基于專家系統的某雷達遠程故障診斷系統

張敏芳 劉 峰 阮 博 賴 飛 閻 俊

(西安電子工程研究所 西安 710100)

0 引言

目前，某型號雷達已經在全國多個部隊使用，遇到無法解決的故障時，需要裝備廠家派技術人員帶著工裝等進行現場支援維修費時費力。而本文提出的某雷達遠程故障診斷系統[1]，不需要技術人員帶工裝到現場，只要在異地就能對該雷達裝備進行診斷，遠程指導部隊技術人員完成故障定位，就可以大大節省雷達的維修成本。

專家系統[2]是一個智能的計算機程序系統，它可以像人類專家一樣工作，它具有大量的該領域的知識，并能像人類一樣利用這些知識進行相應的推理，得出結論，做出判斷。

本文將專家系統和網絡進行結合，利用Dreamweaver8完成了專家系統的人機交互界面的設計，使遠程故障診斷系統得以實現。

1 專家系統的結構

專家系統包含知識庫、知識獲取、推理機、全局數據庫、解釋機以及人機界面，如圖1所示。專家系統是該遠程監控系統的核心，它根據雷達故障現象，結合專家知識，逐步推理，進行故障定位[3]。

1.1 知識庫的設計

知識庫的設計包含知識的獲取以及相關數據庫的實現。

1.1.1 知識的獲取

本文遠程監控系統中的知識獲取仍然是由相關知識工程師完成。知識的貯備主要是該型號雷達的所有資料，包括使用說明書、技術說明書、維修手冊、電路圖、以往的故障匯總資料以及該雷達設計師的故障診斷經驗等。知識工程師通過查閱所有的技術資料，并與長期從事該雷達故障診斷的技術工程師進行交流，在了解清楚該雷達的原理、結構、功能等基礎上逐步建立起該型號雷達的故障樹，搞清楚可能出現的故障以及其產生的各種原因和處理措施，然后將其進行整理，轉化為相關規則寫入計算機中[4]。

1.1.2 數據庫的選擇

本系統使用SQL server2000來管理創建該專家系統的數據庫。SQL server2000具有結構化查詢語言SQL，對數據的管理和操作非常方便，而且它支持Web服務，能夠實現在網絡環境下對數據的管理和操作，滿足我們遠程故障診斷系統的要求。

1.2 推理機的設計

該設計內容主要包含推理方法的設計和診斷流程的設計。

1.2.1 推理方法

該推理方法是從既定事實中追溯可能引起該現象的各種不同原因，然后選擇一個最可能的解釋作為該現象的結論，最后對該解釋進行驗證。如果正確則退出，否則再進行下一輪可能的解釋進行驗證，直到找出真正的結論為止[5]。結合該型號雷達故障診斷來說，推理機首先根據故障現象找到一種可能的故障原因，先進行驗證，確定是否是導致該故障現象的關鍵因素，如果正確則結束診斷，給出結論。否則再推出另一個可能導致該故障現象的原因，再進行驗證，直到找出真正的故障原因為止，最終完成對該故障現象的診斷。該診斷方法符合雷達故障排除定位的邏輯和規律，相關雷達維修技術人員在現場處理故障時，也是采用對故障現象進行判斷分析，推斷出可能導致該現象的各個原因，逐一驗證排除，最終找到真正的故障原因。

1.2.2 診斷流程設計

首先根據故障現象和該雷達的狀態參數在數據庫中查找，以往是否存在相同或者相似的故障案例，如果有則直接給出診斷結論，否則啟動推理機進行診斷分析，診斷流程圖如圖2所示。

1.3 解釋機的設計

解釋機直接面向用戶，需要考慮使用者的相關知識水平以及理解能力等，目標是能被使用該系統的所有用戶正確理解。該專家系統的推理方法符合大多數故障診斷的規律，用戶需要知道的就是得出某個診斷結論的依據，所以我們需要在建立專家系統時將文字解釋插入到程序段中，推理過程中就會生成解釋信息。當用戶啟動解釋機時，系統就會將這些解釋信息呈現給用戶。

