详情

原文传递网络型船舶动力装置故障诊断专家系统

论文题名：	网络型船舶动力装置故障诊断专家系统
关键词：	船舶动力装置;故障诊断;专家系统;数据库
摘要：	远洋船舶的机电设备在运行中会出现故障，这些故障会使船舶的轮机管理人员遇到很多麻烦。在过去由于船舶故障诊断技术还不很成熟，需要管理人员作出判断。近几十年来，机械故障诊断技术有了很大的发展，船舶机械故障诊断专家系统成为一种非常有用的、也是非常有效的工具，可以帮助管理人员解决很多机械故障的问题，而且非常快。本论文主要介绍一种网络型船舶动力装置故障诊断专家系统的开发过程和研究成果。船舶机械故障诊断是设备诊断技术在船舶设备应用范围的一个分支，它是根据船舶领域特定环境需要而形成的一门技术。故障指的是系统(如船舶动力装置)、机械(如主机)或部件的功能失效，可从不同的角度对系统、机械或部件的功能进行观察。船舶故障诊断的定义是指船舶系统在一定工作环境下查明导致系统某种功能失调的原因或性质，判断劣化状态的部件或部件，以及预测状态劣化的发展趋势等。它可分为三个层次，第一是船舶状态监测；第二是船舶状态监测与故障诊断：第三是现代船舶管理，即把监测和诊断融入航运企业的MIS系统中去，这是船舶故障诊断技术发展的最高阶段，预示着该领域的发展方向。本论文以柴油机作为推进设备所组成的船舶动力装置为研究对象开发故障诊断专家系统，第一章介绍机械设备故障诊断技术，分析了船舶动力装置的构成，综合评述了有关船舶动力装置故障诊断技术的一些方法以及设备诊断的新技术和船舶动力装置故障诊断专家系统的国内外研究和开发现状。最后简单地介绍了本论文的研究内容和论文的章节安排。本论文的第二章介绍了专家系统的原理，包括它的基本概念，还有知识库的构成、知识的获取、推理机的建造和推理算法等。专家系统是一种智能的计算机程序，这种计算机程序使用知识和推理过程、求解那些需要杰出人物的专家知识才能求解的高难度问题。它的知识处理所模拟的是人的逻辑思维机制。为了完成专家系统的功能，专家系统应包括以下组成部分：知识库、推理机、人机接口、全局数据库、知识获取部分和解释部分。知识库是领域知识及该专家系统工作时所需一般常识性知识的集合，这些知识可以用一种或几种表示方法来表示，通过程序来提取和管理。推理机是专家系统的组织控制机构，要根据当前的输入数据、运用知识库中的知识，按一定的策略进行推理，以达到要求的目标。全局数据库又称为工作储存或动态数据库，是用于储存所诊断问题领域内原始特征数据的信息，推理过程中得到的各种中间信息和解抉问题后输出结果信息的储存器。知识获取系统是专家系统和领域专家、知识工程师的接口，通过它与领域专家和知识工程师的交互，使知识库不仅可获得知识，而且可使知识库中的知识得到不断的改善。解释系统能够对推理过程作出解释，可以解释推理的路线和为什么需要询问那些特征信息数据，而且还可以解释推理得到的确定性结论。在专家系统中设置解释系统是专家系统与传统的计算机系统不同的一个重要特色，其目的是使用户更容易接受系统的整个推理过程和所得出的结论，同时也为系统的维护和专家经验知识的传授提供方便。人机接口有时又称为用户界面，是专家系统和用户之间进行信息交换的媒介。它常常以用户熟悉的手段(如自然语言、图形、表格等)与用户进行交互，把用户输入的信息转换成系统的内部表示形式，然后由相应的部件去处理，把系统内部的信息显示给用户。友善的用户界面是专家系统的一个重要组成部分。本论文的第三章介绍了专家系统的开发工具和设计方法，包括专家系统知识库的组织、知识库的设计、不确定推理机的构建等。任何需要进行交流、处理的对象都需要用适当的形式表示出来才能被应用，对于知识当然也是这样。所谓知识的表示就是一种描述，一种计算机可接受的对人类智能行为的描述。当前知识表示的方式多种多样，但由于对人类的知识结构及机制尚不完全清楚，因此关于知识表示的理论及规范尚未系统地建立起来。在选择知识表示模式时，应从以下几方面进行考虑。产生式表示法又称为规则表示法，它通常用表示具有因果关系的知识把一组产生式放在一起，让它们互相配合，协同作用。一个产生式生成的结论可以供另一个产生式作为前提使用，以这种方式求得问题的解决，这样的系统就称为产生式系统，也称之为基于规则的系统。