多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)研究

魏鳳霞

北華大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 吉林吉林 132013

隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，多媒體教學(xué)已經(jīng)成為現(xiàn)代教學(xué)不可缺少的教學(xué)手段。多媒體教學(xué)必然離不開多媒體設(shè)備的運(yùn)用，筆者對(duì)多媒體設(shè)備進(jìn)行了深刻的研究，把專家系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用到多媒體設(shè)備維護(hù)中，通過專家系統(tǒng)本身的功能為多媒體教學(xué)工作提供一個(gè)智能的、人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。

1 多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)的主要功能是為使用者提供一個(gè)方便的學(xué)習(xí)環(huán)境，為使用者診斷出設(shè)備存在的故障。設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，領(lǐng)域?qū)＜胰绻荒芗皶r(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)解決問題，這將會(huì)耽誤課堂教學(xué)，影響教學(xué)質(zhì)量。因此，如何能夠節(jié)約人力資源，節(jié)省維護(hù)時(shí)間，降低對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)要求，提高工作效率，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就解決了這方面存在的一些問題。使用者在使用過程中，隨意輸入一些問題名稱，如啟動(dòng)、聲音、界面、投影、展臺(tái)等，系統(tǒng)將會(huì)對(duì)輸入的問題進(jìn)行判斷，然后給予一個(gè)合理的反饋。本系統(tǒng)能夠介紹設(shè)備的使用流程，設(shè)備故障時(shí)針對(duì)性地找出故障原因，這樣，使用者便可以了解并應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)，了解多媒體設(shè)備的使用方法及出現(xiàn)故障時(shí)解決問題的辦法。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是使用者提出問題后系統(tǒng)給出反饋結(jié)果并提出解決方法。系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)構(gòu)成。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件即操作系統(tǒng)（Operating System），它是一個(gè)龐大的管理控制程序，可以控制其他程序的運(yùn)行，管理系統(tǒng)用戶權(quán)限并控制系統(tǒng)各分支結(jié)構(gòu)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基石。它的管理功能主要有存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理等。系統(tǒng)中各模塊的實(shí)際功能主要分為系統(tǒng)界面、多媒體設(shè)備使用、系統(tǒng)維護(hù)與管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出、領(lǐng)域?qū)＜业葞讉€(gè)部分，如圖1所示。

圖1 多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)功能示意圖

1）系統(tǒng)主界面。這部分包括使用者提出問題模塊，知識(shí)工程師更新、修改數(shù)據(jù)模塊等。它提供了系統(tǒng)的登錄功能，分為使用者登錄和知識(shí)工程師登錄，它們所擁有的權(quán)限不同，知識(shí)工程師使用超級(jí)權(quán)限登錄，這個(gè)權(quán)限可以修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，對(duì)知識(shí)庫中的歷史資料、需要更新的數(shù)據(jù)、知識(shí)庫維護(hù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行維護(hù)。

2）多媒體設(shè)備信息。此模塊包括多媒體設(shè)備的屬性、使用方法等。中控器連接所有設(shè)備，使用者按下中控面板上相應(yīng)的按鈕，中控器發(fā)出指令，設(shè)備按照發(fā)出的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作程序。

3）系統(tǒng)維護(hù)與管理。此模塊包括使用者的數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)信息更新維護(hù)、知識(shí)庫管理維護(hù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)管理等。這部分是專門為知識(shí)工程師管理而設(shè)計(jì)的，知識(shí)工程師根據(jù)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)，對(duì)這些數(shù)據(jù)庫進(jìn)行搜索、更新、修改、刪除、存儲(chǔ)等操作，根據(jù)使用者提出問題及時(shí)反饋情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4）數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出，包括數(shù)據(jù)從系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)從外界導(dǎo)入系統(tǒng)。這部分功能是知識(shí)工程師需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，導(dǎo)出修改數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)重新檢索；導(dǎo)入模塊是指對(duì)系統(tǒng)外的數(shù)據(jù)導(dǎo)入修改好的數(shù)據(jù)，或者新的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)行重新應(yīng)用。

