汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)研究

王敏忠

(江蘇省相城中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 蘇州 215131)

0 引言

汽車在使用過(guò)程中，不可避免會(huì)發(fā)生一些故障問(wèn)題，采用傳統(tǒng)方法診斷故障效率較慢。隨著國(guó)內(nèi)汽車保有量不斷增加，售后維修量也隨之增大。因此，提高汽車故障診斷與維修水平顯得尤為必要。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可開(kāi)發(fā)汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)。借此就汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)展開(kāi)研究。

1 構(gòu)建原則

1.1 模塊化原則

汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)復(fù)雜程度較高，構(gòu)建難度大，而將系統(tǒng)分為多個(gè)模塊，能降低其復(fù)雜性，使系統(tǒng)構(gòu)建變得更加容易。在該系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，依托汽車快修平臺(tái)，將系統(tǒng)作為平臺(tái)子系統(tǒng)，既可在平臺(tái)下運(yùn)行，也能獨(dú)立運(yùn)行。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程得以簡(jiǎn)化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率顯著提升，并且更加便于升級(jí)維護(hù)。

1.2 界面友好性原則

用戶作為系統(tǒng)使用者，需要通過(guò)界面與系統(tǒng)展開(kāi)人機(jī)交互，界面成為用戶評(píng)價(jià)系統(tǒng)優(yōu)劣的重要因素之一。系統(tǒng)界面操作靈敏度高能夠使用戶從中感受到舒適。所以在該系統(tǒng)構(gòu)建中要遵循界面友好性原則。

1.3 可擴(kuò)展性原則

科技進(jìn)步使汽車技術(shù)得到快速發(fā)展，汽車整體技術(shù)性能有了大幅度提升，但是各類全新故障隨之出現(xiàn)。智能故障診斷與維修系統(tǒng)要緊跟汽車技術(shù)發(fā)展步伐，滿足故障診斷需要，快速診斷出故障問(wèn)題，給后續(xù)維修工作提供支撐。基于此，在系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，要遵循可擴(kuò)展性原則，使系統(tǒng)能夠不斷擴(kuò)展，以滿足應(yīng)用要求。

2 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

C/S和B/S是目前主流的系統(tǒng)架構(gòu)，二者在處理速度、升級(jí)維護(hù)、運(yùn)行安全性以及服務(wù)器負(fù)荷等方面存在一定差別[1]。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，C/S架構(gòu)各方面性能都要優(yōu)于B/S架構(gòu)，所以該系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，選擇C/S架構(gòu)模式。該架構(gòu)由2部分組成，即客戶端和服務(wù)器端，前者可管理用戶接口、處理數(shù)據(jù)，后者能夠管理并控制外接設(shè)備，操作共享數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)該架構(gòu)，能將多臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)合起來(lái)，共同完成系統(tǒng)應(yīng)用。C/S架構(gòu)可以細(xì)分為二層和三層，其中三層是在二層基礎(chǔ)上，增加一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯層，與二層相比，三層C/S架構(gòu)體系的靈活性與可擴(kuò)展性更好，安全性更高。基于此，此次構(gòu)建汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)時(shí)，采用三層C/S架構(gòu)體系。在該架構(gòu)下，用戶可依據(jù)汽車故障情況，由顯示層輸入故障診斷檢索條件，這部分信息會(huì)傳給業(yè)務(wù)邏輯層，該層通過(guò)相關(guān)算法，從數(shù)據(jù)層找出與故障最為相似的案例，返回顯示層，為用戶提供故障處理方案。C/S三層架構(gòu)體系具有邏輯清晰、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]，與現(xiàn)代汽車故障診斷與維修過(guò)程相匹配。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)構(gòu)建中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在全面分析系統(tǒng)需求后，構(gòu)建滿足需求的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理，使用戶能夠正常使用系統(tǒng)各種功能，可將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)細(xì)分為以下環(huán)節(jié)。

2.2.1 需求分析

在需求分析環(huán)節(jié)中，采用問(wèn)題調(diào)查法，求解目標(biāo)對(duì)象，獲取數(shù)據(jù)字典，編寫(xiě)出說(shuō)明書(shū)。結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)，簡(jiǎn)要闡述需求分析過(guò)程：

(1)從汽車維修技術(shù)來(lái)看，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家差距較大，故障診斷方法以人工經(jīng)驗(yàn)為主，智能化、自動(dòng)化診斷技術(shù)缺失。通過(guò)構(gòu)建功能強(qiáng)大、性能完善的汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)，可以使國(guó)內(nèi)汽車維修技術(shù)水平獲得進(jìn)一步提升。系統(tǒng)面向汽車使用者、故障檢測(cè)與維修人員、專家等人群[3]。使用者與維修人員利用該系統(tǒng)能夠找出汽車故障原因，并獲取故障維修方法和步驟。