有时候在考虑知识表示时假定表示的事实、前提等不是真就是假，但在现实世界中并非如此。在诊断环境中，不确定的问题占多数。因此，需要建立一些模型对各种不精确知识进行全面准确的表示。常用的基于产生式的不确性知识表示方法有三类：可信度方法、概率方法和模糊逻辑方法。人们在长期的实践活动中，对客观世界的认识积累了大量的经验。当面临一个新情况时，可用这些经验对问题的真假或为真的程度作出判断。人们对一个事物或现象为真的相信程度称为可信度。显然，可信度带有较大的主观性及经验性，其准确性难以把握。由于机器故障的信息环境多是一个不确定性的环境，不能像数学那样具有严密性和精确性，因此，用可信度来表示不精确知识不失为一种可行办法。另外，领域专家都是所在领域的行家里手，有丰富的专业知识和实践经验，对领域内的知识也不难给出其可信度。知识库的主要功能是针对知识进行存储和管理。知识库面向智能信息处理，其要任务则是如何有效地实现知识的表示和推理机制，它的基本元素是域知识，这些知识是为推理服务的。知识库的规则和事实都可以做成数据库的表的形式，很方便地进行添加、修改、删除、查询等操作，可以用数据库技术来实现知识库，产生式表示法以关系型数据库技术为基础建立知识。知识库由三部分组成，分别是规则前提表、规则结论表、字典库。字典库是用来存放规则库中的前提条件和络论及其编码；规则前提表用来存放各规则对应的前提条件：规则结论表是用来存放各条件的结果。在诊断专家系统中，诊断知识来源有两个方面：自然语言文献，包括专业书籍、期刊、产品出厂文件、设计施工总结、安装调试记录以及设备运行历史资料等：领域专家的经验，包括领域专家在问题求解过程中所利用的结构知识、因果知识、行为知识等。本论文的第四章介绍了运用Dreamweaver动态网页编程语言对数据库的操作方法，包括数据库的基本概念、表达方式、ACCESS数据库结构，以及创建数据库和数据库编程的方法和有关Dreamweaver对数据库的操作方法等。数据库系统是用来对数据进行存储、处理、管理及传送的系统，它具有大量、持久、可靠、共享的特点。其中，大量是指数据的数量：持久是指数据的保存时间；可靠是指数据的安全性；共享是指数据对不同人的使用权限。所谓数据库是指一组排列成易于处理或读取的相关信息记录，它是由一个或多个表对象组成的集合。表(table)是一种数据库对象，它包含一种具有相同属性集合的记录(record)和行(row)。与表属性相关的值出现在字段(field)和列(column)中。行和列是用SQL语句对数据库进行操作时最常用到的术语，而在桌面数据库中则经常使用记录和字段这两个术语。在关系型数据库中数据以行和列的形式存储。为便于用户理解，这个系列的行和列被称为表，一组表即组成了数据库。关系型教据库是根据表、记录和字段之间的关系进行组织和访问的一种数据库，它通过若干个表来存储数据，各数据项之间用关系来组织，关系(relationship)是表之间的一种连接。通过关系，可以更灵活地表示和操纵数据。另外，用户可以非常方便地用查询(query)来检索数据库中的数据，一个Query是一个用于指定数据库中行和列的SELECT语句。关累型数据库通常包含如卞3部分：客户端应用程序(client)；数据库服务器(server)；数据库(database)。关系数据库已经成为数据库设计事实上的标准，这不仅因为关系模型自身的强大功能，而且还由于它提供了结构化查询语言SQL的标准接口，该接口允许以一致的和可理解的方法一起使用多种数据库工具和产品。本论文的第五章介绍了本论文开发的网络型船舶动力装置故障诊断专家系统、Dreemwaver MX环境的编程方法、设计界面的操作方法和软件编程示例。最后，对开发网络型船舶动力装置故障诊断专家系统知识库的具体方法及应用前景作了分析和展望。
作者：	闫耀民
专业：	轮机工程
导师：	胡以怀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海海事大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文