網(wǎng)絡(luò)型船舶動(dòng)力裝置故障診斷專家系統(tǒng).pdf

1、遠(yuǎn)洋船舶的機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)故障，這些故障會(huì)使船舶的輪機(jī)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(jī)械故障診斷技術(shù)有了很大的發(fā)展，船舶機(jī)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(jī)械故障的問題，而且非?？?。本論文主要介紹一種網(wǎng)絡(luò)型船舶動(dòng)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(jī)械故障診斷是設(shè)備診斷技術(shù)在船舶設(shè)備應(yīng)用范圍的一個(gè)

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(dòng)力裝置)、機(jī)械(如主機(jī))或部件的功能失效，可從不同的角度對(duì)系統(tǒng)、機(jī)械或部件的功能進(jìn)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(dǎo)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(yù)測狀態(tài)劣化的發(fā)展趨勢等。它可分為三個(gè)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(yùn)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(yù)示著該領(lǐng)域的發(fā)展方向。 本論文以柴油機(jī)作為推進(jìn)設(shè)備所組成的船舶動(dòng)力裝置為研究對(duì)象開發(fā)故障診斷專家系統(tǒng)，第一章介紹機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)，分析了船舶動(dòng)力裝置的構(gòu)成，綜合評(píng)述了有關(guān)船舶動(dòng)力裝置故障診斷技術(shù)的一些方法以及設(shè)備診斷的新技術(shù)和船舶動(dòng)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(shí)庫的構(gòu)成、知識(shí)的獲取、推理機(jī)的建造和推理算法等。專家系統(tǒng)是一種智能的計(jì)算機(jī)程序，這種計(jì)算機(jī)程序使用知識(shí)和推理過程、求解那些需要杰出人物的專家知識(shí)才能求解的高難度問題。它的知識(shí)處理所模擬的是人的邏輯思維機(jī)制。為了完成專家系統(tǒng)的功能，專家系統(tǒng)應(yīng)包括以下組成部分：知識(shí)庫、推理機(jī)、人機(jī)接口、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫、知識(shí)獲取部分和解釋部分。知識(shí)庫是領(lǐng)域知識(shí)及該專家系統(tǒng)工作時(shí)所需一般常識(shí)性知識(shí)的集合，這些知識(shí)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(jī)是專家系統(tǒng)的組織控制機(jī)構(gòu)，要根據(jù)當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)、運(yùn)用知識(shí)庫中的知識(shí)，按一定的策略進(jìn)行推理，以達(dá)到要求的目標(biāo)。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫又稱為工作儲(chǔ)存或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，是用于儲(chǔ)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(chǔ)存器。知識(shí)獲取系統(tǒng)是專家系統(tǒng)和領(lǐng)域?qū)＜?、知識(shí)工程師的接口，通過它與領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)工程師的交互，使知識(shí)庫不僅可獲得知識(shí)，而且可使知識(shí)庫中的知識(shí)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(shè)置解釋系統(tǒng)是專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同的一個(gè)重要特色，其目的是使用戶更容易接受系統(tǒng)的整個(gè)推理過程和所得出的結(jié)論，同時(shí)也為系統(tǒng)的維護(hù)和專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的傳授提供方便。人機(jī)接口有時(shí)又稱為用戶界面，是專家系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(gè)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(shè)計(jì)方法，包括專家系統(tǒng)知識(shí)庫的組織、知識(shí)庫的設(shè)計(jì)、不確定推理機(jī)的構(gòu)建等。任何需要進(jìn)行交流、處理的對(duì)象都需要用適當(dāng)?shù)男问奖硎境鰜聿拍鼙粦?yīng)用，對(duì)于知識(shí)當(dāng)然也是這樣。所謂知識(shí)的表示就是一種描述，一種計(jì)算機(jī)可接受的對(duì)人類智能行為的描述。當(dāng)前知識(shí)表示的方式多種多樣，但由于對(duì)人類的知識(shí)結(jié)構(gòu)及

8、機(jī)制尚不完全清楚，因此關(guān)于知識(shí)表示的理論及規(guī)范尚未系統(tǒng)地建立起來。在選擇知識(shí)表示模式時(shí)，應(yīng)從以下幾方面進(jìn)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(shí)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(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以供另一個(gè)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(shí)候在考慮知識(shí)表示時(shí)假定表示的事實(shí)、前提等不是真就是假，但在現(xiàn)實(shí)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(duì)各種不精確知識(shí)進(jìn)行全面準(zhǔn)確的表示。常用的基于產(chǎn)生式的不確性知識(shí)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?cè)陂L期的實(shí)踐活動(dòng)中，對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)面臨一個(gè)新情況時(shí)，可用這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)問題的真假或?yàn)檎娴某潭茸鞒雠袛唷Ｈ藗儗?duì)一個(gè)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(yàn)性，其準(zhǔn)確性難以把握。由于機(jī)器故障的信息環(huán)境多是一個(gè)不確定性的環(huán)境，不能

10、像數(shù)學(xué)那樣具有嚴(yán)密性和精確性，因此，用可信度來表示不精確知識(shí)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(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)也不難給出其可信度。 知識(shí)庫的主要功能是針對(duì)知識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。知識(shí)庫面向智能信息處理，其要任務(wù)則是如何有效地實(shí)現(xiàn)知識(shí)的表示和推理機(jī)制，它的基本元素是域知識(shí)，這些知識(shí)是為推理服務(wù)的。知識(shí)庫的規(guī)則和事實(shí)都可以做成數(shù)據(jù)庫的表的形式，很方便地進(jìn)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(shí)現(xiàn)知識(shí)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(shí)。知識(shí)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(luò)論及其編碼；規(guī)則前提表用來存放各規(guī)則對(duì)應(yīng)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(shí)來源有兩個(gè)方面：自然語言文獻(xiàn)，包括專業(yè)書籍、期刊、產(chǎn)品出廠文件、設(shè)計(jì)施工總結(jié)、安裝調(diào)試記錄以及設(shè)備運(yùn)行歷史資料等：領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)，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(shí)、因果知識(shí)、行為知識(shí)等。 本論文的第四章介紹了運(yùn)用Dreamweaver動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁編程語言對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作方法，包括數(shù)據(jù)庫的基本概念、表達(dá)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(duì)數(shù)據(jù)庫的操作方法等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是用來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、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(diǎn)。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(shí)間；可靠是指數(shù)據(jù)的安全性；共享是

13、指數(shù)據(jù)對(duì)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(gè)或多個(gè)表對(duì)象組成的集合。表(table)是一種數(shù)據(jù)庫對(duì)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(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作時(shí)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(gè)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(chǔ)。為便于用戶理解，這個(gè)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(jìn)行組織和訪問的一種數(shù)據(jù)庫，它通過若干個(gè)表來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)項(xiàng)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(gè)Query是一個(gè)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(yīng)用程序(clien

15、t)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(shè)計(jì)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，這不僅因?yàn)殛P(guān)系模型自身的強(qiáng)大功能，而且還由于它提供了結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL的標(biāo)準(zhǔn)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(luò)型船舶動(dòng)力裝置故障診斷專家系統(tǒng)、Dreemwaver MX環(huán)境的編程方法、設(shè)計(jì)界面的操作方法和軟件編程示例。最后，對(duì)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)型船舶動(dòng)力裝置故障