基於專家係統的家用別墅電梯故障（zhàng）診斷技術（shù）研究

機械設備故（gù）障診斷是識（shí）別機械設備運行狀態的一門綜合性應用科學知識，是研究機械設備運行（háng）狀態的變（biàn）化在診斷信息中的反映。現代設備的結構越（yuè）來越複雜，功能越來越完善，自動化程度越來越高。但是，當設備出現故障時所帶來的影響程度也明顯增大（dà），有（yǒu）時不僅僅是造成巨大的（de）經濟損失，往往還（hái）會帶來災難性的事故。

作為建築的中樞神（shén）經，家用別墅電梯（tī）起著不（bú）可或缺（quē）的作用，家用別墅電梯作為建築物內的主要運輸工具，像其他的交通工具一樣，已經（jīng）成（chéng）為我們日常生活的一個不可（kě）缺少的組成部分。家用別墅電梯是一個光機電一體化產品，發生故障的情（qíng）況比較（jiào）複雜，故障成因（yīn）、故障現（xiàn）象多樣化，導致故障維修定（dìng）位難。本（běn）文將專家係統應用於電梯故障診斷技術，通過一起電梯幹擾故障來講（jiǎng）述專（zhuān）家係統工作原理，為電梯故（gù）障診斷提供了一種有效方法。

1、專家係統（tǒng）的概念

專家係統是一個（gè）智能計算機程序係統，其（qí）內部含有大量的某個領域內專家的知識與經驗（yàn），能（néng）夠（gòu）利用人類專家的知識和解決問題的方法來（lái）處理該領域問題。也就是說，專家係統是一個具有大量的專門知識與經驗的程序係統，它（tā）應用（yòng）人工智能（néng）技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知（zhī）識和（hé）經（jīng）驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些（xiē）需要人類專家處理的複雜問題，簡（jiǎn）而言之，專（zhuān）家係統是一種模（mó）擬人類專家解決（jué）領域問題的（de）計算機程（chéng）序係統。

知識庫及其管理係統：知識庫及其管理係統是專家係統的（de）核心，由事實性知識和啟發性（xìng）知識構成，它是專家係統中關於（yú）一個（gè）領域或特定問題的若幹專家知識的集合體，它可以（yǐ）向用戶提供超過一個（gè）專家的知識和經（jīng）驗。用戶可以通過改變、完善知識庫中的知識內（nèi）容來提供專家係統的性能。

推理機：推（tuī）理機是一組用來控製（zhì）、協調整個專家係統的（de）方法、策略的（de）程序，它根據用（yòng）戶的輸入數據，利用知識庫（kù）中的（de）知識，按一定推理策略，求解（jiě）當前（qián）的問題，解釋用（yòng）戶的請求，終推出結論。

綜合數據庫：綜合（hé）數據庫用於（yú）存儲有關領（lǐng）域問題的事（shì）實（shí）、數據、初始狀（zhuàng）態、推理過程的各種中間狀態及目標等，實際上，它（tā）相當於專業係統的工（gōng）作存儲區，存放用戶回答的事實、已知的事實和由推理得到的事實。

知識獲取：知（zhī）識獲取是專家係統（tǒng）的學習功能，將專家的經驗和（hé）知識轉化為計算機可利用的形式並形成知識庫，同時它修改知識庫中原有的知識，增加（jiā）新的知識，實現自動學。一個學習係統是否具有學習能力是衡量其適應性的重要標誌。

解釋器：解釋（shì）器是主要來（lái）解（jiě）釋專家係統是（shì）如何推斷結論，回答用戶（hù）的提問（wèn），並使用了解推理過程及（jí）推理過程所運用的知識（shí）和數（shù）據。

2、電梯故障專家係統的建立

2.1知（zhī）識的獲取（qǔ）

電梯故障專家係統知識的獲取目前主要采用電梯技術領域維修、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（háng）獲取，知（zhī）識的自（zì）動獲取（qǔ）是專家係統進一步研究的方向。我們采用工廠安裝、調試專家向知識工程師提供（gòng）電梯發生故障時狀態和目前狀態的類別以及它們之（zhī）間的（de）相互關係等領域知識，同時知識工程（chéng）師現場調試獲取電梯故（gù）障信息，知識工程師對（duì）這些信息進（jìn）行分析處理，建立合適的結構和規則，終變成知（zhī）識係統接受的（de）知識（shí）表示形式，設計出（chū）專家知識（shí）庫（kù），同時在實際的測試過程（chéng）中，如（rú）果沒有發現適合的（de）知識（shí），則對知識（shí）庫進行必要的完善，以達到真正的實用性。

2.2 知識庫的建立

電梯故障專家係統的知識由（yóu）診斷知識構成，知識的表示采用框架表示法。框架就（jiù）是表（biǎo）示實體類型的數結構，一個框架由一組槽組成，每個槽表示對象的一個屬（shǔ）性，槽的值就是對象的屬性值，一個槽可以由多（duō）個側麵所組成，每（měi）個側麵可（kě）以有一個或多個值。專家係統由兩（liǎng）個框架組成（chéng），一個是（shì）故障框架，一個是判斷規則（zé）框架。故障框架主要（yào）包括故障名稱槽，確認條件槽（cáo），一個故障框架槽可對應若幹個判斷規則槽；判斷規則框架主要有判斷規則正文、故障原因（yīn）、解決故障的方法組成，框（kuàng）架容易由麵（miàn）向對象方法（fǎ）設計和實現，係統故障框架表（biǎo）示形式、判斷規則表示形式。

