淺談電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)

程江潔

【摘要】 現(xiàn)代社會(huì)的生活中充斥著大量的電子設(shè)備。眾多電子設(shè)備在長期使用后必然會(huì)出現(xiàn)各種技術(shù)故障。電子設(shè)備的故障診斷技術(shù)有傳統(tǒng)與智能之分。本文簡要介紹了傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)，并指出傳統(tǒng)技術(shù)的不足之處。探討智能故障診斷技術(shù)的類型和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)介紹了故障診斷專家系統(tǒng)，就其重要技術(shù)內(nèi)核作了說明，最后描述了智能故障診斷技術(shù)的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】 電子設(shè)備 故障診斷 專家系統(tǒng)

隨著科技的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品給人們的生活帶來了巨大變化。不同行業(yè)的生產(chǎn)制造中也因?yàn)橐M(jìn)了大型的電子設(shè)備，創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。大型電子設(shè)備長期處于運(yùn)行狀態(tài)會(huì)增多技術(shù)故障的發(fā)生幾率。人們迫切希望能夠提高設(shè)備的故障診斷能力使其保持可靠性。故障診斷的目的在于確保電子設(shè)備在工作環(huán)境下出現(xiàn)的不明功能失調(diào)被迅速查明，確定誘因及性質(zhì)狀態(tài)，為下一步的維修處理提供技術(shù)預(yù)測。一般而言，電子設(shè)備的故障診斷技術(shù)分為傳統(tǒng)技術(shù)和智能技術(shù)。

一、傳統(tǒng)電子設(shè)備故障診斷技術(shù)

傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)，以特定領(lǐng)域的理論知識(shí)作為技術(shù)支撐，需要操作人員保持清醒的認(rèn)識(shí)，能夠通過邏輯判斷來確定故障的位置、種類及可修復(fù)程度等。傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)經(jīng)歷了閾值診斷和算法診斷兩個(gè)階段。較為常用的主要有：

1.1單信號(hào)處理

由于早期電子設(shè)備的集成度不高，一個(gè)機(jī)組內(nèi)往往同時(shí)存在著大量的集成和分散元件。當(dāng)操作人員人工使用各種儀表檢測時(shí)，若檢測儀表的輸入和輸出值不在理論范圍內(nèi)，則被認(rèn)定故障將會(huì)出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)。

1.2多信號(hào)模型

考慮到元件之間的信號(hào)耦合問題，借助信息理論中的定量或定性的方法綜合分析電子設(shè)備出現(xiàn)的故障，實(shí)現(xiàn)診斷。

1.3單信號(hào)濾波

濾波診斷改進(jìn)了傳統(tǒng)單信號(hào)處理方法中未考慮動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的問題，通過校對(duì)時(shí)間序列信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在濾波變換作用下記錄信號(hào)的特征變量，對(duì)采集到的特征量賦予閾值實(shí)施診斷。

在多信號(hào)模型和單信號(hào)濾波中，還積極應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)來輔助診斷。通過一定的仿真建模，能實(shí)時(shí)采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

二、智能電子設(shè)備故障診斷技術(shù)

面對(duì)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的電子設(shè)備，其故障診斷的難度在不斷增加，所提出的診斷技術(shù)要求在不斷提高。傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)在應(yīng)用過程中逐漸出其不足之處。技術(shù)操作本身需要的知識(shí)儲(chǔ)備較多，且針對(duì)更加深層次的故障發(fā)力不足。相比之下，智能故障診斷技術(shù)的發(fā)展，迅速成為了電子設(shè)備故障診斷的首選。

2.1分類

智能故障診斷技術(shù)根據(jù)理論技術(shù)的不同可以分為模糊技術(shù)、灰色理論、專家系統(tǒng)、模式識(shí)別和失效樹分析等。其中，以模糊技術(shù)、灰色理論、模式識(shí)別和失效樹分析為代表的技術(shù)都著重于借助邏輯判斷推理的相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)㈦娮釉O(shè)備診斷中故障模糊定位及定性分類等問題部分解決。而專家系統(tǒng)技術(shù)，則重點(diǎn)以自身作為技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，融合多種診斷技術(shù)，構(gòu)建完善的智能故障診斷系統(tǒng)。本文探討的電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)著重以專家系統(tǒng)作為研究對(duì)象。

2.2專家系統(tǒng)

