李敏，卜喬生，鄧劍鋒

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545004）

信息技術(shù)的不斷發(fā)展使得汽車中的電子設(shè)備越來(lái)越豐富，相關(guān)電子設(shè)備的復(fù)雜程度和技術(shù)含量也越來(lái)越高。當(dāng)前絕大多數(shù)智能汽車都會(huì)配制大量的電子設(shè)備以輔助車輛的運(yùn)行，提高車輛的運(yùn)行效率。但電子設(shè)備的技術(shù)比較復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障和問題很容易導(dǎo)致整個(gè)智能汽車系統(tǒng)的癱瘓。因此加強(qiáng)對(duì)智能汽車電子設(shè)備故障的診斷和檢測(cè)是十分必要的，通過結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，建立起智能的診斷和檢測(cè)系統(tǒng)，可以自動(dòng)化的對(duì)各項(xiàng)故障進(jìn)行識(shí)別和處理，提高智能車輛運(yùn)行的安全性和可靠性，有效解決傳統(tǒng)故障檢測(cè)效率低下以及診斷范圍有限的問題。

1 智能汽車電子設(shè)備概述

隨著物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和智能技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車自動(dòng)化程度不斷提升，配置的電子設(shè)備的數(shù)量和種類也越來(lái)越多，對(duì)于汽車整體管理也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的管理方法和管理策略已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化智能車輛的運(yùn)行需要，基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步加快了智能車輛的發(fā)展步伐。未來(lái)智能汽車將會(huì)是決定公路運(yùn)輸業(yè)發(fā)展方向的關(guān)鍵因素，通過整合網(wǎng)絡(luò)、實(shí)體以及道路一體化智能信息服務(wù)系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步加快傳統(tǒng)公路運(yùn)輸業(yè)智能化發(fā)展的進(jìn)程，提高汽車智能化水平和自動(dòng)化水平。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)4.0戰(zhàn)略的持續(xù)推進(jìn)，車輛越發(fā)趨向于無(wú)人化和智能化的方向發(fā)展，其內(nèi)部電子設(shè)備配置的自動(dòng)化水平和復(fù)雜程度也越來(lái)越高，對(duì)于汽車售后檢修人員的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力也提出了更高的要求。由于車輛面臨的工作環(huán)境多變，所以對(duì)車輛智能故障診斷技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。結(jié)合大數(shù)據(jù)設(shè)置有效的故障監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)，能夠幫助工作人員快速準(zhǔn)確的識(shí)別系統(tǒng)故障，保證陸運(yùn)安全，促進(jìn)公路運(yùn)輸業(yè)的持續(xù)發(fā)展。利用智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)，可以自動(dòng)化快速收集機(jī)械設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的整體情況進(jìn)行可靠監(jiān)測(cè)，收集各種各樣的數(shù)據(jù)種類和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并在龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中借助云計(jì)算技術(shù)系統(tǒng)，自動(dòng)抓取設(shè)備的故障信息，有效解決車輛電子設(shè)備故障問題，提高電子設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，在智能汽車當(dāng)中配置的傳感器數(shù)量和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量也不斷增加，當(dāng)前智能車輛電子設(shè)備故障診斷正在逐漸朝向高效化、數(shù)據(jù)化和智能化的方向發(fā)展。

2 智能汽車電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)技術(shù)

2.1 可靠性與重組技術(shù)

軟件重組技術(shù)可以加速提升控制網(wǎng)絡(luò)的可靠性和自恢復(fù)性，在電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，利用軟件重組技術(shù)可以進(jìn)一步提高電子設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。從當(dāng)前智能汽車電子設(shè)備控制系統(tǒng)來(lái)看，對(duì)于人工故障排除的依賴程度仍然比較高，難以實(shí)現(xiàn)故障的有效分離。利用重組技術(shù)可以在一定程度上解決綜合電子系統(tǒng)的故障恢復(fù)問題，層次化的進(jìn)行故障控制，可以將上層監(jiān)管各個(gè)相關(guān)功能與底層的安全保障功能有效分隔開來(lái)。利用軟件重組技術(shù)可以在受到控制的電子設(shè)備當(dāng)中嵌入配置相應(yīng)的底層和組件，結(jié)合臨界控制響應(yīng)系統(tǒng)以及傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的自動(dòng)管理和功能拓展，從而能夠極大的減輕對(duì)人力資源的依賴度，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分析、自動(dòng)處理和自動(dòng)優(yōu)化，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和智能性。另外，在系統(tǒng)的不同層級(jí)上面實(shí)現(xiàn)上層監(jiān)控功能，結(jié)合具體區(qū)域的底層控制器的要求，對(duì)其他相關(guān)層級(jí)的控制器進(jìn)行依次影響和響應(yīng)傳遞，并最終反饋到上層控制器當(dāng)中。

