基于擴展故障樹的某滑油系統專家診斷知識獲取

于鑫++趙勇++耿建偉

摘 要：針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，試圖從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識。

關鍵詞：擴展故障樹 滑油系統 專家系統 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統是保障發動機正常工作的一個重要系統，其主要功能是保障發動機摩擦件的潤滑、散熱。滑油系統的狀態監控和故障診斷是發動機狀態監控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統這樣的復雜系統進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統故障樹結構的基礎上附加一些其他信息，如故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規則的故障診斷專家系統

基于知識規則的專家系統是人工智能應用最為成功的領域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題。基于知識的專家系統一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統、解釋子系統、全局數據庫組成。將基于知識的專家系統應用于潤滑油系統故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監控數據模塊，推理機，解釋系統，全局數據庫，知識規則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規則的獲取決定著專家系統的功能，是設計專家系統的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供技術支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統故障樹結構的基礎上附加了故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統表現出的故障現象，這些現象是診斷專家系統進行推理的根據，構成了知識庫中規則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據系統設計、運行原理圖、技術規范等描述某發動機潤滑油系統的技術資料和專家經驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規則的表述

本文利用產生式規則進行知識表示，并對產生式規則進行模糊化，從而形成模糊產生式規則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結論

針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識，為后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供了技術支持。

參考文獻

[1] 李國權.航空發動機滑油系統的現狀及未來發展[J].航空發動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發動機滑油系統故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發動機故障診斷專家系統研究[D].成都：電子科技大學，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統[J].宇航學報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint

摘 要：針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，試圖從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識。

關鍵詞：擴展故障樹 滑油系統 專家系統 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統是保障發動機正常工作的一個重要系統，其主要功能是保障發動機摩擦件的潤滑、散熱。滑油系統的狀態監控和故障診斷是發動機狀態監控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統這樣的復雜系統進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統故障樹結構的基礎上附加一些其他信息，如故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規則的故障診斷專家系統

基于知識規則的專家系統是人工智能應用最為成功的領域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題。基于知識的專家系統一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統、解釋子系統、全局數據庫組成。將基于知識的專家系統應用于潤滑油系統故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監控數據模塊，推理機，解釋系統，全局數據庫，知識規則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規則的獲取決定著專家系統的功能，是設計專家系統的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供技術支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統故障樹結構的基礎上附加了故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統表現出的故障現象，這些現象是診斷專家系統進行推理的根據，構成了知識庫中規則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據系統設計、運行原理圖、技術規范等描述某發動機潤滑油系統的技術資料和專家經驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規則的表述

本文利用產生式規則進行知識表示，并對產生式規則進行模糊化，從而形成模糊產生式規則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結論

針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識，為后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供了技術支持。

參考文獻

[1] 李國權.航空發動機滑油系統的現狀及未來發展[J].航空發動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發動機滑油系統故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發動機故障診斷專家系統研究[D].成都：電子科技大學，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統[J].宇航學報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint

摘 要：針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，試圖從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識。

關鍵詞：擴展故障樹 滑油系統 專家系統 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統是保障發動機正常工作的一個重要系統，其主要功能是保障發動機摩擦件的潤滑、散熱。滑油系統的狀態監控和故障診斷是發動機狀態監控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統這樣的復雜系統進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統故障樹結構的基礎上附加一些其他信息，如故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規則的故障診斷專家系統

基于知識規則的專家系統是人工智能應用最為成功的領域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題。基于知識的專家系統一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統、解釋子系統、全局數據庫組成。將基于知識的專家系統應用于潤滑油系統故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監控數據模塊，推理機，解釋系統，全局數據庫，知識規則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規則的獲取決定著專家系統的功能，是設計專家系統的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供技術支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統故障樹結構的基礎上附加了故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統表現出的故障現象，這些現象是診斷專家系統進行推理的根據，構成了知識庫中規則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據系統設計、運行原理圖、技術規范等描述某發動機潤滑油系統的技術資料和專家經驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規則的表述

本文利用產生式規則進行知識表示，并對產生式規則進行模糊化，從而形成模糊產生式規則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結論

針對基于規則的專家診斷系統中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統的專家診斷知識。在建立某滑油系統傳統故障樹的基礎上，通過附加故障現象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統的擴展故障樹，并與基于規則的專家診斷系統結合，從擴展故障樹中構建滑油系統的專家診斷知識，為后續滑油系統故障診斷專家系統的設計提供了技術支持。

參考文獻

[1] 李國權.航空發動機滑油系統的現狀及未來發展[J].航空發動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發動機滑油系統故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發動機故障診斷專家系統研究[D].成都：電子科技大學，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統[J].宇航學報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint