電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)研究

謝辰子

（航天401 所，陜西 西安 710025）

電子科技不斷發(fā)展的背景下，市場上電子設(shè)備的種類越來越多。不同種類的電子設(shè)備極大地滿足了人們對電子產(chǎn)品的需求，對于便捷人們的生產(chǎn)和生活有重要作用。尤其是在我國工業(yè)生產(chǎn)中電子設(shè)備的應(yīng)用更加常見，電子設(shè)備的應(yīng)用可以提高企業(yè)生產(chǎn)效率，能帶給企業(yè)更多的經(jīng)濟(jì)利益。但是，電子設(shè)備一旦出現(xiàn)故障則影響生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行，對企業(yè)帶來嚴(yán)重影響。由此可見，加強(qiáng)對電子設(shè)備故障問題的分析，探討其智能故障診斷技術(shù)是非常必要的。

1 傳統(tǒng)電子設(shè)備故障診斷技術(shù)

1.1 單信號處理技術(shù)

單信號處理技術(shù)作為傳統(tǒng)電子設(shè)備故障診斷技術(shù)之一，與早期電子設(shè)備集成度不高相適應(yīng)。傳統(tǒng)的電子設(shè)備一個(gè)機(jī)組中具備的元件較多，這些元件常常為分散式或者集成式分布。此時(shí)，如果某個(gè)元件出現(xiàn)故障則需要維修人員使用單信號處理技術(shù)，對故障因素進(jìn)行排查。

1.2 單信號濾波技術(shù)

單信號濾波技術(shù)是單信號處理技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，該技術(shù)可以在濾波變換的作用下將特征變量記錄下來，并對采集的特征變形賦予閾值診斷故障問題。

2 電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)

傳統(tǒng)電子設(shè)備故障診斷技術(shù)存在很多不足之處。尤其是使用傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)解決深層次問題和處理較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)難度更大。隨著我國人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備診斷技術(shù)也逐漸向著智能化方向發(fā)展。灰色理論、模式識(shí)別、模糊技術(shù)、診斷專家系統(tǒng)以及失效樹分析等是智能故障診斷技術(shù)主要包括的內(nèi)容。其中診斷專家系統(tǒng)可以將自身作為平臺(tái)，將其他幾種診斷技術(shù)結(jié)合在一起構(gòu)建成智能故障診斷系統(tǒng)。因此，我們所知的電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)一般就是診斷專家系統(tǒng)。診斷專家系統(tǒng)包括的內(nèi)容較多，如知識(shí)庫的構(gòu)建、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫、解釋機(jī)等。以下就是對知識(shí)庫和推理機(jī)的相關(guān)分析。

2.1 知識(shí)庫的構(gòu)建

電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)的關(guān)鍵就是知識(shí)庫的構(gòu)建，因此，工作人員要確保知識(shí)庫的數(shù)量和質(zhì)量，對知識(shí)庫的構(gòu)建做好合理性規(guī)劃。知識(shí)庫的建立與知識(shí)的表示存在不可分割的關(guān)系，規(guī)劃知識(shí)庫的主要目的是將問題空間進(jìn)一步縮小，提高知識(shí)搜索的效率，這樣規(guī)劃的知識(shí)庫便于后續(xù)更好地維護(hù)。其中，知識(shí)庫規(guī)劃方法主要有以下幾種：一是根據(jù)設(shè)備征兆的不一樣，將設(shè)備征兆與其相關(guān)知識(shí)整合在一起構(gòu)建綜合性的知識(shí)庫模塊。此種類型的知識(shí)庫可以確保診斷的針對性；二是根據(jù)所使用數(shù)學(xué)模型的不同對知識(shí)庫進(jìn)行規(guī)劃，結(jié)合表示方法、處理方法等的不同將知識(shí)劃分成不一樣的模塊，不同模塊可以將設(shè)備知識(shí)不同種表示方法綜合使用；三是根據(jù)設(shè)備構(gòu)成結(jié)構(gòu)的不同將不同分機(jī)的知識(shí)建立成知識(shí)模塊，這樣的知識(shí)模塊與人們正常思路更加相符；四是根據(jù)專家對該領(lǐng)域知識(shí)的不同認(rèn)知來劃分，對象性知識(shí)、啟發(fā)性知識(shí)、故障知識(shí)、元知識(shí)、過程性知識(shí)、故障知識(shí)等是領(lǐng)域知識(shí)主要包含的內(nèi)容。以模塊的形式劃分知識(shí)庫主要是方便后續(xù)的維護(hù)。知識(shí)庫以模塊的形式進(jìn)行劃分，不僅不會(huì)隔斷各個(gè)模塊之間的聯(lián)系，而且還會(huì)構(gòu)建起各模塊之間相互協(xié)調(diào)、相互通信的工作模式。該模式下可以更好地凸顯知識(shí)庫的作用。分析各模塊之間相互協(xié)調(diào)、相互通信工作模式得以順利構(gòu)建的原因與黑板模型和議程表有直接的關(guān)系，黑板模型就相當(dāng)于各模塊工作的草稿紙，可以將最初的原始數(shù)據(jù)和中間數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄下來。此外，黑板模型還可以發(fā)揮調(diào)度機(jī)構(gòu)的作用，可用于激活模塊。議程表則可以起到各模塊之間相互協(xié)商并交流診斷各項(xiàng)任務(wù)的作用。

2.2 推理機(jī)的設(shè)計(jì)

