電子設備智能故障診斷技術研究

謝辰子

（航天401 所，陜西 西安 710025）

電子科技不斷發展的背景下，市場上電子設備的種類越來越多。不同種類的電子設備極大地滿足了人們對電子產品的需求，對于便捷人們的生產和生活有重要作用。尤其是在我國工業生產中電子設備的應用更加常見，電子設備的應用可以提高企業生產效率，能帶給企業更多的經濟利益。但是，電子設備一旦出現故障則影響生產活動的順利進行，對企業帶來嚴重影響。由此可見，加強對電子設備故障問題的分析，探討其智能故障診斷技術是非常必要的。

1 傳統電子設備故障診斷技術

1.1 單信號處理技術

單信號處理技術作為傳統電子設備故障診斷技術之一，與早期電子設備集成度不高相適應。傳統的電子設備一個機組中具備的元件較多，這些元件常常為分散式或者集成式分布。此時，如果某個元件出現故障則需要維修人員使用單信號處理技術，對故障因素進行排查。

1.2 單信號濾波技術

單信號濾波技術是單信號處理技術的進一步改進，該技術可以在濾波變換的作用下將特征變量記錄下來，并對采集的特征變形賦予閾值診斷故障問題。

2 電子設備智能故障診斷技術

傳統電子設備故障診斷技術存在很多不足之處。尤其是使用傳統故障診斷技術解決深層次問題和處理較為復雜的結構時難度更大。隨著我國人工智能技術的不斷發展，電子設備診斷技術也逐漸向著智能化方向發展。灰色理論、模式識別、模糊技術、診斷專家系統以及失效樹分析等是智能故障診斷技術主要包括的內容。其中診斷專家系統可以將自身作為平臺，將其他幾種診斷技術結合在一起構建成智能故障診斷系統。因此，我們所知的電子設備智能故障診斷技術一般就是診斷專家系統。診斷專家系統包括的內容較多，如知識庫的構建、推理機、綜合數據庫、解釋機等。以下就是對知識庫和推理機的相關分析。

2.1 知識庫的構建

電子設備智能故障診斷技術的關鍵就是知識庫的構建，因此，工作人員要確保知識庫的數量和質量，對知識庫的構建做好合理性規劃。知識庫的建立與知識的表示存在不可分割的關系，規劃知識庫的主要目的是將問題空間進一步縮小，提高知識搜索的效率，這樣規劃的知識庫便于后續更好地維護。其中，知識庫規劃方法主要有以下幾種：一是根據設備征兆的不一樣，將設備征兆與其相關知識整合在一起構建綜合性的知識庫模塊。此種類型的知識庫可以確保診斷的針對性；二是根據所使用數學模型的不同對知識庫進行規劃，結合表示方法、處理方法等的不同將知識劃分成不一樣的模塊，不同模塊可以將設備知識不同種表示方法綜合使用；三是根據設備構成結構的不同將不同分機的知識建立成知識模塊，這樣的知識模塊與人們正常思路更加相符；四是根據專家對該領域知識的不同認知來劃分，對象性知識、啟發性知識、故障知識、元知識、過程性知識、故障知識等是領域知識主要包含的內容。以模塊的形式劃分知識庫主要是方便后續的維護。知識庫以模塊的形式進行劃分，不僅不會隔斷各個模塊之間的聯系，而且還會構建起各模塊之間相互協調、相互通信的工作模式。該模式下可以更好地凸顯知識庫的作用。分析各模塊之間相互協調、相互通信工作模式得以順利構建的原因與黑板模型和議程表有直接的關系，黑板模型就相當于各模塊工作的草稿紙，可以將最初的原始數據和中間數據詳細記錄下來。此外，黑板模型還可以發揮調度機構的作用，可用于激活模塊。議程表則可以起到各模塊之間相互協商并交流診斷各項任務的作用。