5）領(lǐng)域?qū)＜?，包括線路數(shù)據(jù)維護(hù)、設(shè)備講解等。領(lǐng)域?qū)＜野迅髟O(shè)備的基本信息傳送給知識(shí)工程師，每一時(shí)間、每一階段，領(lǐng)域?qū)＜乙獙?duì)信息進(jìn)行重新更改，觀察信息數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤或者是否存在需要更新的數(shù)據(jù)，并講解多媒體設(shè)備的基本理論知識(shí)、專業(yè)術(shù)語等，知識(shí)工程師將領(lǐng)域?qū)＜铱偨Y(jié)出來的知識(shí)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)提供給使用者。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)

本文的研究采用專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，包括解釋機(jī)制、推理機(jī)制、數(shù)據(jù)庫、人機(jī)接口、知識(shí)庫以及領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)工程師對(duì)知識(shí)庫的數(shù)據(jù)信息存入等。首先要把中控器、電腦主機(jī)、中控桌面等設(shè)備信息通過知識(shí)工程師將其存入數(shù)據(jù)庫中并調(diào)試知識(shí)庫；其次要將多媒體設(shè)備的使用規(guī)則以及注意事項(xiàng)等條件存入知識(shí)庫中，然后通過推理機(jī)制和解釋機(jī)制對(duì)使用者發(fā)出的指令在知識(shí)庫中進(jìn)行循環(huán)搜索，直至得到反饋結(jié)果后執(zhí)行最后的指令?？偨Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)的核心是基于知識(shí)庫的專家系統(tǒng)，因?yàn)樗扔袛?shù)據(jù)庫管理和演繹功能，又具有提供領(lǐng)域?qū)＜彝评砼袛嗟墓δ堋ＶR(shí)庫設(shè)計(jì)目標(biāo)是建立一個(gè)合適的數(shù)據(jù)集，這個(gè)數(shù)據(jù)集要合理地組織使用者需要的數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)要具有一致性、完整性、效益性，以便于使用者的理解和維護(hù)，彼此數(shù)據(jù)之間不能沖突，做到數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化，并支持使用者對(duì)數(shù)據(jù)的處理功能。

本文對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想就是使系統(tǒng)達(dá)到實(shí)用化要求。首先，系統(tǒng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)具備較強(qiáng)的通用性，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模版能廣泛應(yīng)用于其他相似學(xué)科中，這樣可以使本系統(tǒng)具有更加明顯的通用性；其次，系統(tǒng)同時(shí)要具有可靠性的功能，對(duì)異常情況的發(fā)生要具有檢測(cè)并排除錯(cuò)誤的功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工具

多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)使用工具是用C語言來設(shè)計(jì)的，利用ASP訪問技術(shù)，SQL Server靜態(tài)數(shù)據(jù)庫相連接，這種工具可以提高專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，縮短系統(tǒng)的研制周期。本文使用的工具包括骨架開發(fā)工具、專家系統(tǒng)外殼工具。

3.1 骨架開發(fā)工具

這種工具是借用其他領(lǐng)域的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫框架和豐富的編程技術(shù)，將原領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)刪除，借助其推理機(jī)的相關(guān)知識(shí)，而形成的一種工具。這種工具使用起來較為方便，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)節(jié)省了時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。骨架提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)、一個(gè)組織、一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，在這個(gè)結(jié)構(gòu)或組織中，新的領(lǐng)域知識(shí)可以用過去的知識(shí)概念來分析和解釋，這種工具的交互性較好，對(duì)待問題的提出具有很強(qiáng)的反饋功能。

