網(wǎng)絡型船舶動力裝置故障診斷專家系統(tǒng).pdf

1、遠洋船舶的機電設備在運行中會出現(xiàn)故障，這些故障會使船舶的輪機管理人員遇到很多麻煩。在過去由于船舶故障診斷技術(shù)還不很成熟，需要管理人員作出判斷。近幾十年來，機械故障診斷技術(shù)有了很大的發(fā)展，船舶機械故障診斷專家系統(tǒng)成為一種非常有用的、也是非常有效的工具，可以幫助管理人員解決很多機械故障的問題，而且非?？臁１菊撐闹饕榻B一種網(wǎng)絡型船舶動力裝置故障診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)過程和研究成果。 船舶機械故障診斷是設備診斷技術(shù)在船舶設備應用范圍的一個

2、分支，它是根據(jù)船舶領(lǐng)域特定環(huán)境需要而形成的一門技術(shù)。故障指的是系統(tǒng)(如船舶動力裝置)、機械(如主機)或部件的功能失效，可從不同的角度對系統(tǒng)、機械或部件的功能進行觀察。船舶故障診斷的定義是指船舶系統(tǒng)在一定工作環(huán)境下查明導致系統(tǒng)某種功能失調(diào)的原因或性質(zhì)，判斷劣化狀態(tài)的部件或部件，以及預測狀態(tài)劣化的發(fā)展趨勢等。它可分為三個層次，第一是船舶狀態(tài)監(jiān)測；第二是船舶狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷：第三是現(xiàn)代船舶管理，即把監(jiān)測和診斷融入航運企業(yè)的MIS系統(tǒng)中去，這

3、是船舶故障診斷技術(shù)發(fā)展的最高階段，預示著該領(lǐng)域的發(fā)展方向。 本論文以柴油機作為推進設備所組成的船舶動力裝置為研究對象開發(fā)故障診斷專家系統(tǒng)，第一章介紹機械設備故障診斷技術(shù)，分析了船舶動力裝置的構(gòu)成，綜合評述了有關(guān)船舶動力裝置故障診斷技術(shù)的一些方法以及設備診斷的新技術(shù)和船舶動力裝置故障診斷專家系統(tǒng)的國內(nèi)外研究和開發(fā)現(xiàn)狀。最后簡單地介紹了本論文的研究內(nèi)容和論文的章節(jié)安排。 本論文的第二章介紹了專家系統(tǒng)的原理，包括它的基本概念，

4、還有知識庫的構(gòu)成、知識的獲取、推理機的建造和推理算法等。專家系統(tǒng)是一種智能的計算機程序，這種計算機程序使用知識和推理過程、求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題。它的知識處理所模擬的是人的邏輯思維機制。為了完成專家系統(tǒng)的功能，專家系統(tǒng)應包括以下組成部分：知識庫、推理機、人機接口、全局數(shù)據(jù)庫、知識獲取部分和解釋部分。知識庫是領(lǐng)域知識及該專家系統(tǒng)工作時所需一般常識性知識的集合，這些知識可以用一種或幾種表示方法來表示，通過程序來提

5、取和管理。推理機是專家系統(tǒng)的組織控制機構(gòu)，要根據(jù)當前的輸入數(shù)據(jù)、運用知識庫中的知識，按一定的策略進行推理，以達到要求的目標。全局數(shù)據(jù)庫又稱為工作儲存或動態(tài)數(shù)據(jù)庫，是用于儲存所診斷問題領(lǐng)域內(nèi)原始特征數(shù)據(jù)的信息，推理過程中得到的各種中間信息和解抉問題后輸出結(jié)果信息的儲存器。知識獲取系統(tǒng)是專家系統(tǒng)和領(lǐng)域?qū)＜?、知識工程師的接口，通過它與領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師的交互，使知識庫不僅可獲得知識，而且可使知識庫中的知識得到不斷的改善。解釋系統(tǒng)能夠?qū)ν评磉^

6、程作出解釋，可以解釋推理的路線和為什么需要詢問那些特征信息數(shù)據(jù)，而且還可以解釋推理得到的確定性結(jié)論。在專家系統(tǒng)中設置解釋系統(tǒng)是專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計算機系統(tǒng)不同的一個重要特色，其目的是使用戶更容易接受系統(tǒng)的整個推理過程和所得出的結(jié)論，同時也為系統(tǒng)的維護和專家經(jīng)驗知識的傳授提供方便。人機接口有時又稱為用戶界面，是專家系統(tǒng)和用戶之間進行信息交換的媒介。它常常以用戶熟悉的手段(如自然語言、圖形、表格等)與用戶進行交互，把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的

7、內(nèi)部表示形式，然后由相應的部件去處理，把系統(tǒng)內(nèi)部的信息顯示給用戶。友善的用戶界面是專家系統(tǒng)的一個重要組成部分。 本論文的第三章介紹了專家系統(tǒng)的開發(fā)工具和設計方法，包括專家系統(tǒng)知識庫的組織、知識庫的設計、不確定推理機的構(gòu)建等。任何需要進行交流、處理的對象都需要用適當?shù)男问奖硎境鰜聿拍鼙粦茫瑢τ谥R當然也是這樣。所謂知識的表示就是一種描述，一種計算機可接受的對人類智能行為的描述。當前知識表示的方式多種多樣，但由于對人類的知識結(jié)構(gòu)及