本文以一起電梯幹擾故障來具體講述專家係統知識庫的建（jiàn）立（lì）流程，其故障框架、規則框架：

故障名（míng）稱：電梯自動呼（hū）梯（tī）

確認（rèn）條件：轎（jiào）廂內無乘客，操縱箱的按鈕會自動登記2～5個呼梯信號

判斷規（guī）則:

判斷規則正文：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（xìn）度：0.8

處理方法（fǎ）：檢查微機板MPU和轎頂板SDC通訊口接線

判斷規則正文：更換通（tōng）訊口接線後，自（zì）動呼梯頻（pín）率（lǜ）降低

故障原因：驅動部分對控製係統電源帶來幹（gàn）擾

原因置（zhì）信度：0.6

處（chù）理方法：在變頻器輸入（rù）端加裝輸入濾波器

2.3 推理（lǐ）機的建立

推理機根據綜合數據庫中實（shí）測的故障信號，判斷故障的名稱並決定啟動哪種判斷規則。專家係統中推理方式通常有3種：從目標出發，以反向驗證的方式進行推理；從所（suǒ）收（shōu）集（jí）的（de）原始數據出發，以向目標歸納的方式進行推（tuī）理；將以上兩種方（fāng）式（shì）結合，以雙向（xiàng）混（hún）合方式（shì）進行推理（lǐ）。

由於通訊線路、通信電源等幹擾導致電梯自（zì）動呼（hū）梯故障，我們采用深度（dù）優先的搜（sōu）索策略，利用正向端口推理（lǐ）和逆向目標推理相結（jié）合的（de）方式，查找故障原因。首先根據確認條件（jiàn）“轎廂內無乘客（kè），操縱箱的按鈕會自動登記2～5個呼（hū）梯信號”，確認電梯故障（zhàng）名稱為（wéi）“電梯自動呼梯”；然後（hòu）比較判（pàn）斷規則框架中原因置信度的（de）大小，由於在初始條件下判斷規則框架（jià）1的原（yuán）因置信度，因此選擇判斷規則框架1作為故障框架的判斷規則框架，由此判斷故障原因是否為“SDC與MPU通訊異常”，若是則得到故障原因是由（yóu）於SDC與MPU通訊異常而導致電梯不能運行，相應的處理方法是查微機板（bǎn）MPU和轎頂板SDC通訊（xùn）口接線（xiàn），更換通訊（xùn）接線；若不是則表明故障（zhàng）不（bú）屬於判斷規則框架1所列的故障原因，此時應以判斷規則框架2作為故障框架的判斷規則框架。如此類推，直至終（zhōng）找到電梯的故障原因以及處理的方法。

2.4 實時數據（jù）庫的建立

電（diàn）梯故障診斷專家係統（tǒng）的實時數據庫負責采集（jí）、存儲和管理電梯運行過程中各種裝置的現場數據（jù），為電梯監控、故障預測（cè）等提供數據，並能（néng）對電梯的各種（zhǒng）故障現象、故障原因及其處理方法等進行分析。實時數據庫存放係統處理的（de）各種點(如采集點、計算中間變量點、輸出控製（zhì）點等)的信息，如點索引（yǐn）標識(號)、點字符名稱(儀表號)、說明信息、報警管理信息、顯示用信（xìn）息、轉換用信息、計算用（yòng）信息等。在建立實時數據庫時（shí）首先要建立數據模型和設計各種類型的數據結構（gòu），並將這些數據（jù）以文件形式存放（fàng）在硬盤上，然後設計實時數據庫的任務管理模塊，模塊可以實現對（duì）實時數據庫操作的管理（lǐ），如（rú）對庫中（zhōng）的記（jì）錄進行查找和（hé）讀寫，維護數據的完整性和一（yī）致性等。在SQL Server數據庫中創建知識庫和全局數據庫，及在Windows環境下（xià）用SQL Server數據庫和C++實現專家係統外殼。隻要（yào）在SQL Server數據庫中建立不同的知識庫便可以生成不同的專家係統。

結束語

發展電梯設備狀態監測與故障診斷技術，並進行有效、合（hé）理的實施，可以掌握（wò）電梯設備的狀（zhuàng）態（tài）變化（huà）規律（lǜ）及發展趨勢，防止事故於未然，將事故（gù）消滅在萌芽；根據故障診（zhěn）斷的結果，提出（chū）控製故障繼續發展和消除故障的對策或措施(調整、維修、治（zhì）理)；為推進視（shì）情維修體製（zhì）提供依據。管好、用好、修好”設備，不僅是保證簡單（dān）再生（shēng）產的必要條件，而且能提高企業經濟（jì）效益（yì），推動國民（mín）經濟（jì）持續、穩定、協調地發展。