機(jī)械設(shè)備故障診斷是識別機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一門綜合性應(yīng)用科學(xué)知識，是研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化在診斷信息中的反映。現(xiàn)代設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越完善，自動化程度越來越高。但是，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)所帶來的影響程度也明顯增大，有時(shí)不僅僅是造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，往往還會帶來災(zāi)難性的事故。

作為建筑的中樞神經(jīng)，家用別墅電梯起著不可或缺的作用，家用別墅電梯作為建筑物內(nèi)的主要運(yùn)輸工具，像其他的交通工具一樣，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€(gè)不可缺少的組成部分。家用別墅電梯是一個(gè)光機(jī)電一體化產(chǎn)品，發(fā)生故障的情況比較復(fù)雜，故障成因、故障現(xiàn)象多樣化，導(dǎo)致故障維修定位難。本文將專家系統(tǒng)應(yīng)用于電梯故障診斷技術(shù)，通過一起電梯干擾故障來講述專家系統(tǒng)工作原理，為電梯故障診斷提供了一種有效方法。

1、專家系統(tǒng)的概念

專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)專家的知識與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。也就是說，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題，簡而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。

知識庫及其管理系統(tǒng)：知識庫及其管理系統(tǒng)是專家系統(tǒng)的核心，由事實(shí)性知識和啟發(fā)性知識構(gòu)成，它是專家系統(tǒng)中關(guān)于一個(gè)領(lǐng)域或特定問題的若干專家知識的集合體，它可以向用戶提供超過一個(gè)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)。用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內(nèi)容來提供專家系統(tǒng)的性能。

推理機(jī)：推理機(jī)是一組用來控制、協(xié)調(diào)整個(gè)專家系統(tǒng)的方法、策略的程序，它根據(jù)用戶的輸入數(shù)據(jù)，利用知識庫中的知識，按一定推理策略，求解當(dāng)前的問題，解釋用戶的請求，終推出結(jié)論。

綜合數(shù)據(jù)庫：綜合數(shù)據(jù)庫用于存儲有關(guān)領(lǐng)域問題的事實(shí)、數(shù)據(jù)、初始狀態(tài)、推理過程的各種中間狀態(tài)及目標(biāo)等，實(shí)際上，它相當(dāng)于專業(yè)系統(tǒng)的工作存儲區(qū)，存放用戶回答的事實(shí)、已知的事實(shí)和由推理得到的事實(shí)。

知識獲?。褐R獲取是專家系統(tǒng)的學(xué)習(xí)功能，將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可利用的形式并形成知識庫，同時(shí)它修改知識庫中原有的知識，增加新的知識，實(shí)現(xiàn)自動學(xué)。一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)是否具有學(xué)習(xí)能力是衡量其適應(yīng)性的重要標(biāo)志。

解釋器：解釋器是主要來解釋專家系統(tǒng)是如何推斷結(jié)論，回答用戶的提問，并使用了解推理過程及推理過程所運(yùn)用的知識和數(shù)據(jù)。

2、電梯故障專家系統(tǒng)的建立

2.1知識的獲取

電梯故障專家系統(tǒng)知識的獲取目前主要采用電梯技術(shù)領(lǐng)域維修、安裝、調(diào)試專家和知識工程師相結(jié)合的人工獲取方式進(jìn)行獲取，知識的自動獲取是專家系統(tǒng)進(jìn)一步研究的方向。我們采用工廠安裝、調(diào)試專家向知識工程師提供電梯發(fā)生故障時(shí)狀態(tài)和目前狀態(tài)的類別以及它們之間的相互關(guān)系等領(lǐng)域知識，同時(shí)知識工程師現(xiàn)場調(diào)試獲取電梯故障信息，知識工程師對這些信息進(jìn)行分析處理，建立合適的結(jié)構(gòu)和規(guī)則，終變成知識系統(tǒng)接受的知識表示形式，設(shè)計(jì)出專家知識庫，同時(shí)在實(shí)際的測試過程中，如果沒有發(fā)現(xiàn)適合的知識，則對知識庫進(jìn)行必要的完善，以達(dá)到真正的實(shí)用性。

2.2 知識庫的建立

電梯故障專家系統(tǒng)的知識由診斷知識構(gòu)成，知識的表示采用框架表示法?？蚣芫褪潜硎緦?shí)體類型的數(shù)結(jié)構(gòu)，一個(gè)框架由一組槽組成，每個(gè)槽表示對象的一個(gè)屬性，槽的值就是對象的屬性值，一個(gè)槽可以由多個(gè)側(cè)面所組成，每個(gè)側(cè)面可以有一個(gè)或多個(gè)值。專家系統(tǒng)由兩個(gè)框架組成，一個(gè)是故障框架，一個(gè)是判斷規(guī)則框架。故障框架主要包括故障名稱槽，確認(rèn)條件槽，一個(gè)故障框架槽可對應(yīng)若干個(gè)判斷規(guī)則槽；判斷規(guī)則框架主要有判斷規(guī)則正文、故障原因、解決故障的方法組成，框架容易由面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)故障框架表示形式、判斷規(guī)則表示形式。

