远程故障诊断系统关键技术的实现
输电网络设备故障诊断专家系统的设计与实现
２０ ０ ７年 ３月 第 １期
河 北 工 程 技 术 高 等 专 科 学 校 学 报 Ｊ ＯＵＲＮＡ ＢＥ ＮＧＩ Ｅ Ｉ Ｌ ＯＦＨＥ ＩＥ ＮＥ Ｒ ＮＧ ＡＮＤ Ｔ Ｃ Ｅ ＨＮＩ ＡＬ Ｃ Ｌ ＧＥ Ｃ ＯＬ Ｅ
Ｍａ． ０ ７ ｒ２ ０ ＮＯ １ ．
文 章 编 号 ： ０ ８ ７ ２ ２ ０ ） １ ０ ３ Ｏ １ ０ —３ ８ （ ０ ７ ０ —０ １ 一 ３
输 电 网络 设 备 故 障诊 断专 家 系统 的设 计 与 实现
李 伟
（ 军 工程 大 学 电气 工 程 系 ， 海 湖北 武汉 ４０３） ３ ０ ３
断系统 诊断技 术 的研 究 。研究 热点集 中在基 于知 识 的智能故 障诊 断技 术研究 和基 于神经 网络 的智能故 障诊
断技术 研究 。
智 能故 障诊 断技术在 各种工 程技术 设 备上有 广泛 应用 ， 尤其 是在输 电网络方 面 。 电网络故 障诊断 主要 输
是对各 级各 类保 护装 置产 生 的报警 信息 、 断路 器 的状 态变 化信 息 以及 电压 电流等 电气 量测 量 的特征 进行 分 析， 根据保 护动 作 的逻辑 和运 行人 员 的经验来 推 断可能 的故 障位置 和故 障类型 。 由于这 一过 程很难 用传统 的 数学方 法描述 ， 而智 能故 障诊断技 术则 由于其 善 于模拟人 类 处理 问题 的过程 ， 容易利用 人 的经验 以及具有 一 定 的学 习能力 等特点 ， 在这 一领域 得到 了广泛 的应 用 。通过 对 网络缺 陷判断 的认 知过 程 的分 析 ， 用综合 知 应 识 诊断 、 模糊 理论 和神 经 网络等人 工 智能 技术 的最 新成 果 ， 可开 发 出一 套 综合 自动 逻辑 分析 判 断系统 ， 可对 缺 陷进 行 分析并 提供监 督处 理意见 ， 使检 修人 员对 问题 的认 识更具 全 面性 、 有效 性和针 对性 Ｌ 。 １ ］
装甲车辆远程故障诊断系统
文 章 编 号 ｌ ０ ６ １ ７ （ ０ ６ ２ ０ ２ ２ １０ －５ ６ ２ ０ ）０ —０ ３ ０
装 甲 车辆 远 程 故 障诊 断 系统
刘 静 ， 贾 民 平
（ 南大 学 设备 监控 与 故障 诊 断研 究所 ，江 苏 南 京 ２ ０ ９ ） 东 １ ０ ６
摘要 ：装 甲车 辆远 Байду номын сангаас故 障诊 断 系统 由现 场监 测诊 断 、 网络传 输 通 道 、远程 诊 断服 务 中心构 成 。 系统 采用 Ｂ Ｓ结 ／
故障诊断技术综述
故障诊断技术综述一引言故障诊断技术是一门紧密结合生产实际的工程科学，是现代化生产发展的产物。
随着现代科学技术在设备上的应用，设备的结构越来越复杂，功能也越来越完善,自动化程度越来越高,由于许多无法避免的因素影响,会导致设备出现各种故障，从而降低或失去预定的功能，甚至会造成严重的乃至灾难性的事故.不言而喻，机械故障诊断技术在工业生产中起着越来越重要的作用,生产实践证明，研究故障诊断技术具有重要的现实意义。
二故障诊断技术的定义故障诊断技术就是在设备运行中或基本不拆卸设备的情况下，掌握设备的运行状况，根据对被诊断对象测试所取得的有用信息进行分析处理，判断被诊断对象的状态是否处于异常状态或故障状态，判断劣化状态发生的部位或零部件，并判定产生故障的原因，以及预测状态劣化的发展趋势等。
其目的是提高设备效率和运行可靠性,防患于未然，避免故障的发生。
三故障诊断技术的构成环节从故障诊断的流程看，通常诊断系统由信号采集、信号处理、状态识别和诊断决策四大部分构成。
其中,信号采集是基础,信号分析和处理是关键，状态识别（包括判断和预报）是核心,决策与管理是最终目标。
前３个环节是基本环节。
1．信号采集信息采集的基本任务是获取有用的信息。
