分析。

2.傳統(tǒng)的故障診斷方法

邏輯分析逐步逼近法是目前查找液壓系統(tǒng)故障較為傳統(tǒng)的方法。這種方法是通過(guò)綜合分析和條件判斷來(lái)實(shí)現(xiàn),即工程機(jī)械維修人員通過(guò)“看”“聽(tīng)”“摸”“聞”和簡(jiǎn)單的測(cè)試以及對(duì)液壓系統(tǒng)基本原理的理解,憑工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷尋找故障和故障發(fā)生的原因。這種方法的具體做法是當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),因?yàn)楣收系脑蛴性S多種可能性,一般是采用邏輯代數(shù)方法,將可能出現(xiàn)的故障原因列表,然后根據(jù)先易后難的原則逐一進(jìn)行邏輯判斷,逐項(xiàng)逼近,最終找出故障原因。

這種方法對(duì)于那些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)維修人員說(shuō),是一個(gè)非常有效的方法,因?yàn)檫@種方法在故障診斷過(guò)程中要求工程技術(shù)維修人員具有豐富的液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)和較強(qiáng)的分析問(wèn)題排除故障的能力,才能夠保證診斷的有效性和準(zhǔn)確性。但不能看出這種方法的診斷過(guò)程較為繁瑣,需要經(jīng)過(guò)大量的檢查和驗(yàn)證工作,而且只能是定性地分析,診斷的故障原因不夠準(zhǔn)確,況且也無(wú)法減少系統(tǒng)故障檢測(cè)的盲目性以及拆裝工作量,因此,傳統(tǒng)的邏輯分析逐步逼近法已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代液壓系統(tǒng)維修的要求。

3.基于參數(shù)測(cè)量的故障診斷方法

隨著液壓系統(tǒng)逐步向大型化和自動(dòng)控制方向發(fā)展,同時(shí)出現(xiàn)了多種故障診斷方法。如鐵譜診斷和基于人工智能的專(zhuān)家診斷系斷,這些方法雖然給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來(lái)廣闊的前景,但這些方法大都需要昂貴的檢測(cè)設(shè)備和復(fù)雜的傳感控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng),目前不適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)推廣使用。下面介紹一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的基于參數(shù)測(cè)量的液壓系統(tǒng)故障診斷方法。

設(shè)備故障診斷系統(tǒng)范文第4篇

由于機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)大多數(shù)都在比較惡劣的環(huán)境中工作，如受潮受熱或者是震動(dòng)等，因此經(jīng)常出現(xiàn)各類(lèi)故障。隨著機(jī)電技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的電氣化程度越來(lái)越高，電氣系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行中占據(jù)更加重要的位置，如何采用科學(xué)手段對(duì)電氣系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷是我們必須要思考的問(wèn)題。

1. 機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)概述

機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)主要由兩部分組成，其一是電氣設(shè)備，主要包括啟動(dòng)系統(tǒng)、蓄電池、發(fā)電機(jī)以及用電設(shè)備等?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)電氣設(shè)備具有以下特征：電器設(shè)備上的電路都是模擬電路，因此診斷起來(lái)具有多樣性的特征。故障診斷過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響，包括信號(hào)的傳播和接收能力、噪聲以及容差等，因此診斷過(guò)程中容易出現(xiàn)失誤，一方面是重要故障不容易被診斷出來(lái)，另一方面是即使診斷出來(lái)，結(jié)果的精度也比較低，不能明確故障原因。因此，目前對(duì)模擬電路的診斷并沒(méi)有形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的體系，仍舊需要將技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)作為重要依據(jù)。

其二是電子系統(tǒng)，包括電子檢測(cè)系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、功率控制系統(tǒng)以及傳感系統(tǒng)等。電子系統(tǒng)最大的特征就是使用低壓直流單線(xiàn)制，采用數(shù)字電路對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行控制。數(shù)字電路的狀態(tài)有兩個(gè)，分別是0和1，只要將真值表列出來(lái)，就能夠?qū)⒃蚺c結(jié)果一一對(duì)應(yīng)。因此，數(shù)字電路的診斷具有較強(qiáng)的規(guī)范性，且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，人們對(duì)診斷原理的研究也越來(lái)越深入，診斷技術(shù)之間成熟，一些診斷程序以及先進(jìn)的診斷設(shè)備已經(jīng)投入使用，并取得了不錯(cuò)的效果[1]。

