基于專家系統(tǒng)的某雷達遠程故障診斷系統(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，某型號雷達已經在全國多個部隊使用，遇到無法解決的故障時，需要裝備廠家派技術人員帶著工裝等進行現(xiàn)場支援維修費時費力。而本文提出的某雷達遠程故障診斷系統(tǒng)[1]，不需要技術人員帶工裝到現(xiàn)場，只要在異地就能對該雷達裝備進行診斷，遠程指導部隊技術人員完成故障定位，就可以大大節(jié)省雷達的維修成本。

專家系統(tǒng)[2]是一個智能的計算機程序系統(tǒng)，它可以像人類專家一樣工作，它具有大量的該領域的知識，并能像人類一樣利用這些知識進行相應的推理，得出結論，做出判斷。

本文將專家系統(tǒng)和網絡進行結合，利用Dreamweaver8完成了專家系統(tǒng)的人機交互界面的設計，使遠程故障診斷系統(tǒng)得以實現(xiàn)。

1 專家系統(tǒng)的結構

專家系統(tǒng)包含知識庫、知識獲取、推理機、全局數(shù)據(jù)庫、解釋機以及人機界面，如圖1所示。專家系統(tǒng)是該遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，它根據(jù)雷達故障現(xiàn)象，結合專家知識，逐步推理，進行故障定位[3]。

1.1 知識庫的設計

知識庫的設計包含知識的獲取以及相關數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)。

1.1.1 知識的獲取

本文遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的知識獲取仍然是由相關知識工程師完成。知識的貯備主要是該型號雷達的所有資料，包括使用說明書、技術說明書、維修手冊、電路圖、以往的故障匯總資料以及該雷達設計師的故障診斷經驗等。知識工程師通過查閱所有的技術資料，并與長期從事該雷達故障診斷的技術工程師進行交流，在了解清楚該雷達的原理、結構、功能等基礎上逐步建立起該型號雷達的故障樹，搞清楚可能出現(xiàn)的故障以及其產生的各種原因和處理措施，然后將其進行整理，轉化為相關規(guī)則寫入計算機中[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具有結構化查詢語言SQL，對數(shù)據(jù)的管理和操作非常方便，而且它支持Web服務，能夠實現(xiàn)在網絡環(huán)境下對數(shù)據(jù)的管理和操作，滿足我們遠程故障診斷系統(tǒng)的要求。

1.2 推理機的設計

該設計內容主要包含推理方法的設計和診斷流程的設計。

1.2.1 推理方法

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

1.2.2 診斷流程設計

首先根據(jù)故障現(xiàn)象和該雷達的狀態(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論，否則啟動推理機進行診斷分析，診斷流程圖如圖2所示。

1.3 解釋機的設計

解釋機直接面向用戶，需要考慮使用者的相關知識水平以及理解能力等，目標是能被使用該系統(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診斷結論的依據(jù)，所以我們需要在建立專家系統(tǒng)時將文字解釋插入到程序段中，推理過程中就會生成解釋信息。當用戶啟動解釋機時，系統(tǒng)就會將這些解釋信息呈現(xiàn)給用戶。

2 遠程故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)

某型號雷達的遠程故障診斷系統(tǒng)將專家系統(tǒng)與網絡連接起來，將專家系統(tǒng)設計為一個Web網站，知識庫的維護更新、推理機以及解釋機等應用邏輯全都放在服務器上，專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫放在對應的網站數(shù)據(jù)庫服務器上。這樣分布在全國各地的用戶通過安全的網絡連接與該專家系統(tǒng)網站取得用戶認證，用戶只需要下載一個瀏覽器，就可以登陸到該專家系統(tǒng)的網站，實現(xiàn)對該遠程故障診斷系統(tǒng)的訪問。

2.1 遠程故障診斷系統(tǒng)原理

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

2.2 遠程故障診斷系統(tǒng)的實現(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

雷達終端用戶在本地瀏覽器中輸入該遠程故障診斷系統(tǒng)的網址，就會彈出用戶登陸界面，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證正確后，就會進入該系統(tǒng)的主界面，該界面有六個模塊：故障診斷模塊、信息反饋模塊、知識庫維護模塊、在線學習模塊、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服務器通過調用網站數(shù)據(jù)庫服務器對該專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫以及知識庫進行訪問，獲得相關數(shù)據(jù)并進行雷達故障推理，當推理結束，有了結論后，利用ASP所得的輸出對象由腳本程序生成新的ASP頁面，而Web服務器將該頁面呈現(xiàn)給用戶瀏覽器上。該模塊是整個故障診斷系統(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)反饋該結論是否正確。

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

在線學習模塊：用戶可以通過該模塊進行相關知識的學習。

用戶日志模塊：記錄用戶登陸信息、登陸時間、操作內容、操作結果等信息。

返回上一級模塊：可以返回登陸界面。

2.2.3 故障診斷界面

用戶點擊故障診斷模塊，就進入故障診斷界面，完成表單的填寫，內容包括：根據(jù)雷達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)，并選擇故障現(xiàn)象，如果沒有該故障現(xiàn)象選項，在其他故障現(xiàn)象中手動輸入，輸入完成，點擊開始診斷按鈕。

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)會通過對話框向雷達用戶進行提問，來獲得雷達故障現(xiàn)象的更詳細信息，以做出更為準確的結論。

圖6 推理過程界面

2.2.5 診斷結論界面

該診斷系統(tǒng)得出結論后，會有一個解釋機按鈕，用戶可以通過該按鈕了解更詳細的推理過程。

圖7 診斷結論界面

2.2.6 解釋機界面

進入解釋機界面后，頁面會顯示較為詳細的推理過程，返回上一級可以回到診斷界面，退出系統(tǒng)則會關閉整個遠程診斷系統(tǒng)。

圖8 解釋機界面

3 結束語

為了更方便地對某型號雷達進行售后維修工作，本文設計了一種基于專家系統(tǒng)的遠程故障診斷系統(tǒng)，將Web和專家系統(tǒng)結合起來，就可以在異地對該雷達裝備進行診斷，遠程指導部隊技術人員完成故障定位，大大節(jié)省了雷達的維修成本。本文先對專家系統(tǒng)進行了設計，然后將專家系統(tǒng)與Web服務器結合起來，實現(xiàn)了遠程故障診斷系統(tǒng)的設計，后期的工作是對知識庫的不斷補充、修改、刪除等，進一步實現(xiàn)該系統(tǒng)的智能化。