彭彩平

摘 要：采用各種智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的控制目標(biāo)，具有強(qiáng)大生命力的新型自動(dòng)控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用程序，應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)莫領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過(guò)程，以便解決那些需要人類專家才能處理好的復(fù)雜程序問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；智能控制

1 引言

由于電子技術(shù)的高速發(fā)展，電梯控制技術(shù)也發(fā)生了很大的變革，由以前的簡(jiǎn)單的繼電器--接觸器控制發(fā)展成為可編程程序控制器（PLC）控制和微機(jī)控制，而微機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)在更是得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，使電梯運(yùn)行速度、質(zhì)量和可靠性都有了很大的提高。為了減少在現(xiàn)場(chǎng)的接線和調(diào)試時(shí)間，電梯控制柜都是先按照要求在廠里接好并調(diào)試好，但微機(jī)電梯控制柜的參數(shù)眾多，接線復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工查找故障和處理故障的方式就越來(lái)越不適應(yīng)了，為了減少工人的調(diào)試時(shí)間，提高工作效率，設(shè)計(jì)了一個(gè)電梯測(cè)試平臺(tái)，以模擬電梯在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所需要的各種信號(hào)，同時(shí)建立了一個(gè)專家系統(tǒng)，用于測(cè)試時(shí)的在線監(jiān)測(cè)以及實(shí)時(shí)故障的診斷。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該故障診斷專家系統(tǒng)以研華工控機(jī)為主機(jī)，它主要功能是通過(guò)軟件模擬電梯運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)，對(duì)電梯控制柜的端口狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)利用5塊研祥的PCL-722直接和工控機(jī)的總線相連，通過(guò)軟件設(shè)置各個(gè)通道的I/O狀態(tài)配合相應(yīng)的輸入/輸出端口板直接與電梯控制柜的端口相連，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和發(fā)送，采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送給故障診斷專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，故障診斷專家系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)電梯控制柜當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和診斷。

3 電梯故障診斷專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本故障診斷專家系統(tǒng)主要由知識(shí)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、知識(shí)獲取機(jī)制、解釋機(jī)制、人機(jī)接口和系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口7個(gè)部分組成。

知識(shí)獲取是將人類專家獲取領(lǐng)域知識(shí)并將其轉(zhuǎn)化為知識(shí)庫(kù)的過(guò)程，是建造專家系統(tǒng)的主要困難階段，而知識(shí)庫(kù)的質(zhì)量直接決定了專家系統(tǒng)解決問(wèn)題的能力。因此，知識(shí)獲取是建造專家系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題。知識(shí)的自動(dòng)獲取是未來(lái)專家系統(tǒng)進(jìn)一步研究的方向，目前主要采用領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)工程師相結(jié)合的人工獲取知識(shí)方式。采用工廠調(diào)試專家向知識(shí)工程師提供故障時(shí)端口的狀態(tài)和目前故障的類型以及它們之間的相互關(guān)系等領(lǐng)域知識(shí)，同時(shí)知識(shí)工程師現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試獲取故障信息，知識(shí)工程師對(duì)這些信息進(jìn)行分析和處理，建立合適的結(jié)構(gòu)和規(guī)則，最終變成知識(shí)系統(tǒng)接受的知識(shí)表示形式，設(shè)計(jì)出專家知識(shí)庫(kù)，同時(shí)在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)適合的知識(shí)，則對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行必要的完善，以達(dá)到真正的實(shí)用、好用為止。

在建造故障診斷專家系統(tǒng)的過(guò)程中，其大量的工作就是要設(shè)計(jì)和建造好診斷知識(shí)庫(kù)。設(shè)計(jì)和建造好診斷知識(shí)庫(kù)的第一步是：從領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽@取診斷知識(shí)，作為知識(shí)獲取。第二步是：將獲取的知識(shí)進(jìn)行編碼，把知識(shí)按一定的結(jié)構(gòu)存人計(jì)算機(jī)而形成知識(shí)庫(kù)。

知識(shí)庫(kù)存放問(wèn)題求解需要的領(lǐng)域知識(shí)，知識(shí)的種類一般包括作為專家經(jīng)驗(yàn)的判斷性知識(shí)，以及描述各種事實(shí)的知識(shí)。知識(shí)的表示形式是多樣的，包括產(chǎn)生式規(guī)則表示法，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法，框架表示法，概念表示法等。專家系統(tǒng)的利用以擁有知識(shí)為前提，而知識(shí)在系統(tǒng)中有一定的表達(dá)模式。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)的知識(shí)由診斷知識(shí)構(gòu)成，知識(shí)的表示采用框架表示法。系統(tǒng)主要由兩個(gè)框架所組成，一個(gè)是故障框架，一個(gè)是判斷規(guī)則框架。故障框架主要包括故障名稱槽，電梯控制柜各端口當(dāng)前狀態(tài)槽，判斷故障規(guī)則槽。判斷規(guī)則框架主要有判斷規(guī)則正文，故障原因，解決故障的方法。框架容易由面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