2. 機(jī)械設(shè)備電氣系統(tǒng)的故障檢測(cè)與診斷

2.1依靠技術(shù)人員的感官進(jìn)行診斷

電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)資冒煙、震動(dòng)以及火花等易于觀察的現(xiàn)象，因此感官診斷是一種重要的故障診斷方法。首先是眼觀，主要是“煙”的顏色進(jìn)行判斷，如果看到設(shè)備中冒出白煙，可以判斷出電氣設(shè)備過(guò)渡受熱，是水分蒸發(fā)產(chǎn)生大量水蒸氣導(dǎo)致的，可以說(shuō)其并不屬于真正的“煙”，只要對(duì)其進(jìn)行烘干處理就可以解決。如果看到設(shè)備中冒出黃煙，可以判斷出電源過(guò)電流導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱，設(shè)備上的膠布以及油漆在高溫的烘烤下冒出黃煙，需要進(jìn)一步檢測(cè)過(guò)電流產(chǎn)生的原因并及時(shí)處理，防止設(shè)備被燒壞。如果看到設(shè)備中冒出黑煙，可以判斷出系統(tǒng)中的某個(gè)電氣設(shè)備已經(jīng)被損壞，絕緣系統(tǒng)失去作用，需要馬上斷開(kāi)設(shè)備，對(duì)受損設(shè)備以及損壞原因進(jìn)行檢查，并及時(shí)更換。

其次是耳聽(tīng)，如果設(shè)備鐵芯中含有線(xiàn)圈，通電后就會(huì)發(fā)出聲音。如果發(fā)出嗡嗡聲，聲音比較柔和均勻，就可以判斷出設(shè)備處于正常工作狀態(tài)下；聲音比較急躁，大小不均勻，可以判斷出設(shè)備通電電流發(fā)生急劇變化，有可能是機(jī)械故障，也有可能是電氣故障。如果發(fā)出滋滋聲，可以判斷出設(shè)備出現(xiàn)不正常放電問(wèn)題，有可能是設(shè)備發(fā)生短路，也有可能是導(dǎo)體連接處發(fā)生電弧。如果發(fā)出“啪啪”聲，聲音比較響亮，類(lèi)似放槍?zhuān)梢耘袛喑鲈O(shè)備中的元件可能已經(jīng)被燒熔。如果聲音比較沉悶，可以判斷出故障點(diǎn)不在外側(cè)，而是在深處。

最后是觸摸，技術(shù)人員將手放在設(shè)備外殼上，如果感覺(jué)非常燙，說(shuō)明表明溫度達(dá)到了50度，而電器設(shè)備的內(nèi)部溫度一般比外殼要高出10度到20度，說(shuō)明設(shè)備內(nèi)部溫度很有可能已經(jīng)超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的工作的極限溫度。如果不采取降溫措施，電動(dòng)機(jī)就會(huì)加速老化，降低使用壽命。

2.2短路與斷路檢測(cè)法

首先是試燈檢測(cè)法，就是將發(fā)動(dòng)機(jī)用夾子夾住，接通開(kāi)關(guān)以后，用測(cè)試棒逐段檢測(cè)，如果試燈亮了，說(shuō)明電路正常接通。如果試燈不亮，說(shuō)明發(fā)生斷路故障，故障點(diǎn)就處于亮燈和不亮燈之間。

其次是利用電壓表對(duì)斷路情況進(jìn)行檢測(cè)，需要在發(fā)動(dòng)機(jī)上連接直流電壓表的一個(gè)接線(xiàn)柱，將測(cè)試棒從另一個(gè)接線(xiàn)柱上引出，之后接通開(kāi)關(guān)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行逐段檢查。如果電壓表存在指示電壓，說(shuō)明電路正常接通。如果電壓表中沒(méi)有指示電壓，說(shuō)明發(fā)生斷路故障，故障點(diǎn)位置就處于有無(wú)指示電壓的兩點(diǎn)之間。

