CN105335266B - 用于确定被检测设备的故障的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明，提出了一种用于确定被检测设备的故障的方法。所述方法包括：响应用户的针对被检测设备的故障确定请求，启动包括以下步骤的故障确定过程：步骤1：利用所有对象构成候选对象集合；步骤2：从候选对象集合的多个对象中选择一个具有最高检测优先级的对象；步骤3：向用户询问该对象出现了与其相关联的可能出现的现象中的哪个现象；步骤4：接收用户回复的所检测到的该对象所出现的现象，如果到目前为止回复的各现象的组合与现象故障关系表中所定义的一个故障相关联的现象组合完全一致，则将该故障确定为被检测设备发生的故障，如果并非完全一致，则将去除已经被询问过的对象之后所得到的对象的集合作为候选对象集合，返回到步骤2。

Description

用于确定被检测设备的故障的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定被检测设备的故障的方法，能够降低管理员创建及维护面向维修的专家系统所需的工作量。

背景技术

随着人类文明科学技术的不断发展，自动化机器正在越来越多地代替人工。而随之而来的是机器发生故障时，对机器的修理需要大量的专业知识。如果只凭借维修人员自身的经验和技术，就对维修人员的水平有较高的要求，需要进行长期的培训和实际经验的积累，对于企业来说需要付出相当高昂的成本。建立针对故障诊断修理的专家系统是一个降低修理人员水平要求的好办法。可以让水平并不需要很高的维修人员，借助系统的指导，完成本来凭借自身经验无法完成的维修工作。

专家系统(Expert System)是一个或一组能在某些特定领域内，应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种人工智能计算机系统或程序。一般是将领域专家的知识和经验，用一种知识表达模式存入计算机。系统对输入的事实进行推理，做出判断和决策。其常用于帮助系统，例如微软的帮助中心。具体实现形式以系统提出问题，用户进行作答，系统根据用户回答给出下一个问题，如此反复最终得到针对复杂问题的结论。

但是，通常，在建立专家系统时，专家系统中核心部分的推理机一般需要人工整理出一个判定树，然后按照判定树所指示的路径显示问题，根据用户回答选择后续路径。该整理判定树的工作量非常庞大，而且复杂度高，一次整理完成后较难进行修改，维护困难。而且，由软硬件升级带来的不同故障发生频率的变化，使得通过判定树固定的模式也不能获得最优的诊断效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷提出了本发明。因此，本发明的目的之一是提出一种用于确定被检测设备的故障的方法，能够降低管理员创建及维护面向维修的专家系统所需的工作量。

为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种用于确定被检测设备的故障的方法，其中利用对象现象关系表将被检测设备所包括的要检测的多个对象的每一个与针对该对象可能出现的现象关联存储，并且利用现象故障关系表将各个对象出现的多个现象的现象组合与定义的被检测设备发生的故障关联存储，所述方法包括：响应用户的针对被检测设备的故障确定请求，启动包括以下步骤的故障确定过程：步骤1：利用所有对象构成候选对象集合；步骤2：从候选对象集合的多个对象中选择一个具有最高检测优先级的对象；步骤3：向用户询问该对象出现了与其相关联的可能出现的现象中的哪个现象；步骤4：接收用户回复的所检测到的该对象所出现的现象，如果到目前为止回复的各现象的组合与现象故障关系表中所定义的一个故障相关联的现象组合完全一致，则将该故障确定为被检测设备发生的故障，如果并非完全一致，则将从与包含当前用户回复的现象的所有现象组合中的各现象相关联的所有对象中去除已经被询问过的对象之后所得到的对象的集合作为候选对象集合，返回到步骤2。

优选地，所述具有最高检测优先级的对象是根据历史数据得出的在最近的一个时间段内的用户有效回复次数最多的对象。

优选地，在对象现象关系表中，一个对象对应多个现象，每个现象对应唯一的对象。

优选地，在现象故障关系表中，多个现象的现象组合对应一个故障，一个现象组合中的每个现象对应一个或多个故障。

根据本发明，提出了一种无需人工建立判断树，可以自动根据故障知识自动生成对象检测指示顺序的专家系统。系统不同于传统的根据固定判断树查找问题路径的方法，根据每次用户的回复动态地生成下一步的对象检测指示。该系统由专家系统服务器，用户终端，管理终端组成。其中专家系统服务器中包括知识库、推理机、解释系统、以及历史数据库。一个或多个用户终端和管理终端通过网络与专家系统服务器连接。维修人员操作用户终端获得确定被检测设备故障的支援。管理员操作管理终端进行知识库的创建与维护。专家系统服务器进行分析计算，提供检测方案和判定故障结果与对策。

