利用C/S網(wǎng)絡(luò)模式構(gòu)建遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究

劉震，羅欣

摘要：本文探討了基于C/S網(wǎng)絡(luò)模式的遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建，從服務(wù)器終端的構(gòu)建、底層通信模塊、故障診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方面對實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了描述。利用該平臺(tái)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)能夠讓學(xué)生更好地理解故障診斷的基本原理，最終提高該類課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程；C/S網(wǎng)絡(luò)模式；故障診斷；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）07-0203-02

“電路與電子系統(tǒng)故障診斷”是我校測控專業(yè)的重要課程之一，其實(shí)驗(yàn)通常是采用Pspice軟件進(jìn)行電路故障數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，并輸入Matlab進(jìn)行算法的仿真和驗(yàn)證。這種方法對基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的診斷方式具有良好的教學(xué)效果，但對于基于知識(shí)的診斷方式則不能很好的進(jìn)行驗(yàn)證，無法將診斷方法和診斷效果清晰地展示給學(xué)生，嚴(yán)重影響了該課程的教學(xué)效果。由于實(shí)踐教學(xué)是完成教學(xué)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)高校培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，為提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，我校針對目前該類課程實(shí)驗(yàn)中的不足，開發(fā)了基于C/S網(wǎng)絡(luò)模式的遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可讓多名實(shí)驗(yàn)者通過客戶端計(jì)算機(jī)執(zhí)行遠(yuǎn)程診斷命令，完成專家系統(tǒng)的診斷功能，大大提高了學(xué)生對智能故障診斷機(jī)制的理解，從而對本課程起到了良好的教學(xué)效果。

一、 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)?；贑/S網(wǎng)絡(luò)模式的遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由服務(wù)器和實(shí)驗(yàn)客戶端組成，通過Internet/Intranet實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)客戶端與服務(wù)器之間的通信，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。服務(wù)器的主要功能：響應(yīng)實(shí)驗(yàn)客戶端的連接請求，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)客戶端傳輸?shù)墓收闲畔⑦M(jìn)行故障診斷并將診斷結(jié)果發(fā)送回實(shí)驗(yàn)客戶端；為實(shí)驗(yàn)教師提供實(shí)驗(yàn)學(xué)生的實(shí)時(shí)狀態(tài)和操作歷史記錄等信息。實(shí)驗(yàn)客戶端的主要功能：實(shí)驗(yàn)學(xué)生將故障信息發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行故障診斷，并根據(jù)服務(wù)器返回的診斷信息進(jìn)行操作，直至返回的診斷信息為故障原因和解決方法。

圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.系統(tǒng)運(yùn)行原理?；贑/S網(wǎng)絡(luò)模式的遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是通過Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)為信息傳輸媒介，連接服務(wù)器與學(xué)生實(shí)驗(yàn)客戶端，服務(wù)器與學(xué)生實(shí)驗(yàn)客戶端進(jìn)行通信從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷。實(shí)驗(yàn)學(xué)生運(yùn)行遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)客戶端建立與服務(wù)器的連接，服務(wù)器將知識(shí)庫所包含能夠進(jìn)行故障診斷的系統(tǒng)名稱發(fā)送給實(shí)驗(yàn)客戶端，實(shí)驗(yàn)學(xué)生選擇發(fā)生故障的系統(tǒng)名稱進(jìn)行故障隔離，然后根據(jù)知識(shí)庫中該系統(tǒng)在故障狀態(tài)時(shí)所有的故障現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步診斷隔離，并根據(jù)診斷隔離結(jié)果進(jìn)行操作，直至返回系統(tǒng)的故障原因和解決方法。服務(wù)器響應(yīng)實(shí)驗(yàn)客戶端的連接請求，雙方建立連接之后服務(wù)器將知識(shí)庫中現(xiàn)有的能進(jìn)行故障診斷的系統(tǒng)名稱發(fā)送給實(shí)驗(yàn)客戶端，以便實(shí)驗(yàn)學(xué)生選擇處于故障狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷。服務(wù)器中的知識(shí)庫根據(jù)實(shí)驗(yàn)客戶端提交的信息逐步進(jìn)行故障隔離，直至獲得故障原因和解決方法。當(dāng)實(shí)驗(yàn)學(xué)生完成一次遠(yuǎn)程故障診斷，服務(wù)器就會(huì)將該實(shí)驗(yàn)學(xué)生的診斷過程、診斷結(jié)果和操作時(shí)間等保存到歷史記錄中，以便實(shí)驗(yàn)教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行查看、總結(jié)。

