基于專家系統的家用別墅電梯故障診斷技術研究

機械設備故障診斷是識別機械設備運行狀態的一門綜合性應用科學知識，是研究機械設備運行狀態的變化在診斷信息中的反映?，F代設備的結構越來越復雜，功能越來越完善，自動化程度越來越高。但是，當設備出現故障時所帶來的影響程度也明顯增大，有時不僅僅是造成巨大的經濟損失，往往還會帶來災難性的事故。

作為建筑的中樞神經，家用別墅電梯起著不可或缺的作用，家用別墅電梯作為建筑物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經成為我們日常生活的一個不可缺少的組成部分。家用別墅電梯是一個光機電一體化產品，發生故障的情況比較復雜，故障成因、故障現象多樣化，導致故障維修定位難。本文將專家系統應用于電梯故障診斷技術，通過一起電梯干擾故障來講述專家系統工作原理，為電梯故障診斷提供了一種有效方法。

1、專家系統的概念

專家系統是一個智能計算機程序系統，其內部含有大量的某個領域內專家的知識與經驗，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領域問題。也就是說，專家系統是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統，它應用人工智能技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復雜問題，簡而言之，專家系統是一種模擬人類專家解決領域問題的計算機程序系統。

知識庫及其管理系統：知識庫及其管理系統是專家系統的核心，由事實性知識和啟發性知識構成，它是專家系統中關于一個領域或特定問題的若干專家知識的集合體，它可以向用戶提供超過一個專家的知識和經驗。用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內容來提供專家系統的性能。

推理機：推理機是一組用來控制、協調整個專家系統的方法、策略的程序，它根據用戶的輸入數據，利用知識庫中的知識，按一定推理策略，求解當前的問題，解釋用戶的請求，終推出結論。

綜合數據庫：綜合數據庫用于存儲有關領域問題的事實、數據、初始狀態、推理過程的各種中間狀態及目標等，實際上，它相當于專業系統的工作存儲區，存放用戶回答的事實、已知的事實和由推理得到的事實。

知識獲?。褐R獲取是專家系統的學習功能，將專家的經驗和知識轉化為計算機可利用的形式并形成知識庫，同時它修改知識庫中原有的知識，增加新的知識，實現自動學。一個學習系統是否具有學習能力是衡量其適應性的重要標志。

解釋器：解釋器是主要來解釋專家系統是如何推斷結論，回答用戶的提問，并使用了解推理過程及推理過程所運用的知識和數據。

2、電梯故障專家系統的建立

2.1知識的獲取

電梯故障專家系統知識的獲取目前主要采用電梯技術領域維修、安裝、調試專家和知識工程師相結合的人工獲取方式進行獲取，知識的自動獲取是專家系統進一步研究的方向。我們采用工廠安裝、調試專家向知識工程師提供電梯發生故障時狀態和目前狀態的類別以及它們之間的相互關系等領域知識，同時知識工程師現場調試獲取電梯故障信息，知識工程師對這些信息進行分析處理，建立合適的結構和規則，終變成知識系統接受的知識表示形式，設計出專家知識庫，同時在實際的測試過程中，如果沒有發現適合的知識，則對知識庫進行必要的完善，以達到真正的實用性。

2.2 知識庫的建立

電梯故障專家系統的知識由診斷知識構成，知識的表示采用框架表示法?？蚣芫褪潜硎緦嶓w類型的數結構，一個框架由一組槽組成，每個槽表示對象的一個屬性，槽的值就是對象的屬性值，一個槽可以由多個側面所組成，每個側面可以有一個或多個值。專家系統由兩個框架組成，一個是故障框架，一個是判斷規則框架。故障框架主要包括故障名稱槽，確認條件槽，一個故障框架槽可對應若干個判斷規則槽；判斷規則框架主要有判斷規則正文、故障原因、解決故障的方法組成，框架容易由面向對象方法設計和實現，系統故障框架表示形式、判斷規則表示形式。

本文以一起電梯干擾故障來具體講述專家系統知識庫的建立流程，其故障框架、規則框架：

故障名稱：電梯自動呼梯

確認條件：轎廂內無乘客，操縱箱的按鈕會自動登記2～5個呼梯信號

判斷規則:

判斷規則正文：微機板故障記錄有“17”號

故障原因：SDC與MPU通訊異常

原因置信度：0.8

處理方法：檢查微機板MPU和轎頂板SDC通訊口接線

判斷規則正文：更換通訊口接線后，自動呼梯頻率降低

故障原因：驅動部分對控制系統電源帶來干擾

原因置信度：0.6

處理方法：在變頻器輸入端加裝輸入濾波器

2.3 推理機的建立

推理機根據綜合數據庫中實測的故障信號，判斷故障的名稱并決定啟動哪種判斷規則。專家系統中推理方式通常有3種：從目標出發，以反向驗證的方式進行推理；從所收集的原始數據出發，以向目標歸納的方式進行推理；將以上兩種方式結合，以雙向混合方式進行推理。

由于通訊線路、通信電源等干擾導致電梯自動呼梯故障，我們采用深度優先的搜索策略，利用正向端口推理和逆向目標推理相結合的方式，查找故障原因。首先根據確認條件“轎廂內無乘客，操縱箱的按鈕會自動登記2～5個呼梯信號”，確認電梯故障名稱為“電梯自動呼梯”；然后比較判斷規則框架中原因置信度的大小，由于在初始條件下判斷規則框架1的原因置信度，因此選擇判斷規則框架1作為故障框架的判斷規則框架，由此判斷故障原因是否為“SDC與MPU通訊異?！?，若是則得到故障原因是由于SDC與MPU通訊異常而導致電梯不能運行，相應的處理方法是查微機板MPU和轎頂板SDC通訊口接線，更換通訊接線；若不是則表明故障不屬于判斷規則框架1所列的故障原因，此時應以判斷規則框架2作為故障框架的判斷規則框架。如此類推，直至終找到電梯的故障原因以及處理的方法。

2.4 實時數據庫的建立

電梯故障診斷專家系統的實時數據庫負責采集、存儲和管理電梯運行過程中各種裝置的現場數據，為電梯監控、故障預測等提供數據，并能對電梯的各種故障現象、故障原因及其處理方法等進行分析。實時數據庫存放系統處理的各種點(如采集點、計算中間變量點、輸出控制點等)的信息，如點索引標識(號)、點字符名稱(儀表號)、說明信息、報警管理信息、顯示用信息、轉換用信息、計算用信息等。在建立實時數據庫時首先要建立數據模型和設計各種類型的數據結構，并將這些數據以文件形式存放在硬盤上，然后設計實時數據庫的任務管理模塊，模塊可以實現對實時數據庫操作的管理，如對庫中的記錄進行查找和讀寫，維護數據的完整性和一致性等。在SQL Server數據庫中創建知識庫和全局數據庫，及在Windows環境下用SQL Server數據庫和C++實現專家系統外殼。只要在SQL Server數據庫中建立不同的知識庫便可以生成不同的專家系統。

結束語

發展電梯設備狀態監測與故障診斷技術，并進行有效、合理的實施，可以掌握電梯設備的狀態變化規律及發展趨勢，防止事故于未然，將事故消滅在萌芽；根據故障診斷的結果，提出控制故障繼續發展和消除故障的對策或措施(調整、維修、治理)；為推進視情維修體制提供依據。管好、用好、修好”設備，不僅是保證簡單再生產的必要條件，而且能提高企業經濟效益，推動國民經濟持續、穩定、協調地發展。