故障診斷技術在計量自動化系統中的應用

苗煒麗

（鄭州理工職業學院， 河南 鄭州 451150）

引言

遠程故障診斷技術是通過對設備狀態進行遠程監測從而進行故障診斷的，是現代計算機技術、信息技術和故障診斷技術的綜合產物。它主要是利用網絡的數據采集以此進行信號分析、狀態監測，經過專家診斷，對故障進行預測。也就是說，遠程故障診斷技術是一個網絡集成化系統，其最大的優點在于可以實現遠程監測遠程診斷，相對以前的人工診斷來說，減少了資源的浪費，降低維護成本，并且通過遠程監測可以實現故障的及時診斷，通過網絡數據分析也提高了診斷的準確性。

1 故障診斷技術的功能分類

1.1 模式識別

模式識別是通過圖形進行識別，就是計算機用數學技術方法來研究模式的自動處理和判讀[1]。環境與客體就稱為“模式”。隨著計算機技術的不斷發展，復雜信息的主要處理過程就是生命體對環境及客體的識別。一般的模式識別方式有兩種，一種是統計方法，統計方法是通過對數據的分析得出故障的特征，另一種是模糊模式識別方法，模糊模式識別方法是利用過往經驗總結，找出故障原因，這種方法比較依賴于經驗，對于一些新型故障并不能進行識別。

1.2 規則推理

規則推理是指把相關領域的專家知識形式化地描述出來，形成系統規則。這些規則表示著該領域的一些問題與這些問題相應的答案，具有可觀的功能，可以利用它們來模仿專家在求解中的關聯推理能力。規則推理是現代人工智能技術中的一種有效并且實用的推理方式。在故障檢測診斷中，通過規則推理對故障的條件進行學習，形成對故障監測的系統規則，以此及時發現故障，當然，由于故障條件數據的有限性，對故障條件的模擬學習并不能實現完全模擬，因此，在實際的操作中，規則推理對故障的監測也會存在一定的誤差，還需要進一步優化發展。

1.3 數學模型

數學模型是對研究對象進行觀察，通過經驗分析總結，形成數學模型，它將現實問題類化為與之對應的數學知識，用這些數學知識對研究對象進行深入的分析和研究，從多個角度來刻畫現實問題，為解決實際問題提供了較為精準的數據和可靠的指導[2]。數學模型在故障檢測中一直都有應用，但是，數學模型對精確度有很高的要求，而現實生活中，由于設備內部的復雜性會影響到數學模型的精確度，因此得到數學模型只能說是與實際相接近，但不是相等。

2 計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統概述

故障診斷專家系統,是一種智能化系統，它是專家系統與自動化系統的結合，類似于智能系統，首先通過收集專家研究數據，進行整合存放于數據庫，在采集被診斷對象的信息后,利用自動化技術和專家數據對對象進行故障診斷，以最快的速度找到最終故障，再由用戶來證實故障所在的系統。而計量自動化系統遠程故障診斷專家系統是對原本的故障診斷專家系統的進一步優化，計量自動化系統遠程故障診斷專家系統是通過對終端接入的研究以及相關數據統計和終端診斷分析技術，遠程完成對不同區域的故障現場診斷，其中又分為終端故障診斷主系統與子系統，子系統主要完成所在區域的故障現場診斷。而主系統則是根據從子系統區域收集而來的終端故障診斷進行分析整理，以此便于對子系統區域的故障監測診斷。與故障診斷專家系統相比，計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統有了網絡的加入，可以實現遠程監測以及短時間內的信息共享。但是由于各類計量自動化現場終端普遍具有數量多、分布廣、信息海量等特征，就出現了計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統接入終端的數量增多，故障類型多樣化等問題，因此，為了緩解這一問題，在計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統中又引入了專家系統技術和多線程技術。

3 計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統具體應用

計量自動化系統終端遠程故障診斷系統專家系統是在計算機自動化故障診斷系統和專家系統的基礎上，增加了遠程功能，通過遠程進行故障診斷，操作性得到了加強，計量自動化終端遠程故障診斷專家診斷系統現如今已開始在地、市供電局中進行試用，并且取得了很好的進展，自動化技術提高了數據傳輸的正確率，且上傳的數據具有完整性，專家系統的智能化增強了數據分析的專業性，并且可以根據所診斷到的故障給出相應的改善建議，為供電局技術人員診斷分析現場終端故障提供了有效的技術手段，維護人員的工作量也因此減少了很多[4]。廣東電網公司計量自動化終端遠程故障診斷專家系統在廣東電網公司各直屬供電局計量自動化系統安裝、維護過程中已應用了幾年，在故障檢測方面也取得了一定的成效，該系統為供電局終端試遠程維護和用電檢查方面都發揮了重要的作用，具有推廣價值。

3.1 專家系統在計量自動化系統終端遠程故障診斷系統中的應用

專家系統是人工智能的早期狀態體現，通過專家研究數據的錄入，該系統成為了具有專門知識和經驗的計算機智能系統，一般來說專家系統是數據庫和推理能力的結合體，它也可以像專家一樣分析數據，是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統，它應用人工智能技術和計算機技術，通過對專家的決策過程進行模擬，像專家一樣解決問題，可以說，專家系統就是模擬專家解決領域問題的計算機程序系統。專家系統在計量自動化中通過對自動化終端信息的采集和處理，得出診斷結果，專家系統在計量自動化系統終端遠程故障診斷系統中的應用也是人工智能在自動化中的應用，它可以最大程度上減少人力的使用，節約系統維護成本[3]。但是，由于需要數據，專家系統也存在一定的限制，對于未錄入的數據，并不能自主分析出來。

3.2 多線程技術在計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統中的應用

多線程技術，即一個操作系統可以同時在一個進程中執行多個線程的能力。例如在軟件編寫中，采用多線程的編程技術，整個軟件含有完成不同功能的多個線程，如數據的采集、數據的處理、實時數據顯示線程等，可以實現多個線程同時執行，在一段時間內同時完成更多的任務。在現代監測技術中，多線程技術的應用已經越來越廣泛，利用多線程技術，在同一時間內，計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統可以處理更多數據量，幫助解決計量自動化系統終端遠程故障診斷專家系統中的接入終端多、數據量大的問題，執行效率也會得到很大的提高。