汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)研究

王敏忠

(江蘇省相城中等專業(yè)學校，江蘇 蘇州 215131)

0 引言

汽車在使用過程中，不可避免會發(fā)生一些故障問題，采用傳統(tǒng)方法診斷故障效率較慢。隨著國內汽車保有量不斷增加，售后維修量也隨之增大。因此，提高汽車故障診斷與維修水平顯得尤為必要。為實現這一目標，可開發(fā)汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)。借此就汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)展開研究。

1 構建原則

1.1 模塊化原則

汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)復雜程度較高，構建難度大，而將系統(tǒng)分為多個模塊，能降低其復雜性，使系統(tǒng)構建變得更加容易。在該系統(tǒng)構建時，依托汽車快修平臺，將系統(tǒng)作為平臺子系統(tǒng)，既可在平臺下運行，也能獨立運行。通過模塊化設計，使系統(tǒng)構建過程得以簡化，系統(tǒng)設計效率顯著提升，并且更加便于升級維護。

1.2 界面友好性原則

用戶作為系統(tǒng)使用者，需要通過界面與系統(tǒng)展開人機交互，界面成為用戶評價系統(tǒng)優(yōu)劣的重要因素之一。系統(tǒng)界面操作靈敏度高能夠使用戶從中感受到舒適。所以在該系統(tǒng)構建中要遵循界面友好性原則。

1.3 可擴展性原則

科技進步使汽車技術得到快速發(fā)展，汽車整體技術性能有了大幅度提升，但是各類全新故障隨之出現。智能故障診斷與維修系統(tǒng)要緊跟汽車技術發(fā)展步伐，滿足故障診斷需要，快速診斷出故障問題，給后續(xù)維修工作提供支撐?；诖?，在系統(tǒng)構建時，要遵循可擴展性原則，使系統(tǒng)能夠不斷擴展，以滿足應用要求。

2 設計與實現

2.1 系統(tǒng)架構設計

C/S和B/S是目前主流的系統(tǒng)架構，二者在處理速度、升級維護、運行安全性以及服務器負荷等方面存在一定差別[1]。通過比較發(fā)現，C/S架構各方面性能都要優(yōu)于B/S架構，所以該系統(tǒng)構建時，選擇C/S架構模式。該架構由2部分組成，即客戶端和服務器端，前者可管理用戶接口、處理數據，后者能夠管理并控制外接設備，操作共享數據庫。通過該架構，能將多臺計算機聯合起來，共同完成系統(tǒng)應用。C/S架構可以細分為二層和三層，其中三層是在二層基礎上，增加一個業(yè)務邏輯層，與二層相比，三層C/S架構體系的靈活性與可擴展性更好，安全性更高。基于此，此次構建汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)時，采用三層C/S架構體系。在該架構下，用戶可依據汽車故障情況，由顯示層輸入故障診斷檢索條件，這部分信息會傳給業(yè)務邏輯層，該層通過相關算法，從數據層找出與故障最為相似的案例，返回顯示層，為用戶提供故障處理方案。C/S三層架構體系具有邏輯清晰、適用性強等特點[2]，與現代汽車故障診斷與維修過程相匹配。

2.2 數據庫設計

汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)構建中，數據庫設計是關鍵環(huán)節(jié)，在全面分析系統(tǒng)需求后，構建滿足需求的數據庫，對系統(tǒng)數據存儲與管理，使用戶能夠正常使用系統(tǒng)各種功能，可將數據庫設計細分為以下環(huán)節(jié)。

2.2.1 需求分析

在需求分析環(huán)節(jié)中，采用問題調查法，求解目標對象，獲取數據字典，編寫出說明書。結合系統(tǒng)特點，簡要闡述需求分析過程：

(1)從汽車維修技術來看，我國與發(fā)達國家差距較大，故障診斷方法以人工經驗為主，智能化、自動化診斷技術缺失。通過構建功能強大、性能完善的汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)，可以使國內汽車維修技術水平獲得進一步提升。系統(tǒng)面向汽車使用者、故障檢測與維修人員、專家等人群[3]。使用者與維修人員利用該系統(tǒng)能夠找出汽車故障原因，并獲取故障維修方法和步驟。