最后是電源短接檢測(cè)法，這種方法主要用來(lái)判斷設(shè)備是否發(fā)生短路故障。按照檢測(cè)要求連接好電路后通電，如果保險(xiǎn)絲熔斷，說(shuō)明存在短路故障，檢測(cè)短路具體部位時(shí)，可以采用電源短接法。將火線(xiàn)從蓄電池上引出，從用電設(shè)備向著開(kāi)關(guān)方向逐段接觸檢測(cè)，根據(jù)設(shè)備反應(yīng)判斷出故障位置。

2.3綜合診斷法

電氣系統(tǒng)的檢測(cè)有很多種方法，這些方法雖然在維護(hù)機(jī)械設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，但是仍舊不能滿(mǎn)足實(shí)際需要。首先，檢測(cè)功能比較單一，每次檢測(cè)大多數(shù)都是針對(duì)一種或者是幾種電氣設(shè)備，綜合性不強(qiáng)；其次，檢測(cè)過(guò)程中的自動(dòng)化程度不高，檢測(cè)效率還有待提升；最后，故障診斷結(jié)束以后，經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)或者是漏報(bào)問(wèn)題，為后續(xù)維修工作帶來(lái)麻煩。為了解決上述問(wèn)題，人們提出了綜合診斷方法，就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，將各種診斷方式綜合起來(lái)使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短。該種診斷方式的應(yīng)用范圍較廣，自動(dòng)化程度高，可以對(duì)輸出電壓以及激磁電流等重要設(shè)備信息進(jìn)行時(shí)時(shí)采集，系統(tǒng)自動(dòng)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果判斷出故障位置，并在系統(tǒng)中直接顯示出來(lái)。技術(shù)人員可以根據(jù)系統(tǒng)顯示的故障位置以及故障類(lèi)型直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，針對(duì)性較強(qiáng)，用最短的時(shí)間修復(fù)故障，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.4紅外線(xiàn)診斷法

設(shè)備故障診斷系統(tǒng)范文第5篇

Abstract： According to the characteristics of fault diagnosis of communication instruments in TT&C-ship and the needs of diagnosis， we made fault tree analysis and expert system technology were combined ，based on this，we designed the complete system model， designed knowledge model， designed fault diagnosis flow of the common meteorological instruments. The system should made operator lookup and solve instruments fault quickly and true.

關(guān)鍵詞： 通信裝備；故障診斷；故障樹(shù)；專(zhuān)家系統(tǒng)

Key words： communication instrument；Fault Diagnosis；Fault Tree；Expert System

中圖分類(lèi)號(hào)：V55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）33-0190-03

0 引言

目前測(cè)量船在用的通信裝備技術(shù)含量高、工作原理復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)、種類(lèi)繁多，測(cè)量船出海期間通信的實(shí)時(shí)性對(duì)通信保障工作提出極高的要求，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的海上船搖對(duì)通信裝備也具有很大的影響，這些因素都為科技人員對(duì)通信裝備維護(hù)保養(yǎng)設(shè)置了很高的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要求一旦裝備發(fā)生任何故障，科技人員要能夠快速定位解除故障，對(duì)崗位人員的故障排查、定位能力要求很高。而當(dāng)前航天測(cè)量船對(duì)通信裝備的故障診斷排查主要依靠科技人員的經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)完成，效率不高。因此，設(shè)計(jì)一套測(cè)量船通信裝備故障診斷系統(tǒng)用來(lái)有效輔助科技人員快速、準(zhǔn)確進(jìn)行裝備故障診斷，便成為當(dāng)前一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)思想

