故障診斷專家系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用

1、故障診斷專家系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用摘要:為了保證快速、準(zhǔn)確地找到船舶電力系統(tǒng)故障點(diǎn)，本文介紹了船舶電力系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，同時(shí)為處理故障中的不確定問題,引入了模糊規(guī)則，闡述故障診斷專家系統(tǒng)對船舶電力系統(tǒng)故障診斷是行之有效方法。關(guān)鍵詞:船舶電力系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)現(xiàn)代船舶的大型化和自動(dòng)化，發(fā)、配電設(shè)備和控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜,一旦發(fā)生不正?；蚬收蟽H靠輪機(jī)員難以很快發(fā)現(xiàn)并解決問題，這就增加了船舶營運(yùn)成本和維修費(fèi)用，而且船舶電力系統(tǒng)設(shè)備、控制系統(tǒng)不斷更新，在職輪機(jī)員知識不斷老化”難以分析解決新問題。另外，船舶電力系統(tǒng)有著自身的特點(diǎn)，且工作環(huán)境惡劣，易于發(fā)生故障。因此，有必要建立一套集專家知識

2、于一體的故障診斷專家系統(tǒng)1,降低對船舶輪機(jī)人員的能力要求。本文針對船舶電力系統(tǒng)，采用集專家知識于一體的專家系統(tǒng)對船舶電力系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，它綜合多個(gè)專家的最佳經(jīng)驗(yàn)，其能力知識可能達(dá)到甚至超過單個(gè)專家，可實(shí)現(xiàn)多種故障、工作過程、突發(fā)故障的快速診斷分析。1故障診斷專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，是通過詢問單元向用戶咨詢故障現(xiàn)象、特征、參數(shù)等，用戶回復(fù)有關(guān)詢問，系統(tǒng)遵照知識庫的知識表達(dá)方式把故障特征等存儲(chǔ)在特征向量中，并訪問知識庫，做出適當(dāng)推理。必要時(shí)推理機(jī)構(gòu)可能重復(fù)咨詢用戶（可能多次），直到用戶沒有什么已知可以補(bǔ)充，推理機(jī)構(gòu)就根據(jù)已掌握故障特征和知識庫做出推理決策，結(jié)果傳遞給解釋機(jī)構(gòu)，解釋機(jī)構(gòu)用簡單、易

3、懂或現(xiàn)有的語言進(jìn)行表述。通過修改知識庫的知識，系統(tǒng)可通過詢問單元和知識獲取等動(dòng)態(tài)地完成新知識的學(xué)習(xí)2。1.1故障診斷專家系統(tǒng)的組成簡介專家系統(tǒng)通常由四大部分組成：人機(jī)界面，知識庫，知識處理（知識庫管理和知識獲取）以及診斷推理（推理機(jī)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫、解釋模塊、診斷結(jié)果）。系統(tǒng)組成如圖1所示。1.2知識模型結(jié)構(gòu)為了簡易診斷快速進(jìn)行和簡化知識庫管理，采用專家知識模型用三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的知識表來表示。根據(jù)面向的用戶、所實(shí)現(xiàn)功能的不同將知識庫分為三個(gè)部分：報(bào)警規(guī)則、診斷規(guī)則和診斷結(jié)論。并應(yīng)用關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫以表格形式分為報(bào)警規(guī)則、診斷規(guī)則、診斷結(jié)論。知識庫結(jié)構(gòu)如圖2所示。2船舶電力系統(tǒng)故障劃分與診斷原則2.1船舶電

4、力系統(tǒng)故障分類船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多為樹枝型及可靠性要求高的環(huán)型。對于輸電線路的故障診斷是船舶電力系統(tǒng)故障診斷的重點(diǎn)，同時(shí)由于輸電線路在診斷過程中的特殊性，故將對它的診斷劃分為一個(gè)單獨(dú)的模塊，而對其余診斷作為本故障診斷的另一個(gè)模塊的形式（如設(shè)備級故障）存在。2.2診斷原則通過對繼電保護(hù)的動(dòng)作、參數(shù)信息與監(jiān)測儀表數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不斷查詢、綜合診斷發(fā)生故障是在某一模塊時(shí)，并快速、有選擇地將它以及其引起的故障點(diǎn)從系統(tǒng)中切除，以保證非故障模塊及電力系統(tǒng)的其他部分正常運(yùn)行3。為了解決故障點(diǎn)定位的不確定性問題，系統(tǒng)引入了模糊規(guī)則，在推理過程中采用排列式、智能式搜索，極大地提高了診斷效率，本仿真裝診斷研究中，表現(xiàn)

