故障診斷技術在計量自動化系統(tǒng)中的應用

苗煒麗

（鄭州理工職業(yè)學院， 河南 鄭州 451150）

引言

遠程故障診斷技術是通過對設備狀態(tài)進行遠程監(jiān)測從而進行故障診斷的，是現(xiàn)代計算機技術、信息技術和故障診斷技術的綜合產(chǎn)物。它主要是利用網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集以此進行信號分析、狀態(tài)監(jiān)測，經(jīng)過專家診斷，對故障進行預測。也就是說，遠程故障診斷技術是一個網(wǎng)絡集成化系統(tǒng)，其最大的優(yōu)點在于可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測遠程診斷，相對以前的人工診斷來說，減少了資源的浪費，降低維護成本，并且通過遠程監(jiān)測可以實現(xiàn)故障的及時診斷，通過網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析也提高了診斷的準確性。

1 故障診斷技術的功能分類

1.1 模式識別

模式識別是通過圖形進行識別，就是計算機用數(shù)學技術方法來研究模式的自動處理和判讀[1]。環(huán)境與客體就稱為“模式”。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，復雜信息的主要處理過程就是生命體對環(huán)境及客體的識別。一般的模式識別方式有兩種，一種是統(tǒng)計方法，統(tǒng)計方法是通過對數(shù)據(jù)的分析得出故障的特征，另一種是模糊模式識別方法，模糊模式識別方法是利用過往經(jīng)驗總結，找出故障原因，這種方法比較依賴于經(jīng)驗，對于一些新型故障并不能進行識別。

1.2 規(guī)則推理

規(guī)則推理是指把相關領域的專家知識形式化地描述出來，形成系統(tǒng)規(guī)則。這些規(guī)則表示著該領域的一些問題與這些問題相應的答案，具有可觀的功能，可以利用它們來模仿專家在求解中的關聯(lián)推理能力。規(guī)則推理是現(xiàn)代人工智能技術中的一種有效并且實用的推理方式。在故障檢測診斷中，通過規(guī)則推理對故障的條件進行學習，形成對故障監(jiān)測的系統(tǒng)規(guī)則，以此及時發(fā)現(xiàn)故障，當然，由于故障條件數(shù)據(jù)的有限性，對故障條件的模擬學習并不能實現(xiàn)完全模擬，因此，在實際的操作中，規(guī)則推理對故障的監(jiān)測也會存在一定的誤差，還需要進一步優(yōu)化發(fā)展。

1.3 數(shù)學模型

數(shù)學模型是對研究對象進行觀察，通過經(jīng)驗分析總結，形成數(shù)學模型，它將現(xiàn)實問題類化為與之對應的數(shù)學知識，用這些數(shù)學知識對研究對象進行深入的分析和研究，從多個角度來刻畫現(xiàn)實問題，為解決實際問題提供了較為精準的數(shù)據(jù)和可靠的指導[2]。數(shù)學模型在故障檢測中一直都有應用，但是，數(shù)學模型對精確度有很高的要求，而現(xiàn)實生活中，由于設備內部的復雜性會影響到數(shù)學模型的精確度，因此得到數(shù)學模型只能說是與實際相接近，但不是相等。