故障樹(shù)分析法[1]是一種將系統(tǒng)故障形成原因按樹(shù)枝狀逐級(jí)細(xì)化的圖形演繹方法。它通過(guò)對(duì)可能造成系統(tǒng)故障的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等）進(jìn)行分析，畫(huà)出邏輯框圖（故障樹(shù)）；再對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的故障事件，由總體至部分按樹(shù)枝狀逐級(jí)細(xì)化分析。常見(jiàn)的故障樹(shù)診斷主要有邏輯推理診斷法和最小割集診斷法[2]。

專(zhuān)家系統(tǒng)[3]是一種智能計(jì)算機(jī)程序，它是運(yùn)用知識(shí)和推理來(lái)解決只有專(zhuān)家才能解決的問(wèn)題。由于不同的專(zhuān)家系統(tǒng)所需要完成的任務(wù)和特點(diǎn)不同，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也不盡相同。目前比較流行的專(zhuān)家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)包括人機(jī)接口、推理機(jī)、解釋器、知識(shí)庫(kù)管理模塊、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)庫(kù)。

針對(duì)航天測(cè)量船裝備故障診斷的特點(diǎn)及診斷需求，根據(jù)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)原則，從產(chǎn)生與作用、知識(shí)獲取、知識(shí)轉(zhuǎn)換、診斷功能的擴(kuò)展等方面歸納分析出故障樹(shù)分析法與專(zhuān)家系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn)，作為故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。

1.1 從專(zhuān)家系統(tǒng)與故障樹(shù)的產(chǎn)生和作用來(lái)看，兩者是有一定聯(lián)系的 故障樹(shù)是圖形化的用于系統(tǒng)可靠性分析和故障診斷的模型；而專(zhuān)家系統(tǒng)是當(dāng)系統(tǒng)失效時(shí)綜合利用各種診斷信息，依據(jù)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)，通過(guò)推理確定系統(tǒng)的故障原因，并給出排除故障的方法和建議。

1.2 從專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)獲取的角度來(lái)看，故障樹(shù)分析法也是一種基于診斷模型的知識(shí)獲取方法，該方法在故障診斷中的應(yīng)用在一定程度上解決了專(zhuān)家系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)知識(shí)獲取的瓶頸問(wèn)題。

1.3 從故障樹(shù)知識(shí)與專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看，故障樹(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。故障樹(shù)的頂事件對(duì)應(yīng)于專(zhuān)家系統(tǒng)要分析解決的任務(wù)，其底事件對(duì)應(yīng)于專(zhuān)家系統(tǒng)的推理結(jié)果；而故障樹(shù)由頂?shù)降椎膶哟魏瓦壿嬯P(guān)系對(duì)應(yīng)于專(zhuān)家系統(tǒng)的整個(gè)推理過(guò)程。

1.4 從故障樹(shù)分析方法對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷功能的擴(kuò)展角度來(lái)看，邏輯推理診斷法用故障樹(shù)中各底事件、中間事件、頂事件的發(fā)生概率對(duì)故障樹(shù)轉(zhuǎn)化生成的規(guī)則進(jìn)行排序，提高了系統(tǒng)搜索匹配規(guī)則的效率；在最小割集診斷法中，引入最小割集重要度和底事件概率重要度，提高了故障診斷命中率，減少了測(cè)試工作量。故本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用邏輯推理診斷法和最小割集診斷法結(jié)合的故障診斷方法。

2 總體模型設(shè)計(jì)

航天測(cè)量船通信裝備故障診斷系統(tǒng)主要包括六個(gè)功能模塊，分別為：系統(tǒng)管理模塊、知識(shí)庫(kù)管理模塊、故障診斷模塊、診斷維修記錄模塊、輔助工具模塊、幫助模塊等六個(gè)模塊。其中每個(gè)模塊可以分別通過(guò)包含各自的子模塊來(lái)具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)模型如圖1所示。

2.1 系統(tǒng)管理模塊 主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)連接配置、用戶(hù)登錄、用戶(hù)管理、修改密碼等功能。

2.2 知識(shí)庫(kù)管理模塊 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的獲取、管理和維護(hù)，以使知識(shí)庫(kù)不斷完善。