在設(shè)備運(yùn)行的過程中，還需要通過適當(dāng)?shù)耐ǖ缹⑷蝿?wù)優(yōu)先級(jí)和執(zhí)行計(jì)劃等相關(guān)信息嵌入到底層控制算法當(dāng)中，切實(shí)保證系統(tǒng)運(yùn)行的智能化程度。另外，本地嵌入控制策略與車輛內(nèi)部的電子設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)中，從而可以更好地對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，明確故障的相關(guān)影響因素，并從根源上進(jìn)行故障控制。通過本地嵌入控制策略可以解決分布式電子設(shè)備的可測(cè)試性問題，利用成千上萬(wàn)的分布式節(jié)點(diǎn)替代少數(shù)大型設(shè)備，進(jìn)行信息控制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，并將信息控制的概念放大。在車輛電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)期間，也可以利用類同的電子技術(shù)組建分布式的網(wǎng)絡(luò)。利用多個(gè)軟事件，通過更為理想的方式控制大型電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制的可靠性，保證電子設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同專家系統(tǒng)相結(jié)合的診斷技術(shù)

當(dāng)前關(guān)于智能汽車電子設(shè)備故障的診斷技術(shù)的研究主要是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷技術(shù)和基于符號(hào)推理的智能故障診斷技術(shù)兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行的。智能汽車電子設(shè)備配置相對(duì)比較復(fù)雜，電子設(shè)備的精密程度也比較高，所以電子設(shè)備的故障診斷是一個(gè)非常困難和復(fù)雜的問題，單一采取診斷方法很難取得應(yīng)有的成效。其次，智能汽車電子設(shè)備的故障和征兆具有模糊性的特征，故障與征兆之間的界限很多，并不明確，而且有的時(shí)候多故障同時(shí)發(fā)生，單純采取某一個(gè)特定的技術(shù)或者系統(tǒng)都難以準(zhǔn)確地判斷故障。所以需要綜合集成診斷系統(tǒng)，有效控制智能汽車電子設(shè)備的故障，綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和符號(hào)推理功能，實(shí)現(xiàn)信息處理的智能化和自動(dòng)化?？梢圆扇∩窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)同專家系統(tǒng)相結(jié)合的方式，進(jìn)行智能汽車電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的搭建。工作人員可以將專家系統(tǒng)構(gòu)建成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可學(xué)習(xí)性特征確定網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值，并將權(quán)值的總和作為不確定性，以此進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。其次，工作人員也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視為某一類知識(shí)的處理和表達(dá)模型，通過知識(shí)網(wǎng)絡(luò)模型與其他知識(shí)表達(dá)模型，比如語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架網(wǎng)絡(luò)和規(guī)則網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)結(jié)構(gòu)，一起對(duì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)進(jìn)行表達(dá)和計(jì)算，面向不同的推理機(jī)制進(jìn)行構(gòu)思。

