基于專家系統(tǒng)的某雷達(dá)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)

張敏芳 劉 峰 阮 博 賴 飛 閻 俊

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

目前，某型號雷達(dá)已經(jīng)在全國多個(gè)部隊(duì)使用，遇到無法解決的故障時(shí)，需要裝備廠家派技術(shù)人員帶著工裝等進(jìn)行現(xiàn)場支援維修費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而本文提出的某雷達(dá)遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)[1]，不需要技術(shù)人員帶工裝到現(xiàn)場，只要在異地就能對該雷達(dá)裝備進(jìn)行診斷，遠(yuǎn)程指導(dǎo)部隊(duì)技術(shù)人員完成故障定位，就可以大大節(jié)省雷達(dá)的維修成本。

專家系統(tǒng)[2]是一個(gè)智能的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它可以像人類專家一樣工作，它具有大量的該領(lǐng)域的知識，并能像人類一樣利用這些知識進(jìn)行相應(yīng)的推理，得出結(jié)論，做出判斷。

本文將專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，利用Dreamweaver8完成了專家系統(tǒng)的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，使遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

1 專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

專家系統(tǒng)包含知識庫、知識獲取、推理機(jī)、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、解釋機(jī)以及人機(jī)界面，如圖1所示。專家系統(tǒng)是該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它根據(jù)雷達(dá)故障現(xiàn)象，結(jié)合專家知識，逐步推理，進(jìn)行故障定位[3]。

1.1 知識庫的設(shè)計(jì)

知識庫的設(shè)計(jì)包含知識的獲取以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)。

1.1.1 知識的獲取

本文遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的知識獲取仍然是由相關(guān)知識工程師完成。知識的貯備主要是該型號雷達(dá)的所有資料，包括使用說明書、技術(shù)說明書、維修手冊、電路圖、以往的故障匯總資料以及該雷達(dá)設(shè)計(jì)師的故障診斷經(jīng)驗(yàn)等。知識工程師通過查閱所有的技術(shù)資料，并與長期從事該雷達(dá)故障診斷的技術(shù)工程師進(jìn)行交流，在了解清楚該雷達(dá)的原理、結(jié)構(gòu)、功能等基礎(chǔ)上逐步建立起該型號雷達(dá)的故障樹，搞清楚可能出現(xiàn)的故障以及其產(chǎn)生的各種原因和處理措施，然后將其進(jìn)行整理，轉(zhuǎn)化為相關(guān)規(guī)則寫入計(jì)算機(jī)中[4]。

1.1.2 數(shù)據(jù)庫的選擇

本系統(tǒng)使用SQL server2000來管理創(chuàng)建該專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。SQL server2000具有結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL，對數(shù)據(jù)的管理和操作非常方便，而且它支持Web服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對數(shù)據(jù)的管理和操作，滿足我們遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的要求。

1.2 推理機(jī)的設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包含推理方法的設(shè)計(jì)和診斷流程的設(shè)計(jì)。

1.2.1 推理方法

該推理方法是從既定事實(shí)中追溯可能引起該現(xiàn)象的各種不同原因，然后選擇一個(gè)最可能的解釋作為該現(xiàn)象的結(jié)論，最后對該解釋進(jìn)行驗(yàn)證。如果正確則退出，否則再進(jìn)行下一輪可能的解釋進(jìn)行驗(yàn)證，直到找出真正的結(jié)論為止[5]。結(jié)合該型號雷達(dá)故障診斷來說，推理機(jī)首先根據(jù)故障現(xiàn)象找到一種可能的故障原因，先進(jìn)行驗(yàn)證，確定是否是導(dǎo)致該故障現(xiàn)象的關(guān)鍵因素，如果正確則結(jié)束診斷，給出結(jié)論。否則再推出另一個(gè)可能導(dǎo)致該故障現(xiàn)象的原因，再進(jìn)行驗(yàn)證，直到找出真正的故障原因?yàn)橹?，最終完成對該故障現(xiàn)象的診斷。該診斷方法符合雷達(dá)故障排除定位的邏輯和規(guī)律，相關(guān)雷達(dá)維修技術(shù)人員在現(xiàn)場處理故障時(shí)，也是采用對故障現(xiàn)象進(jìn)行判斷分析，推斷出可能導(dǎo)致該現(xiàn)象的各個(gè)原因，逐一驗(yàn)證排除，最終找到真正的故障原因。

1.2.2 診斷流程設(shè)計(jì)

首先根據(jù)故障現(xiàn)象和該雷達(dá)的狀態(tài)參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中查找，以往是否存在相同或者相似的故障案例，如果有則直接給出診斷結(jié)論，否則啟動(dòng)推理機(jī)進(jìn)行診斷分析，診斷流程圖如圖2所示。

1.3 解釋機(jī)的設(shè)計(jì)

解釋機(jī)直接面向用戶，需要考慮使用者的相關(guān)知識水平以及理解能力等，目標(biāo)是能被使用該系統(tǒng)的所有用戶正確理解。該專家系統(tǒng)的推理方法符合大多數(shù)故障診斷的規(guī)律，用戶需要知道的就是得出某個(gè)診斷結(jié)論的依據(jù)，所以我們需要在建立專家系統(tǒng)時(shí)將文字解釋插入到程序段中，推理過程中就會(huì)生成解釋信息。當(dāng)用戶啟動(dòng)解釋機(jī)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)將這些解釋信息呈現(xiàn)給用戶。

