CN101387582A - 一种基于pda的故障诊断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于PDA的故障诊断系统及方法，中心数据库服务器、网络服务器、客户机和无线接入点均通过有线网络连接，中心数据库服务器安装有大型关系数据库，负责知识库和推理机的构建；网络服务器负责中心数据库服务器与多台PDA之间的信息交换；各个PDA通过客户计算机或无线接入点接入网络，与中心数据库服务器交换数据。用户输入故障现象；由信息预处理单元匹配出源案例，答案提取单元根据推理结果提取出最相似答案并反馈给用户。本发明提供了一种让外场工作人员利用PDA对飞机进行辅助维护的系统和方法，在PDA上获得了较高的故障诊断的效率和能力。
Description
技术领域
本文涉及人工智能领域，尤其是一种故障诊断系统及方法。
背景技术
传统的飞机维修方式多是采用投入维修技术人员，并邀请有关专家参与的方式完成维修过程，确实能够起到确保维修的可靠性以及培养相关技术人员作用。但这种方式适用于系统结构较为单一、复杂性较低的原有装备，随着飞机的技术性越来越强，需要有更多的专家参与，如果没有足够的专家型人才，将导致故障诊断不准，不仅不能提高效率还有可能因此对装备产生影响。随着问题越来越多地被暴露，说明单纯依赖于大量投入技术人员和专家来保障飞机的传统维修方式已经不适应高科技环境下的飞机维修保障工作了，飞机维修需要探索一种全新的形式。
经过对飞机智能诊断方面现有技术文献的检索，发现以台式电脑为硬件平台的故障诊断系统已经有成功案例出现，但是台式机体积大，携带不便，不能满足工作人员外场工作环境下的远程实时故障诊断需求。
发明内容
为了解决现有技术不能满足外场工作环境下远程实时故障诊断需求的问题，本发明提供了一种基于PDA的故障诊断系统。本系统能够工作在外场环境下，进行远程故障诊断，从而减少维修人员的工作量，提高维修机构的工作效率，缩短装备的停工待修时间和修理时间。
本发明包含中心数据库服务器、网络服务器、若干客户计算机、无线接入点和PDA；中心数据库服务器、网络服务器、客户机和无线接入点均通过有线网络连接，中心数据库服务器安装有大型关系数据库，作为整个远程故障诊断系统的中枢，负责知识库和推理机的构建；网络服务器负责中心数据库服务器与多台PDA之间的信息交换，它可以和中心数据库服务器是同一台计算机，也可以是有线网络上的任何一台计算机；各个PDA通过客户计算机或无线接入点接入网络，与中心数据库服务器交换数据。
PDA部分的结构如图2所示，包括信息预处理单元、推理机、答案提取单元、信息输出单元、案例存储单元和案例维护单元等六部分。案例维护单元通过网络和答案提取单元获取飞机故障案例库并输出至案例存储单元，案例存储单元负责存储从中心数据库和答案提取单元上移植过来的飞机故障案例库，并输出至信息预处理单元；信息预处理单元对用户输入的故障现象进行预处理，即根据用户输入的故障现象匹配出一个源案例并输出给推理机，推理机经过案例推理得出若干个目标案例，由答案提取单元提取出一个最相似的案例作为答案通过信息输出单元输出给用户。
当输出的答案不能正确的排除现场故障时，案例维护单元可以对故障案例库的规模进行调整，将默认采用的典型案例库改为一般案例库后再次推理。对于系统无法解决，但用户经实践探索总结出的案例，用户可以通过案例维护单元添加到案例存储单元中去。对于经实践证明为错误或冗余的案例，案例维护单元通过网络报告维修中心，先在中心数据库里对其进行删除，随后各个PDA可以通过自动智能更新功能删除掉该案例。
案例存储单元负责存储从中心数据库上移植过来的飞机故障案例库，鉴于目前PDA有限的运算能力和存储能力，为了保证故障诊断专家系统的诊断能力，本发明采用主频在624MHz以上的CPU，利用扩展存储卡扩展PDA的存储能力，利用数据压缩技术对PDA本地数据库进行数据压缩。
本发明还提供一种基于PDA的故障诊断方法，采用案例推理的方式对飞机进行故障诊断，采用曾经解决过的旧问题的答案或积累的问题经验来解决新的问题。本方法包括以下步骤：
(1)用户通过有线或无线网络将系统下载到PDA上，携带PDA进入排故现场。
(2)用户在排故现场遇到不能解决的故障，打开系统，输入故障现象，或者直接在系统中点击确认故障现象。
(3)由系统的信息预处理单元匹配出源案例。
(4)推理机根据源案例采用典型案例库进行案例推理。
(5)答案提取单元根据推理结果提取出最相似答案并反馈给用户。
(6)用户得到的答案如无错检、漏检，则转入步骤(9)。
(7)用户得到的答案如有错检、漏检情况，且用户欲进行进一步推理，则可重新输入或选择故障现象，并采用一般案例库进行推理，再转入步骤(3)。
(8)用户得到的答案能够成功排故，转入步骤(9)。
(9)诊断结束。
