基于知識管理的設(shè)備故障智能診斷模型研究.pdf

1、設(shè)備維護與故障診斷是現(xiàn)代制造企業(yè)適應(yīng)全球化進程的重要保障。先進的設(shè)備維護與故障診斷模式研究及應(yīng)用將在保證企業(yè)生產(chǎn)的安全、有序進行的同時，提高生產(chǎn)設(shè)備或裝置的可靠性與有效性。作為人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)故障識別方法相結(jié)合的診斷維護模式，智能故障診斷(Intelligent Fault Diagnosis，IFD)能夠整合診斷維護知識的推理決策功能，通過診斷知識的高效管理和維護流程的動態(tài)配置，實現(xiàn)診斷推理結(jié)果與維護決策的最優(yōu)化。
　　診斷維

2、護知識是智能故障診斷的核心資源和診斷維護過程的關(guān)鍵支撐要素。智能故障診斷通過有效地獲取、傳遞、處理、共享診斷信息，以智能化的診斷推理和靈活的診斷策略對監(jiān)控對象的運行狀態(tài)及故障作出正確判斷與決策，從而提高診斷維護工作的質(zhì)量與效率，并為診斷維護知識資源的高效管理提供支持。為了有效提升智能故障診斷中的診斷維護知識管理水平，本文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項目“大型風(fēng)力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)控與故障診斷技術(shù)研究”(項目編號：2009AA04Z

3、414)的資助下，對基于知識的智能故障診斷問題進行了深入系統(tǒng)的研究。
　　本文主要研究工作和創(chuàng)新性成果有
　　(1)結(jié)合診斷維護知識資源管理的需求，提出了基于知識的智能故障診斷(Knowledge-Orient Intelligent Diagnosis，KOID)模型。KOID模型以診斷維護本體為基礎(chǔ)，結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、不確定性知識管理和傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了診斷維護知識的集成與推理，形成了以診斷維護過程為中心的智能維護模式

4、。對模型進行了形式化定義，辨識了模型的組成要素；探討了模型的內(nèi)涵、特征和應(yīng)用；從工程實踐的角度設(shè)計了模型的體系結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)。
　　(2)針對現(xiàn)有的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用中存在的集成度不高、適應(yīng)性差和狀態(tài)數(shù)據(jù)利用率低等問題，研究并建立了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)原型，其核心是設(shè)計基于超低功耗微控制單元的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；利用嵌入式處理器的信號分析能力進行狀態(tài)數(shù)據(jù)的本地化處理和數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與信號處理相結(jié)合的分布式

5、狀態(tài)監(jiān)測，形成具有初步自我分析診斷能力的狀態(tài)維護傳感器網(wǎng)絡(luò)。
　　(3)引入了診斷維護知識的本體語義表示方法。通過對設(shè)備結(jié)構(gòu)信息、維護經(jīng)驗知識以及診斷行為過程建模，建立了本體驅(qū)動的故障診斷推理模型。提出了設(shè)備運行狀態(tài)與故障征兆之間的本體映射算法，并根據(jù)征兆空間到故障案例空間的映射關(guān)系進行實例匹配，完成了靜態(tài)維護知識與動態(tài)診斷過程的統(tǒng)一，從而為實現(xiàn)自動化、智能化的故障診斷與維護決策奠定了基礎(chǔ)。
　　(4)提出一種本體語義表示與

6、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的故障概率推理框架，構(gòu)建了基于本體的故障診斷貝葉斯網(wǎng)絡(luò) OntoDBN(Ontology-based Diagnostic Bayesian Networks，OntoDBN)。OntoDBN從異構(gòu)多源的維護診斷信息和非結(jié)構(gòu)化的專家經(jīng)驗知識出發(fā)，建立診斷語義知識模型并進行概率擴展；利用貝葉斯分類器實現(xiàn)異常工況識別，給出了基于最大可能解釋(Most Probable Explanation，MPE)的故障概率推理算法，從而

7、根據(jù)運行工況、故障征兆和證據(jù)信息推理獲得故障診斷解釋。
　　(5)故障診斷與維護決策過程存在著大量的不確定性，針對這些不確定性提出了一種設(shè)備維護群組決策方法，在多源異構(gòu)的制造過程知識集成與建?；A(chǔ)上，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和模糊層次分析法進行診斷推理與故障成因分析，結(jié)合診斷專家的經(jīng)驗知識給出了優(yōu)化的維護決策方案。
　　(6)為使KOID模型具有實踐指導(dǎo)意義，結(jié)合某石化企業(yè)的設(shè)備維護與故障診斷需求，設(shè)計開發(fā)了基于 KOID模型的原型系