專家系統(tǒng)在電梯控制柜故障診斷中的應(yīng)用

彭彩平

摘 要：采用各種智能化技術(shù)實現(xiàn)負責(zé)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的控制目標(biāo)，具有強大生命力的新型自動控制技術(shù)。專家系統(tǒng)是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的應(yīng)用程序，應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，根據(jù)莫領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家才能處理好的復(fù)雜程序問題。

關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)；智能控制

1 引言

由于電子技術(shù)的高速發(fā)展，電梯控制技術(shù)也發(fā)生了很大的變革，由以前的簡單的繼電器--接觸器控制發(fā)展成為可編程程序控制器（PLC）控制和微機控制，而微機控制技術(shù)現(xiàn)在更是得到了長足的發(fā)展，使電梯運行速度、質(zhì)量和可靠性都有了很大的提高。為了減少在現(xiàn)場的接線和調(diào)試時間，電梯控制柜都是先按照要求在廠里接好并調(diào)試好，但微機電梯控制柜的參數(shù)眾多，接線復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工查找故障和處理故障的方式就越來越不適應(yīng)了，為了減少工人的調(diào)試時間，提高工作效率，設(shè)計了一個電梯測試平臺，以模擬電梯在現(xiàn)場運行所需要的各種信號，同時建立了一個專家系統(tǒng)，用于測試時的在線監(jiān)測以及實時故障的診斷。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該故障診斷專家系統(tǒng)以研華工控機為主機，它主要功能是通過軟件模擬電梯運行現(xiàn)場的各種信號，對電梯控制柜的端口狀態(tài)進行監(jiān)測利用5塊研祥的PCL-722直接和工控機的總線相連，通過軟件設(shè)置各個通道的I/O狀態(tài)配合相應(yīng)的輸入/輸出端口板直接與電梯控制柜的端口相連，完成數(shù)據(jù)的實時采集和發(fā)送，采集的實時數(shù)據(jù)送給故障診斷專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，故障診斷專家系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)對電梯控制柜當(dāng)前的狀態(tài)進行監(jiān)控和診斷。

3 電梯故障診斷專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本故障診斷專家系統(tǒng)主要由知識庫、實時數(shù)據(jù)庫、推理機、知識獲取機制、解釋機制、人機接口和系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口7個部分組成。

知識獲取是將人類專家獲取領(lǐng)域知識并將其轉(zhuǎn)化為知識庫的過程，是建造專家系統(tǒng)的主要困難階段，而知識庫的質(zhì)量直接決定了專家系統(tǒng)解決問題的能力。因此，知識獲取是建造專家系統(tǒng)的瓶頸問題。知識的自動獲取是未來專家系統(tǒng)進一步研究的方向，目前主要采用領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師相結(jié)合的人工獲取知識方式。采用工廠調(diào)試專家向知識工程師提供故障時端口的狀態(tài)和目前故障的類型以及它們之間的相互關(guān)系等領(lǐng)域知識，同時知識工程師現(xiàn)場調(diào)試獲取故障信息，知識工程師對這些信息進行分析和處理，建立合適的結(jié)構(gòu)和規(guī)則，最終變成知識系統(tǒng)接受的知識表示形式，設(shè)計出專家知識庫，同時在實際的測試過程中，如果沒有發(fā)現(xiàn)適合的知識，則對知識庫進行必要的完善，以達到真正的實用、好用為止。

在建造故障診斷專家系統(tǒng)的過程中，其大量的工作就是要設(shè)計和建造好診斷知識庫。設(shè)計和建造好診斷知識庫的第一步是：從領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽@取診斷知識，作為知識獲取。第二步是：將獲取的知識進行編碼，把知識按一定的結(jié)構(gòu)存人計算機而形成知識庫。

知識庫存放問題求解需要的領(lǐng)域知識，知識的種類一般包括作為專家經(jīng)驗的判斷性知識，以及描述各種事實的知識。知識的表示形式是多樣的，包括產(chǎn)生式規(guī)則表示法，語義網(wǎng)絡(luò)表示法，框架表示法，概念表示法等。專家系統(tǒng)的利用以擁有知識為前提，而知識在系統(tǒng)中有一定的表達模式。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)的知識由診斷知識構(gòu)成，知識的表示采用框架表示法。系統(tǒng)主要由兩個框架所組成，一個是故障框架，一個是判斷規(guī)則框架。故障框架主要包括故障名稱槽，電梯控制柜各端口當(dāng)前狀態(tài)槽，判斷故障規(guī)則槽。判斷規(guī)則框架主要有判斷規(guī)則正文，故障原因，解決故障的方法?？蚣苋菀子擅嫦?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計和實現(xiàn)。