这是故障诊断的基础和前提，监测获取到的有用信息越多，监测数据越真实,越容易判断出故障原因。
在运行过程中，必然会有力、热、振动及能量等各种量的变化，由此会产生各种不同的信息，根据不同的诊断需要,选择能表征设备工作状态的不同信息，如振动、压力及温度等,是十分必要的．这些信号一般是用不同的传感器来拾取的。
只有采集到反映设备实际状态的信号，诊断的后续工作才有意义,因而信号采集是故障诊断技术中不可缺少的重要环节。
(1)常用的设备状态监测技术分类1)振动信号监测技术对设备的振动信号测试和分析，能获得机体、转子或其他零部件的振动幅值、频率和相位3个基本要素,经过对信号的分析、处理与识别,可了解到设备的振动特点、结构强弱、振动来源、故障部位和故障原因,为诊断决策提供依据.故利用振动信号诊断故障的技术较为普遍.2）声信号监测诊断技术声信号监测诊断技术包括:噪声诊断、超声波诊断和声发射诊断技术.其中噪声的分析与诊断通常有两个目的:一是寻找机器发出噪声的主要声源，以便采取相应措施降低噪声;二是利用噪声信号判别故障。
远程故障诊断技术在测控系统中的应用
（ ｅｉｇＩｓｔｔ ｏ ｒｃｉｇａｄＴ ｌ ｏ ｍｕ ｉ ｔ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｂ ｉｎ ｔｕｅ ｆ ａｋｎ ｎ ｅｅ ｍ ｎｃ ｉ ｓＴ ｃｎｌ ｙ ｅ ｉｇ１０ ９ ） ｊ ｎｉ Ｔ ｃ ａｏ ｏ ｊ
文 献标 识码 ： Ａ
硬件设计 。
关键 词
中 图分 类 号 ：Ｐ ７ ；Ｐ １ ． Ｔ２７Ｔ ３１１
Ａｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｍ ｏｅ Ｆａ ｌ ａ ｎ ｓｓ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ＆Ｃ ｙ ｔｍｓ ｐ ｉ ｔ ｆＲｅ ｔ ｕｔＤｉｇ ｏ ｉ ｃ ｎ ｌｇ ｎ Ｔｒ ｃ ｏ Ｓｓ ｅ
架桥机远程电气故障诊断系统
（ ３ ）在 电气系统故 障信息处 理方面 ： 应用远程 电气
柱 由架 梁支撑转 换走行方 式、 １ 号柱收 缩、架桥机行 走 故 障诊 断系统 。 系统 主 要功 能包 括 电气 系统 故 障信息 纵移 过孔 、到位后 伸出并支 撑 Ｉ 号柱 ，２号柱和 ３号柱 采集、信息传 递、信息处理 、综 合查询分析、专家知识 由走行方 式转换 架梁支撑 。图 １ 为架 桥机 电气 系统弱 电 库 和 系统 集 成接 口等功 能模 块 。通 过 本系 统可 以为 电
部 分，即电气控 制系统框 图。
气 系 统故 障信息 的采 集、传 递 、处理 和 分析 等提 供 一
个 集 成化 应 用支 持 平 台， 同时也能 为管 理 人 员与相 关
电机故障诊断系统的设计与实现
电机故障诊断系统的设计与实现电机作为工业生产中的重要设备，其性能的稳定性非常重要。
然而，由于使用时间的延长，电机故障的发生是不可避免的。
电机故障一般包括电机的开路、短路、接线不良、绝缘老化和轴承损坏等。
而传统的故障检测方法往往需要耗费大量的人力、物力和时间，对于想要高效快捷地进行维护的企业来说，显然不够实用。
因此，设计一种可靠快捷的电机故障诊断系统是非常有必要的。
其实，现在市面上已经有很多电机故障诊断系统，并且部分产品还已经应用于电机生产厂家的实际生产中。
但是，要想设计一种真正优秀的电机故障诊断系统，还需要考虑到一些关键要素。
一、电机故障诊断系统的设计基础一个好的电机故障诊断系统需要一个优秀的设计基础。
设计基础包括大量的电机实验数据、理论模型以及模型的验证方法。
设计基础的好坏直接影响到电机故障诊断系统的性能。
设计基础好的电机故障诊断系统，可以更加准确地定位电机故障，从而提高设备的效率。
而设计基础差的电机故障诊断系统，容易造成误诊，进而导致电机更加耗损。
