基于专家系统的某雷达远程故障诊断系统

张敏芳 刘 峰 阮 博 赖 飞 阎 俊

(西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

目前，某型号雷达已经在全国多个部队使用，遇到无法解决的故障时，需要装备厂家派技术人员带着工装等进行现场支援维修费时费力。而本文提出的某雷达远程故障诊断系统[1]，不需要技术人员带工装到现场，只要在异地就能对该雷达装备进行诊断，远程指导部队技术人员完成故障定位，就可以大大节省雷达的维修成本。

专家系统[2]是一个智能的计算机程序系统，它可以像人类专家一样工作，它具有大量的该领域的知识，并能像人类一样利用这些知识进行相应的推理，得出结论，做出判断。

本文将专家系统和网络进行结合，利用Dreamweaver8完成了专家系统的人机交互界面的设计，使远程故障诊断系统得以实现。

1 专家系统的结构

专家系统包含知识库、知识获取、推理机、全局数据库、解释机以及人机界面，如图1所示。专家系统是该远程监控系统的核心，它根据雷达故障现象，结合专家知识，逐步推理，进行故障定位[3]。

1.1 知识库的设计

知识库的设计包含知识的获取以及相关数据库的实现。

1.1.1 知识的获取

本文远程监控系统中的知识获取仍然是由相关知识工程师完成。知识的贮备主要是该型号雷达的所有资料，包括使用说明书、技术说明书、维修手册、电路图、以往的故障汇总资料以及该雷达设计师的故障诊断经验等。知识工程师通过查阅所有的技术资料，并与长期从事该雷达故障诊断的技术工程师进行交流，在了解清楚该雷达的原理、结构、功能等基础上逐步建立起该型号雷达的故障树，搞清楚可能出现的故障以及其产生的各种原因和处理措施，然后将其进行整理，转化为相关规则写入计算机中[4]。

1.1.2 数据库的选择

本系统使用SQL server2000来管理创建该专家系统的数据库。SQL server2000具有结构化查询语言SQL，对数据的管理和操作非常方便，而且它支持Web服务，能够实现在网络环境下对数据的管理和操作，满足我们远程故障诊断系统的要求。

1.2 推理机的设计

该设计内容主要包含推理方法的设计和诊断流程的设计。

1.2.1 推理方法

该推理方法是从既定事实中追溯可能引起该现象的各种不同原因，然后选择一个最可能的解释作为该现象的结论，最后对该解释进行验证。如果正确则退出，否则再进行下一轮可能的解释进行验证，直到找出真正的结论为止[5]。结合该型号雷达故障诊断来说，推理机首先根据故障现象找到一种可能的故障原因，先进行验证，确定是否是导致该故障现象的关键因素，如果正确则结束诊断，给出结论。否则再推出另一个可能导致该故障现象的原因，再进行验证，直到找出真正的故障原因为止，最终完成对该故障现象的诊断。该诊断方法符合雷达故障排除定位的逻辑和规律，相关雷达维修技术人员在现场处理故障时，也是采用对故障现象进行判断分析，推断出可能导致该现象的各个原因，逐一验证排除，最终找到真正的故障原因。

1.2.2 诊断流程设计

首先根据故障现象和该雷达的状态参数在数据库中查找，以往是否存在相同或者相似的故障案例，如果有则直接给出诊断结论，否则启动推理机进行诊断分析，诊断流程图如图2所示。

1.3 解释机的设计

解释机直接面向用户，需要考虑使用者的相关知识水平以及理解能力等，目标是能被使用该系统的所有用户正确理解。该专家系统的推理方法符合大多数故障诊断的规律，用户需要知道的就是得出某个诊断结论的依据，所以我们需要在建立专家系统时将文字解释插入到程序段中，推理过程中就会生成解释信息。当用户启动解释机时，系统就会将这些解释信息呈现给用户。