(10)系统使用一段时间后，用户通过网络与中心数据库进行数据交换，获得系统更新。
为了保证故障诊断专家系统的诊断能力，本发明还将案例库中的案例分类组织，按照树型结构索引。对于一个具体故障现象，先确认它所属的机型；对于涉及的几个故障现象，分别先确定其所属系统，再确定其发生部件，最后由用户对故障现象进行选择、确认；当一个故障表现出多个故障现象时，这样的故障现象的确认过程需要反复多次，然后由系统的信息预处理单元匹配出一个包含多个故障现象的目标案例。这种将故障现象进行树型索引的方法，回避了由用户输入故障现象，系统再进行自动分词、智能搜索的问题。在目前PDA运算能力有限的情况下，此方法可以高效的完成案例的匹配。
为了保证故障诊断专家系统的诊断能力，本发明还将故障案例库划分为典型案例和一般案例两部分。典型案例库是案例库中的一个部分，存放的是用于案例检索匹配的典型故障案例。不是所有的案例都能作为典型案例，不能作为典型案例的案例我们称之为一般案例。在一定的条件下，一般案例能转化为典型案例。因此，典型案例库的形成是事故案例库的精化过程。
典型案例和一般案例的划分过程如下：首先将案例库中的案例按照近几年发生次数分所属机型和所属系统排序，如将A型飞机下的系统1所发生的故障案例按近几年发生次数由多到少排序；典型案例具体规模大小的确定要根据系统运行情况具体测试，以能够保证较快的推理速度为宜，如本发明在一次应用中经测试将典型案例库的规模限制在500条以内，这些案例的具体选择是对于每个机型下，系统下的故障案例按照相同比例，选择发生次数较多的部分，保证案例库规模不超过500条即可。
专家系统默认情况下用典型案例库进行推理，从而保证了系统运行的效率。在采用典型案例库进行推理，结果不能满足用户需求的情况下，用户可以改为使用一般案例库进行再次推理。
本发明的有益效果是：提供了一种让外场工作人员利用PDA对飞机进行辅助维护的方法。本发明采用了一整套方法，在PDA上获得了较高的故障诊断的效率和能力。PDA采用Intel/Marvell XScale系列的CPU，主频可以达到624MHz以上；采用扩展存储卡可以将存储能力扩展到4G以上；采用移动数据库压缩技术可以将数据库容量压缩到原来的30％左右。
目前PC平台的智能故障诊断系统往往是采用中文分词技术和智能搜索技术来对用户输入的故障现象进行案例匹配，但是以目前PDA的运算能力和存储能力是根本无法完成的。本发明通过将故障现象树状索引的方式，让用户通过输入机型、所属系统和部件或者直接点选的方式，巧妙的回避了以上问题，取得了良好的效果。
为了确保移动专家系统的推理效率，本发明在默认情况下系统采用典型案例进行推理，从而保证了推理的效率。
本发明根据飞机维修点的分布特点，提出在各个维修点设置无线接入点，使无线网络以各个维修点为中心向四周覆盖。这种有线网络和无线网络结合的连接方式节约了网络建设成本。
本发明提出在通过无线网络传输数据时，一方面对传输数据进行加密，另一方面让系统在工作一段时间后通过较短的时间与中心数据库进行信息交换，而大多数时间断开网络，这种方案一定程度上提高了数据传输的安全性。
本发明提出把知识的获取交给中心数据库服务器完成，再将简化的知识库和推理机移植到PDA上去。这种做法在利用了服务器强大的计算能力和存储能力的同时，也利用了PDA的移动特点，真正实现了对飞机的远程智能故障诊断。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是PDA上故障诊断系统的结构示意图；
图3是案例推理流程图；
图4是飞机故障案例库组织形式示意图；
图5是飞机故障案例库典型案例与一般案例划分示意图。
具体实施方式
装置实施例：
参照图1，本发明的装置包括1中心数据库服务器，选用IBM System x3800服务器；2是网络服务器，选用IBM X236-8841-IVC服务器；3是处在某维修中心的便携电脑，选用联想ThinkPad X61便携电脑；4是处在某维修中心的台式电脑，选用联想开天M6900台式电脑；1、2、3、4都接入到有线网络5中。6是无线接入点，选用腾达TWL5401A 30Km远距离无线接入点。7是无线网络。8、9、10是PDA，选用HP iPAQ212 Enterprise PDA，其处理器主频达到624MHz以上，128M SDRAM主内存用于运行应用程序，256M闪存ROM，经扩展卡扩展后存储能力可达4G以上。8通过数据线与3相连，9通过数据线与4相连，10通过无线网络与6相连。
PDA部分的结构如图2所示，包括信息预处理单元、推理机、答案提取单元、信息输出单元、案例存储单元和案例维护单元等六部分。案例维护单元通过网络和答案提取单元获取飞机故障案例库并输出至案例存储单元，案例存储单元负责存储从中心数据库和答案提取单元上移植过来的飞机故障案例库，并输出至信息预处理单元；信息预处理单元对用户输入的故障现象进行预处理，即根据用户输入的故障现象匹配出一个源案例并输出给推理机，推理机经过案例推理得出若干个目标案例，由答案提取单元提取出一个最相似的案例作为答案通过信息输出单元输出给用户。