二、电机故障诊断系统的算法设计电机故障诊断系统中，算法设计是核心。
其目的是为了实现对电机故障的快速、准确和无损检测。
常见的电机故障诊断算法包括时域分析、频域分析和小波分析等。
时域分析利用电机的电压、电流、功率等的时间波形进行分析；频域分析则是通过快速傅里叶变换等方法进行分析；小波分析是一种时域和频域相结合的方法。
三、电机故障诊断系统的硬件实现电机故障诊断系统的硬件部分需要选择高素质的传感器、数据采集卡、运算器等设备。
传感器是获取电机实时信息的重要设备，数据采集卡是将采样的信号进行数字化的关键设备，运算器则是在硬件实现中实现算法的重要部分。
四、电机故障诊断系统的数据处理电机故障诊断系统还需要进行大量的数据处理。
为了提高系统的运行速率，首先需要将数据进行预处理。
比如说，进行频域分析前，可以将数据进行低通滤波、归一化等操作。
在数据处理时，还需要进行特征信息提取，比如峰值电流等。
了解PLC的远程诊断和维护功能
将处理后的数据通过远程通信协议传输到远程诊 断中心，供专业人员进行分析和诊断。
故障诊断方法与策略
基于规则的诊断方
法
根据预设的规则和阈值，对采集 的数据进行判断和分析，定位故 障原因。
基于模型的诊断方
法
通过建立设备的数学模型，对实 际运行数据与模型预测数据进行 比较，发现异常并进行诊断。
智能诊断策略
结合人工智能、机器学习等技术 ，对历史故障数据进行学习和分 析，实现故障的自动诊断和预测 。
03
PLC远程维护功能详解
远程参数配置与调整
远程访问
通过网络连接，实现对 PLC的远程访问，无需现 场操作。
参数配置
根据需要，对PLC的各项 参数进行远程配置，如输 入输出参数、通信参数等 。
实时调整
在设备运行过程中，根据 实际需求对参数进行实时 调整，确保设备稳定运行 。
远程维护与升级
利用PLC的远程维护功能，对生产线上的设备进 行远程调试、参数修改和程序升级，减少现场维 护成本和时间。
数据分析与优化
通过对生产线运行数据的收集和分析，优化生产 流程，提高设备利用率和产品质量。
智能家居控制系统案例
远程控制与监测
通过PLC的远程诊断功能，实现对智能家居设备的远程控制和状 态监测，提供便捷的智能家居体验。
据泄露等安全风险。
加密通信
采用SSL/TLS等加密技术，确 保远程通信过程中的数据安全
。
访问控制
实施严格的访问控制策略，如 IP白名单、用户名/密码验证 等，防止未经授权的访问。
安全审计
记录所有远程访问活动，以便 进行安全审计和追溯。
数据传输效率优化方法
数据压缩
对传输的数据进行压缩，减少网络带宽占用 ，提高传输效率。
车载故障诊断系统(OBD)研发建设方案(二)
车载故障诊断系统（OBD）研发建设方案一、实施背景随着中国汽车产业的快速发展，汽车电子诊断技术得到了广泛的应用。
车载故障诊断系统（OBD，On-Board Diagnostics）作为汽车电子诊断技术的重要组成部分，可以对汽车运行状态进行实时监测和故障诊断，为驾驶者提供及时、准确的车况信息，有助于保障行车安全。
近年来，中国政府对新能源汽车产业给予了高度关注，新能源汽车的推广和应用也成为了国家战略。
在此背景下，OBD 系统的研发和建设更显重要。
通过OBD系统，可以实时监控新能源汽车的能源消耗、排放状况等关键参数，为政策制定者提供数据支持，同时也有助于提高新能源汽车的安全性和可靠性。
二、工作原理OBD系统主要通过车辆通信接口与汽车电子控制单元（ECU）进行数据交换。
当车辆出现故障时，ECU会记录故障信息并存储，同时通过OBD接口将故障信息传输至外部设备。
驾驶员或维修人员可以通过OBD设备读取故障信息，快速定位并修复故障。
此外，OBD系统还具备远程通信功能。
当车辆发生故障时，OBD设备可以自动将故障信息发送至云端服务器。
