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基于嵌入式的智能故障诊断的研究与设计

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  • 发布时间:2014-08-28
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Abstract:Base on the research of Fault Diagnosis and Intelligent Diagnosis technology;build a multi-agent Inteligent Diagnosismodel for the Agricultural Products Processing Equipment.And,design the Intelligent Diagnosis flow.Then,use the method of Object-oriented and a description of the class diagram to realize the system。

Key words:Fault Diagnosis;Agent;Object-oriented要想设计出符合现实要求的基于嵌入式的智能故障诊断系统,就要从两个方面人手研究。-是嵌 式故障诊断的特 。而研究-个用于故障检测的嵌入式系统,甚而是便携式的故障检测系统的特 就变得非常的必要。本文将在第~部分对嵌入式故障诊断的特点进行阐述。二是在故障检测中的智能要求。智能诊断技术根据不同的角度具有不同的分类模式。本文将在第二部分对常用的智能诊断技术及分类方法进行分析。

1嵌入式故障诊断的特点下面对嵌 人式故障诊断的特点进行如下几 阐 。

1.1故障的散发l生。故障的散发陛是指具有诱发传染的特陛,并具有渐进性。故障诊断设备或者是便携式故障诊断设备与诊断对象即被诊断设备之间是-个通过网络连接的连通状态。其中-部分发生故障,都有可能影响其他部件的正常运行或者使诊断系统的诊断准确度下降。不仅如此,-个故障还可以引发另-个故障,从而是故障规模逐渐变大,最终使整个诊断系统无法故障作出准确的分析。

1.2故障与征兆的对应关系的不确定。故障和征兆之间有时并不完全具有对应陛,既有-对多的关系,也有可能是多对-的关系。

1.3故障的并发性。故障的并发J生是指故障的表面现象为诊断对象多部件的故障并发,但实际上有可能是其中-个或-部分诊断对象产生了故障。这种隋况很有可能将真实的故障点掩盖。

1.4故障实时f生的要求。现在的故障检测设备,尤其是-些便携式的故障检测设备对故障的要求更高。

1.5与其他设备进行协同故障检测。协同性的要求已经遍布各行各业,故障诊断也是如此。多个设备的共同诊断能够将诊断的精确度和可信度大大提高。

以上是对嵌入式故障诊断的特J点的分析与总结,本文中实现的故障诊断系统会围绕这几大牛寺 进行设计和实现。

2智能故障诊断技术的分析智能诊断技术按其系统组成结构主要可以分为 3种模式日,分别为单机模式、分布式模式和网络化模式。单j6兀模式系统结构简单、功能单-,但实用性强,以便携性、灵活性为主要特性。-般来说它的规南小,适合于较简单的诊断对象。分布式模式是将各个分布与不同地域或种类的诊断对象设置为节点,进行分散控制和集中操作、管理与诊断,适合于大型复杂设备的监测与诊断。网络化模式则是利用Internet网络将检测节点、故障检测设备或系统、故障检测专家等连接在-起,将专家的现场诊断与知识的获取联系起来,能够提高诊断效率、缩短诊断时间。而按故障发生的部位,又可分为元器件故障、执行器故障和传感器故障 而按照故障的特l生分类,又可分为突发f生故障和渐进l生故障。而按故障原因,叉可分为内在故障和环境故障。而从故障诊断的目的性来分,又可以包括故障检测、故障诊断、故障隔离、故障辨识四个方面的内容。而根据系统采用的特征描述和决策方法的差异,形成了不同的故障诊断方法,具体可分为三大类,分别为基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法。而基于知识的故障诊断方法主要可以分为多种。主要有基于专家系统的故障诊断方法、基于模糊理论的故障用户或专家管理层 管理Agent 数据传输Agent功能层 数据处理 Agenl 诊断 AReIt 决策 Agent推理屠 诊断方法Agmt 诊断方继扩展Agent数据甚 数据库 知识库 扩展知识库数据服 务器或传感嚣图 1多Agent智能诊断模型圈 ll 数据通过数据传输 IAgent传输数据处理 Agent将当前设备参数进行特征提取萼处理L- 1 据支持 L- ll-二-l--ll将新战障加入扩展知识库由现场工作人员反馈信息谚断成功- - 土-~诊断结秉谚断方法 Agent提供方法支持图2多 Agent智能诊断系统的诊断流程图诊断方法、基于神经网络理论的故障诊断方法、基于故障树的故障诊断方法、信息融合的故障诊断方法以及基于Agent故障诊断方法等。其中基于Agent的智能诊断方法具有将多种诊断方法整合的特点。这将是智能诊断技术的发展方向。由于本文所研究的系统是基于嵌入式开发的便携式故障诊断系统,所以将采用单胡模式与基于Agent的故障诊断方法相结合的模式进行没计。