一個(gè)成熟的職能故障診斷專家系統(tǒng)，應(yīng)該在結(jié)構(gòu)中包含系統(tǒng)知識(shí)庫、集合數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋機(jī)構(gòu)、知識(shí)獲取和人機(jī)交互系統(tǒng)、故障預(yù)兆分析和識(shí)別系統(tǒng)等。專家系統(tǒng)的不同種類具有不同的區(qū)別方式，如按照理論運(yùn)用方式的不同，可將專家系統(tǒng)分為借助符號(hào)處理和借助數(shù)值處理兩類；按照理論描述的不同，可以將專家系統(tǒng)的符號(hào)處理類再分為框架式、產(chǎn)生式、語義拓?fù)?、面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)、基于案例分析的推理等，而借助數(shù)值處理的專家系統(tǒng)可分為模糊技術(shù)、灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。專家系統(tǒng)一般需要考慮以下技術(shù)內(nèi)核：

2.2.1知識(shí)庫

故障診斷需要建立在一定的知識(shí)儲(chǔ)備基礎(chǔ)上，因此建立專家系統(tǒng)的知識(shí)庫并積極規(guī)劃其中的內(nèi)容十分必要。規(guī)劃后的知識(shí)庫更有利于技術(shù)理論的搜索和整合維護(hù)。具體的規(guī)劃方法有：①不同的設(shè)備故障具有不同的預(yù)兆。根據(jù)各類預(yù)兆情況整合獨(dú)立的知識(shí)模塊存入知識(shí)庫中供診斷使用。②可以針對(duì)電子設(shè)備的不同部位常見故障分別做知識(shí)儲(chǔ)備。③搭建數(shù)學(xué)模型，通過不同的表示方法確定不同的知識(shí)模塊，用來描述不同的知識(shí)運(yùn)用。④對(duì)各領(lǐng)域的專業(yè)意見進(jìn)行收集整理，包括設(shè)備理論、標(biāo)準(zhǔn)故障知識(shí)、專家的歷史經(jīng)驗(yàn)、操作要領(lǐng)等信息。建立不同模塊的知識(shí)庫，能夠在故障診斷推理中更便捷的調(diào)動(dòng)知識(shí)信息，由各模塊交流診斷對(duì)象的內(nèi)容并自由調(diào)度提供服務(wù)。

2.2.2 推理機(jī)

推理機(jī)是專家系統(tǒng)的重要部分，充分調(diào)動(dòng)知識(shí)來進(jìn)行邏輯判斷。在借助符號(hào)處理的專家系統(tǒng)中，推理機(jī)采用符號(hào)匹配的形式進(jìn)行邏輯分析和狀態(tài)搜索。而在數(shù)值處理的專家系統(tǒng)中，推理機(jī)運(yùn)用數(shù)值進(jìn)行計(jì)算來獲得工作進(jìn)程。推理機(jī)使用的推理機(jī)制主要是正向、反向和混合推理。一般而言，邏輯推理中的假設(shè)由正向推理提出，而反向則用來驗(yàn)證邏輯的真?zhèn)巍?/p>

2.2.3 不確定性

故障診斷存在一定的不確定性。引發(fā)不確定性的原因可能來自于故障預(yù)兆模糊、實(shí)施傳遞的信號(hào)數(shù)據(jù)不精確、系統(tǒng)在讀取知識(shí)規(guī)則時(shí)出現(xiàn)失效等情況。一旦出現(xiàn)不確定性的問題，需要借助包括整理理論、模糊判斷、灰色理論在內(nèi)的確定性理論來解決。

三、智能電子設(shè)備故障診斷技術(shù)的發(fā)展前景

智能故障診斷技術(shù)因其技術(shù)先進(jìn)，操作便捷必然成為未來電子設(shè)備故障診斷的主要手段。智能診斷技術(shù)具有良好的發(fā)展前景。首先可以繼續(xù)擴(kuò)大當(dāng)前其在遠(yuǎn)程故障診斷的優(yōu)勢，拓展使用領(lǐng)域，提高異地的診斷反應(yīng)能力。其次，可以加深其在分布式多層次的大型電子設(shè)備中的應(yīng)用。同時(shí)，與智能故障診斷技術(shù)相匹配的微型便攜式專用儀器的開發(fā)，必然提高智能診斷技術(shù)的普及率。

四、結(jié)語

智能故障診斷技術(shù)和傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)在使用操作中是可以相互補(bǔ)充的。這樣能夠快速獲取被診斷對(duì)象的故障信息，分析故障并準(zhǔn)確定位，同時(shí)測試判斷具體的故障部件，及時(shí)恢復(fù)設(shè)備。相信，利用智能故障診斷技術(shù)，能夠?yàn)榇笮碗娮釉O(shè)備的維護(hù)管理保駕護(hù)航。

參 考 文 獻(xiàn)

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