3.2 專家系統(tǒng)外殼工具

這種工具不像其他工具一樣只適用于范圍很小的特定領(lǐng)域，它是一個(gè)把某專業(yè)領(lǐng)域刪除而留下的系統(tǒng)框架，它給予專家系統(tǒng)知識(shí)獲取、數(shù)據(jù)庫編輯等方面極大的支持并提供了寶貴的解決方法。這種系統(tǒng)工具的應(yīng)用針對(duì)性強(qiáng)，它的推理機(jī)制、解釋機(jī)制以及知識(shí)表達(dá)的框架基本固定，利用外殼工具構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，把本領(lǐng)域的知識(shí)按照該外殼的要求輸入到知識(shí)庫外殼中，構(gòu)造出自己的編制程序。這種工具為自身領(lǐng)域的系統(tǒng)提供了良好的界面，節(jié)省了系統(tǒng)工程師在編輯程序上的時(shí)間，為該系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)提供了方便。這種工具在專家系統(tǒng)領(lǐng)域的局限性相對(duì)較小，同時(shí)其外殼具有靈活性，為專家系統(tǒng)的進(jìn)一步完善發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，為專家系統(tǒng)提供了持續(xù)的、穩(wěn)定的發(fā)展前景。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟

多媒體設(shè)備維護(hù)專家系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，它是從一個(gè)較小的系統(tǒng)開始，不斷重復(fù)地測(cè)試系統(tǒng)，逐步擴(kuò)充到一個(gè)日臻完善的試驗(yàn)系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)步驟大致分為以下幾部分。

4.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩種。1）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的第一個(gè)階段，首先要對(duì)管理系統(tǒng)做出分析，計(jì)劃出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖；其次要結(jié)合數(shù)據(jù)規(guī)范化的理論，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)明確地表示出來。2）根據(jù)已經(jīng)確定的概念數(shù)據(jù)框架，選擇一個(gè)最適合使用的物理結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)已經(jīng)建立起來的結(jié)構(gòu)模型，按照一定的規(guī)則，把這個(gè)模型轉(zhuǎn)換成為這個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠應(yīng)用的模型，并應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)之中。

4.2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用的框架

在選定好系統(tǒng)使用框架的同時(shí)，要周密地建立起整個(gè)系統(tǒng)所需要的領(lǐng)域知識(shí)、與系統(tǒng)有關(guān)的推理過程等。系統(tǒng)的框架是一個(gè)重復(fù)操作步驟的探索過程，關(guān)注每一個(gè)概念、知識(shí)之間的自然聯(lián)系以及問題求解的策略，它把少量的知識(shí)添加到知識(shí)庫中，然后系統(tǒng)地測(cè)試對(duì)系統(tǒng)問題的理解，逐步將系統(tǒng)知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)一步完善?？蚣艿氖褂茫瑸檎n題的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與宏觀理論的研究提供了理論與技術(shù)上的指導(dǎo)。

4.3 知識(shí)庫的設(shè)計(jì)步驟

知識(shí)庫的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)最主要的知識(shí)源，它存儲(chǔ)著問題的實(shí)質(zhì)，包括知識(shí)的概念、數(shù)據(jù)的類型及控制策略等方面，把形式化的規(guī)則轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊陶Z言，這種語言可提供計(jì)算機(jī)執(zhí)行的語句和程序，把各種知識(shí)的表達(dá)方法與概念化過程以及信息流等性能轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)能夠識(shí)別的表達(dá)方式，最后反復(fù)對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行改進(jìn)試驗(yàn)，歸納出更準(zhǔn)確的結(jié)果。經(jīng)過不斷的重組與更新，使知識(shí)庫的知識(shí)源更加全面、更加具體、更加生動(dòng)。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合對(duì)多媒體設(shè)備維護(hù)的分析研究，利用多媒體設(shè)備的一些理論知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)庫和推理機(jī)制在對(duì)使用者問題分析的基礎(chǔ)上，提出具體的設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)能夠?yàn)槭褂谜咛峁└恿己玫膸椭?，同時(shí)也可以幫助多媒體設(shè)備管理者減輕自身的工作負(fù)擔(dān)。

[1]蔡自興,龔濤.高級(jí)專家系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[2]敖志剛.人工智能與專家系統(tǒng)導(dǎo)論[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2002.