2.3 人工免疫算法

通過對(duì)智能汽車電子設(shè)備故障和問題進(jìn)行智能的檢測(cè)，可以幫助工作人員精準(zhǔn)的判斷電子設(shè)備故障發(fā)生的區(qū)域和發(fā)生的類型，從而可以有效減少電子設(shè)備故障的損害，提高智能汽車整體的運(yùn)行質(zhì)量。常用的電子設(shè)備故障檢測(cè)方法包括短路法、比較法和直觀法等，這些方法往往只針對(duì)電子設(shè)備可視層面的故障檢測(cè)，對(duì)于其內(nèi)部發(fā)生的元件故障，通過人力的方法很難檢測(cè)出來(lái)。所以，加強(qiáng)智能汽車電子設(shè)備故障自動(dòng)和智能檢測(cè)系統(tǒng)的分析是十分必要的。人工免疫算法在各個(gè)領(lǐng)域的故障檢測(cè)和分析當(dāng)中獲得了廣泛的應(yīng)用，將之應(yīng)用于智能汽車電子設(shè)備故障檢測(cè)當(dāng)中，可以結(jié)合電路圖以及電子設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對(duì)比電子設(shè)備不同元件的節(jié)點(diǎn)，從而能夠幫助工作人員準(zhǔn)確的識(shí)別故障發(fā)生的范圍，為后續(xù)自動(dòng)化的檢測(cè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在具體操作時(shí)，工作人員需要將相關(guān)運(yùn)算程序輸入到檢測(cè)電路當(dāng)中，然后將之植入到需要檢測(cè)的電子設(shè)備。利用人工免疫算法可以自動(dòng)化的分析設(shè)備各類軟件的運(yùn)行數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)，包括芯片狀態(tài)、電壓參數(shù)、電流參數(shù)以及電容參數(shù)等。設(shè)備檢測(cè)電路當(dāng)中配有相關(guān)中央處理器可以自動(dòng)處理運(yùn)算檢測(cè)資源，并將電子設(shè)備電路模型的記憶存儲(chǔ)到電路板上。一旦出現(xiàn)電子設(shè)備內(nèi)部元件故障，電路系統(tǒng)可以智能識(shí)別電子設(shè)備的元件位置并向工作人員發(fā)出警報(bào)，提高設(shè)備識(shí)別的效率和識(shí)別的質(zhì)量。20世紀(jì)40年代國(guó)外人工免疫算法的研究者發(fā)明了第一個(gè)人工神經(jīng)元計(jì)算模型，可以模擬人的思維對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行反饋。通過合理設(shè)置故障變量、兩級(jí)神經(jīng)元之間的參數(shù)連接以及門限，可以科學(xué)地進(jìn)行故障運(yùn)算，并結(jié)合故障信息處理數(shù)據(jù)獲得最終的故障范圍。明確神經(jīng)元參數(shù)連接的大小，可以進(jìn)一步縮小故障范圍的診斷結(jié)果，使得診斷更加精確。在具體運(yùn)行的過程中，學(xué)習(xí)和記憶反彈是神經(jīng)元的特點(diǎn)，同時(shí)也可以全面體現(xiàn)出人工免疫算法的優(yōu)勢(shì)。

在故障診斷的模式之下，人工免疫算法可以依據(jù)原始數(shù)據(jù)對(duì)故障的類型和故障的屬性進(jìn)行判斷，并將之帶入到算法本身進(jìn)行匹配。經(jīng)過匹配之后的數(shù)據(jù)，通過輸出端進(jìn)行模型的釋放，模型當(dāng)中的故障指導(dǎo)信號(hào)可以向人們自動(dòng)傳輸故障診斷的范圍，并不斷調(diào)整神經(jīng)元模型的參數(shù)，使得電子元件的故障范圍可以進(jìn)一步縮小，從而可以準(zhǔn)確的完成故障的匹配以及故障的診斷。

3 大數(shù)據(jù)背景下智能汽車電子設(shè)備故障診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 合理提取設(shè)備故障特征

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠進(jìn)一步提升檢測(cè)系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)運(yùn)行的智能性和穩(wěn)定性，提高故障診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。依據(jù)特征采樣原理，科學(xué)的采集智能汽車電子設(shè)備的故障信息，并結(jié)合設(shè)備運(yùn)行數(shù)量以及相關(guān)節(jié)點(diǎn)的分布情況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研和分析，明確設(shè)備運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)信息。