维修人员可以通过手机APP或电脑客户端实时查看车辆故障信息，实现远程故障诊断和维修指导。
三、实施计划步骤1.技术研究与开发：成立专门的技术研发团队，进行OBD系统的硬件设计、软件开发和系统集成工作。
2.实验室测试与验证：在实验室环境中对OBD系统进行严格的测试和验证，确保系统的稳定性和可靠性。
3.实地试验与部署：选择典型车辆和实际运行环境进行实地试验，收集实际运行数据，对系统进行优化和改进。
4.标准化与认证：积极参与国家和行业标准制定工作，同时申请相关认证，如ISO 22901等。
5.产业化与推广：在完成上述步骤后，将OBD系统投入产业化生产，并进行大规模的市场推广和应用。
四、适用范围本方案所涉及的OBD系统适用于各类在用车辆，包括传统燃油车、电动汽车、混合动力汽车等。
同时，该系统也可应用于各类商用车和特种车辆，如物流车队、出租车公司、公共交通系统等。
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Computer Knowledge and Technology 电脑知识
与技术本栏目责任编辑：冯蕾网络通讯及安全第7卷第21期(2011年7月)远程故障诊断系统关键技术的实现
龙海英
（中国电子科技集团公司第二十八研究所，江苏南京210007）
摘要：远程故障诊断系统在网络的支持下实现了异地故障判定与处理，减少了维护成本，提高了诊断的及时性和准确性。
该文在阐述远程故障诊断系统的框架的基础上，深入剖析了远程故障诊断专家系统关键技术的实现。
关键词：远程故障诊断；专家系统
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)21-5118-02
在实时信息系统的运用中，随着信息源的多样化和实时信息的复杂化，实时信息系统在使用过程中有很多不确定性因素，前期的测试信息输入也没有现场环境接收实时信息的复杂多样，系统容易出现各类故障。
如何快速实现远程故障诊断，克服时间和地域的限制，对实时信息系统而言是必须解决和关注的课题。
随着网络技术的发展，基于远程过程调用技术的软件远程故障诊断模式逐步产生了。
本文在阐述远程故障诊断系统的框架的基础上，深入剖析了远程故障诊断系统关键技术的实现。
1远程故障诊断系统的设计与实现
1.1系统构架设计
系统构架如图1所示，在远程故障诊断系统中的应用数据库技术，能够实现异地有效故障诊断。
基于模糊规则的推理机是故障诊治模块的核心部分，推理机是整
个专家系统的控制中心，控制知识库、人机交互接口、数据库和其它机
构的运行，解决用户提出的问题。
推理机构的控制方式被称为推理机
制，亦称控制策略，目前比较成熟也较通用的控制策略主要是推理策略，即根据因果关系进行分析、推断推理机处理所输入的参数，在知识库进行搜索，并获取参数对应的权值，结合匹配公式，对相应的隶属度进行计算，计算的结果用于最后决策。
1.2网络接口设计
软件系统故障诊治专家系统的模型数据库主要维护以下几种数据表文件，分别是环境因子表存储了系统运行环境、网络结构等数据项目。
系统因子表存储了信息系统运行参数等数据项目，还有中间变量，故障规则，模型参数等。
其中故障规则表中存储着软件系统故障的所有信息，包括故障分类号，故障事实描述，前提条件ID ，后续结论ID ，还包括事实可信度，以及阈值、权值等。
1.3系统关键技术的实现
1）软件系统故障模糊知识库的建立
设备故障的原因往往是多方面的，多种故障结果也可能来自一种故障原因，因此专家系统的知识库构建是十分关键的，本课题构建知识库的思路阐述如下。
知识获取是故障专家系统中的重要流程，通过知识获取，可以从众多的知识源处提炼出专门用于软件系统软件系统故障诊治的专门知识，然后将其转化为程序。
本系统采取人工获取方式、半自动获取方式以及全自动获取方式获取知识，并经整理分析后存储入数据库。