推理機是專家系統(tǒng)的另一核心。推理機實質(zhì)上是一組計算機程序，其主要功能是協(xié)調(diào)控制整個系統(tǒng)，決定如何選用知識庫中的有關(guān)知識，對電梯故障進行判斷推理。

電梯的故障有兩類，一類使電梯禁用，即使故障排除，也必須由維修人員到現(xiàn)場使電梯控制柜恢復(fù)正常，另一類是使電梯不禁用，故障解除后，電梯控制柜能自動的正常運行。根據(jù)電梯控制柜故障的特點，采用深度優(yōu)先的搜索策略，利用正向端口數(shù)據(jù)推理和逆向目標(biāo)推理相結(jié)合的方式，快速查找故障原因。

在實際測試的時候，如果電梯控制柜端口不正常，則根據(jù)當(dāng)前的電梯控制柜狀態(tài)，得出出現(xiàn)故障的名稱，然后根據(jù)故障名稱查找故障判斷規(guī)則，根據(jù)置信度的大小從大到小查找，找到對應(yīng)的錯誤，則系統(tǒng)立即通過對話框的方式提示給測試人員，并同時將故障方式的時間和原因?qū)戇M故障數(shù)據(jù)庫。

測試的電梯控制柜在運行過程中如果出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障的狀態(tài)保持的時間相對來說比較短，然后控制柜自動將根據(jù)故障類型，自動停止或者是處于鎖定狀態(tài)。為了能實時的檢測控制柜的故障，利用PCL-722自帶的Windows下的端口采集函數(shù)，利用定時器，每隔200ms采集一次端口，采集滿100次后向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫寫一次數(shù)據(jù)，以減少寫數(shù)據(jù)庫的時間。為了能實時識別故障，每秒將電梯控制柜當(dāng)前各端口的狀態(tài)與電梯控制柜正常運行時的各端口狀態(tài)表中的狀態(tài)進行比較，如果正確就繼續(xù)，如果不正確，才啟動推理機進行判斷，以減少故障查詢時間，滿足實時性的要求。

同時因為電梯控制柜上的端口可以自定義，在程序中設(shè)置了一張參數(shù)表，用于用戶選擇端口的定義，該定義應(yīng)該和實際的電梯控制器上的端口定義一樣，然后程序會自動的動態(tài)生成一樣端口數(shù)據(jù)表，用于存放實時端口數(shù)據(jù)。

人機界面實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的交互，采用VisualBasic6.0做界面，包括對電梯井道信號的模擬，在有故障時，采用實時對話框和聲音的方式進行提示，同時將故障信息和發(fā)生故障的時間同時寫進故障信息數(shù)據(jù)庫，以便以后的查看和打印，用戶也可以刪除里面的信息。

4 結(jié)論

隨著電梯故障診斷技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，電梯故障診斷專家系統(tǒng)的推理能力將進一步提高，必將為電梯故障診斷提供更加便捷、可靠的服務(wù)。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，電梯的需求量越來越大。進一步提高電梯可靠性和減少現(xiàn)場調(diào)試的要求，是電梯控制技術(shù)的方向。隨著電梯控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，微機控制電梯替代PCL電梯是必然趨勢，針對原先PLC電梯的故障檢測設(shè)備很難適用于微機電梯，因此國內(nèi)一般的中小企業(yè)還沒有配備專門針對微機電梯的故障檢測系統(tǒng)。

該系統(tǒng)投入使用，運行狀況良好，基本上能實時檢測中控制柜的故障，大大縮短了電梯控制柜的檢測時間。

參考文獻

[1]田盛豐，黃厚寬等.人工智能與知識工程[M].中國鐵道出版社，1999.

[2]蔡自興.智能控制（第二版）[M].電子工業(yè)出版社，2007.

[3]彭莉萍，劉載文.電梯遠程監(jiān)測及故障診斷專家系統(tǒng)[J].北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，第17卷第1期，1999，3.

[4]李國勇，謝克明，楊麗娟，計算機仿真技術(shù)與CAD-基于MATLAB的控制系統(tǒng)[J].電子工業(yè)出版社，2007.

[5]馮博琴，實用專家系統(tǒng)[M].電子工業(yè)出版社，1992.

[6].Guillermo，R.，etal，"A Praetieala Proaehtoex Pert systems for safety and diagnosties"InTeehJuly，1986.