①知識(shí)獲取子模塊：可通過(guò)向?qū)Ш驮O(shè)計(jì)視圖兩種方式獲取知識(shí)。向?qū)Х绞竭m用于初次創(chuàng)建某裝備知識(shí)庫(kù)；設(shè)計(jì)視圖方式適合于對(duì)已初步形成的某裝備的知識(shí)庫(kù)實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的局部知識(shí)獲取。②知識(shí)管理子模塊：實(shí)現(xiàn)將知識(shí)以數(shù)據(jù)庫(kù)表的形態(tài)呈現(xiàn)給用戶(hù)，以便用戶(hù)對(duì)各種表中存儲(chǔ)的知識(shí)直接進(jìn)行添加、刪除、編輯、查詢(xún)等操作。③知識(shí)檢索子模塊：將知識(shí)按照不同的裝備、不同的歸屬結(jié)點(diǎn)以及不同的知識(shí)類(lèi)別進(jìn)行列表索引。④知識(shí)備份子模塊：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部知識(shí)的復(fù)制備份。

2.3 故障診斷模塊 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)選定裝備的故障診斷工作，提供邏輯推理和最小割集兩種診斷方法。

①故障識(shí)別子模塊：主要通過(guò)與用戶(hù)交互相關(guān)的診斷信息來(lái)實(shí)現(xiàn)故障類(lèi)型的判斷。②邏輯推理診斷子模塊：主要實(shí)現(xiàn)利用邏輯推理診斷方法進(jìn)行故障診斷。③最小割集診斷子模塊：主要實(shí)現(xiàn)利用最小割集診斷方法進(jìn)行故障診斷。④診斷維修記錄參考子模塊：將調(diào)用邏輯推理診斷子模塊或最小割集診斷子模塊進(jìn)行故障診斷的故障類(lèi)型相關(guān)診斷維修記錄提供給用戶(hù)參考，幫助用戶(hù)進(jìn)行故障維修。⑤排故措施參考子模塊：對(duì)調(diào)用邏輯推理診斷子模塊的診斷最終結(jié)論或最小割集診斷子模塊中的每一步診斷提示給出相關(guān)的排故措施，幫助用戶(hù)進(jìn)行故障維修。⑥診斷維修記錄存檔子模塊：當(dāng)用戶(hù)對(duì)故障診斷的結(jié)論進(jìn)行維修驗(yàn)證后，需提交此次故障維修相關(guān)信息，如維修結(jié)論、維修結(jié)論描述、維修解決方案、維修人員、維修時(shí)間、維修地點(diǎn)、裝備編號(hào)、生產(chǎn)廠家、服役時(shí)間等要素。

2.4 診斷維修記錄模塊 主要實(shí)現(xiàn)對(duì)診斷維修記錄的查詢(xún)、增加、刪除、編輯等管理維護(hù)以及對(duì)系統(tǒng)存檔的診斷維修記錄進(jìn)行定量分析。

2.5 輔助工具模塊 主要提供一些系統(tǒng)的輔助工具功能，如Visio繪圖工具、打印、記事本、計(jì)算器等。

2.6 幫助模塊 主要包括關(guān)于系統(tǒng)的簡(jiǎn)單信息和使用幫助。

3 診斷知識(shí)庫(kù)E-R模型設(shè)計(jì)

診斷知識(shí)庫(kù)中擁有知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量是本系統(tǒng)性能和問(wèn)題求解能力的關(guān)鍵因素[4]，根據(jù)面向?qū)ο蟮牟煌蓪⒐收显\斷知識(shí)庫(kù)大致分為七個(gè)數(shù)據(jù)表：結(jié)點(diǎn)表、故障類(lèi)型表、故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)事件表、故障識(shí)別規(guī)則表，故障規(guī)則表、測(cè)試條目表、排故措施表。圖2為通信裝備故障診斷知識(shí)庫(kù)的E-R圖（下劃線(xiàn)的數(shù)字表示是其所屬實(shí)體的主鍵）。

