多媒體設備維護專家系統的總體設計研究

魏鳳霞

北華大學信息技術學院 吉林吉林 132013

隨著信息技術、計算機技術的迅速發展，多媒體教學已經成為現代教學不可缺少的教學手段。多媒體教學必然離不開多媒體設備的運用，筆者對多媒體設備進行了深刻的研究，把專家系統技術應用到多媒體設備維護中，通過專家系統本身的功能為多媒體教學工作提供一個智能的、人性化的學習環境。

1 多媒體設備維護專家系統的功能設計

1.1 系統功能設計簡介

多媒體設備維護專家系統的主要功能是為使用者提供一個方便的學習環境，為使用者診斷出設備存在的故障。設備出現故障時，領域專家如果不能及時到達現場解決問題，這將會耽誤課堂教學，影響教學質量。因此，如何能夠節約人力資源，節省維護時間，降低對維護人員的技術要求，提高工作效率，本系統的設計就解決了這方面存在的一些問題。使用者在使用過程中，隨意輸入一些問題名稱，如啟動、聲音、界面、投影、展臺等，系統將會對輸入的問題進行判斷，然后給予一個合理的反饋。本系統能夠介紹設備的使用流程，設備故障時針對性地找出故障原因，這樣，使用者便可以了解并應用領域專家的知識，了解多媒體設備的使用方法及出現故障時解決問題的辦法。

1.2 系統功能設計

系統功能設計的重點是使用者提出問題后系統給出反饋結果并提出解決方法。系統由軟件系統和硬件系統構成。軟件系統包括系統軟件、應用軟件，系統軟件即操作系統（Operating System），它是一個龐大的管理控制程序，可以控制其他程序的運行，管理系統用戶權限并控制系統各分支結構，是計算機系統的基石。它的管理功能主要有存儲管理、設備管理、文件管理等。系統中各模塊的實際功能主要分為系統界面、多媒體設備使用、系統維護與管理、數據導入與導出、領域專家等幾個部分，如圖1所示。

圖1 多媒體設備維護專家系統功能示意圖

1）系統主界面。這部分包括使用者提出問題模塊，知識工程師更新、修改數據模塊等。它提供了系統的登錄功能，分為使用者登錄和知識工程師登錄，它們所擁有的權限不同，知識工程師使用超級權限登錄，這個權限可以修改數據庫中的數據，對知識庫中的歷史資料、需要更新的數據、知識庫維護數據等進行維護。

2）多媒體設備信息。此模塊包括多媒體設備的屬性、使用方法等。中控器連接所有設備，使用者按下中控面板上相應的按鈕，中控器發出指令，設備按照發出的指令執行相應的操作程序。

3）系統維護與管理。此模塊包括使用者的數據管理、數據信息更新維護、知識庫管理維護、系統數據管理、存儲數據管理等。這部分是專門為知識工程師管理而設計的，知識工程師根據領域專家提供的知識，對這些數據庫進行搜索、更新、修改、刪除、存儲等操作，根據使用者提出問題及時反饋情況，對數據進行實時監控。

4）數據導入、導出，包括數據從系統內導出、數據從外界導入系統。這部分功能是知識工程師需要對數據進行修改時，導出修改數據，對數據重新檢索；導入模塊是指對系統外的數據導入修改好的數據，或者新的數據導入到本系統數據庫中，進行重新應用。

5）領域專家，包括線路數據維護、設備講解等。領域專家把各設備的基本信息傳送給知識工程師，每一時間、每一階段，領域專家要對信息進行重新更改，觀察信息數據是否有錯誤或者是否存在需要更新的數據，并講解多媒體設備的基本理論知識、專業術語等，知識工程師將領域專家總結出來的知識信息存儲在數據庫中，同時提供給使用者。

2 系統設計總體結構

本文的研究采用專家系統的結構模式，包括解釋機制、推理機制、數據庫、人機接口、知識庫以及領域專家和知識工程師對知識庫的數據信息存入等。首先要把中控器、電腦主機、中控桌面等設備信息通過知識工程師將其存入數據庫中并調試知識庫；其次要將多媒體設備的使用規則以及注意事項等條件存入知識庫中，然后通過推理機制和解釋機制對使用者發出的指令在知識庫中進行循環搜索，直至得到反饋結果后執行最后的指令。總結構圖如圖2所示。

圖2 多媒體設備維護專家系統總體結構圖

本系統的核心是基于知識庫的專家系統，因為它既有數據庫管理和演繹功能，又具有提供領域專家推理判斷的功能。知識庫設計目標是建立一個合適的數據集，這個數據集要合理地組織使用者需要的數據，同時數據要具有一致性、完整性、效益性，以便于使用者的理解和維護，彼此數據之間不能沖突，做到數據的結構化、規范化，并支持使用者對數據的處理功能。

