故障诊断Agent研究

第:*卷第*期

/+++年0月振动工程学报C>DA$2?>EFBGA2%B>$H$"B$##AB$"F>?I:*J>I*K#LI/+++

故障诊断!"研究#$%

吴伟蔚杨叔子

武汉()*++,)-华中理工大学机械学院信息所’&

吴今培

五邑大学智能技术与系统研究所’

摘要江门(./0+/+-设备故障诊断技术在现代社会的应用越来越广泛(其应用对象多处于动态多变环境1现

有的诊断软件尚不能适应这样的复杂环境1智能2是目前人工智能领域的研究热点之一1"#$%

随着网络技术的成熟(实用型的智能2系统越来越多地应用于各个领域1本文根据故障诊"#$%

断系统的实际要求(提出并初步实现了基于2的故障诊断系统1这进一步提高了诊断系统"#$%

的自动化程度(较好地解决了诊断软件的通用性和适应性之间的矛盾1本文提出的诊断2"#$%系统能很方便地应用于各种网络环境(从而可以更充分地利用已有的诊断资源(便于构造大型

诊断系统1

关键词3设备4故障诊断4智能2诊断自动化4"#$%

中图分类号3/,,56

现代机电设备的结构日趋复杂7多样(这对状态监测和故障诊断系统提出了更高的要求1由于监测手段及网络技术的发展(观测数据量比过去大为增加(有必要从这些极为丰富

由于环境的多变性(即使对于同一设备(事先无法确定一个8最的数据中提取出有用的信息1

优9的监测和诊断算法(而只能是对各种情况有不同的较优诊断方法1在这种情况下(通常是人类专家选择一个合适的程序或确定某一种诊断方法(它不随环境的变化而有所改变1这样将降低诊断系统的效率和自动化程度(浪费9了大量有用的信息(而且需要较熟练的人类专8

使得诊断系统的适应性较差1为此(作者提出了采用智能2系统进行状态监测与故家("#$%

障诊断(此系统能自动7高效地实现状态监测和故障诊断(并对环境有较强的适应性1

及其构成:智能2"#$%

:/<;:<对于智能2尚无一个公认的定义;(1本文采用=>"#$%>?@AB@"#等人提出的弱定义(

规定2为一段软件实体(它具有如下特性3"#$%

自主性3的运行不需要人类和其他软件的直接干涉(能够控制自身的行为和’:-2"#$%

内部状态1

反应性3感知其所处的环境(并能对环境变化作出及时的反应1’/-2"#$%

卷

自觉性$不仅仅简单地对环境作出反应*它还能表现出目标驱动的行为+!"#%&’()

社交性$之间通过%通信语言相互作用+!,#%&’()&’()

中

有

式*

处

正

常

知

研究

卷

可能形成一个收敛的!置信度较高的解"但也可能无法协调而产生几个置信度较平均的解#这如同人类专家对问题看法不一致且都无法说服对方#这种情况下需要人类专家的介入#调查系统提供的可能解#最终确定故障"

$%&用户接口子系统

负责提供图形界面#显示监测子系统提供的采样数据及管理’输出的结论"通过它()*+

用户也可以直接发送命令强行对某一’进行控制"最后#还要通过用户接口子系统将诊()*+

断的效果反馈给各’以利于’完成自适应或自学习过程"#()*+()*+

间的通信&’()*+

间要相互协作就必须有通信"目前#国际上比较流行的’通信语言是,-./’()*+()*+

;<#=>它提供了一套标准的’通信原语#0:",*123)4()-5)67’*4.’*8953’+81*/’*(5’()()*+

从而使得使用这种语言的’之间都可以进行交流!共享信息",-./定义了一种’()*+()*+之间传递信息的标准语法和动作"这些动作主要是从?理论中演化出来的#例如9))@AB@+

虽然还有其它’通信语言#但为了保证系统将来的兼容性#故选择#+)339)6C16D#6)937等"()*+

间的具体通信方式0如采用的协议或网络的具,-./作为通信语言"另外#,-./与’()*+

无关#所以,-./可以有很多种实现#如通过E体形式:HFGIG或电子邮件来实现"

一个’的通信层如图<所示J输入的,-./信息首先送入信息分析器#()*+,-./信息中的内容和动作等部分被剥离出来并被送入推理器#推理器决定如何对输入信息作出反

推理器将查询知识库#知识库中含有关于处理,-./的动态和静态的应"在这个过程中#

知识"与’的当前状态!任务有关的知识都是动态的#将随时更新"其它处理,-./信()*+

息的知识大多是静态的"推理器将决定是否接受请求!直接回答询问’某些方面的问()*+

题!把询问传送给相应的进程等等"同样#的输出信息通过推理器的处理后送到信息’()*+

合成器#信息合成器将各部分合成为,-./信息向外界传送

"

第P期吴伟蔚等.故障诊断@#研究$%&PO+

之间的协作!"#$%&

本文提出的多"系统中’并没有一个位于中央控制整个诊断推理的机构’而是一个#$%&

分布式的协作诊断系统(诊断对象的故障症状表现在"对其所处环境的认识上’#$%&"#$%&由此产生诊断的意图’在此过程中它会与其它"合作共同处理问题(这要求每个"#$%&#$%&对其它"的功能)效率有较详细的了解(所以’在设计时把其它"的资料放在"#$%&#$%&#$%&的数据库内’并且"自身能够根据实际情况对数据库进行修改("根据这部分数据#$%&#$%&