5、出了很高的診斷效率和診斷結(jié)果。3專家系統(tǒng)推理機(jī)理3.1知識表示故障診斷專家系統(tǒng)的知識庫：有規(guī)則庫、事實(shí)庫和規(guī)則庫，用于存放各種信息和診斷規(guī)則。知識庫依照MicrosoftAccess軟件建立，做到數(shù)據(jù)庫輸入簡便、欄目清晰、查詢方便。依據(jù)故障現(xiàn)象來判斷故障點(diǎn)過程中，使用對應(yīng)的判斷規(guī)則和知識庫。這樣對知識庫的使用、管理帶來便利，又避免知識庫過于復(fù)雜帶來的組合爆炸”問題。3.2模糊規(guī)則例如,輸電線路發(fā)生故障時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生電流增大而電壓減小，而電流、電壓值與故障點(diǎn)以及負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，但很難依據(jù)某一閾值來判斷故障點(diǎn)位置，因此，本系統(tǒng)引入模糊規(guī)則，設(shè)置模糊參數(shù)值，即在輸電線路故障診斷處理中，首先進(jìn)行模糊處理

6、。并把預(yù)處理結(jié)果與模糊規(guī)則進(jìn)行匹配推理出診斷結(jié)論。3.3輸電網(wǎng)絡(luò)故障診斷推理機(jī)制推理機(jī)制采用的是排列式、智能式搜索，由于整個(gè)船舶電力系統(tǒng)中各種設(shè)備、線路很大，采用遍歷所有開關(guān)、斷路器和保護(hù)電器將浪費(fèi)搜索時(shí)間，影響診斷效率，放棄推理機(jī)制的一般化、通用化、全局化”機(jī)理,把所要解決的故障知識庫分支編程到推理算法中，因此在搜索發(fā)生的故障時(shí)，系統(tǒng)只搜索、自檢當(dāng)前供電網(wǎng)絡(luò)中處于不正常區(qū)域中的開關(guān)、保護(hù)或斷路器等即可?？捎行У販p少搜索空間，提高了診斷效率。3.4設(shè)備級故障診斷推理機(jī)制本系統(tǒng)應(yīng)用正、反向推理相結(jié)合的組合推理機(jī)制。當(dāng)對輸電線路進(jìn)行故障診斷結(jié)束，未查到故障點(diǎn)，說明故障可能發(fā)生在設(shè)備級上，設(shè)備級的故

7、障點(diǎn)數(shù)量較少(包括發(fā)電機(jī)、變壓器、電機(jī)等用電設(shè)備)，比較簡便地推理出可能發(fā)生故障的設(shè)備點(diǎn)。因此，系統(tǒng)采用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的反向推理機(jī)理，將故障推理確定到相應(yīng)的電力設(shè)備上。同時(shí)，為了進(jìn)一步將故障確定到故障設(shè)備的相應(yīng)元件上，可米用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的正向推理。4結(jié)語針對船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了采用專家系統(tǒng)的方法對其進(jìn)行故障診斷的具體設(shè)計(jì)過程；在故障診斷時(shí)將診斷分為輸電網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備級故障兩個(gè)部分。為了解決具體故障定位時(shí)的不確定性問題，引入了模糊規(guī)則,在推理過程中應(yīng)用了啟發(fā)式、智能式搜索，提高了診斷效率和診斷準(zhǔn)確性。有必要對船舶電力系統(tǒng)進(jìn)一步研究，推廣到實(shí)船應(yīng)用中。參考文獻(xiàn)1陸汝鈐人工智能M北京:科學(xué)出版社,2000.朱永力，張文勤，高曙，等電力系統(tǒng)故障判斷專家系統(tǒng)知識庫:J華北電力學(xué)院學(xué)報(bào)，1992,2:3-8.Eddy-currentsensorformeasuringth