基于贝叶斯网络的可靠性分析平台设计

0 引言

汽车的可靠性是人们一直关注的问题，如果汽车出现故障，不仅会对汽车本身产生影响，可能还会影响人们的生命及财产安全。对于农用车制动系统来说，其复杂化程度在不断提高，失效机理复杂，在建立模型对其进行可靠性分析时，仅考虑完好和失效两种状态是不合理的，需要考虑系统的多态性问题

。此外，由于农用车制动系统产生故障的过程不是瞬间的，而是逐渐变化的，很难获得制动系统中各个部件的精确故障概率，因此需要对可靠性分析方法进行改进。

伟人毛泽东，在政治家、军事家、思想家、哲学家外，还有诗人、杂文家之称！“兼得”如此多，仍可用“三杂”来诠释：学识杂、文体杂自不必说，阅历杂亦毋庸赘言。

通过分析电子邮件的语言特征、结构特征与格式特征，利用支持向量机做分类算法，分析出作者的写作风格，从而建立作者身份识别模型，当需要识别某一封电子邮件时，将待识别的电子邮件通过建立的作者识别模型即可得到结果。通过测试集的电子邮件结果显示，此方法用于中文电子邮件作者身份识别，具有较高的可行性与可靠性。本文与之前学术界相关研究比较，具有以下特点：

目前，通过学者的研究发现，常用的可靠性分析方法主要有故障树和贝叶斯网络分析法等，而贝叶斯网络在处理复杂系统的可靠性问题时更具优势。井娟丽等

针对光伏电站的可靠性衡量问题，提出了一种基于贝叶斯网络模型的可靠性分析算法。罗小芳等

利用贝叶斯网络对半潜式钻井平台钻井设备系统进行了可靠性分析。翟越等

提出一种改进的贝叶斯网络分析评估方法对建筑施工高处作业进行综合风险分析。仝兆景等

提出了基于优化算法的贝叶斯网络对变压器故障进行诊断分析。目前，较少学者基于贝叶斯网络进行相关平台的开发。敬瑞星等

设计开发了一种基于传统贝叶斯网络的系统可靠性分析平台，但是对于复杂系统，传统贝叶斯网络已无法满足，需进行改进。随着生产生活进入互联网时代，计算机技术不断发展，有效收集、处理可靠性相关数据并进行系统可靠性分析已经成为当今社会的潮流。基于此，本文提出一种模糊多态贝叶斯网络的可靠性分析方法，并设计开发了一种可靠性分析平台。

1 模糊多态贝叶斯网络概述

1.1 模糊多态贝叶斯网络特点

贝叶斯网络是基于概率论和图论的不确定知识表示模型，能够很好地利用所带有的条件概率表，进行定性分析和定量分析

。简单贝叶斯网路如图1所示。此外，随着系统复杂性的不断提高，贝叶斯网络能够凭借其独特的优势，很好地解决系统的多态性、模糊性等问题

。

将模糊理论与贝叶斯网络相结合，能充分利用两种方法的优势。一方面利用模糊理论有效对具体数据进行模糊化处理和去模糊化操作，获得网络图中节点概率值，以便进行可靠性分析；另一方面，具有模糊性的专业知识用模糊理论进行表达，可以更好地解释网络推理结果

。

1)通过专家打分对根节点参数进行设置；

1.2 模糊多态贝叶斯网络的推理流程

在利用模糊多态贝叶斯网络进行推理计算时，关键之处在于获取各个根节点的先验概率，然后再进行推理计算。先验概率的获取步骤如下。

1.2.1 建立基本因素集

基本因素集也就是贝叶斯网络中各个根节点的集合，用

表示，即

在小学数学教学中，很多教师认为要想打好小学生的数学基础，就应该重视知识的传授，牢记数学知识点，这样才能为后期教学奠定良好的基础，即便在记忆中容易产生遗忘，但通过反复巩固依旧可以达到教学的效果。在这一教学理念下，很多的教师并不重视实践活动课教学，甚至直接忽略了这一流程，影响了小学数学实践课程教学的效果。

={

,

,

,…,

}

(1)

1.2.2 建立评判集

评判集是指评判人员对评判对象做出的评判值所组成的集合，用

表示，即

穿好衣服，阿里脸都没洗，便跟罗爹爹出了门。他的情绪很是低落，因为罗爹爹没有叫他刷牙。虽然平常他最烦刷牙。可是母亲说了，不刷牙就不给吃东西。这样，他就记得每天必须刷牙。罗爹爹却一字不提刷牙的事。果然他什么东西都没有吃，就出了门。走出街上，风刮起来。风仿佛知道他的肚子很空，呼呼呼地全都朝里面灌，然后在肚子里四下撞击，咕咕乱叫，似在找出口。

={

,

,

,…,

}

(2)