推理機(jī)是專家系統(tǒng)的另一核心。推理機(jī)實(shí)質(zhì)上是一組計(jì)算機(jī)程序，其主要功能是協(xié)調(diào)控制整個(gè)系統(tǒng)，決定如何選用知識(shí)庫(kù)中的有關(guān)知識(shí)，對(duì)電梯故障進(jìn)行判斷推理。

電梯的故障有兩類，一類使電梯禁用，即使故障排除，也必須由維修人員到現(xiàn)場(chǎng)使電梯控制柜恢復(fù)正常，另一類是使電梯不禁用，故障解除后，電梯控制柜能自動(dòng)的正常運(yùn)行。根據(jù)電梯控制柜故障的特點(diǎn)，采用深度優(yōu)先的搜索策略，利用正向端口數(shù)據(jù)推理和逆向目標(biāo)推理相結(jié)合的方式，快速查找故障原因。

在實(shí)際測(cè)試的時(shí)候，如果電梯控制柜端口不正常，則根據(jù)當(dāng)前的電梯控制柜狀態(tài)，得出出現(xiàn)故障的名稱，然后根據(jù)故障名稱查找故障判斷規(guī)則，根據(jù)置信度的大小從大到小查找，找到對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤，則系統(tǒng)立即通過(guò)對(duì)話框的方式提示給測(cè)試人員，并同時(shí)將故障方式的時(shí)間和原因?qū)戇M(jìn)故障數(shù)據(jù)庫(kù)。

測(cè)試的電梯控制柜在運(yùn)行過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障的狀態(tài)保持的時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較短，然后控制柜自動(dòng)將根據(jù)故障類型，自動(dòng)停止或者是處于鎖定狀態(tài)。為了能實(shí)時(shí)的檢測(cè)控制柜的故障，利用PCL-722自帶的Windows下的端口采集函數(shù)，利用定時(shí)器，每隔200ms采集一次端口，采集滿100次后向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)一次數(shù)據(jù)，以減少寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間。為了能實(shí)時(shí)識(shí)別故障，每秒將電梯控制柜當(dāng)前各端口的狀態(tài)與電梯控制柜正常運(yùn)行時(shí)的各端口狀態(tài)表中的狀態(tài)進(jìn)行比較，如果正確就繼續(xù)，如果不正確，才啟動(dòng)推理機(jī)進(jìn)行判斷，以減少故障查詢時(shí)間，滿足實(shí)時(shí)性的要求。

同時(shí)因?yàn)殡娞菘刂乒裆系亩丝诳梢宰远x，在程序中設(shè)置了一張參數(shù)表，用于用戶選擇端口的定義，該定義應(yīng)該和實(shí)際的電梯控制器上的端口定義一樣，然后程序會(huì)自動(dòng)的動(dòng)態(tài)生成一樣端口數(shù)據(jù)表，用于存放實(shí)時(shí)端口數(shù)據(jù)。

人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的交互，采用VisualBasic6.0做界面，包括對(duì)電梯井道信號(hào)的模擬，在有故障時(shí)，采用實(shí)時(shí)對(duì)話框和聲音的方式進(jìn)行提示，同時(shí)將故障信息和發(fā)生故障的時(shí)間同時(shí)寫(xiě)進(jìn)故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以便以后的查看和打印，用戶也可以刪除里面的信息。

4 結(jié)論

隨著電梯故障診斷技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，電梯故障診斷專家系統(tǒng)的推理能力將進(jìn)一步提高，必將為電梯故障診斷提供更加便捷、可靠的服務(wù)。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，電梯的需求量越來(lái)越大。進(jìn)一步提高電梯可靠性和減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的要求，是電梯控制技術(shù)的方向。隨著電梯控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，微機(jī)控制電梯替代PCL電梯是必然趨勢(shì)，針對(duì)原先PLC電梯的故障檢測(cè)設(shè)備很難適用于微機(jī)電梯，因此國(guó)內(nèi)一般的中小企業(yè)還沒(méi)有配備專門針對(duì)微機(jī)電梯的故障檢測(cè)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)投入使用，運(yùn)行狀況良好，基本上能實(shí)時(shí)檢測(cè)中控制柜的故障，大大縮短了電梯控制柜的檢測(cè)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1]田盛豐，黃厚寬等.人工智能與知識(shí)工程[M].中國(guó)鐵道出版社，1999.

[2]蔡自興.智能控制（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2007.

[3]彭莉萍，劉載文.電梯遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及故障診斷專家系統(tǒng)[J].北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，第17卷第1期，1999，3.

[4]李國(guó)勇，謝克明，楊麗娟，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與CAD-基于MATLAB的控制系統(tǒng)[J].電子工業(yè)出版社，2007.

[5]馮博琴，實(shí)用專家系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，1992.

[6].Guillermo，R.，etal，"A Praetieala Proaehtoex Pert systems for safety and diagnosties"InTeehJuly，1986.