圖中數(shù)字標(biāo)示的含義具體如下：

1：結(jié)點(diǎn)名稱(chēng)；2：結(jié)點(diǎn)編號(hào)；3：結(jié)點(diǎn)層次；4：結(jié)點(diǎn)所屬儀器裝備編號(hào)；5：父結(jié)點(diǎn)編號(hào)；6：子結(jié)點(diǎn)編號(hào)組合；7：結(jié)點(diǎn)原理（文字說(shuō)明）；8：結(jié)點(diǎn)原理圖編號(hào)；9：維修知識(shí)屬性；10：維修知識(shí)內(nèi)容；

11：故障類(lèi)型名稱(chēng)；12：故障類(lèi)型編號(hào)；13：故障類(lèi)型所屬結(jié)點(diǎn)編號(hào)；14：故障樹(shù)結(jié)構(gòu)圖編號(hào)；15：故障原理圖編號(hào)；16：故障原理（文字說(shuō)明）；17：下級(jí)鏈結(jié)故障（樹(shù)）類(lèi)型編號(hào)組合；18：故障識(shí)別規(guī)則編號(hào)；

19：故障樹(shù)節(jié)點(diǎn)事件編號(hào)；20：節(jié)點(diǎn)事件；21：節(jié)點(diǎn)事件層次；22：事件性質(zhì)；23：父節(jié)點(diǎn)事件編號(hào)；24：子節(jié)點(diǎn)事件編號(hào)組合；25：本節(jié)點(diǎn)事件與子節(jié)點(diǎn)事件的關(guān)系；26：節(jié)點(diǎn)事件隸屬故障類(lèi)型編號(hào)；

27：故障識(shí)別規(guī)則編號(hào)；28：故障類(lèi)型權(quán)值；29：故障征兆編號(hào)組合；30：故障征兆對(duì)應(yīng)的域值編號(hào)組合；31：故障征兆對(duì)應(yīng)的條件權(quán)值組合；32：用戶(hù)確認(rèn)的故障征兆對(duì)應(yīng)的可信度組合；33：前件關(guān)系；34：追加關(guān)系；35：追加前件的規(guī)則編號(hào)；36：結(jié)論編號(hào)；37：規(guī)則強(qiáng)度；38：規(guī)則閾值；39：結(jié)論域值；

40：故障規(guī)則編號(hào)；41：規(guī)則隸屬的故障類(lèi)型編號(hào)；42：規(guī)則前件編號(hào)組合；43：規(guī)則前件關(guān)系；44：追加關(guān)系（前件）；45：追加前件的規(guī)則編號(hào)；46：規(guī)則結(jié)論編號(hào)組合；47：規(guī)則結(jié)論關(guān)系；48：追加關(guān)系（結(jié)論）；49：追加結(jié)論的規(guī)則編號(hào)；50：結(jié)束標(biāo)志組合；51：規(guī)則屬性組合；

52：測(cè)試條目編號(hào)；53：測(cè)試條目隸屬的儀器裝備編號(hào)；54：測(cè)試條目?jī)?nèi)容；55：測(cè)試條件；56：測(cè)試工具；57：測(cè)試位置；58：測(cè)試位置圖編號(hào)；59：測(cè)試方法與步驟；60：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試值；61：實(shí)際測(cè)試值；

62：排故措施編號(hào)；63：排故措施針對(duì)的診斷最終結(jié)論編號(hào)；64：排故知識(shí)（文字說(shuō)明）；65：排故圖編號(hào)。

4 故障診斷流程

本文中對(duì)診斷流程設(shè)計(jì)考慮了系統(tǒng)使用的邏輯推理診斷法和最小割集診斷法。圖3為故障診斷流程圖。

用戶(hù)可通過(guò)兩種方式進(jìn)入故障診斷流程：

①第一種方式：用戶(hù)直接選擇裝備名稱(chēng)、型號(hào)、故障類(lèi)型。系統(tǒng)將該故障類(lèi)型直接調(diào)入“故障識(shí)別沖突集”中，轉(zhuǎn)入第④步；