根据本发明，在向用户提供一套专家系统的同时，能够减少管理端创建及维护系统的工作量。由此，避免了管理端整理判定树所需的工作，同时能轻松应对经常添加新故障的需求。

根据本发明，在无需定义判定树的前提下，推理机利用知识库中定义的关联数据和接收到的用户作答数据进行综合判断，不断给出下一个需要检测的对象。直到系统完成故障的判定。本发明所达到的效果近似于按照判定树进行搜索的方法的效果，但在构筑系统和维护更新时，却节省了大量人工定义判定树的工作量。同时在用户的使用过程中，系统可以自动调整检测对象顺序，相对于人工定义的固定判定树，具有随故障发生频率迁移自动调整检测对象顺序，提高效率的优势。

附图说明

通过参考以下组合附图对所采用的优选实施方式的详细描述，本发明的上述目的、优点和特征将变得更显而易见，其中：

图1是示出了用于实现本发明的系统的示意方框图。

图2是示出了根据本发明的专家系统服务器中的知识库的示意构成的图。

图3是示出了根据本发明的用于确定被检测设备的故障的方法的流程图。

图4是示出了根据本发明的上述方法的执行过程中对要检测的对象进行选择的一个示例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的优选实施例。在附图中，相同的元件将由相同的参考符号或数字表示。此外，在本发明的下列描述中，将省略对已知功能和配置的具体描述，以避免使本发明的主题不清楚。

图1是示出了用于实现本发明的系统的示意方框图。

如图1所示，用于实现本发明的系统包括：专家系统服务器、以及一个或多个用户终端和管理终端。在专家系统服务器中，包括知识库、推理机、解释系统、以及历史数据库。一个或多个用户终端和管理终端，通过因特网或局域网等无线网络或各种有线网络与专家系统服务器相连。

专家系统服务器用于管理推理机、知识库、解释系统、历史数据库，并响应用户终端及管理终端的请求。负责接收用户的请求和回答，经过分析判断后发送检测对象指示或者故障原因及维修方案。另外，还负责接收管理员的知识库查看和维护请求，对知识库数据进行操作。用户终端负责接收专家系统服务器发送的检测及维修指示，并向用户提供提交检测结果回答的方式，用户的回答数据由用户终端向专家服务器进行发送。管理终端负责向管理员提供查看知识库内数据的方式，并提供对知识库进行创建及维护的方式。管理员对知识库数据的操作由管理终端向专家服务器进行发送。

专家系统服务器中的知识库负责存储故障诊断知识数据。专家系统服务器中的推理机负责根据接收到的用户的请求和回答，在知识库中查询关联数据，作出可以判定故障结果或是需要继续进行针对某对象的检测的诊断。专家系统服务器中的解释系统负责将推理机产生的指示翻译成用户可以理解的形式发送到客户端。专家系统服务器中的历史数据库，负责存储用户作答时的操作。为对象检测优先级的计算排序提供依据。

图2是示出了根据本发明的专家系统服务器中的知识库的示意构成的图。

如图2所示，该专家系统服务器中的知识库建立了五种关键表：对象信息表、现象信息表、故障信息表、对象-现象关系表、以及现象-故障关系表。

在对象信息表中，定义了被检测设备(或者待维护设备)所包含的要检测的多个对象。这里，“对象”是指被检测设备的要检测的各个组成部分。以ATM机为例，一台ATM机通常具有前屏、后屏、读卡器、点钞器、钞箱、日志文件等等。根据预定的故障检测规则，可以将这些组成部分划分成任意等级的小部分，作为要检测的对象。

在现象信息表中，定义了对象信息表中的各对象在发生故障时所可能出现的所有现象或状态。例如，前屏会出现黑屏、蓝屏、出现错误提示窗口等等现象。

在对象-现象关系表中，定义了各个现象相对于各个对象的所属关系。也就是，将对象信息表和现象信息表中的记录彼此进行关联，明确了各个现象是哪个对象的现象。通常，在对象-现象关系表中，一个对象会对应多个现象。而每个现象对应唯一的对象。