本文以一起電梯干擾故障來具體講述專家系統(tǒng)知識庫的建立流程，其故障框架、規(guī)則框架：

故障名稱：電梯自動呼梯

確認(rèn)條件：轎廂內(nèi)無乘客，操縱箱的按鈕會自動登記2～5個(gè)呼梯信號

判斷規(guī)則:

判斷規(guī)則正文：微機(jī)板故障記錄有“17”號

故障原因：SDC與MPU通訊異常

原因置信度：0.8

處理方法：檢查微機(jī)板MPU和轎頂板SDC通訊口接線

判斷規(guī)則正文：更換通訊口接線后，自動呼梯頻率降低

故障原因：驅(qū)動部分對控制系統(tǒng)電源帶來干擾

原因置信度：0.6

處理方法：在變頻器輸入端加裝輸入濾波器

2.3 推理機(jī)的建立

推理機(jī)根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫中實(shí)測的故障信號，判斷故障的名稱并決定啟動哪種判斷規(guī)則。專家系統(tǒng)中推理方式通常有3種：從目標(biāo)出發(fā)，以反向驗(yàn)證的方式進(jìn)行推理；從所收集的原始數(shù)據(jù)出發(fā)，以向目標(biāo)歸納的方式進(jìn)行推理；將以上兩種方式結(jié)合，以雙向混合方式進(jìn)行推理。

由于通訊線路、通信電源等干擾導(dǎo)致電梯自動呼梯故障，我們采用深度優(yōu)先的搜索策略，利用正向端口推理和逆向目標(biāo)推理相結(jié)合的方式，查找故障原因。首先根據(jù)確認(rèn)條件“轎廂內(nèi)無乘客，操縱箱的按鈕會自動登記2～5個(gè)呼梯信號”，確認(rèn)電梯故障名稱為“電梯自動呼梯”；然后比較判斷規(guī)則框架中原因置信度的大小，由于在初始條件下判斷規(guī)則框架1的原因置信度，因此選擇判斷規(guī)則框架1作為故障框架的判斷規(guī)則框架，由此判斷故障原因是否為“SDC與MPU通訊異?！?，若是則得到故障原因是由于SDC與MPU通訊異常而導(dǎo)致電梯不能運(yùn)行，相應(yīng)的處理方法是查微機(jī)板MPU和轎頂板SDC通訊口接線，更換通訊接線；若不是則表明故障不屬于判斷規(guī)則框架1所列的故障原因，此時(shí)應(yīng)以判斷規(guī)則框架2作為故障框架的判斷規(guī)則框架。如此類推，直至終找到電梯的故障原因以及處理的方法。

2.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的建立

電梯故障診斷專家系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)采集、存儲和管理電梯運(yùn)行過程中各種裝置的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，為電梯監(jiān)控、故障預(yù)測等提供數(shù)據(jù)，并能對電梯的各種故障現(xiàn)象、故障原因及其處理方法等進(jìn)行分析。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫存放系統(tǒng)處理的各種點(diǎn)(如采集點(diǎn)、計(jì)算中間變量點(diǎn)、輸出控制點(diǎn)等)的信息，如點(diǎn)索引標(biāo)識(號)、點(diǎn)字符名稱(儀表號)、說明信息、報(bào)警管理信息、顯示用信息、轉(zhuǎn)換用信息、計(jì)算用信息等。在建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫時(shí)首先要建立數(shù)據(jù)模型和設(shè)計(jì)各種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將這些數(shù)據(jù)以文件形式存放在硬盤上，然后設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的任務(wù)管理模塊，模塊可以實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫操作的管理，如對庫中的記錄進(jìn)行查找和讀寫，維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性等。在SQL Server數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建知識庫和全局?jǐn)?shù)據(jù)庫，及在Windows環(huán)境下用SQL Server數(shù)據(jù)庫和C++實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)外殼。只要在SQL Server數(shù)據(jù)庫中建立不同的知識庫便可以生成不同的專家系統(tǒng)。

結(jié)束語

發(fā)展電梯設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，并進(jìn)行有效、合理的實(shí)施，可以掌握電梯設(shè)備的狀態(tài)變化規(guī)律及發(fā)展趨勢，防止事故于未然，將事故消滅在萌芽；根據(jù)故障診斷的結(jié)果，提出控制故障繼續(xù)發(fā)展和消除故障的對策或措施(調(diào)整、維修、治理)；為推進(jìn)視情維修體制提供依據(jù)。管好、用好、修好”設(shè)備，不僅是保證簡單再生產(chǎn)的必要條件，而且能提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，推動國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)地發(fā)展。