可以选择协作对象’并且可以使协作更加高效地完成(

+’,,-本文采用"之间的协作*主要有两种形式.数据驱动的结论共享/1#$%&0"&"0234$%2$1

和需求驱动的结论共享/919(数据驱动的结论共享567&58"23%#0$:"%00234$%2$567&58"23%#

通常发生在针对同一诊断子对象的"之间(这是指某一"将自认为有较大可信度#$%&#$%&

的结论向其它"发送’其它"在收到这种暗示后’将其与自己的结论进行比较’如#$%&#$%&

果结论一致就会增加此结论的可信度’反之则降低其可信度(数据驱动的结论共享也会发生在属于不同工作组的"之间’收到信息的"会在此基础上缩小搜索范围’从而提高#$%&#$%&

诊断推理的效率(需求驱动的结论共享是指"根据其需要向其它"询问有关信息’#$%&#$%&

得到回答后继续进行处理(这种类型的协作主要发生在两个子工作组之间(属于某一子工

通过与属于另一子工作组的"交换信息’从而大大缩小其搜索范围’作组的诊断"#$%&#$%&

某些诊断"有时甚至要依赖其它"的信息才能得出结论(#$%&#$%&

;系统开发与应用

作者已经实现了一个针对旋转机械常见故障的多"诊断系统(在设计系统时’为了#$%&

通用性)可扩充性’并充分利用已有的诊断资源’所考虑的应用背景是在网络环境下’各个

分布在网络的不同结点(为了保证异种机环境下的数据通信和服务调用’整个系统建"#$%&

立在<有关<BB;CD环境下编写调试’=>?@规范上(整个系统在A356"7<=>?@的部分

大部分的推理程序和专家系统的建造利用了<利用EC+C,开发’C,D的<:%3=>?FGHIJK

语言源程序(

本系统各"间的数据和消息通信建立在<即LMNG层通过调用#$%&=>?@基础上’

的通信程序的开<=>?@对象的服务而传送LMNG信息(利用<=>?@服务不仅使"#$%&

发得以简化’可靠(利用网络把地域上分布的诊断资源结合LMNG信息的传送也更加便捷)

到一起(而<计算机操作系统的限制)编程语言的=>?@的采用将对使用这些资源的限制/

限制等等9降低到最小程度(另外’只需对原有的诊断软件加上<系统就可以利=>?@接口’

用这些软件’这种结构使得系统的扩展和软件重用极为便利(本系统的许多部分就是通过对已有程序进行改进而实现的(

在初步实现的系统中’使用了两个诊断"一个是针对旋转机械的常见故障’一个’#$%&

是轴承的故障诊断"两者间的协作是需求驱动的结论共享(第一个诊断"基于浅’#$%&#$%&

>2c振动工程学报第->卷型!如果轴承诊断"是活动的’它将进行轴承诊断’并将结论传送给常见故障诊断"#$%&(

由后者进行适当的综合!如果诊断对象没有轴承’轴承诊断"不处于活动状态或’#$%&#$%&

反应超时’诊断系统将直接返回常见故障诊断"的诊断结果!在试验中’由于常见故障#$%&

诊断"对轴承诊断的权威性较小’关于轴承的诊断一般都是轴承诊断"的结论更#$%&#$%&

准确!试验表明多"系统由于并行计算而提高了效率)多"间需求驱动的协作提高#$%&#$%&

了诊断精度)由于"间的通信和协作基于知识层’系统很容易扩展!对同一对象按不同#$%&

诊断方法构成不同诊断"相互协作进行诊断的试验还在进行中!这将证明数据驱动的’#$%&

结论共享对诊断的影响!

*结论及发展

,’-./本文所述的基于"的设备故障诊断系统采用了面向"的设计思想+提高诊’#$%&#$%&

断系统能力的同时’降低了整个系统构造的复杂程度!各"之间功能划分清晰’能较好#$%&

地协作共同解决诊断问题!在具体的编程上仍采用面向对象的方法’实现"的各种功#$%&

能!面向"与面向对象的方法相结合简化了系统实现中的程序编写’使诊断系统的智能#$%&

和适应能力大为增加’并提高了诊断的自动化程度!

2/作者将建立一个完全运行在0上的设备故障诊断系统+降低诊!通过0%&$1%$&%&$1%$&

连接尽可能多的资源!如前所述’系统在设计时已将网络作为应用环境’断系统的建造成本’

现在只需做建立诊断服务网站等少量工作即可使系统在0上提供诊断服务!%&$1%$&

进一步提高知识共享的程度!在已建成的系统中’知识大多存储在本地’对其它地点或基于其它知识表示方法的知识库的访问比较麻烦!作者计划利用30543%678$9#$0%&$1(

+->/和数据库技术构造通用的知识库’将一部分知识按统一格式集中存储’=:;"%#$461<"&

这有利于知识共享’并有利于提高推理效率!

另外’间协作也是今后的研究重点’研究更细致?有效的"协调与协作机制!"#$%&#$%&

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第H期吴伟蔚等*故障诊断67研究389H!!

王峻峰"杨叔子#设备故障诊断网上开放实验室建设#振动工程学报"!何岭松"$!!%&$$’()*(%+,(!$

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第一作者吴伟蔚男"博士"$!+F年(月生&电话*’-+}-)HHHH(++&:*#3#CT2/4SSN@M’@VM=M08

故障诊断Agent研究

作者：

作者单位：吴伟蔚， 杨叔子， 吴今培， Wu Weiwei， Yang Shuzi， Wu Jinpei吴伟蔚,杨叔子,Wu Weiwei,Yang Shuzi(华中理工大学机械学院信息所,武汉

,430074)， 吴今培,Wu Jinpei(五邑大学智能技术与系统研究所,江门

,529020)

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