2 遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

某型號雷達(dá)的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)將專家系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)連接起來，將專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)Web網(wǎng)站，知識庫的維護(hù)更新、推理機(jī)以及解釋機(jī)等應(yīng)用邏輯全都放在服務(wù)器上，專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫放在對應(yīng)的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。這樣分布在全國各地的用戶通過安全的網(wǎng)絡(luò)連接與該專家系統(tǒng)網(wǎng)站取得用戶認(rèn)證，用戶只需要下載一個(gè)瀏覽器，就可以登陸到該專家系統(tǒng)的網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)對該遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的訪問。

2.1 遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)原理

該遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)工作過程：用戶通過本地電腦登陸到該專家系統(tǒng)網(wǎng)站，使用瀏覽器ASP(動(dòng)態(tài)服務(wù)器頁面)填寫該雷達(dá)的故障現(xiàn)象、雷達(dá)參數(shù)等信息，并通過相關(guān)通信協(xié)議(例如HTTP)傳送給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器通過調(diào)用網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對該專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫以及知識庫進(jìn)行訪問，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行雷達(dá)故障推理，當(dāng)推理結(jié)束，有了結(jié)論后，利用ASP所得的輸出對象由腳本程序生成新的ASP頁面，而Web服務(wù)器將該頁面呈現(xiàn)給用戶瀏覽器上，至此，該雷達(dá)的遠(yuǎn)程故障診斷操作執(zhí)行完畢[6]。

2.2 遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)由Dreamweaver8軟件制作完成。

2.2.1 故障診斷系統(tǒng)登陸

雷達(dá)終端用戶在本地瀏覽器中輸入該遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的網(wǎng)址，就會(huì)彈出用戶登陸界面，用戶需要輸入正確的用戶名和密碼。

圖3 登錄界面圖

2.2.2 故障診斷系統(tǒng)主界面

用戶輸入的用戶名和密碼被驗(yàn)證正確后，就會(huì)進(jìn)入該系統(tǒng)的主界面，該界面有六個(gè)模塊：故障診斷模塊、信息反饋模塊、知識庫維護(hù)模塊、在線學(xué)習(xí)模塊、用戶日志模塊以及返回上一級模塊。

圖4 故障診斷系統(tǒng)主界面

故障診斷模塊：Web服務(wù)器通過調(diào)用網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對該專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫以及知識庫進(jìn)行訪問，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行雷達(dá)故障推理，當(dāng)推理結(jié)束，有了結(jié)論后，利用ASP所得的輸出對象由腳本程序生成新的ASP頁面，而Web服務(wù)器將該頁面呈現(xiàn)給用戶瀏覽器上。該模塊是整個(gè)故障診斷系統(tǒng)的核心。

信息反饋模塊：故障診斷模塊得出的結(jié)論呈現(xiàn)給用戶后，用戶可以通過該模塊向系統(tǒng)反饋該結(jié)論是否正確。

知識庫維護(hù)模塊：隨著故障數(shù)量的增加，需要對知識庫中的信息進(jìn)行更新，以促進(jìn)該故障診斷系統(tǒng)的不斷完善。

在線學(xué)習(xí)模塊：用戶可以通過該模塊進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。

用戶日志模塊：記錄用戶登陸信息、登陸時(shí)間、操作內(nèi)容、操作結(jié)果等信息。

返回上一級模塊：可以返回登陸界面。

2.2.3 故障診斷界面

用戶點(diǎn)擊故障診斷模塊，就進(jìn)入故障診斷界面，完成表單的填寫，內(nèi)容包括：根據(jù)雷達(dá)故障選擇故障存在的分系統(tǒng)位置，例如發(fā)射故障就選擇發(fā)射系統(tǒng)；接著選擇故障發(fā)生的背景(工作中、剛開機(jī))，并選擇故障現(xiàn)象，如果沒有該故障現(xiàn)象選項(xiàng)，在其他故障現(xiàn)象中手動(dòng)輸入，輸入完成，點(diǎn)擊開始診斷按鈕。

圖5 故障診斷界面

2.2.4 推理過程界面

在診斷過程中，該系統(tǒng)會(huì)通過對話框向雷達(dá)用戶進(jìn)行提問，來獲得雷達(dá)故障現(xiàn)象的更詳細(xì)信息，以做出更為準(zhǔn)確的結(jié)論。

圖6 推理過程界面

2.2.5 診斷結(jié)論界面

該診斷系統(tǒng)得出結(jié)論后，會(huì)有一個(gè)解釋機(jī)按鈕，用戶可以通過該按鈕了解更詳細(xì)的推理過程。

圖7 診斷結(jié)論界面

2.2.6 解釋機(jī)界面

進(jìn)入解釋機(jī)界面后，頁面會(huì)顯示較為詳細(xì)的推理過程，返回上一級可以回到診斷界面，退出系統(tǒng)則會(huì)關(guān)閉整個(gè)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)。

圖8 解釋機(jī)界面

3 結(jié)束語

為了更方便地對某型號雷達(dá)進(jìn)行售后維修工作，本文設(shè)計(jì)了一種基于專家系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，將Web和專家系統(tǒng)結(jié)合起來，就可以在異地對該雷達(dá)裝備進(jìn)行診斷，遠(yuǎn)程指導(dǎo)部隊(duì)技術(shù)人員完成故障定位，大大節(jié)省了雷達(dá)的維修成本。本文先對專家系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后將專家系統(tǒng)與Web服務(wù)器結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，后期的工作是對知識庫的不斷補(bǔ)充、修改、刪除等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的智能化。