2.2 推理機的設計

診斷專家系統中另一個非常重要的組成部分就是推理機，推理機的主要作用是將知識充分調動起來并進行邏輯性判斷。在需要借助符號處理的診斷專家系統中，推理機在邏輯分析和狀態搜索的過程中采用的是符號匹配形式。在需要借助數據處理的診斷專家系統中，推理機要想獲取工作進程則需要借助相應的數值。正向、反向以及混合推理是推理機所使用的主要推理機制，通常情況下，正向推理主要用于邏輯推理中的假設，反向推理主要用于邏輯推理真偽的驗證。

3 電子設備智能故障診斷技術的發展前景

3.1 分布式故障診斷

一些大型的電子設備其結構和功能常常呈現出分布式和多層次性分布特點。這樣的結構系統也決定了故障診斷系統也應該是多層次和分布式的。系統級診斷系統和子診斷系統是分布式診斷系統主要構成部分。診斷任務的管理主要由系統級診斷系統負責，如分解總體任務、協調與控制子任務、綜合各子系統的診斷結論等。子診斷系統的主要職責是完成所負責轄區設備的故障診斷。

3.2 遠程故障診斷

遠程故障診斷技術是電子設備智能故障診斷技術今后發展的方向之一。越來越多的高新技術產品出現在了制造業中，企業人員要想自己診斷故障系統將存在較大難度。加上全球化往來越來越密切的今天，顧客遍布世界的各個角落，這就需要企業構建起基于網絡技術下的遠程故障診斷模式，該故障診斷模式可以將多媒體技術、網絡技術以及通信技術結合在一起，對電子設備故障問題進行遠程診斷。此外，軍事方面電子設備遠程故障診斷的情況也較為常見，尤其是一些殺傷性較大的武器設備，一旦出現故障問題就需要部隊專業維修人員處理，專業維修人員即便不在武器設備現場，也可以利用遠程故障診斷專家系統分析并解決故障問題。由此可見，遠程故障診斷是電子設備智能故障診斷技術今后發展的趨勢之一。

3.3 智能診斷決策支持系統

在實踐中發展起來的智能診斷專家系統可以滿足一般用戶的需求，該系統中的自動診斷技術具有很大的作用。但是，在某些特定領域智能診斷專家系統中的自動診斷則不適用。這些特定領域中需要用戶自己就是診斷專家，如果單純依靠系統給出的診斷決策將影響用戶個人的主動性，在一定程度上引起用戶反感。因此，智能診斷支持系統只能是協助專家，而不是進行決策。這樣可以凸顯出用戶的主體地位，能促使人類自覺加入到診斷過程中，這對后續的設備維護有重要意義。

3.4 便捷式診斷儀

在快節奏的生產和生活領域，便捷式的電子設備智能故障診斷技術可以極大地滿足人們的需求。該診斷技術可以進一步提高人們故障診斷的效率，能進一步提高故障診斷服務水平。如果便捷式診斷儀可以借鑒數字萬用表的診斷原理對電子設備進行診斷，將會帶給維修人員定位排故很大的便利。在科學技術不斷發展的今天，數字信息處理器、人工智能技術、嵌入式軟件技術等都為便捷式診斷儀的研發創造了良好的條件。

3.5 診斷Agent

目前，對Agent 的統一解釋為可以在某一環境下持續較長時間并自主性發揮作用。Agent 作為一種計算實體，可以滿足社會性、反應性和主動性要求。研究人員正是利用了Agent 的自主性將其制作成了虛擬專家，虛擬專家可以對大型系統進行知識備份和自主管理。在電子化設備不斷發展的背景下，診斷Agent 成了電子設備智能故障診斷技術今后的發展方向。

3.6 故障預測預報

故障預測預報可以起到故障預防和故障診斷的目的。故障診斷最高級的行為就是故障預測預報。尤其是在一些大型的復雜系統中，故障預測預報可以及時消除故障隱患，能避免故障問題引發的嚴重事故。由此可見，故障預測預報也是電子設備智能故障診斷技術今后發展的趨勢之一。該故障診斷技術可以分析電子設備關鍵參數的變化情況，根據參數變化趨勢預測接下來可能出現的故障問題，并制定及時預防措施。

4 結語

綜上所述，以上就是本文對電子設備智能故障診斷技術的有關分析，希望通過本文的總結可以進一步豐富該領域的研究成果，推動我國電子行業的有序發展。