3基于嵌入式的智能故障诊断结构的设计本系统将整体结构分为四层,包括管理层、功能层、推理层和数据层。管理层主要负责整个系统的管理机制与通信机制。决策需要通信的Agent双方需要对话,还是需要进行知识的交换。二是要对 Agent之间的关系作出判断。Agent之间的交互有两种关系:正关系和负关系 。正关系表示Agent的规划有重叠的部分,或某个Agent具备其他Agent不具备的能力,各Agent可通过管理层的协调获得帮助,负关系会导致冲突。管理层要进行协调,达到冲突的消解的目的。功能层是多Agent诊基金项目:黑江省农垦总局开发项 目(HNK12KF-20)。

作者简介::E(1980-),女,黑龙江八-农垦大学讲师,中国计算机学会会员,毕业于兰州理工大学,主要研究方向:软件工程,图像处理等。

科技论坛 ·71·FaHn A鐾e哦 ID 方法 Ⅲ诊断类型诊断对象标识诊断参数 agtlagent2 安捌创建时间/ -r aga恤Link l Q 。i Sensor l l f图 3基于嵌入式的智能故障诊断类图的设计断系统的核心层。主要包括知识处理、特征提娶实时监控、故障诊断与故障决策等功能组件。推理层处于数据层和功能层之间。主要提供各功能组件所需的知识或数据,并对推理机制进行定义。数据层包括数据库、知识库与扩展知识库三个方面。数据库主要用于存储由传感器获得的各种信息,知识库为众多相关领域的专家的经验总和。扩展知识库主要是为系统的日后扩展诊断功能留下接口。在管理层中主要有两个Agent:管理 Agent和数据传输 Agent。管理 Agent负责协调各 Agent和通信,数据传输Agem负责与后台计算机上的通信Agem之间传输巡检数据。具体诊断时,数据采集子系统将被诊断设备的运行状态、参数等数据采集输人到诊断系统,-方面提供给PC端显示,另-方面,将数据提供给诊断方法Agent 成诊断请求。管理Agent对诊断请求进行任务分解,得出多个子任务,再根据对诊断 Agent的认识,将诊断任务分配给适当的诊断Agent。管理 Agent还要负责诊断Agent间的工作协调、协作和借助于KQML语言通信,以及将各诊断Agent的诊断结果综合成最终结论,提交给用户。具体的诊断系统模型和诊断流程图如图1.2所示。其中数据采集与处理 Agent主要负责数据的特征识别等。而诊断方法Agent将实现模糊数学诊断方法和神经网络诊断方法,负责对故障的具体诊断。

4基于嵌入式的智能故障诊断的实现系统在实现时采用面向对象的表示方法及规范。面向对象的表示法是将表示的事物抽象为对象,所有的知识都通过对象的屙生及其方法来表达。面向对象表示法具有强有力的知识表达能力,能对客观世界i新亍自然的反应和描述日。根据面向对象的表示方法的定义及特,点可以得出,它与知识的的表示方法可以有效的结合在-起。并且面向对象的方法可以具有良好的拈性、继承陛、封装性、可扩展陛等特点。这些特点使得将诊断产生的新知识作为诊断系统的扩展成为可能。从而可以实现系统的诊断知识库的灵活性和智能性。面向对象的表示方法,采用类表示诊断实体,-个现实中的诊断实体就对应-个类,每被诊断-次就创建-次该对象的实例,在类中有该对象的属陛或对诊断对象进行诊断的方法。系统定义故障类的基类为Fault类,它有四个派生类,分别为计算机类,传感器类 、链路类和Agent类(图3)。

结束语基于嵌入式的智能诊断系统的分析与设计主要是针对农产品加工用的便携式诊断设备的需求而设定的,目前还处于系统的仿真阶段,下- 步就会将该便携式嵌入式智能诊断系统实现,并且应用在农产品加工设备的故障诊断中。

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