2 遠程故障診斷系統的實現

某型號雷達的遠程故障診斷系統將專家系統與網絡連接起來，將專家系統設計為一個Web網站，知識庫的維護更新、推理機以及解釋機等應用邏輯全都放在服務器上，專家系統的數據庫放在對應的網站數據庫服務器上。這樣分布在全國各地的用戶通過安全的網絡連接與該專家系統網站取得用戶認證，用戶只需要下載一個瀏覽器，就可以登陸到該專家系統的網站，實現對該遠程故障診斷系統的訪問。

2.1 遠程故障診斷系統原理

該遠程故障診斷系統工作過程：用戶通過本地電腦登陸到該專家系統網站，使用瀏覽器ASP(動態服務器頁面)填寫該雷達的故障現象、雷達參數等信息，并通過相關通信協議(例如HTTP)傳送給Web服務器，Web服務器通過調用網站數據庫服務器對該專家系統的數據庫以及知識庫進行訪問，獲得相關數據并進行雷達故障推理，當推理結束，有了結論后，利用ASP所得的輸出對象由腳本程序生成新的ASP頁面，而Web服務器將該頁面呈現給用戶瀏覽器上，至此，該雷達的遠程故障診斷操作執行完畢[6]。

2.2 遠程故障診斷系統的實現

該系統由Dreamweaver8軟件制作完成。

2.2.1 故障診斷系統登陸

雷達終端用戶在本地瀏覽器中輸入該遠程故障診斷系統的網址，就會彈出用戶登陸界面，用戶需要輸入正確的用戶名和密碼。

圖3 登錄界面圖

2.2.2 故障診斷系統主界面

用戶輸入的用戶名和密碼被驗證正確后，就會進入該系統的主界面，該界面有六個模塊：故障診斷模塊、信息反饋模塊、知識庫維護模塊、在線學習模塊、用戶日志模塊以及返回上一級模塊。

圖4 故障診斷系統主界面

故障診斷模塊：Web服務器通過調用網站數據庫服務器對該專家系統的數據庫以及知識庫進行訪問，獲得相關數據并進行雷達故障推理，當推理結束，有了結論后，利用ASP所得的輸出對象由腳本程序生成新的ASP頁面，而Web服務器將該頁面呈現給用戶瀏覽器上。該模塊是整個故障診斷系統的核心。

信息反饋模塊：故障診斷模塊得出的結論呈現給用戶后，用戶可以通過該模塊向系統反饋該結論是否正確。

知識庫維護模塊：隨著故障數量的增加，需要對知識庫中的信息進行更新，以促進該故障診斷系統的不斷完善。

在線學習模塊：用戶可以通過該模塊進行相關知識的學習。

用戶日志模塊：記錄用戶登陸信息、登陸時間、操作內容、操作結果等信息。

返回上一級模塊：可以返回登陸界面。

2.2.3 故障診斷界面

用戶點擊故障診斷模塊，就進入故障診斷界面，完成表單的填寫，內容包括：根據雷達故障選擇故障存在的分系統位置，例如發射故障就選擇發射系統；接著選擇故障發生的背景(工作中、剛開機)，并選擇故障現象，如果沒有該故障現象選項，在其他故障現象中手動輸入，輸入完成，點擊開始診斷按鈕。

圖5 故障診斷界面

2.2.4 推理過程界面

在診斷過程中，該系統會通過對話框向雷達用戶進行提問，來獲得雷達故障現象的更詳細信息，以做出更為準確的結論。

圖6 推理過程界面

2.2.5 診斷結論界面

該診斷系統得出結論后，會有一個解釋機按鈕，用戶可以通過該按鈕了解更詳細的推理過程。

圖7 診斷結論界面

2.2.6 解釋機界面

進入解釋機界面后，頁面會顯示較為詳細的推理過程，返回上一級可以回到診斷界面，退出系統則會關閉整個遠程診斷系統。

圖8 解釋機界面

3 結束語

為了更方便地對某型號雷達進行售后維修工作，本文設計了一種基于專家系統的遠程故障診斷系統，將Web和專家系統結合起來，就可以在異地對該雷達裝備進行診斷，遠程指導部隊技術人員完成故障定位，大大節省了雷達的維修成本。本文先對專家系統進行了設計，然后將專家系統與Web服務器結合起來，實現了遠程故障診斷系統的設計，后期的工作是對知識庫的不斷補充、修改、刪除等，進一步實現該系統的智能化。