本文對系統總體設計的指導思想就是使系統達到實用化要求。首先，系統的存儲數據應具備較強的通用性，系統的數據模版能廣泛應用于其他相似學科中，這樣可以使本系統具有更加明顯的通用性；其次，系統同時要具有可靠性的功能，對異常情況的發生要具有檢測并排除錯誤的功能。

3 系統設計的工具

多媒體設備維護專家系統使用工具是用C語言來設計的，利用ASP訪問技術，SQL Server靜態數據庫相連接，這種工具可以提高專家系統的設計效率，縮短系統的研制周期。本文使用的工具包括骨架開發工具、專家系統外殼工具。

3.1 骨架開發工具

這種工具是借用其他領域的系統數據庫框架和豐富的編程技術，將原領域專家提供的知識刪除，借助其推理機的相關知識，而形成的一種工具。這種工具使用起來較為方便，為系統的設計節省了時間，提高了設計效率。骨架提供了一個結構、一個組織、一個計算機程序，在這個結構或組織中，新的領域知識可以用過去的知識概念來分析和解釋，這種工具的交互性較好，對待問題的提出具有很強的反饋功能。

3.2 專家系統外殼工具

這種工具不像其他工具一樣只適用于范圍很小的特定領域，它是一個把某專業領域刪除而留下的系統框架，它給予專家系統知識獲取、數據庫編輯等方面極大的支持并提供了寶貴的解決方法。這種系統工具的應用針對性強，它的推理機制、解釋機制以及知識表達的框架基本固定，利用外殼工具構建系統時，把本領域的知識按照該外殼的要求輸入到知識庫外殼中，構造出自己的編制程序。這種工具為自身領域的系統提供了良好的界面，節省了系統工程師在編輯程序上的時間，為該系統的研究與設計提供了方便。這種工具在專家系統領域的局限性相對較小，同時其外殼具有靈活性，為專家系統的進一步完善發展奠定了基礎，為專家系統提供了持續的、穩定的發展前景。

4 系統設計的步驟

多媒體設備維護專家系統的程序設計和傳統的設計不同，它是從一個較小的系統開始，不斷重復地測試系統，逐步擴充到一個日臻完善的試驗系統，它的設計步驟大致分為以下幾部分。

4.1 設計數據庫

數據庫設計分為概念結構設計和物理結構設計兩種。1）概念結構設計是數據庫設計的第一個階段，首先要對管理系統做出分析，計劃出系統的數據流程圖；其次要結合數據規范化的理論，將理論與實踐相結合，把數據庫中的數據明確地表示出來。2）根據已經確定的概念數據框架，選擇一個最適合使用的物理結構模型，根據已經建立起來的結構模型，按照一定的規則，把這個模型轉換成為這個數據庫管理系統能夠應用的模型，并應用到數據庫設計之中。

4.2 設計系統使用的框架

在選定好系統使用框架的同時，要周密地建立起整個系統所需要的領域知識、與系統有關的推理過程等。系統的框架是一個重復操作步驟的探索過程，關注每一個概念、知識之間的自然聯系以及問題求解的策略，它把少量的知識添加到知識庫中，然后系統地測試對系統問題的理解，逐步將系統知識庫中的知識進一步完善。框架的使用，為課題的系統設計與宏觀理論的研究提供了理論與技術上的指導。

4.3 知識庫的設計步驟

知識庫的設計是系統最主要的知識源，它存儲著問題的實質，包括知識的概念、數據的類型及控制策略等方面，把形式化的規則轉變為編程語言，這種語言可提供計算機執行的語句和程序，把各種知識的表達方法與概念化過程以及信息流等性能轉變為系統能夠識別的表達方式，最后反復對知識庫進行改進試驗，歸納出更準確的結果。經過不斷的重組與更新，使知識庫的知識源更加全面、更加具體、更加生動。

5 結束語

本文結合對多媒體設備維護的分析研究，利用多媒體設備的一些理論知識，運用知識庫和推理機制在對使用者問題分析的基礎上，提出具體的設計方案。本系統能夠為使用者提供更加良好的幫助，同時也可以幫助多媒體設備管理者減輕自身的工作負擔。

[1]蔡自興,龔濤.高級專家系統原理設計及應用[M].北京:科學出版社,2005.

[2]敖志剛.人工智能與專家系統導論[M].合肥:中國科學技術大學出版社,2002.