②第二種方式：用戶(hù)根據(jù)自己的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，選擇故障可能發(fā)生的最小范圍的結(jié)點(diǎn)，也可以同時(shí)選擇提交故障征兆以及故障征兆發(fā)生的環(huán)境、條件等域值；

③若用戶(hù)在第②步中同時(shí)提交了結(jié)點(diǎn)和故障征兆兩類(lèi)信息，則系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)提供的診斷信息，按照搜索和故障識(shí)別規(guī)則的匹配策略把相匹配的故障識(shí)別規(guī)則結(jié)論放入“故障識(shí)別沖突集”中。若“故障識(shí)別沖突集”為空，則返回至第②步。若不為空，則轉(zhuǎn)入第④步；

④系統(tǒng)按照故障類(lèi)型權(quán)值大小，依次在“故障識(shí)別對(duì)話(huà)”中向用戶(hù)詢(xún)問(wèn)“故障識(shí)別沖突集”中的故障識(shí)別規(guī)則前件的可信度；

⑤系統(tǒng)按照故障規(guī)則的匹配策略，判斷出該故障類(lèi)型識(shí)別是否成功。若故障類(lèi)型識(shí)別不成功，需要修改已提交的某規(guī)則前件可信度。若成功則調(diào)用故障類(lèi)型的診斷線(xiàn)程；

⑥用戶(hù)可選擇采用邏輯推理診斷法和最小割集診斷法。若用戶(hù)選擇邏輯推理診斷法，轉(zhuǎn)入第⑦步；若用戶(hù)選擇最小割集診斷法，轉(zhuǎn)入第⑨步；

⑦系統(tǒng)定位到某故障類(lèi)型，提供與之相關(guān)的診斷維修參考。系統(tǒng)按照故障規(guī)則的搜索、匹配策略，實(shí)現(xiàn)基于故障規(guī)則的邏輯推理診斷。若啟用的是一條測(cè)試規(guī)則，則在“故障診斷對(duì)話(huà)”中依次詢(xún)問(wèn)該測(cè)試條目，并給出該測(cè)試條目的測(cè)試工作參考。若此次邏輯推理診斷成功，系統(tǒng)給出最終診斷結(jié)論的排故措施參考以及診斷路徑解釋?zhuān)蝗粝到y(tǒng)得出的最終診斷結(jié)論是另一故障類(lèi)型，則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入第⑥步。若用戶(hù)維修驗(yàn)證成功，則按要求將此次診斷維修記錄存檔后，結(jié)束診斷；若用戶(hù)維修驗(yàn)證不成功，可參閱以往該故障類(lèi)型的診斷維修記錄，幫助用戶(hù)調(diào)整維修方案，也可以轉(zhuǎn)入第⑧步或選擇最小割集診斷法進(jìn)行該故障類(lèi)型診斷；

⑧系統(tǒng)按沖突求解策略自動(dòng)調(diào)用“故障識(shí)別沖突集”中其它故障類(lèi)型的診斷線(xiàn)程，轉(zhuǎn)入第⑥步或根據(jù)用戶(hù)需要返回至第①步或第②步；

⑨系統(tǒng)為每一步診斷提示，給出相應(yīng)的排故措施參考、診斷維修記錄參考以及提供用戶(hù)查看該故障樹(shù)的各最小割集重要度、最小割集中的各底事件的概率重要度等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。若用戶(hù)在某一步的診斷提示下的維修驗(yàn)證成功，則將此次診斷維修記錄按要求存檔后，結(jié)束診斷；若用戶(hù)維修驗(yàn)證均不成功，可轉(zhuǎn)入第⑧步或選擇邏輯推理診斷法進(jìn)行該故障類(lèi)型診斷。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，航天測(cè)量船對(duì)通信裝備的故障診斷排查主要依靠科技人員長(zhǎng)期累積的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成，具有效率不高的特點(diǎn)。結(jié)合了故障樹(shù)分析法與專(zhuān)家系統(tǒng)的通信裝備故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可以輔助科技人員快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行故障分析、定位，大幅提高排除故障的效率，而且可以協(xié)助科技人員找出裝備的薄弱環(huán)節(jié)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

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