汽车智能故障诊断与维修系统研究

王敏忠

(江苏省相城中等专业学校，江苏 苏州 215131)

0 引言

汽车在使用过程中，不可避免会发生一些故障问题，采用传统方法诊断故障效率较慢。随着国内汽车保有量不断增加，售后维修量也随之增大。因此，提高汽车故障诊断与维修水平显得尤为必要。为实现这一目标，可开发汽车智能故障诊断与维修系统。借此就汽车智能故障诊断与维修系统展开研究。

1 构建原则

1.1 模块化原则

汽车智能故障诊断与维修系统复杂程度较高，构建难度大，而将系统分为多个模块，能降低其复杂性，使系统构建变得更加容易。在该系统构建时，依托汽车快修平台，将系统作为平台子系统，既可在平台下运行，也能独立运行。通过模块化设计，使系统构建过程得以简化，系统设计效率显著提升，并且更加便于升级维护。

1.2 界面友好性原则

用户作为系统使用者，需要通过界面与系统展开人机交互，界面成为用户评价系统优劣的重要因素之一。系统界面操作灵敏度高能够使用户从中感受到舒适。所以在该系统构建中要遵循界面友好性原则。

1.3 可扩展性原则

科技进步使汽车技术得到快速发展，汽车整体技术性能有了大幅度提升，但是各类全新故障随之出现。智能故障诊断与维修系统要紧跟汽车技术发展步伐，满足故障诊断需要，快速诊断出故障问题，给后续维修工作提供支撑。基于此，在系统构建时，要遵循可扩展性原则，使系统能够不断扩展，以满足应用要求。

2 设计与实现

2.1 系统架构设计

C/S和B/S是目前主流的系统架构，二者在处理速度、升级维护、运行安全性以及服务器负荷等方面存在一定差别[1]。通过比较发现，C/S架构各方面性能都要优于B/S架构，所以该系统构建时，选择C/S架构模式。该架构由2部分组成，即客户端和服务器端，前者可管理用户接口、处理数据，后者能够管理并控制外接设备，操作共享数据库。通过该架构，能将多台计算机联合起来，共同完成系统应用。C/S架构可以细分为二层和三层，其中三层是在二层基础上，增加一个业务逻辑层，与二层相比，三层C/S架构体系的灵活性与可扩展性更好，安全性更高。基于此，此次构建汽车智能故障诊断与维修系统时，采用三层C/S架构体系。在该架构下，用户可依据汽车故障情况，由显示层输入故障诊断检索条件，这部分信息会传给业务逻辑层，该层通过相关算法，从数据层找出与故障最为相似的案例，返回显示层，为用户提供故障处理方案。C/S三层架构体系具有逻辑清晰、适用性强等特点[2]，与现代汽车故障诊断与维修过程相匹配。

2.2 数据库设计

汽车智能故障诊断与维修系统构建中，数据库设计是关键环节，在全面分析系统需求后，构建满足需求的数据库，对系统数据存储与管理，使用户能够正常使用系统各种功能，可将数据库设计细分为以下环节。

2.2.1 需求分析

在需求分析环节中，采用问题调查法，求解目标对象，获取数据字典，编写出说明书。结合系统特点，简要阐述需求分析过程：

(1)从汽车维修技术来看，我国与发达国家差距较大，故障诊断方法以人工经验为主，智能化、自动化诊断技术缺失。通过构建功能强大、性能完善的汽车智能故障诊断与维修系统，可以使国内汽车维修技术水平获得进一步提升。系统面向汽车使用者、故障检测与维修人员、专家等人群[3]。使用者与维修人员利用该系统能够找出汽车故障原因，并获取故障维修方法和步骤。

(2)通过需求调查后能得到抽象模型，即数据流图，它能抽象反映出业务过程，数据流图可以清晰表示出人员与数据之间的关系。汽车检测维修技术人员向数据库录入如下信息汽车零部件维修、故障案例、维修案例等，数据库会将这些信息分类存储到故障案例推理、故障维修推理和规则推理中。

(3)在数据库中，数据字典可用于描述数据关系。设置数据1为用户信息，数据2为汽车故障案例信息，数据3为故障维修案例信息[4]。其中数据1包含用户基本信息，如用户名、密码、真实姓名及电子邮箱等；数据2包含故障案例编号、汽车类型、机油状况、行驶里程、故障原因、检索次数等；数据3包含维修案例编号、汽车类型、故障名称、维修方式及价格、维修时间及具体步骤等。

2.2.2 逻辑结构设计

数据库设计中，逻辑结构设计主要目的是为了便于系统开发，将实体联系图转换为与数据模型相符的逻辑结构。汽车智能故障诊断与维修系统需要以下数据表：用户信息、故障案例信息、维修案例信息、学习信息、检修信息以及规则信息等。

2.3 系统实现

本次构建汽车智能故障诊断与维修系统时，开发环境选用Visual Studio 2020，共用功能通过封装方式装入系统中，以DLL实现模块连接与调用，最大限度减少代码冗余，利用BCG工具，增强界面美观性，使系统界面更加友好，系统实现过程如下。

2.3.1 登录验证

在充分考虑系统安全性的前提下，所有用户登录系统时，必须验证身份信息。在系统登录界面输入用户名与密码，经系统检验确认身份合法后，方可登录系统，由此大幅度提升系统安全性。当用户成功登录后，系统会依据用户权限，显示功能模块。

2.3.2 模块设置

模块设置与系统运行密切相关，是系统数据初始化过程，具体包括汽车总成、汽车分类信息、车型信息、零部件维修信息、故障部位信息、故障案例与维修案例属性权重信息等模块信息[5]。上述模块设置方法基本相同，以故障维修案例属性权重信息设置为例分析具体设置过程，配比会对故障维修案例属性权重信息产生一定影响，所以要对案例属性权重值合理分配，使其无限接近于实际情况。用户在主界面菜单选项中可添加故障维修案例属性权重信息。

2.3.3 故障诊断与维修模块

该模块由规则推理、故障与维修案例推理组成。将汽车故障相关信息输入系统后，通过案例推理诊断故障，当系统检索到与当前故障相符案例时，会将之作为维修案例检索条件，给出具体维修方案和步骤，供汽车维修技术人员参考。当系统未检索到与输入信息相类似案例时，便会改为规则推理，对汽车故障继续诊断，直至排除故障为止。

2.4 系统测试

当系统开发完毕后，要对可用性加以验证，通过测试检验系统性能，确认合格后，才能投入实际应用。在系统测试过程中，能够找出缺陷和不足，优化改进后，使系统更加完善。为提高测试效率，可以采用软件测试，这种测试方法种类较多，其中黑盒测试效果较好，该系统开发目标为解决汽车故障问题，所以并不需要考虑系统逻辑，黑盒测试较为适用。经测试后系统界面友好，可操作性强；系统架构体系完整，运行稳定可靠；模块可协同工作，能够满足使用需要。

3 结论

综上所述，汽车智能故障诊断与维修系统开发是一项复杂工作，要选取适宜的架构体系，并做好数据库和模块设计。经测试该系统各方面均满足实际应用需要，可在汽车维修领域内推广，以此来促进汽车维修水平进一步提升。

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