2 远程故障诊断系统的实现

某型号雷达的远程故障诊断系统将专家系统与网络连接起来，将专家系统设计为一个Web网站，知识库的维护更新、推理机以及解释机等应用逻辑全都放在服务器上，专家系统的数据库放在对应的网站数据库服务器上。这样分布在全国各地的用户通过安全的网络连接与该专家系统网站取得用户认证，用户只需要下载一个浏览器，就可以登陆到该专家系统的网站，实现对该远程故障诊断系统的访问。

2.1 远程故障诊断系统原理

该远程故障诊断系统工作过程：用户通过本地电脑登陆到该专家系统网站，使用浏览器ASP(动态服务器页面)填写该雷达的故障现象、雷达参数等信息，并通过相关通信协议(例如HTTP)传送给Web服务器，Web服务器通过调用网站数据库服务器对该专家系统的数据库以及知识库进行访问，获得相关数据并进行雷达故障推理，当推理结束，有了结论后，利用ASP所得的输出对象由脚本程序生成新的ASP页面，而Web服务器将该页面呈现给用户浏览器上，至此，该雷达的远程故障诊断操作执行完毕[6]。

2.2 远程故障诊断系统的实现

该系统由Dreamweaver8软件制作完成。

2.2.1 故障诊断系统登陆

雷达终端用户在本地浏览器中输入该远程故障诊断系统的网址，就会弹出用户登陆界面，用户需要输入正确的用户名和密码。

图3 登录界面图

2.2.2 故障诊断系统主界面

用户输入的用户名和密码被验证正确后，就会进入该系统的主界面，该界面有六个模块：故障诊断模块、信息反馈模块、知识库维护模块、在线学习模块、用户日志模块以及返回上一级模块。

图4 故障诊断系统主界面

故障诊断模块：Web服务器通过调用网站数据库服务器对该专家系统的数据库以及知识库进行访问，获得相关数据并进行雷达故障推理，当推理结束，有了结论后，利用ASP所得的输出对象由脚本程序生成新的ASP页面，而Web服务器将该页面呈现给用户浏览器上。该模块是整个故障诊断系统的核心。

信息反馈模块：故障诊断模块得出的结论呈现给用户后，用户可以通过该模块向系统反馈该结论是否正确。

知识库维护模块：随着故障数量的增加，需要对知识库中的信息进行更新，以促进该故障诊断系统的不断完善。

在线学习模块：用户可以通过该模块进行相关知识的学习。

用户日志模块：记录用户登陆信息、登陆时间、操作内容、操作结果等信息。

返回上一级模块：可以返回登陆界面。

2.2.3 故障诊断界面

用户点击故障诊断模块，就进入故障诊断界面，完成表单的填写，内容包括：根据雷达故障选择故障存在的分系统位置，例如发射故障就选择发射系统；接着选择故障发生的背景(工作中、刚开机)，并选择故障现象，如果没有该故障现象选项，在其他故障现象中手动输入，输入完成，点击开始诊断按钮。

图5 故障诊断界面

2.2.4 推理过程界面

在诊断过程中，该系统会通过对话框向雷达用户进行提问，来获得雷达故障现象的更详细信息，以做出更为准确的结论。

图6 推理过程界面

2.2.5 诊断结论界面

该诊断系统得出结论后，会有一个解释机按钮，用户可以通过该按钮了解更详细的推理过程。

图7 诊断结论界面

2.2.6 解释机界面

进入解释机界面后，页面会显示较为详细的推理过程，返回上一级可以回到诊断界面，退出系统则会关闭整个远程诊断系统。

图8 解释机界面

3 结束语

为了更方便地对某型号雷达进行售后维修工作，本文设计了一种基于专家系统的远程故障诊断系统，将Web和专家系统结合起来，就可以在异地对该雷达装备进行诊断，远程指导部队技术人员完成故障定位，大大节省了雷达的维修成本。本文先对专家系统进行了设计，然后将专家系统与Web服务器结合起来，实现了远程故障诊断系统的设计，后期的工作是对知识库的不断补充、修改、删除等，进一步实现该系统的智能化。