1.2.3 进行专家评分

由于故障的发生存在很多可变因素，基本事件的失效概率很难用精确值来表示，需要对失效概率进行模糊化，通过专家打分可以获得模糊化数值。

1.2.4 进行解模糊化

20世纪80年代中期，在谷祺教授的大力倡导和积极组织下，东北财经大学先后邀请美国、日本、瑞典、澳大利亚、法国等国的著名会计学者来校讲学，这些学者系统讲授了审计、管理会计、经营分析、国际会计等课程。此间，谷祺教授还亲自组织并参与有关教材的编译工作，并多次与国外学者同台讲学。这些交流与合作，对于国内财会教学、科研工作者提高学术水平、拓宽专业视野，了解国外财会发展动态，促进国内财会研究走向世界，起到了积极的作用。

进行解模糊化，获得基本事件先验概率，模糊多态贝叶斯网络的推理流程图如图2所示。

此外，还应当加强对人才的激励管理，给予卫生人才物质、职业发展、技术提升等多方面的激励措施，完善晋升和职业评定管理，提高卫生人才的学习主动性、积极性，为人才提供良好发展前景的同时，铺就了东丽区卫生人才资源的长远道路。

2 农用车制动系统可靠性分析平台概述

本文设计的农用车制动系统可靠性分析平台是基于对农用车制动系统故障和贝叶斯网络理论知识的研究基础上开发的。该平台将诊断专家知识、可靠性分析理论与计算机技术相结合，对农用车制动系统进行可靠性分析。一方面，研发设计人员通过分析结果可以更好地进行系统设计，维修人员通过分析结果可以为系统维修提供依据。另一方面，该平台使用方便，无需进行特定程序输入与输出，只需在界面上输入相关数据，点击运行即可获得系统可靠性分析结果。

本系统釆用Microsoft Visual Basic 6.0(以下简称VB)为开发工具，该语言功能强大，实现方式简单，在进行平台设计时，只需添加菜单、建立控件、编写实现程序功能的代码即可，显著提高了程序设计效率

。另外，在开发该平台时，通过ActiveX方式实现VB与MATLAB的混合编程，实现基于模糊多态贝叶斯网络的可靠性分析，减少了在数学处理方面的工作。

该可靠性分析平台主要具有以下特点：1)基于VB语言开发的平台能够提供友好的操作界面，将VB与MATLAB相结合，可以直接调用MATLAB工具箱的算法进行计算，减少计算时间；2)该平台可以有效收集、处理可靠性相关数据并进行系统可靠性分析，操作简单，对于可靠性分析人员而言，工作效率明显提高；3)在可靠性分析方法上，将模糊性、多态性与贝叶斯网络相结合，分析结果更准确、更具说服力。

3 农用车制动系统可靠性分析平台功能分析

农用车制动系统可靠性分析平台主要由用户登录界面、系统主界面、贝叶斯网络建立界面、贝叶斯网络参数设置界面、贝叶斯网络数据处理界面、贝叶斯网络可靠性分析界面组成。

3.1 用户登录界面

12月20日，上海市节能协会九届三次理事会议在花园坊节能环保产业园召开，协会王坚理事长、宋雪枫副理事长、徐君秘书长及各副理事长单位、理事单位代表70余人参加会议。会议由王坚理事长主持。

通过用户登录界面，可靠性分析人员在界面上输入正确的“用户名”和“密码”后，点击确定可进入分析平台的主界面。用户登录界面能对所设计的系统起到保护功能，只有具备操作权限的人员才可以进入该平台，实现对系统平台的管理。该登录管理主要有以下内容：

在班级群里，通过每日“家长作业”的展示和主题交流，家校沟通不再是教师喋喋不休的讲解、劝导，而是与家长一起陪伴孩子成长进步。人人会说话，人人有话说，人人想说话，这就是微信群的聊天姿势。我们要在班级智慧的群聊中加深情感、交流信息、增强信任、共同提高，真正实现家校合作，共同助力孩子的幸福成长。

1)能够实现具有权限的用户登录系统；

2)账户密码输入错误时提醒用户；

3)实现该登录界面的关闭退出功能。

3.2 系统主界面

根据对可靠性分析平台的功能分析，该平台需要进行用户登录、贝叶斯网络建立、贝叶斯网络参数设置、贝叶斯网络数据处理、贝叶斯网络可靠性分析等功能的设计。本次设计将系统登录界面作为单一界面，设计了系统主界面可点击进入相关功能界面，贝叶斯网络模型建立为单一界面，模型建立结果、参数设置、数据处理集中在一个界面，可靠性分析通过数据和图表分别展示。

3.3 贝叶斯网络建立界面

贝叶斯模块主要由两部分组成，即贝叶斯网络模型建立部分和贝叶斯网络参数输入部分。贝叶斯网络模型可以直观反映可靠性分析系统，模型是在分析系统故障机理之后建立的。可靠性分析人员可以通过该界面中的添加、修改、删除按钮输入节点名称、节点代号、节点状态，从而构造贝叶斯网络模型。

3.4 贝叶斯网络参数设置界面

可靠性分析结果主要通过叶节点不同状态的概率值、各个根节点后验概率及重要度来体现。为了更直观地看出这些数据的结果，利用图表的形式进行绘出。该界面的主要功能是获得可靠性分析数据及相关图表。

其次，模糊多态贝叶斯网络中各个节点是多态的。在传统贝叶斯网络中引入多态性，可以更好地对工程实际中的元件或系统状态进行精准表述，如果仅考虑两种状态过于简单，有时在分析过程中甚至会导致严重错误，因此引入多态性是必须的

