引言

便攜式維修輔助設(shè)備(Portable Maintenance Aids,PMA)主要用于裝備的現(xiàn)場實時維修，為維修人員提供一定的維修支持。因此，故障診斷是其最重要的一項功能，固化在PMA中的交互式電子技術(shù)手(Interactive Electronic Technical Manual,IETM)作為PMA軟件系統(tǒng)的主要組成部分,其中的故障診斷系統(tǒng)必不可少。為此，本文設(shè)計了一種IETM故障診斷系統(tǒng)，用以實現(xiàn)PMA的故障診斷功能。該系統(tǒng)分為基于專家系統(tǒng)的維修向?qū)Ｊ?、故障自動診斷模式以及遠程維修協(xié)同支持系統(tǒng)等三個組成部分。

1  基于專家系統(tǒng)的維修向?qū)Ｊ?

專家系統(tǒng)(Expert System)是一個具有大量專門知識的程序系統(tǒng)。它應(yīng)用人工智能(Artificial Intelli-gence,AI)技術(shù)，根據(jù)一個或多個人類專家提供的特殊領(lǐng)域知識進行推理,通過模擬人類專家作決定的過程來解決那些需要專家才能解決的復(fù)雜問題專家系統(tǒng)的第一個重要組成部分是知識庫，它存儲著從專家那里得到的、關(guān)于某個領(lǐng)域的專門知識。專家系統(tǒng)的第二個組成部分是推理機，它具有依據(jù)一定的策略進行推理的能力，即能夠根據(jù)知識推導(dǎo)出結(jié)論，也可以根據(jù)已有案例指導(dǎo)維修人員進行排故。該診斷模式可幫助維修人員通過檢查，試機等途徑直接發(fā)現(xiàn)故障。

1.1  知識庫的構(gòu)造

根據(jù)知識庫信息量大，數(shù)據(jù)使用頻繁的特點，本系統(tǒng)采用XML技術(shù)來實現(xiàn)和建立知識庫。基于S1000D標(biāo)準的IETM公共源數(shù)據(jù)庫也是由XML文檔構(gòu)成的，因而采用XML技術(shù)也可方便整個系統(tǒng)的制作。由于XML文檔是作為文本來編輯的，故可以把XML文檔作為一個普通的文本文件直接存儲在文件系統(tǒng)中，此方法實現(xiàn)簡單,并且不需要專門的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或者存儲管理器，在每次訪問XML文檔時，只需要先對其進行解析即可。

XML文檔是基于文本格式的，它的最基本構(gòu)成包括XML聲明、處理指令和XML元素三部分。另外,還可以有注釋，元素中還可以包含屬性或者子元素等。XML聲明一般出現(xiàn)在文檔的開頭部分，包括版本號、可能的語言編碼、可選的文檔類型定義(DTD)等。XML文檔中的元素是XML標(biāo)記的基本組成部分，它必須有起始標(biāo)記符和對應(yīng)的結(jié)束標(biāo)記符，而且應(yīng)逐層嵌套。屬性是元素的性質(zhì)，用于表述元素的開始標(biāo)簽內(nèi)的信息，由和？>字符組界定。XML中的注釋以<!—開始，以一>結(jié)束，它可以出現(xiàn)在文檔的任何位置。

故障庫將故障信息、故障原因和維修方法一一對應(yīng)。為提高搜索效率、簡化搜索程序,本文對設(shè)備各個測點的故障信息進行了統(tǒng)一編號，并建立了格式統(tǒng)一的故障知識庫，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該知識庫清晰地描述了測試設(shè)備故障的相關(guān)信息，其中包括故障編號、故障原因和維修方法。以某故障為例建立的部分XML故障知識庫的優(yōu)碼如下：

1.2  推理機的設(shè)計

推理機是基于知識庫進行工作的，推理機可分為兩個部分,一個部分是根據(jù)已有案例引導(dǎo)維修人員按照案例的步驟進行維修和排故。另一部分是在沒有相同案例的情況下，根據(jù)故障現(xiàn)象，尋找相似案例或進行推理，為維修人員提供一個或多個解決方法。維修人員可以先使用第一部分的功能，如果不能排除故障，再利用第二部分進行分析，進而排除故障。

實現(xiàn)第一部分功能的方法:可以直接對故障現(xiàn)象進行匹配搜索，若發(fā)生的故障現(xiàn)象與已有案例中的描述相同，系統(tǒng)則直接從知識庫中調(diào)用該案例的數(shù)據(jù),并顯示給維修人員。實現(xiàn)第二部分功能則需要經(jīng)過多個步驟。首先要將故障信息與已有案例進行匹配，案例匹配度大于某一閾值,則提取案例。然后，將提取的案例置于規(guī)則庫下進行推理，以便生成初步的排故方案。如果沒有匹配案例，則直接調(diào)用思想庫來生成初步排故方案。最后，由維修人員在初步排故方案制定的基礎(chǔ)上進行加工，以得到最終的排故方案。推理機的設(shè)計流程如圖2所示。

2  故障自動診斷模式

故障自動診斷模式是通過PMA與設(shè)備互聯(lián)，并通過下載故障代碼或直接對系統(tǒng)進行測試來得到故障信息，維修人員可根據(jù)故障信息給出排故方案。主要功能包括信號設(shè)置、信號標(biāo)定、數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、文件操作、分析診斷等。

信號設(shè)置包括試驗前設(shè)置和試驗后設(shè)置兩種，前者可以添加、修改、刪除信號，或?qū)Ω髀沸盘柕拿Q、單位、信號幅值、采集通道、激勵電壓、低通濾波、畫筆顏色以及熱電偶類型進行設(shè)置,后者則是設(shè)置釆集評價點數(shù)、畫筆顏色、熱電偶類型和是否進行前零修正。

信號標(biāo)定是就對采集的各路信號進行標(biāo)定，從而得到釆集值與物理量值的計算參數(shù)，以及系統(tǒng)的線性、滯后、重復(fù)和使用精度等參數(shù)。設(shè)置時首先選擇要標(biāo)定信號，包括信號的名稱、單位、信號幅值、釆集通道、傳感器編號，以及上次標(biāo)定系數(shù)、標(biāo)定零點和標(biāo)定時間；然后設(shè)置標(biāo)定臺階(1?10)和標(biāo)定循環(huán)次數(shù)(1~3),并設(shè)置是否標(biāo)定回程，選擇各標(biāo)定臺階，輸入相應(yīng)的標(biāo)定值;最后加載進行標(biāo)定,并記錄標(biāo)定值。