数据库中的一条记录对应于知识库中的一条事实规则。
结合模糊专家系统的特点和软件系统软件系统故障诊治的实际需求，构建以下的事实结构类：
class CFact_:public CObject
{
public:
CFact_();
int m_Fact_ClassID;//软件系统故障分类号
int m_Fact_ID;//软件系统故障序号
float m_Fact_Cre;//可信度
CString m_Fact_KW;//软件系统故障关键词
float m_Fact_Thhd;//阈值
float m_Fact_Wgh;//权重
int m_Fact_PreID;//前提条件序号
int m_Fact_NtID;//后续结论序号
BOOL m_bFact_Visited;//“己访问”标志
收稿日期：2011-05-15
图1系统构架设计
E-mail:info@ Tel:+86-551-56909635690964ISSN 1009-3044
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术Vol.7,No.21,July 2011.5118
第7卷第21期(2011年7月)Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术网络通讯及安全本栏目责任编辑：冯蕾};
2）推理机的设计
a)推理方式的选择
在不确定性推理过程中，为计算双方相似的程度，本文设计了计算两者
匹配相似程度的算法，同时指定一个相似度的阈值，以判定双方的相似度是
否在限定范围之内。
定义模糊集合A ，B 贴近度为：(A,B)H=1-δH(A,B)
式中，A ，B 的汉明距以δH(A,B)表示，其值反映了特征元素对模糊集的隶
属度。
通过基于模糊规则的推理机，处理输入参数，并在知识库中进行搜索，获
取权值与可信度，结合匹配公式得出隶属度，进行判决。
考虑到软件系统故障
诊断相应结论较少，症状较多，本文选取的是反向推理模型。
直接从目标结论
出发，紧紧围绕着能证明目标结论的方向进行推理，与求证目标无关的事实
和规则不必参与运算，因此反向推理的效率更高，推理的目的性更强，特别适
合于故障诊断系统。
b)软件系统故障模糊推理机的设计
在专家系统的设计中，结合模糊推理机的工作特点，为使之易于实现并
具有清晰的逻辑结构，引入面向对象的设计方法。
模糊推理机收到用户输入
软件系统故障具体症状信息的激励，在系统的全局数据库中进行搜索，然后
从相关知识库中提取出没有匹配成功的规则，并将这些提取出的规则与已有
事实进行匹配，将实现了成功匹配的规则选取出来，采用按匹配度排序的冲
突消解策略以及基于可信度表示的不确定性推理方法，对其可信度传播值进
行计算，将可信度传播值以及匹配次序号和成功匹配的规则等信息输出至用
户面对的人机界面，此即本次推理所得的防治措施结论。
图2所示为模糊推
理机的工作流程。
在本系统的实现中，冲突消解策略选取的是按匹配度排序的方法。
这种方法需要对两个模式的相似程度进行计算，如果所得的相似度超过了设置的阈值，即判定二者匹配。
选择模糊推理机的加权因子中较大的规则，并将其作为被激活的规则。
2结束语
远程故障诊断系统结合了故障诊断技术、计算机科学以及通信技术，采用开放式体系结构，在网络的支持下实现了异地故障判定与处理，远程故障诊断与传统的故障处理方法相比，跨越了时空限制，避免了人员的流动，减少了维护成本，提高了诊断的及时性和准确性。
参考文献：
[1]黄文虎,夏松波,刘瑞岩.设备故障诊断原理、技术及应用[M].北京:科学出版社,2007.
[2]吴今培,肖健华.智能故障诊断与专家系统[M].北京:科学出版社,2007.
[3]黎洪生.基于B/S 的远程故障诊断专家系统研究[J].武汉工业大学学报
,2009(4).
图2模糊推理机的工作流程5119。