(2)通過(guò)需求調(diào)查后能得到抽象模型，即數(shù)據(jù)流圖，它能抽象反映出業(yè)務(wù)過(guò)程，數(shù)據(jù)流圖可以清晰表示出人員與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。汽車檢測(cè)維修技術(shù)人員向數(shù)據(jù)庫(kù)錄入如下信息汽車零部件維修、故障案例、維修案例等，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)將這些信息分類存儲(chǔ)到故障案例推理、故障維修推理和規(guī)則推理中。

(3)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)字典可用于描述數(shù)據(jù)關(guān)系。設(shè)置數(shù)據(jù)1為用戶信息，數(shù)據(jù)2為汽車故障案例信息，數(shù)據(jù)3為故障維修案例信息[4]。其中數(shù)據(jù)1包含用戶基本信息，如用戶名、密碼、真實(shí)姓名及電子郵箱等；數(shù)據(jù)2包含故障案例編號(hào)、汽車類型、機(jī)油狀況、行駛里程、故障原因、檢索次數(shù)等；數(shù)據(jù)3包含維修案例編號(hào)、汽車類型、故障名稱、維修方式及價(jià)格、維修時(shí)間及具體步驟等。

2.2.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要目的是為了便于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，將實(shí)體聯(lián)系圖轉(zhuǎn)換為與數(shù)據(jù)模型相符的邏輯結(jié)構(gòu)。汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)需要以下數(shù)據(jù)表：用戶信息、故障案例信息、維修案例信息、學(xué)習(xí)信息、檢修信息以及規(guī)則信息等。

2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本次構(gòu)建汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)時(shí)，開(kāi)發(fā)環(huán)境選用Visual Studio 2020，共用功能通過(guò)封裝方式裝入系統(tǒng)中，以DLL實(shí)現(xiàn)模塊連接與調(diào)用，最大限度減少代碼冗余，利用BCG工具，增強(qiáng)界面美觀性，使系統(tǒng)界面更加友好，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下。

2.3.1 登錄驗(yàn)證

在充分考慮系統(tǒng)安全性的前提下，所有用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，必須驗(yàn)證身份信息。在系統(tǒng)登錄界面輸入用戶名與密碼，經(jīng)系統(tǒng)檢驗(yàn)確認(rèn)身份合法后，方可登錄系統(tǒng)，由此大幅度提升系統(tǒng)安全性。當(dāng)用戶成功登錄后，系統(tǒng)會(huì)依據(jù)用戶權(quán)限，顯示功能模塊。

2.3.2 模塊設(shè)置

模塊設(shè)置與系統(tǒng)運(yùn)行密切相關(guān)，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)初始化過(guò)程，具體包括汽車總成、汽車分類信息、車型信息、零部件維修信息、故障部位信息、故障案例與維修案例屬性權(quán)重信息等模塊信息[5]。上述模塊設(shè)置方法基本相同，以故障維修案例屬性權(quán)重信息設(shè)置為例分析具體設(shè)置過(guò)程，配比會(huì)對(duì)故障維修案例屬性權(quán)重信息產(chǎn)生一定影響，所以要對(duì)案例屬性權(quán)重值合理分配，使其無(wú)限接近于實(shí)際情況。用戶在主界面菜單選項(xiàng)中可添加故障維修案例屬性權(quán)重信息。

2.3.3 故障診斷與維修模塊

該模塊由規(guī)則推理、故障與維修案例推理組成。將汽車故障相關(guān)信息輸入系統(tǒng)后，通過(guò)案例推理診斷故障，當(dāng)系統(tǒng)檢索到與當(dāng)前故障相符案例時(shí)，會(huì)將之作為維修案例檢索條件，給出具體維修方案和步驟，供汽車維修技術(shù)人員參考。當(dāng)系統(tǒng)未檢索到與輸入信息相類似案例時(shí)，便會(huì)改為規(guī)則推理，對(duì)汽車故障繼續(xù)診斷，直至排除故障為止。

2.4 系統(tǒng)測(cè)試

當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完畢后，要對(duì)可用性加以驗(yàn)證，通過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)系統(tǒng)性能，確認(rèn)合格后，才能投入實(shí)際應(yīng)用。在系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，能夠找出缺陷和不足，優(yōu)化改進(jìn)后，使系統(tǒng)更加完善。為提高測(cè)試效率，可以采用軟件測(cè)試，這種測(cè)試方法種類較多，其中黑盒測(cè)試效果較好，該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)目標(biāo)為解決汽車故障問(wèn)題，所以并不需要考慮系統(tǒng)邏輯，黑盒測(cè)試較為適用。經(jīng)測(cè)試后系統(tǒng)界面友好，可操作性強(qiáng)；系統(tǒng)架構(gòu)體系完整，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；模塊可協(xié)同工作，能夠滿足使用需要。

3 結(jié)論

綜上所述，汽車智能故障診斷與維修系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜工作，要選取適宜的架構(gòu)體系，并做好數(shù)據(jù)庫(kù)和模塊設(shè)計(jì)。經(jīng)測(cè)試該系統(tǒng)各方面均滿足實(shí)際應(yīng)用需要，可在汽車維修領(lǐng)域內(nèi)推廣，以此來(lái)促進(jìn)汽車維修水平進(jìn)一步提升。

(04)