在故障信息表中，定义了已知的故障(或故障类型)。另外，还可以定义该故障的发生原因和解决对策等。

在现象-故障对应表中定义了现象组合与故障之间的关联关系。也就是，明确了出现哪几个现象的组合时可以判定为发生了哪个故障。通常，在现象-故障对应表中，多个现象的现象组合对应一个故障，一个现象组合中的每个现象可以对应多个故障。

图3是示出了根据本发明的用于确定被检测设备的故障的方法的流程图。下面结合图3来描述各个步骤。

步骤301：专家系统服务器从需要维护支援的用户终端接受故障确定请求；

步骤302：专家系统服务器在接收到故障确定请求以后，在知识库中进行查询，利用知识库中定义的全部对象构成候选对象集合；

步骤303：从候选对象集合的多个对象中选择一个具有最高检测优先级的对象(最高检测优先级的对象确定方法将在下文中详细说明)。

步骤304：根据所选出的对象，向用户终端发出对象检测指示，向用户询问该对象出现了与其相关联的可能出现的现象中的哪个现象。具体地，可以按以下形式来实现：解释系统根据推理机选出的对象查询知识库，生成检测该对象的指示，并列出此对象可能发生的现象，以选择题的形式供用户选择。以上数据发送至用户终端，由用户终端向用户显示。

步骤305：接收从用户回复的所检测到的该对象出现的现象。

这里，相应地，在用户终端侧，用户依照对象检测指示对被检测设备中的该对象进行检测，选择与实际现象一致的选项。用户终端将用户选择回传给专家系统服务器，以由专家系统服务器进行接收。

步骤306：服务器根据发来的数据在知识库中进行综合检索，根据现象-故障关系表判断到目前为止回复的各现象的组合有否有故障的关联现象组合可以满足。也就是说故障相关联的多个现象的组合包含到目前为止回复的各现象的组合。如果有则进入步骤308，如果没有进入步骤307。

步骤307：在步骤306中判断为知识库中没有故障关联的现象组合包含目前为止的回复的现象组合。说明实际所发生的故障是知识库中尚未包含的故障类型。此时系统向用户终端发送此故障为未知故障的结果信息，并提供给用户上报此故障具体信息的方式。获得用户提交的上报信息后，系统将把此未知故障信息存储在知识库中，等待管理员查看后对知识库进行补充维护。(此上报维护流程非确定被检测设备故障的主要流程，故未包含在流程图中)

步骤308：在步骤306中判断为知识库中有故障关联的现象组合包含到目前为止的回复的现象组合。则继续判断，这些故障关联的现象组合是否与目前为止的回复的现象组合完全一致的，即包含且无多余现象。如果没有则进入步骤309，如果有则进入步骤311。

步骤309：在步骤308中判断为目前为止的回复的现象组合在知识库中没有故障关联的现象组合与之完全一致。则改变备选对象范围，从与包含当前用户回复的现象的所有现象组合中的各现象相关联的所有对象中去除已经被询问过的对象之后所得到的对象的集合作为候选对象集合(范围确定具体过程将在下文举例说明)。然后，进入步骤310。

步骤310：判断备选范围内是否还有剩余的对象。如果有则回到步骤303，如果没有则进入步骤307。步骤307已经在上文中说明过，由于在知识库中无法找到与回复现象组合一致的故障关联的现象组合。系统将显示提供未知故障及提供上报维护方式。

步骤311：在步骤308中判断为目前为止的回复的现象组合在知识库中有故障关联的现象组合与之完全一致。则将该故障确定为被检测设备发生的故障，向用户终端发送并显示该故障的详细信息，例如，包括故障的类别和原因、解决方法、参考案例等。

下面对步骤303中对象选出的过程详细方法如下：

在知识库中为对象建立选出要素数据表(未图示)。

在选出要素数据表中，可以人工对需要特别提高或降低优先级的对象进行设置。这里，对于未设置项可以使用默认值。

另外，在选出要素数据表中，可以人工对对象检测成本进行设置。这里，对于未设置项可以使用默认值。

如上所述，在专家系统服务器中，建立历史数据库，系统在用户使用时自动记录用户的选择。当用户针对某个对象选择了一个选项并提交时，则成为一个有效作答，系统将会在用户使用情况表中增加一条记录，记录用户选择的选项和时间。当用户未选择任何一个选项并提交时，说明此对象不存在选项中的异常现象。系统将不对回答情况进行记录。

