引言

便攜式維修輔助設備(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健⒐收献詣釉\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)。它應用人工智能(Artificial Intelli-gence,AI)技術，根據(jù)一個或多個人類專家提供的特殊領域知識進行推理,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、關于某個領域的專門知識。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)知識推導出結(jié)論，也可以根據(jù)已有案例指導維修人員進行排故。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技術來實現(xiàn)和建立知識庫。基于S1000D標準的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標記的基本組成部分，它必須有起始標記符和對應的結(jié)束標記符，而且應逐層嵌套。屬性是元素的性質(zhì)，用于表述元素的開始標簽內(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。為提高搜索效率、簡化搜索程序,本文對設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備故障的相關信息，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上進行加工，以得到最終的排故方案。推理機的設計流程如圖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置、信號標定、數(shù)據(jù)采集、曲線顯示、文件操作、分析診斷等。

信號設置包括試驗前設置和試驗后設置兩種，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置,后者則是設置釆集評價點數(shù)、畫筆顏色、熱電偶類型和是否進行前零修正。

信號標定是就對采集的各路信號進行標定，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、重復和使用精度等參數(shù)。設置時首先選擇要標定信號，包括信號的名稱、單位、信號幅值、釆集通道、傳感器編號，以及上次標定系數(shù)、標定零點和標定時間；然后設置標定臺階(1?10)和標定循環(huán)次數(shù)(1~3),并設置是否標定回程，選擇各標定臺階，輸入相應的標定值;最后加載進行標定,并記錄標定值。