二、遠(yuǎn)程故障實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.服務(wù)器的構(gòu)建。遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)服務(wù)器的主要功能包括：接收實(shí)驗(yàn)客戶端發(fā)出的信息、對接收到的信息進(jìn)行診斷。

圖2 遠(yuǎn)程故障診斷工作流程圖

2.實(shí)驗(yàn)客戶端的構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)客戶端的主要功能：①向服務(wù)器發(fā)送連接請求，建立連接；②實(shí)驗(yàn)學(xué)生登錄；③將故障現(xiàn)象發(fā)生給遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)服務(wù)器，并接收遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)服務(wù)器返回的診斷結(jié)果。因?yàn)楣收显\斷并不是一次診斷就能直接找出發(fā)生故障的原因，所以故障診斷是在實(shí)驗(yàn)客戶端輸入初始的故障表現(xiàn)后依照遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)服務(wù)器返回的信息依次操作并將操作結(jié)果傳輸給遠(yuǎn)程故障診斷平臺(tái)服務(wù)器的一個(gè)交互的過程，直至最后返回故障原因和維修方法。

3.故障診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)?；谥R(shí)的故障診斷可以稱為故障診斷專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)的基本思想是使計(jì)算機(jī)的工作過程來模擬人類專家解決實(shí)際問題的工作過程，也就是模擬人類專家如何運(yùn)用他的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)來解決所要解決的問題的方法和步驟。故障診斷專家系統(tǒng)可以分為六部分：人機(jī)接口界面、解釋機(jī)制、推理機(jī)、知識(shí)獲取、綜合數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫。

三、遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的意義

“電路與電子系統(tǒng)故障診斷”課程的主要目的是讓學(xué)生了解不同故障診斷方式的診斷原理、診斷過程和診斷效果，而實(shí)驗(yàn)課是為了學(xué)生通過動(dòng)手進(jìn)行故障診斷來更好地掌握不同的故障診斷方式。現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)課只是對基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的診斷方式具有良好的教學(xué)效果，但對于基于知識(shí)的診斷方式則不能很好地進(jìn)行驗(yàn)證，無法將診斷原理、診斷過程和診斷效果清晰地展示給學(xué)生，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能有效地改善這一現(xiàn)狀。為提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，通過對基于C/S網(wǎng)絡(luò)模式的遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用，能夠發(fā)揮以下作用：（1）培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。學(xué)生通過親自動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)行故障診斷，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。（2）有利于學(xué)生獲得直接經(jīng)驗(yàn)，更好地了解基于知識(shí)的診斷方法和診斷效果。學(xué)生通過在實(shí)驗(yàn)課上親自動(dòng)手對某一故障系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，能夠?qū)谥R(shí)的診斷方法的工作過程和工作原理有更加良好的了解和認(rèn)識(shí)，并獲得故障診斷的直接經(jīng)驗(yàn)。（3）有利于實(shí)驗(yàn)課教師更好、更全面掌握學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的情況。以往實(shí)驗(yàn)課教師要了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的情況只能通過課堂上與學(xué)生交流和課后查看學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這兩種方式各有缺陷。受時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)人數(shù)的限制，課堂上面對面的交流并不能讓實(shí)驗(yàn)課教師了解所有學(xué)生的情況。課后查看實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)教師只能了解學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，并不能很好地了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。而該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠很好地解決這些問題，教師在平臺(tái)服務(wù)器上查看實(shí)驗(yàn)學(xué)生的實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)情況，迅速發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的問題并現(xiàn)場給予指正、輔導(dǎo)，使得實(shí)驗(yàn)課效果更加良好。

實(shí)踐教學(xué)是完成教學(xué)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)高校培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用為“電子與電路系統(tǒng)故障診斷”課程的實(shí)踐教學(xué)增加了新的教學(xué)方式。通過對該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)服務(wù)器知識(shí)庫中知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充、添加，將使得該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)Σ煌南到y(tǒng)進(jìn)行故障診斷，針對不同系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷能夠讓學(xué)生更好地掌握基于知識(shí)的診斷方法的診斷原理、診斷過程和診斷效果。原有的實(shí)踐教學(xué)方式結(jié)合遠(yuǎn)程故障診斷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠讓學(xué)生更好地了解不同的診斷方法，并對不同的診斷方法的診斷原理、診斷工程和診斷效果進(jìn)行比較，從而更好地掌握該門課程。

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基金項(xiàng)目：四川省教學(xué)改革項(xiàng)目（P09091），電子科技大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（09XJY018）

作者簡介：劉震（1976-），男，工學(xué)博士，副教授。主要從事電子系統(tǒng)綜合測試與診斷、可測性設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)方面的科研和教學(xué)工作。