。

2)定义中间节点CPT。

3.5 贝叶斯网络数据处理界面

本文采用专家打分法对节点先验概率进行打分，打分结果不是精确值，需要进行解模糊化。该界面可以通过反模糊化对专家结果进行处理。

青海的矿藏丰富，许多矿物含量居全国之冠，著称于世界。2017年在青海钻获的高温干热岩体，实现了我国在高效清洁低碳能源上的重大突破。青海省的太阳能资源、风力资源和水电资源具有不可比拟的优越性，绿色能源建设也是走在全国的前列。

3.6 贝叶斯网络可靠性分析界面

利用贝叶斯网络进行推理计算时，需要先输入节点参数。贝叶斯网络参数输入部分主要有以下内容：

4 农用车制动系统可靠性分析平台设计

系统主界面的工具栏包括“贝叶斯网络建立”“贝叶斯网络参数设置”“贝叶斯网络诊断”和“退出”四个功能菜单。用户可点击不同工具栏进入其界面进行相应操作。

4.1 登录界面

系统登录界面如图3所示，界面上提示需要输入“用户名”“密码”后才可以登录，如果输入的用户名不存在或密码错误，系统会提示“没有这个用户”“密码不正确”，需重新输入正确用户名和密码，再次登录即可

。

4.2 系统主界面

登录系统后进入系统主界面，系统主界面如图4所示，其中工具栏包括“贝叶斯网络建立”“贝叶斯网络参数设置”“贝叶斯网络诊断”和“退出”四个功能菜单。

4.3 贝叶斯网络建立界面

点击系统主界面上面的贝叶斯网络建立菜单，进入贝叶斯网络建立界面，如图5所示。通过添加、修改、删除按钮输入节点名称、节点代号、节点状态构造贝叶斯网络模型。

4.4 贝叶斯网络参数设置界面

点击系统主界面上面的贝叶斯网络参数设置菜单，进入贝叶斯网络参数设置界面，贝叶斯网络的参数设置界面如图6所示。其中包括“农用车制动系统模糊贝叶斯网络模型”“专家打分(节点参数设置)”“定义CPT”“模糊先验概率”四个模块。

4.4.1 专家打分设置界面

点击界面中的“专家一”按钮，即可出现“专家一打分结果”界面，如图7所示，然后输入各个节点不同状态打分结果。其他专家打分结果按照同样方法，专家打分界面不再赘述。

枢纽及防洪配套工程年运行费按投资2.5%计，后续灌区配套工程按其投资4%计，防洪、养殖等配套工程按其投资5%计［2］，则正常年份年运行费32.77万元。

4.4.2 CPT设置界面

点击图6贝叶斯网络参数设置中的“定义CPT”，可对节点的CPT进行定义，“定义CPT”界面如图8所示。

4.5 贝叶斯网络数据处理界面

所有专家打分结果、CPT定义完成后，点击“反模糊化”按钮，得到根节点先验概率值，如图9所示。

巧传播：面向网络传播特点积极生产内容，利用社交媒体中的本地人群和KOL（关键意见领袖），采用大数据所描述的精准用户画像多场景、多维度的复合型精准智能传播。

4.6 贝叶斯网络可靠性分析界面

贝叶斯网络推理计算界面包含叶节点故障概率值、根节点后验概率、根节点重要度三个模块，如图10所示。

4.6.1 不同状态下贝叶斯网络根节点的后验概率折线图界面

路过一所学校，记得前面有个街区，走上前、朝里拐，门牌号码却记不清了，因此返回原路，使劲儿默想。昨晚，陪外婆吃完饭后，又想起那个地方，在母亲允诺离席的情况下，我独自悄悄去那儿偷乐，看房屋是否有所变化，街坊邻居是否还住在那儿。我凭着记忆走向二十年前陪我度过童年时光的另一个角落——东安三村。

点击根节点后验概率下面的“plot”按钮，得到相应数据的折线图，如图11所示，可通过相关数值的排序情况更加直观地进行可靠性分析。

4.6.2 不同状态下贝叶斯网络根节点的重要度折线图界面

点击根节点重要度下面的“plot”按钮，得到相应数据的折线图，如图12所示，可通过相关数值的排序情况更加直观地进行可靠性分析。

5 总结

基于模糊多态贝叶斯网络的农用车制动系统可靠性分析平台依照实用性、可扩展和可维护性、安全可靠性及操作界面友好的基本设计原则，可视化的操作方式，界面简洁、操作方便。一方面，研发设计人员通过分析结果可以更好地进行系统设计，维修人员通过分析结果可以为系统的维修提供依据。另一方面，该平台使用方便，无需进行特定程序的输入与输出，只需在界面上输入相关数据，点击运行即可获得系统可靠性分析结果。但是因为时间上和现在水平的限制，致使该可靠性分析平台还有较多可改进和提高之处：1)系统功能较为单一，功能方面应能对农用车制动系统以外的其他系统进行可靠性分析，需要后期进完善；2)界面美观效果有待提高。

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