在历史数据库中建立视图，将用户的有效作答统计出每个对象的总有效作答数和例如最近3个月内的有效作答数(最近频率)的数据表。

在系统中定义优先级值计算公式(例如：人工定义值-检测成本/最大检测成本+(有效作答数+最近频率×5)×对象数/记录数)。在对象选出阶段，根据系统中定义的对象选出公式，计算各候选对象的综合优先级值，并进行排序。排在第一位的对象成为选出对象，成为指示的检测对象。

根据被检测设备的特性，可以对上述的优先要素和公式进行变化或添加。在此方面的优化可提高系统给出检测指示的准确度，提高用户使用效率。

步骤309中进行对象排除以改变候选对象集合的示例如图4所示。

这里，为便于理解，在图4中结合实例说明。在知识库的对象-现象关系表中定义了对象1、对象2、对象3……。对应每个对象又定义了它所属的现象1、现象2、现象3……。实际中现象个数不定，但为了方便解释，在本例全部设为3个。现象-故障关系表中定义了多个现象的组合与故障之间的关系。这里，“现1.1”代表用户针对对象1选择了现象1。“故障1”对应于包括“现1.1”、“现3.2”、“现6.3”、“现9.2”的现象组合，表示对象1的现象1+代表对象3的现象2+对象6的现象3+对象9的现象2被选中且无其他选项被选中时，可判定设备所发生的故障为故障1。

在用户使用本发明的方法时，推理机检索知识库取出全部对象，即对象1～10，从中选出“对象1”向用户发出检测指示，用户针对“对象1”给出的回复为现象1，表示为“现象1.1”。用户提交回复后，系统接收到“现象1.1”被选中，在知识库中进行检索，找到包含“现象1.1”的现象组合对应的故障包括“故障1”和“故障2”。由于其余的“故障3”和“故障4”对应的现象组合不包含“现象1.1”。所以可判定不管后面的选择如何，最终的判定结果都不可能是“故障3”和“故障4”。因此，可将“故障3”和“故障4”排除在外。之后的检测只需从“故障1”和“故障2”对应的各现象组合所包含的现象所对应的对象中选出即可。“故障1”和“故障2”对应的各现象组合所包含的现象为“现象1.1”、“现象3.2”、“现象6.3”、“现象9.2”、“现象6.2”、“现象8.3”、以及“现象10.1”。与这些现象相关联的对象包括“对象1”、“对象3”、“对象6”、“对象8”、“对象9”、“对象10”。由于“对象1”已经被检测过，所以不在候选范围之内。因此，下一个指示从“对象3”、“对象6”、“对象8”、“对象9”、“对象10”之中选出。在从中选择一个对象之后，重复之前的对象检测过程。也就是，根据本发明，每向用户发送一个指示，根据用户回复，按照如上方式排除多个对象，直到所有对象都已被排除或检测过为止。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅说明本发明的原理及其实施方法之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，本发明不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (3)

1.一种用于确定被检测设备的故障的方法，其中利用对象现象关系表将被检测设备所包括的要检测的多个对象的每一个与针对该对象可能出现的现象关联存储，并且利用现象故障关系表将各个对象出现的多个现象的现象组合与定义的被检测设备发生的故障关联存储，

所述方法包括：

响应用户的针对被检测设备的故障确定请求，启动包括以下步骤的故障确定过程：

步骤1：利用所有对象构成候选对象集合；

步骤2：从候选对象集合的多个对象中选择一个具有最高检测优先级的对象；

步骤3：向用户询问该对象出现了与其相关联的可能出现的现象中的哪个现象；

步骤4：接收用户回复的所检测到的该对象所出现的现象，如果到目前为止回复的各现象的组合与现象故障关系表中所定义的一个故障相关联的现象组合完全一致，则将该故障确定为被检测设备发生的故障，如果并非完全一致，则将从与包含当前用户回复的现象的所有现象组合中的各现象相关联的所有对象中去除已经被询问过的对象之后所得到的对象的集合作为候选对象集合，返回到步骤2，

其中，所述具有最高检测优先级的对象是根据历史数据得出的在最近的一个时间段内的用户有效回复次数最多的对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在对象现象关系表中，一个对象对应多个现象，每个现象对应唯一的对象。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

在现象故障关系表中，多个现象的现象组合对应一个故障，一个现象组合中的每个现象对应一个或多个故障。