結(jié)合電子設(shè)備的運(yùn)行條件，采取有效方式對(duì)電子設(shè)備的運(yùn)行頻率、電壓、電流情況進(jìn)行合理的保護(hù)，一旦出現(xiàn)這些參數(shù)異常，會(huì)通過智能故障診斷系統(tǒng)反饋給工作人員進(jìn)行調(diào)整。其次，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)設(shè)備定位區(qū)域的計(jì)算，明確智能汽車電子設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，并將之對(duì)比異常數(shù)值，從而可以快速定位和分析設(shè)備故障信息。另外，工作人員還需要結(jié)合電子設(shè)備的履行情況和升級(jí)條件，不斷優(yōu)化設(shè)備故障特征提取的原理和提取的方案?？梢詰?yīng)用分類單選方法篩選海量的負(fù)載數(shù)據(jù)，科學(xué)跟蹤和檢測(cè)智能汽車設(shè)備整體的運(yùn)行狀態(tài)，并做好相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)的采集，明確噪聲干擾數(shù)值的特征，便于后續(xù)進(jìn)行處理。

3.2 合理進(jìn)行智能汽車電子設(shè)備運(yùn)行故障檢測(cè)

在收集電子設(shè)備故障特征并做好數(shù)據(jù)去噪之后，需要進(jìn)一步檢測(cè)和修正電子設(shè)備運(yùn)行故障的數(shù)值，保證數(shù)據(jù)采集的有效性。工作人員需要結(jié)合智能汽車電子設(shè)備的運(yùn)行特征、運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行條件，合理的優(yōu)化智能汽車電子設(shè)備軟件運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)，分析運(yùn)行故障數(shù)值的頻率分布情況。對(duì)智能汽車電子設(shè)備故障模式進(jìn)行迭代處理和反復(fù)對(duì)比，從而可以獲得不同環(huán)境下設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定數(shù)值，明確正常狀態(tài)下數(shù)據(jù)的情況和狀態(tài)，并將之存儲(chǔ)到系統(tǒng)當(dāng)中，為后續(xù)故障檢測(cè)活動(dòng)的快速進(jìn)行提供充足的數(shù)據(jù)參考，保證智能汽車行駛的安全性。

3.3 智能汽車電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

結(jié)合現(xiàn)代傳播發(fā)展的特點(diǎn)以及智能化檢測(cè)和自動(dòng)化控制的需求，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和紅外檢測(cè)技術(shù)，合理的進(jìn)行智能汽車智能故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，可以幫助人們更好的認(rèn)識(shí)智能汽車故障問題，提高智能汽車運(yùn)行的安全性和可靠性。在構(gòu)建智能汽車電子設(shè)備故障智能診斷檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，要注意故障診斷思維、診斷方法、診斷目標(biāo)以及研究對(duì)象的延伸，突破傳統(tǒng)診斷思維的界限。以故障現(xiàn)象為表征，以經(jīng)驗(yàn)機(jī)理為基礎(chǔ)，以智能算法為手段，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為內(nèi)核，明確故障診斷的新的方向以及新的目標(biāo)，打破原有診斷思維的束縛，提高診斷的高效性和準(zhǔn)確性。其次，進(jìn)一步擴(kuò)大診斷方法，改變傳統(tǒng)過度依賴人工收集數(shù)據(jù)的情況，基于智能技術(shù)的相關(guān)機(jī)理提取故障特征，應(yīng)用切片式的診斷方法，從而使診斷系統(tǒng)可以在多工況和多因素干擾下依然能夠準(zhǔn)確快速的提取數(shù)據(jù)特征，并進(jìn)行數(shù)據(jù)特征的篩選和利用，為故障數(shù)據(jù)解析和全局分析提供新的方向和方法。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大數(shù)據(jù)背景下智能汽車電子設(shè)備故障智能診斷和檢測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)需要基于智能化技術(shù)、電子信息技術(shù)和一系列的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)進(jìn)行。通過構(gòu)建智能故障診斷和檢測(cè)系統(tǒng)，可以自動(dòng)化的識(shí)別和分析智能汽車電子設(shè)備的運(yùn)行問題，并幫助工作人員采取有效措施及時(shí)進(jìn)行處理，保證電子設(shè)備運(yùn)行的效率和運(yùn)行的安全性，避免電子設(shè)備故障發(fā)生而影響車輛的正常使用，提高智能汽車運(yùn)行的安全性和可靠性。