方法实施例：
(1)系统按照图1所示方式进行连线，两台服务器都被部署在维修总部。处在各个维修中心的台式电脑、便携电脑和以上两台服务器都用有线网络相连。在每个维修点里都设置一个无线接入点将无线网络覆盖到维修点周围。
(2)用户将打包好的应用程序(CAB格式)通过网络下载到PDA上，并安装，携带PDA进入排故现场。
(3)当遇到不能解决的排故问题时，外场工作人员打开PDA，开始故障诊断工作。故障现象有两个，用户先后输入A型飞机，系统1，部件1，故障现象1；A型飞机，系统1，部件2，故障现象2；或者直接在系统中点击确认故障现象。
(4)由系统的信息预处理单元匹配出源案例。
(5)推理机采用典型案例库对案例进行推理。本次实施根据选用PDA的运算能力，经测试，最终确定典型案例库的规模控制在500条案例以下。
(6)答案提取单元将推理出的目标案例按照相似度的大小进行排序，将高于阀值(此处选0.6)的3个案例反馈给用户。
(7)用户得到的答案不能解决现有故障，欲进行进一步推理，随后将案例库由默认的典型案例改为一般案例，并调整了故障现象后，再转入(3)。
(9)再次推理后，反馈给外场工作人员6个相似案例，其中一个案例对应的排故方案能够成功的解决现有故障，推理结束。
(10)故障诊断专家系统工作一段时间后，外场工作人员将PDA通过无线网络与中心数据库连线，或到附近的维修点通过有线网络与中心数据库连线。对于在实际排故中证明为错误的故障案例，以及由外场工作人员在实际工作中总结出来的新的故障案例，由系统通过网络报告给维修中心，通过维修中心将调整过的内容同步到其他PDA上去。
Claims (6)
1、一种基于PDA的故障诊断系统，包括中心数据库服务器、网络服务器、若干客户计算机、无线接入点和PDA，其特征在于：中心数据库服务器、网络服务器、客户机和无线接入点均通过有线网络连接，中心数据库服务器安装有大型关系数据库，作为整个远程故障诊断系统的中枢，负责知识库和推理机的构建；网络服务器负责中心数据库服务器与多台PDA之间的信息交换，它可以和中心数据库服务器是同一台计算机，也可以是有线网络上的任何一台计算机；各个PDA通过客户计算机或无线接入点接入网络，与中心数据库服务器交换数据。
2、根据权利要求1所述的一种基于PDA的故障诊断系统，其特征在于：所述的PDA包括信息预处理单元、推理机、答案提取单元、信息输出单元、案例存储单元和案例维护单元，案例维护单元通过网络和答案提取单元获取飞机故障案例库并输出至案例存储单元，案例存储单元负责存储从中心数据库和答案提取单元上移植过来的飞机故障案例库，并输出至信息预处理单元；信息预处理单元对用户输入的故障现象进行预处理，即根据用户输入的故障现象匹配出一个源案例并输出给推理机，推理机经过案例推理得出若干个目标案例，由答案提取单元提取出一个最相似的案例作为答案通过信息输出单元输出给用户。
3、根据权利要求1所述的一种基于PDA的故障诊断系统，其特征在于：所述的PDA采用主频在624MHz以上的CPU，利用扩展存储卡扩展PDA的存储能力，利用数据压缩技术对PDA本地数据库进行数据压缩。
4、利用权利要求1的一种基于PDA的故障诊断方法，其特征在于包括下述步骤：
(a)用户通过有线或无线网络将系统下载到PDA上，携带PDA进入排故现场；
(b)用户在排故现场遇到不能解决的故障，打开系统，输入故障现象，或者直接在系统中点击确认故障现象；
(c)由系统的信息预处理单元匹配出源案例；
(d)推理机根据源案例采用典型案例库进行案例推理；
(e)答案提取单元根据推理结果提取出最相似答案并反馈给用户；
(f)用户得到的答案如无错检、漏检，则转入步骤(i)；
(g)用户得到的答案如有错检、漏检情况，且用户欲进行进一步推理，则可重新输入或选择故障现象，并采用一般案例库进行推理，再转入步骤(c)；
(h)用户得到的答案能够成功排故，转入步骤(i)；
(i)诊断结束；
(j)系统使用一段时间后，用户通过网络与中心数据库进行数据交换，获得系统更新。
5、根据权利要求4的一种基于PDA的故障诊断方法，其特征在于：所述的案例库中的案例分类组织，按照树型结构索引。
6、根据权利要求4的一种基于PDA的故障诊断方法，其特征在于：所述的故障案例库划分为典型案例和一般案例两部分。
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Publications (1)
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