2 計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)概述

故障診斷專家系統(tǒng),是一種智能化系統(tǒng)，它是專家系統(tǒng)與自動化系統(tǒng)的結合，類似于智能系統(tǒng)，首先通過收集專家研究數(shù)據(jù)，進行整合存放于數(shù)據(jù)庫，在采集被診斷對象的信息后,利用自動化技術和專家數(shù)據(jù)對對象進行故障診斷，以最快的速度找到最終故障，再由用戶來證實故障所在的系統(tǒng)。而計量自動化系統(tǒng)遠程故障診斷專家系統(tǒng)是對原本的故障診斷專家系統(tǒng)的進一步優(yōu)化，計量自動化系統(tǒng)遠程故障診斷專家系統(tǒng)是通過對終端接入的研究以及相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計和終端診斷分析技術，遠程完成對不同區(qū)域的故障現(xiàn)場診斷，其中又分為終端故障診斷主系統(tǒng)與子系統(tǒng)，子系統(tǒng)主要完成所在區(qū)域的故障現(xiàn)場診斷。而主系統(tǒng)則是根據(jù)從子系統(tǒng)區(qū)域收集而來的終端故障診斷進行分析整理，以此便于對子系統(tǒng)區(qū)域的故障監(jiān)測診斷。與故障診斷專家系統(tǒng)相比，計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)有了網(wǎng)絡的加入，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測以及短時間內的信息共享。但是由于各類計量自動化現(xiàn)場終端普遍具有數(shù)量多、分布廣、信息海量等特征，就出現(xiàn)了計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)接入終端的數(shù)量增多，故障類型多樣化等問題，因此，為了緩解這一問題，在計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)中又引入了專家系統(tǒng)技術和多線程技術。

3 計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)具體應用

計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷系統(tǒng)專家系統(tǒng)是在計算機自動化故障診斷系統(tǒng)和專家系統(tǒng)的基礎上，增加了遠程功能，通過遠程進行故障診斷，操作性得到了加強，計量自動化終端遠程故障診斷專家診斷系統(tǒng)現(xiàn)如今已開始在地、市供電局中進行試用，并且取得了很好的進展，自動化技術提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_率，且上傳的數(shù)據(jù)具有完整性，專家系統(tǒng)的智能化增強了數(shù)據(jù)分析的專業(yè)性，并且可以根據(jù)所診斷到的故障給出相應的改善建議，為供電局技術人員診斷分析現(xiàn)場終端故障提供了有效的技術手段，維護人員的工作量也因此減少了很多[4]。廣東電網(wǎng)公司計量自動化終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)在廣東電網(wǎng)公司各直屬供電局計量自動化系統(tǒng)安裝、維護過程中已應用了幾年，在故障檢測方面也取得了一定的成效，該系統(tǒng)為供電局終端試遠程維護和用電檢查方面都發(fā)揮了重要的作用，具有推廣價值。

3.1 專家系統(tǒng)在計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷系統(tǒng)中的應用

專家系統(tǒng)是人工智能的早期狀態(tài)體現(xiàn)，通過專家研究數(shù)據(jù)的錄入，該系統(tǒng)成為了具有專門知識和經(jīng)驗的計算機智能系統(tǒng)，一般來說專家系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫和推理能力的結合體，它也可以像專家一樣分析數(shù)據(jù)，是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它應用人工智能技術和計算機技術，通過對專家的決策過程進行模擬，像專家一樣解決問題，可以說，專家系統(tǒng)就是模擬專家解決領域問題的計算機程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)在計量自動化中通過對自動化終端信息的采集和處理，得出診斷結果，專家系統(tǒng)在計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷系統(tǒng)中的應用也是人工智能在自動化中的應用，它可以最大程度上減少人力的使用，節(jié)約系統(tǒng)維護成本[3]。但是，由于需要數(shù)據(jù)，專家系統(tǒng)也存在一定的限制，對于未錄入的數(shù)據(jù)，并不能自主分析出來。

3.2 多線程技術在計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)中的應用

多線程技術，即一個操作系統(tǒng)可以同時在一個進程中執(zhí)行多個線程的能力。例如在軟件編寫中，采用多線程的編程技術，整個軟件含有完成不同功能的多個線程，如數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理、實時數(shù)據(jù)顯示線程等，可以實現(xiàn)多個線程同時執(zhí)行，在一段時間內同時完成更多的任務。在現(xiàn)代監(jiān)測技術中，多線程技術的應用已經(jīng)越來越廣泛，利用多線程技術，在同一時間內，計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)可以處理更多數(shù)據(jù)量，幫助解決計量自動化系統(tǒng)終端遠程故障診斷專家系統(tǒng)中的接入終端多、數(shù)據(jù)量大的問題，執(zhí)行效率也會得到很大的提高。