二次供水系統故障樹及知識表示

石元婕

【摘要】 城市二次供水系統是居民用水最直接的環節，也是反映城市供水水平的關鍵要素之一。二次供水系統作為一個復雜的動態系統單一的故障診斷方法或相關人員知識水平的局限性不能滿足診斷供水系統故障的實時性和準確性。本文以二次供水系統為對象，針對其系統的故障狀態建立故障樹研究分析，對供水系統故障樹知識表示進做簡單闡述。

【關鍵詞】 二次供水系統 故障樹 知識表示

隨著我國社會經濟的高速發展，城市供水區域不斷擴大，高層建筑越來越多，政府供水官網水壓已無法滿足城市供水需求。為有效解決城市供水問題，二次供水系統應運而生。二次供水系統在運行過程中發生水泵或者閥門等設備故障，這些故障發現滯后或者不能及時維護，對城市居民生活帶來一定影響，因此提高二次供水系統的故障監測具有重要意義。

一、故障樹模型診斷方法及符號表示

1.1故障樹模型診斷方法

故障樹模型是一種邏輯方法，將診斷對象結構進行分析的一種模型。故障樹具有判斷路線準、邏輯嚴謹、簡單易懂等特點。故障樹模型將系統中最大的故障作為頂事件，根據相關系統特征及部件引起的故障事件利用邏輯關系來明晰故障產生的原因。故障樹分析法通過專家介入具有故障檢索完全的優點，如果故障樹建立不精確，這種方法將沒有實際作用，所以，故障樹的建立需要全面和正確的故障搜索。

1.2故障樹事件符號表示及邏輯符號表示

1、故障樹事件符號。故障樹事件符號主要有以下四種：（1）矩形符號，表示故障樹中的結果事件可以是頂事件或者是中間事件。事件與邏輯門相互連接以表示這個邏輯門的輸入事件；上端與邏輯門聯系表示邏輯門的輸出；（2）圓形符號，表示故障樹中的底事件，說明邏輯門只能作為輸入不能輸出，不需要做進一步探究；（3）菱形符號，表示故障樹中發生故障率很小的事件，是可以忽略的事件；（4）三角形符號，是簡化故障樹，表示子故障樹的轉移。

2、故障樹邏輯符號表示。故障樹邏輯符號表示主要有以下兩種：（1）邏輯“或門”，設A代表門的輸出事件，Bi（i=1，2，.........，n）代表邏輯門的輸入事件；（2）邏輯“與門”，當Bi完全發生時，A必然發生，邏輯表達式為：A=B1∩B2∩…∪Bn；（3）邏輯“禁門”表示必須在滿足給定條件情況下有輸入事件的發生就會引發輸出事件。

二、二次供水系統水壓較低故障分析

造成二次供水系統水壓較低的原因有政府管網壓力低，首先應聯系政府供水部門供水側壓力是否正常，其次檢查政府管網與本單位管網對接管路的完好，確定是否有泄壓現象；儲水設備，目前二次供水系統廣泛采用的一種運行方式是將政府管網輸送的生活用水儲存于儲水設備中向用戶端提供生活用水，以保證一定的存水量。系統中水泵機組的開、停由儲水設備水位高低進行控制，當儲水設備在低水位時，與系統輸配的電磁閥開啟，使水泵機組開始向儲水設備進行供水；當水位高于設定高度時，水泵機組停止，電磁閥關閉，相繼循環泵關閉。在系統供水過程中，如果儲水設備水位較低，恰好電磁閥出現故障不用動作時使其循環泵與水泵機組不動作，最終影響到居民用水水壓較低；加壓設備，在二次供水系統設計時，循環泵的揚程決定了用戶端水壓是否正常的基礎條件之一，當設計時選定的循環泵的揚程偏小或者水泵葉片、軸承磨損都會造成其輸水能力降低，最終導致水壓不足。

三、二次供水系統水壓過低故障樹分析

從故障樹的底事件開始，通過輸入和輸出事件的邏輯門關系，代替中間事件只得到一種邏輯門的故障樹，并運用布爾簡化法對其簡化，最后得到全部最小割集，進而獲得故障樹的參數集。在二次供水系統運行過程中，經常會出現供水水壓過低的現象，此類故障一般是因為供水管網而導致的，造成故障原因較單一，將其分為整體水壓較低和局部水壓較低兩方面故障原因，故障原因的搜索主要依據設計人員及現場工程師。通過上面對水壓過低的故障樹定性分析，可以得到供水水壓偏低的最小割集。

四、診斷知識表示

1、人機界面。人際界面是將用戶信息和系統反饋信息進行互相轉換的媒介，外部輸入信息通過人際界面轉變為系統相應的計算機數據信息，系統輸出的計算機數據信息也通過人機界面反饋給用戶，人機接口常用的兩種方式有：1）手動式；2）命令式。

2、診斷知識庫。診斷知識庫的主要作用是存儲研究相關領域專家提供的知識和經驗，系統利用知識庫中的知識來模擬相關專家的思維方式處理解決系統問題的過程，知識庫分為三個方面：1）故障的基本概念和原理等基礎性指數，在知識庫中稱之為零級知識；2）零級知識不能解決的復雜問題所需的知識，由相關專家知識以及經驗進行補充和彌補的知識，在知識庫中稱之為一級知識；3）在解決實際問題過程中，將前兩種知識進行有效結合并運用的知識，知識庫稱之為二級知識，二級知識以上的知識稱之為元知識。

3、診斷知識表達。人類的智能判斷是依據經驗以及知識的積累而產生的，為了使計算機智能化，需要將人類相關方面專家所具備的知識通過一定的方法傳輸儲存到電腦里。故障知識的表達就是將書本的知識通過計算機語言編譯形成計算機可以讀取的數據過程，相關專家系統的解決處理工作流程即為計算機存儲并運用人類知識去解決問題的過程，所以故障知識的表達是否嚴謹合理有利于故障知識在計算機中的儲存、搜索和運用，并及時修改和補充。

4、知識表達方法介紹。1）產生式表示法。產生式表示法畢本形式為當輸入事件發生時，輸出事件必然發生，優點是方便描述規則性事件。2）框架基本形式。這種形式有多個描述節點組成，主要作用是表達描述對象的屬性；多個“側面”構成每個“槽”，主要作用是表示“側面”所對應的屬性。

五、結語

本文首先分析二次供水系統的故障樹模型診斷方法和符號表示，然后依據二次供水系統易出現的故障進行總結后建立了二次供水系統運行時用戶側水壓較小故障樹模型，形成了故障診斷技術方法，最后對故障診斷知識表示加以闡述。

參 考 文 獻

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