淺析電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)

吳冬峰

【摘要】近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備在日常生活中應(yīng)用的越來越普遍，所以在使用過程中發(fā)生故障是較為常見的事情，這就需要我們掌握一定的故障診斷技術(shù)，從而確保設(shè)備能夠正常的運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備;故障診斷;智能故障診斷;技術(shù)

電子設(shè)備在運(yùn)行環(huán)境下，由于其功能失調(diào)及性質(zhì)不穩(wěn)定等導(dǎo)致某些部件發(fā)生劣化，所以需要針對(duì)劣化狀態(tài)下的原因進(jìn)行分析，通過故障診斷從而確保電子設(shè)備的正常運(yùn)行。故障診斷技術(shù)是對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)下的部件利用某種映射征兆來對(duì)其是否存在故障進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于被認(rèn)定為故障的對(duì)象進(jìn)行處理，使其恢復(fù)到正常的狀態(tài)水平，即實(shí)現(xiàn)對(duì)故障電子設(shè)備的維修。近年來，大型復(fù)雜電子設(shè)備開始不斷的在市場中出現(xiàn)，這就對(duì)其運(yùn)行的可靠性提出了更高的要求，所以需要加強(qiáng)電子設(shè)備的故障診斷技術(shù)。在傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)中更強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)及操作人員簡單邏輯思維的判斷，這在一定程度上制約了故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確性和有效性，所以利用智能故障診斷技術(shù)，其是在模擬人類邏輯思維和形象思維的基礎(chǔ)上，在診斷中將人類的各種知識(shí)融入其中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的準(zhǔn)確判斷。智能故障診斷技術(shù)的出現(xiàn)，有效的提升了電子設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，特別是推動(dòng)了大型電子設(shè)備的快速發(fā)展。

1.傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)

由于受到技術(shù)條件的限制，傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)比較落后，還采用單信號(hào)的處理方法。在早期階段，分離元件和集成元件是并存的，設(shè)備的集成化程度相對(duì)較低，所以主要以單信號(hào)的處理方法為主，對(duì)于信號(hào)間的耦合很好考慮，采用閾值模型的方法。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，主要是依靠輸入輸出的數(shù)據(jù)為主，當(dāng)超出規(guī)定的范圍時(shí)，即為故障預(yù)警或者是已經(jīng)發(fā)生故障。信號(hào)的來源主要是依靠人工采集，通過儀器儀表采集信號(hào)。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的形勢下，單信號(hào)閾值模型的診斷技術(shù)已經(jīng)無法滿足實(shí)際需求，所以診斷技術(shù)開始擴(kuò)展，逐漸向以下兩個(gè)方面發(fā)展：第一，采用多信號(hào)模型的診斷方法，充分考慮信號(hào)間的關(guān)系，利用定量或者定性的方法進(jìn)行分析，從而確定診斷結(jié)果。第二，利用單信號(hào)的濾波診斷。在早期的診斷技術(shù)中，只是分析了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而沒有對(duì)歷史數(shù)據(jù)有所考慮，所以濾波診斷對(duì)時(shí)間序列的信號(hào)進(jìn)行濾波變換，在對(duì)信號(hào)的特征信息進(jìn)行分析后，得出閾值診斷。如果在系統(tǒng)比較復(fù)雜的狀況下，可以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行判斷，通過實(shí)時(shí)采集信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，從而來判斷故障類型。這種診斷方法比較快速準(zhǔn)確，但是需要獲取物理結(jié)構(gòu)和信號(hào)流程。

2.智能故障診斷技術(shù)

2.1 知識(shí)庫的規(guī)劃

在故障診斷中，其中極為關(guān)鍵的因素即是知識(shí)的數(shù)量和質(zhì)量，所以為了有效的確保故障診斷技術(shù)的提升，通過建立知識(shí)庫來提升診斷技術(shù)的水平，這是具有極其重要意義的。利用知識(shí)庫可以有效的縮小問題空間，提高知識(shí)的搜索的效率，通常情況下需要按照以下方法來對(duì)知識(shí)進(jìn)行規(guī)劃。

2.1.1 電子設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)有不同的征兆，所以需要按照征兆的不同來與其相關(guān)聯(lián)的知識(shí)進(jìn)行綜合，使其形成為一個(gè)知識(shí)庫模塊，從而更便于診斷的進(jìn)行;

2.1.2 不同的電子設(shè)備其組成結(jié)構(gòu)也具有較大的差異性，所以在知識(shí)庫建立時(shí)可以按照各分機(jī)的知識(shí)來進(jìn)行知識(shí)模塊的建立，使其與人們的正常思路相符合，更便于對(duì)知識(shí)的搜索;

2.1.3 按采用的數(shù)學(xué)模型，將知識(shí)以其表示方法、處理方法的不同而分為不同的模塊，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備知識(shí)多種表示的綜合運(yùn)用;