診斷專家系統(tǒng)中另一個(gè)非常重要的組成部分就是推理機(jī)，推理機(jī)的主要作用是將知識(shí)充分調(diào)動(dòng)起來并進(jìn)行邏輯性判斷。在需要借助符號處理的診斷專家系統(tǒng)中，推理機(jī)在邏輯分析和狀態(tài)搜索的過程中采用的是符號匹配形式。在需要借助數(shù)據(jù)處理的診斷專家系統(tǒng)中，推理機(jī)要想獲取工作進(jìn)程則需要借助相應(yīng)的數(shù)值。正向、反向以及混合推理是推理機(jī)所使用的主要推理機(jī)制，通常情況下，正向推理主要用于邏輯推理中的假設(shè)，反向推理主要用于邏輯推理真?zhèn)蔚尿?yàn)證。

3 電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)的發(fā)展前景

3.1 分布式故障診斷

一些大型的電子設(shè)備其結(jié)構(gòu)和功能常常呈現(xiàn)出分布式和多層次性分布特點(diǎn)。這樣的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也決定了故障診斷系統(tǒng)也應(yīng)該是多層次和分布式的。系統(tǒng)級診斷系統(tǒng)和子診斷系統(tǒng)是分布式診斷系統(tǒng)主要構(gòu)成部分。診斷任務(wù)的管理主要由系統(tǒng)級診斷系統(tǒng)負(fù)責(zé)，如分解總體任務(wù)、協(xié)調(diào)與控制子任務(wù)、綜合各子系統(tǒng)的診斷結(jié)論等。子診斷系統(tǒng)的主要職責(zé)是完成所負(fù)責(zé)轄區(qū)設(shè)備的故障診斷。

3.2 遠(yuǎn)程故障診斷

遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)是電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)今后發(fā)展的方向之一。越來越多的高新技術(shù)產(chǎn)品出現(xiàn)在了制造業(yè)中，企業(yè)人員要想自己診斷故障系統(tǒng)將存在較大難度。加上全球化往來越來越密切的今天，顧客遍布世界的各個(gè)角落，這就需要企業(yè)構(gòu)建起基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的遠(yuǎn)程故障診斷模式，該故障診斷模式可以將多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)結(jié)合在一起，對電子設(shè)備故障問題進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷。此外，軍事方面電子設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷的情況也較為常見，尤其是一些殺傷性較大的武器設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障問題就需要部隊(duì)專業(yè)維修人員處理，專業(yè)維修人員即便不在武器設(shè)備現(xiàn)場，也可以利用遠(yuǎn)程故障診斷專家系統(tǒng)分析并解決故障問題。由此可見，遠(yuǎn)程故障診斷是電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)今后發(fā)展的趨勢之一。

3.3 智能診斷決策支持系統(tǒng)

在實(shí)踐中發(fā)展起來的智能診斷專家系統(tǒng)可以滿足一般用戶的需求，該系統(tǒng)中的自動(dòng)診斷技術(shù)具有很大的作用。但是，在某些特定領(lǐng)域智能診斷專家系統(tǒng)中的自動(dòng)診斷則不適用。這些特定領(lǐng)域中需要用戶自己就是診斷專家，如果單純依靠系統(tǒng)給出的診斷決策將影響用戶個(gè)人的主動(dòng)性，在一定程度上引起用戶反感。因此，智能診斷支持系統(tǒng)只能是協(xié)助專家，而不是進(jìn)行決策。這樣可以凸顯出用戶的主體地位，能促使人類自覺加入到診斷過程中，這對后續(xù)的設(shè)備維護(hù)有重要意義。

3.4 便捷式診斷儀

在快節(jié)奏的生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，便捷式的電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)可以極大地滿足人們的需求。該診斷技術(shù)可以進(jìn)一步提高人們故障診斷的效率，能進(jìn)一步提高故障診斷服務(wù)水平。如果便捷式診斷儀可以借鑒數(shù)字萬用表的診斷原理對電子設(shè)備進(jìn)行診斷，將會(huì)帶給維修人員定位排故很大的便利。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，數(shù)字信息處理器、人工智能技術(shù)、嵌入式軟件技術(shù)等都為便捷式診斷儀的研發(fā)創(chuàng)造了良好的條件。

3.5 診斷Agent

目前，對Agent 的統(tǒng)一解釋為可以在某一環(huán)境下持續(xù)較長時(shí)間并自主性發(fā)揮作用。Agent 作為一種計(jì)算實(shí)體，可以滿足社會(huì)性、反應(yīng)性和主動(dòng)性要求。研究人員正是利用了Agent 的自主性將其制作成了虛擬專家，虛擬專家可以對大型系統(tǒng)進(jìn)行知識(shí)備份和自主管理。在電子化設(shè)備不斷發(fā)展的背景下，診斷Agent 成了電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)今后的發(fā)展方向。

3.6 故障預(yù)測預(yù)報(bào)

故障預(yù)測預(yù)報(bào)可以起到故障預(yù)防和故障診斷的目的。故障診斷最高級的行為就是故障預(yù)測預(yù)報(bào)。尤其是在一些大型的復(fù)雜系統(tǒng)中，故障預(yù)測預(yù)報(bào)可以及時(shí)消除故障隱患，能避免故障問題引發(fā)的嚴(yán)重事故。由此可見，故障預(yù)測預(yù)報(bào)也是電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)今后發(fā)展的趨勢之一。該故障診斷技術(shù)可以分析電子設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)的變化情況，根據(jù)參數(shù)變化趨勢預(yù)測接下來可能出現(xiàn)的故障問題，并制定及時(shí)預(yù)防措施。

4 結(jié)語

綜上所述，以上就是本文對電子設(shè)備智能故障診斷技術(shù)的有關(guān)分析，希望通過本文的總結(jié)可以進(jìn)一步豐富該領(lǐng)域的研究成果，推動(dòng)我國電子行業(yè)的有序發(fā)展。