8、機制尚不完全清楚，因此關(guān)于知識表示的理論及規(guī)范尚未系統(tǒng)地建立起來。在選擇知識表示模式時，應從以下幾方面進行考慮。產(chǎn)生式表示法又稱為規(guī)則表示法，它通常用表示具有因果關(guān)系的知識把一組產(chǎn)生式放在一起，讓它們互相配合，協(xié)同作用。一個產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以供另一個產(chǎn)生式作為前提使用，以這種方式求得問題的解決，這樣的系統(tǒng)就稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)，也稱之為基于規(guī)則的系統(tǒng)。有時候在考慮知識表示時假定表示的事實、前提等不是真就是假，但在現(xiàn)實世界中并非如此。在診斷環(huán)

9、境中，不確定的問題占多數(shù)。因此，需要建立一些模型對各種不精確知識進行全面準確的表示。常用的基于產(chǎn)生式的不確性知識表示方法有三類：可信度方法、概率方法和模糊邏輯方法。人們在長期的實踐活動中，對客觀世界的認識積累了大量的經(jīng)驗。當面臨一個新情況時，可用這些經(jīng)驗對問題的真假或為真的程度作出判斷。人們對一個事物或現(xiàn)象為真的相信程度稱為可信度。顯然，可信度帶有較大的主觀性及經(jīng)驗性，其準確性難以把握。由于機器故障的信息環(huán)境多是一個不確定性的環(huán)境，不能

10、像數(shù)學那樣具有嚴密性和精確性，因此，用可信度來表示不精確知識不失為一種可行辦法。另外，領(lǐng)域?qū)＜叶际撬陬I(lǐng)域的行家里手，有豐富的專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗，對領(lǐng)域內(nèi)的知識也不難給出其可信度。 知識庫的主要功能是針對知識進行存儲和管理。知識庫面向智能信息處理，其要任務則是如何有效地實現(xiàn)知識的表示和推理機制，它的基本元素是域知識，這些知識是為推理服務的。知識庫的規(guī)則和事實都可以做成數(shù)據(jù)庫的表的形式，很方便地進行添加、修改、刪除、查詢等操作，可

11、以用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實現(xiàn)知識庫，產(chǎn)生式表示法以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)建立知識。知識庫由三部分組成，分別是規(guī)則前提表、規(guī)則結(jié)論表、字典庫。字典庫是用來存放規(guī)則庫中的前提條件和絡論及其編碼；規(guī)則前提表用來存放各規(guī)則對應的前提條件：規(guī)則結(jié)論表是用來存放各條件的結(jié)果。在診斷專家系統(tǒng)中，診斷知識來源有兩個方面：自然語言文獻，包括專業(yè)書籍、期刊、產(chǎn)品出廠文件、設計施工總結(jié)、安裝調(diào)試記錄以及設備運行歷史資料等：領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗，包括領(lǐng)域?qū)＜以趩栴}求解過程中

12、所利用的結(jié)構(gòu)知識、因果知識、行為知識等。 本論文的第四章介紹了運用Dreamweaver動態(tài)網(wǎng)頁編程語言對數(shù)據(jù)庫的操作方法，包括數(shù)據(jù)庫的基本概念、表達方式、ACCESS數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以及創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫編程的方法和有關(guān)Dreamweaver對數(shù)據(jù)庫的操作方法等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是用來對數(shù)據(jù)進行存儲、處理、管理及傳送的系統(tǒng)，它具有大量、持久、可靠、共享的特點。其中，大量是指數(shù)據(jù)的數(shù)量：持久是指數(shù)據(jù)的保存時間；可靠是指數(shù)據(jù)的安全性；共享是

13、指數(shù)據(jù)對不同人的使用權(quán)限。所謂數(shù)據(jù)庫是指一組排列成易于處理或讀取的相關(guān)信息記錄，它是由一個或多個表對象組成的集合。表(table)是一種數(shù)據(jù)庫對象，它包含一種具有相同屬性集合的記錄(record)和行(row)。與表屬性相關(guān)的值出現(xiàn)在字段(field)和列(column)中。行和列是用SQL語句對數(shù)據(jù)庫進行操作時最常用到的術(shù)語，而在桌面數(shù)據(jù)庫中則經(jīng)常使用記錄和字段這兩個術(shù)語。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)以行和列的形式存儲。為便于用戶理解，這個系

14、列的行和列被稱為表，一組表即組成了數(shù)據(jù)庫。關(guān)系型教據(jù)庫是根據(jù)表、記錄和字段之間的關(guān)系進行組織和訪問的一種數(shù)據(jù)庫，它通過若干個表來存儲數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)項之間用關(guān)系來組織，關(guān)系(relationship)是表之間的一種連接。通過關(guān)系，可以更靈活地表示和操縱數(shù)據(jù)。另外，用戶可以非常方便地用查詢(query)來檢索數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，一個Query是一個用于指定數(shù)據(jù)庫中行和列的SELECT語句。關(guān)累型數(shù)據(jù)庫通常包含如卞3部分：客戶端應用程序(clien

15、t)；數(shù)據(jù)庫服務器(server)；數(shù)據(jù)庫(database)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫設計事實上的標準，這不僅因為關(guān)系模型自身的強大功能，而且還由于它提供了結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL的標準接口，該接口允許以一致的和可理解的方法一起使用多種數(shù)據(jù)庫工具和產(chǎn)品。 本論文的第五章介紹了本論文開發(fā)的網(wǎng)絡型船舶動力裝置故障診斷專家系統(tǒng)、Dreemwaver MX環(huán)境的編程方法、設計界面的操作方法和軟件編程示例。最后，對開發(fā)網(wǎng)絡型船舶動力裝置故障