煤礦采煤機故障診斷系統(tǒng)知識庫及推理機設(shè)計

康麗瑩

摘 要：為了提高煤礦采煤機故障排除能力，設(shè)計了一套故障診斷系統(tǒng)，重點針對知識庫及推理機展開了設(shè)計，本研究對后續(xù)的采煤機故障診斷整個系統(tǒng)的進一步完善奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：采煤機;故障診斷;知識庫;推理機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.076

1 故障診斷系統(tǒng)簡介

采煤機是煤礦井下生產(chǎn)的主要設(shè)備，型號種類較多、故障現(xiàn)象差別很大，采煤機在故障診斷過程中，針對性強、應(yīng)用范圍窄，所以探索一種適用于各種類型采煤機的故障診斷方法就顯得尤為重要。不僅可以在設(shè)備檢修故障過程中提供指導(dǎo)，還有助于故障的快速排查，提高檢修效率，在煤礦安全生產(chǎn)中有重要意義。

故障診斷專家系統(tǒng)，是較為有效的故障分析和診斷的方法。故障診斷專家系統(tǒng)是在人們長年累月的故障分析和診斷的過程中，通過知識的和經(jīng)驗的積累而得到的。雖然故障診斷專家系統(tǒng)存在著很多的優(yōu)點，但其也存在設(shè)計過程中系統(tǒng)不夠全面的問題，所以我們需要故障樹分析方法來進行輔助，通過對故障的全面分析，設(shè)計出故障診斷模型，克服了系統(tǒng)知識不夠全面的問題，提高了故障診斷的效率，再結(jié)合故障診斷專家系統(tǒng)進行判斷，這是一種有效簡便的故障診斷方法。

2 故障診斷系統(tǒng)設(shè)計

2.1 故障診斷系統(tǒng)總體設(shè)計

故障診斷系統(tǒng)的總體設(shè)計，必須完成8個主要功能模塊，分別是：數(shù)據(jù)庫模塊，包括綜合數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理;知識庫模塊，包括知識庫、知識獲取和維護;數(shù)據(jù)模塊，包括推理機、解釋機和人機接口。采煤機的故障診斷系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。

采煤機的故障診斷系統(tǒng)的工作原理，首先是專家運用人機接口，通過故障診斷系統(tǒng)的知識獲取和維護，將相關(guān)的維修知識和經(jīng)驗輸入到知識庫中，并可進行知識的修改、維護等方面的操作。其次是用戶運用人機接口，輸入故障的特征，專家系統(tǒng)對故障特征進行判別，推理機通過知識庫中規(guī)則的調(diào)用和載入等操作，通過解釋機將知識庫中的知識反饋給用戶。最后，可以通過反饋的知識對設(shè)備的故障進行維修操作。綜合數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)存儲故障診斷結(jié)果、知識、推理規(guī)則等方面的內(nèi)容。

2.2 故障診斷系統(tǒng)知識庫的建立

采煤機故障診斷系統(tǒng)的建立，首先是要在所有事件選出故障樹的頂事件，頂事件是解決所有問題的目標(biāo)，然后將其他事件的信息輸入到知識庫中，并按照推理機的要求對其他事件進行邏輯轉(zhuǎn)化，再根據(jù)故障樹的分析結(jié)果，將所有節(jié)點信息都輸入數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中的每一個節(jié)點都只對應(yīng)一種失效方式，在診斷過程中，只需要按照故障樹自上而下的分析方法，對故障進行分析推理即可。

在故障診斷系統(tǒng)中直接運用故障樹分析法，往往存在著信息缺失的現(xiàn)象，這不能滿足對采煤機進行快速診斷的需求，所以需要對所得數(shù)據(jù)進行補充。在原有故障樹分析法分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，增加了故障代號、節(jié)點信息和重要度等信息。故障樹中的頂事件是根節(jié)點，是最不應(yīng)該發(fā)生的故障狀態(tài)，葉節(jié)點是故障發(fā)生的各種基本原因，中間節(jié)點是根節(jié)點和葉節(jié)點之間的節(jié)點。故障樹分析后得到的各個節(jié)點，包括節(jié)點間關(guān)系、重要度和故障描述等深層次的信息，所以將故障樹分析法運用到采煤機故障診斷系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng)的工作效率，解決知識庫在知識獲取上存在的信息不全的問題。

運用故障樹分析方法，將節(jié)點的信息進行補充，在此基礎(chǔ)上再將相關(guān)的節(jié)點信息，運用框架和規(guī)則結(jié)合的方式輸入到知識庫中。使得故障樹的層次關(guān)系和知識庫的邏輯關(guān)系相結(jié)合，從而建立系統(tǒng)知識庫。

2.3 故障診斷系統(tǒng)的推理機設(shè)計

故障診斷系統(tǒng)的推理機，在整個系統(tǒng)的設(shè)計中都是極其重要的部件，它的實質(zhì)就是在故障發(fā)生后，通過人機接口接受到的信息，要按照推理機的調(diào)用規(guī)則對知識庫中的知識進行調(diào)用，并采用廣度和深度上的搜索方法，通過定性和定量分析，找到故障節(jié)點的優(yōu)先級，節(jié)點的優(yōu)先級會隨著搜索次數(shù)的增加而相應(yīng)的提高，以便可以快速有效的得到推理結(jié)果。

推理機的推理過程是：第一步，先針對輸入的故障特征，按照重要度的順序進行廣度搜索，搜索到的框架與故障特征進行對比，如果對比不成功，繼續(xù)進行廣度搜索，如果對比成功，則在增加框架重要度的同時，進行深度上的搜索;第二步，確定框架是否已經(jīng)遍歷，如果沒有，則繼續(xù)做深度搜索直到遍歷為止，如果確定是最后一個框架，就可以確定故障和維修辦法，完成推理。

3 結(jié)論

本章結(jié)合故障診斷專家系統(tǒng)和故障樹分析方法，通過對采煤機的機械故障進行分析，來有效解決故障診斷專家系統(tǒng)知識不夠全面的問題，并且為采煤機的機械故障檢修提供了一種有效簡便的故障診斷方法。

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