2.1.4 按專家對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的認(rèn)識(shí)劃分;通過對(duì)知識(shí)庫模塊的劃分，可以更便于進(jìn)行維護(hù)和推理，而且各個(gè)模塊之間可以進(jìn)行相互通信和協(xié)調(diào)工作，從而更便于在故障診斷時(shí)對(duì)知識(shí)的提取。

2.2 推理機(jī)的設(shè)計(jì)

推理機(jī)的設(shè)計(jì)也與知識(shí)的表示有密切關(guān)系。基于符號(hào)的專家系統(tǒng)的推理主要是邏輯推理和狀態(tài)空問搜索，采用的方法是符號(hào)匹配;而基于數(shù)值處理的專家系統(tǒng)的推理主要是數(shù)值計(jì)算。推理機(jī)制包括正向推理、反向推理和混臺(tái)推理。推理機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足實(shí)時(shí)性和透明性要求。

2.3 不確定性的處理

在故障診斷過程中，出現(xiàn)故障診斷征兆的模糊及測量信號(hào)的不精確情況較多，這些不確定性現(xiàn)象的出現(xiàn)，則需要在推理過程中不斷的與知識(shí)的不確定性相互作用，從而得出結(jié)論的不確定性。

3.智能診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 遠(yuǎn)程故障診斷

在制造業(yè)，由于高技術(shù)產(chǎn)品（的出現(xiàn)，顧客自己對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和維修越來越難，加之顧客分布日益全球化，使得企業(yè)必須建立基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)，以對(duì)顧客的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷與維修，或提供遠(yuǎn)程故障診斷的技術(shù)支持。對(duì)于遠(yuǎn)程故障診斷，現(xiàn)在的方法主要有電話會(huì)議方式、利用lmemet的客戶/服務(wù)器或?yàn)g覽服務(wù)器模式。

3.2 分布式故障診斷

某些大型設(shè)備或系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)是分布式和多層次的，比如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、空問飛行器系統(tǒng)、大型汽輪發(fā)電機(jī)組等。這決定了診斷系統(tǒng)也應(yīng)該是分布式和多層次的。分布式診斷系統(tǒng)由全局（系統(tǒng)級(jí)）診斷系統(tǒng)和子診斷系統(tǒng)組成。全局診斷系統(tǒng)負(fù)責(zé)診斷任務(wù)的管理，包括總體任務(wù)的分解、子任務(wù)的協(xié)調(diào)與控制、各子系統(tǒng)診斷結(jié)論的綜臺(tái)等;子診斷系統(tǒng)根據(jù)所分得的子任務(wù)，完成對(duì)所轄設(shè)備的故障診斷。

3.3 診斷Agent

Agent比較統(tǒng)一的定義是指駐留在某一環(huán)境下能持續(xù)、自主地發(fā)揮作用，滿足反應(yīng)性、社會(huì)性、主動(dòng)性等特征的計(jì)算實(shí)體。利用Agent的自主性，構(gòu)造虛擬專家，可以實(shí)現(xiàn)大型系統(tǒng)的自主管理和知識(shí)備份。診斷時(shí)各Agent通過檢測儀器感知周圍環(huán)境，并與其它Agent協(xié)商完成故障的診斷甚至修復(fù)。

3.4 便攜式診斷儀

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)各類方便快捷的故障診斷服務(wù)要求越來越迫切。目前在人工智能技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器及嵌入式軟件技術(shù)的發(fā)展下使便攜式診斷儀的實(shí)現(xiàn)成為可能，有效的提升了維修人員在故障排出時(shí)定位的準(zhǔn)確性。

3.5 智能診斷決策支持系統(tǒng)

智能診斷決策支持系統(tǒng)是診斷系統(tǒng)在實(shí)踐中發(fā)展起來的。確切說應(yīng)該是診斷支持系統(tǒng)，協(xié)助專家作出診斷決策，此系統(tǒng)將人融入到診斷過程中中，使人類專家的作用得到有效的發(fā)揮，有效的提升了設(shè)備維護(hù)工作中的技術(shù)含量。

4.結(jié)束語

隨著時(shí)代的發(fā)展，大型電子設(shè)備應(yīng)用的越來越多，高效的故障診斷技術(shù)是電子設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。在故障診斷技術(shù)方面，應(yīng)該以傳統(tǒng)方式與現(xiàn)代方式相結(jié)合的方法。通過智能診斷技術(shù)，可以快速的定位故障的發(fā)生區(qū)域，然后利用傳統(tǒng)技術(shù)確定故障的部件，實(shí)現(xiàn)快速維修。這種診斷技術(shù)結(jié)合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建了高效的診斷平臺(tái)，是大型電子設(shè)備故障診斷的主要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在電子設(shè)備的故障診斷方面，將會(huì)越來越先進(jìn)，為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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