(2)通過需求調查后能得到抽象模型，即數據流圖，它能抽象反映出業(yè)務過程，數據流圖可以清晰表示出人員與數據之間的關系。汽車檢測維修技術人員向數據庫錄入如下信息汽車零部件維修、故障案例、維修案例等，數據庫會將這些信息分類存儲到故障案例推理、故障維修推理和規(guī)則推理中。

(3)在數據庫中，數據字典可用于描述數據關系。設置數據1為用戶信息，數據2為汽車故障案例信息，數據3為故障維修案例信息[4]。其中數據1包含用戶基本信息，如用戶名、密碼、真實姓名及電子郵箱等；數據2包含故障案例編號、汽車類型、機油狀況、行駛里程、故障原因、檢索次數等；數據3包含維修案例編號、汽車類型、故障名稱、維修方式及價格、維修時間及具體步驟等。

2.2.2 邏輯結構設計

數據庫設計中，邏輯結構設計主要目的是為了便于系統(tǒng)開發(fā)，將實體聯系圖轉換為與數據模型相符的邏輯結構。汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)需要以下數據表：用戶信息、故障案例信息、維修案例信息、學習信息、檢修信息以及規(guī)則信息等。

2.3 系統(tǒng)實現

本次構建汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)時，開發(fā)環(huán)境選用Visual Studio 2020，共用功能通過封裝方式裝入系統(tǒng)中，以DLL實現模塊連接與調用，最大限度減少代碼冗余，利用BCG工具，增強界面美觀性，使系統(tǒng)界面更加友好，系統(tǒng)實現過程如下。

2.3.1 登錄驗證

在充分考慮系統(tǒng)安全性的前提下，所有用戶登錄系統(tǒng)時，必須驗證身份信息。在系統(tǒng)登錄界面輸入用戶名與密碼，經系統(tǒng)檢驗確認身份合法后，方可登錄系統(tǒng)，由此大幅度提升系統(tǒng)安全性。當用戶成功登錄后，系統(tǒng)會依據用戶權限，顯示功能模塊。

2.3.2 模塊設置

模塊設置與系統(tǒng)運行密切相關，是系統(tǒng)數據初始化過程，具體包括汽車總成、汽車分類信息、車型信息、零部件維修信息、故障部位信息、故障案例與維修案例屬性權重信息等模塊信息[5]。上述模塊設置方法基本相同，以故障維修案例屬性權重信息設置為例分析具體設置過程，配比會對故障維修案例屬性權重信息產生一定影響，所以要對案例屬性權重值合理分配，使其無限接近于實際情況。用戶在主界面菜單選項中可添加故障維修案例屬性權重信息。

2.3.3 故障診斷與維修模塊

該模塊由規(guī)則推理、故障與維修案例推理組成。將汽車故障相關信息輸入系統(tǒng)后，通過案例推理診斷故障，當系統(tǒng)檢索到與當前故障相符案例時，會將之作為維修案例檢索條件，給出具體維修方案和步驟，供汽車維修技術人員參考。當系統(tǒng)未檢索到與輸入信息相類似案例時，便會改為規(guī)則推理，對汽車故障繼續(xù)診斷，直至排除故障為止。

2.4 系統(tǒng)測試

當系統(tǒng)開發(fā)完畢后，要對可用性加以驗證，通過測試檢驗系統(tǒng)性能，確認合格后，才能投入實際應用。在系統(tǒng)測試過程中，能夠找出缺陷和不足，優(yōu)化改進后，使系統(tǒng)更加完善。為提高測試效率，可以采用軟件測試，這種測試方法種類較多，其中黑盒測試效果較好，該系統(tǒng)開發(fā)目標為解決汽車故障問題，所以并不需要考慮系統(tǒng)邏輯，黑盒測試較為適用。經測試后系統(tǒng)界面友好，可操作性強；系統(tǒng)架構體系完整，運行穩(wěn)定可靠；模塊可協同工作，能夠滿足使用需要。

3 結論

綜上所述，汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)開發(fā)是一項復雜工作，要選取適宜的架構體系，并做好數據庫和模塊設計。經測試該系統(tǒng)各方面均滿足實際應用需要，可在汽車維修領域內推廣，以此來促進汽車維修水平進一步提升。

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