信息采集系統故障診斷技術研究

萬新峰

（德州科技職業學院，山東 德州 251200）

隨著互聯網信息時代的到來，信息采集系統得到了廣泛的應用，它可以從互聯網上采集任意網頁的信息，并按照用戶要求進行分析、提取和整理后，存放到指定的數據庫中，具有采集效率高、實時性強、精準可靠等優點[1]。但是由于信息采集系統的特殊性，存在多層級、多節點的系統結構，受外界因素和設備故障的影響，容易發生異常故障，而采集系統故障可能發生在任一節點，想要對故障精準定位難度較大[2]。主要是缺乏診斷的準確性和安全性，因此采用信息融合技術作為采集系統故障診斷技術，利用動態分布式求解的方法，將不同體系的知識源進行自動分析，綜合處理故障信息，實時完成采集系統故障診斷與處理，使全局系統處于絕對安全的一個范圍內。將故障診斷技術融入到信息采集系統中，可以及時有效地進行信息的采集獲取和故障診斷，能夠適用于各種采集難度較大的龐大信息采集系統，為社會各個領域信息采集系統故障診斷提供了有利的保障。

1 信息采集系統異常原因研究

1.1 盜竊信息行為

常有一些不法分子利用阻止、偷盜等手段，對計算機信息系統進行刪除、修改、干擾等破壞行為，導致信息采集系統無法正常存儲、處理與傳輸，出現運行慢、不計量等異常情況，嚴重危害信息采集系統的正常運行[3]。

1.2 信息采集系統干擾

信息采集系統在運行過程中，設備因各種因素影響會產生噪音、諧波等干擾因素，影響采集系統采集的正確性，導致產生系統信息采集出現誤差。同時設備因長期受干擾因素的影響，不僅會影響采集系統運行的穩定狀態，還會降低系統設備的使用壽命[4]。

1.3 信息采集系統故障

由于信息采集系統是由各種復雜的、不同功能的設備組成，設備與設備之間相互作用、相互耦合，因此導致采集系統發生故障的原因較多。如系統設備存在設計、安裝不合理、質量差，或者長期處于惡劣潮濕等外界環境下，都會造成信息采集系統發生異常故障，嚴重影響采集系統的精準性和可靠性。

2 信息采集系統故障診斷

2.1 信息聚類處理

根據信息采集系統結構特點，采取對指標數據信息分層聚類的處理方法，以信息到達的頻率動態來計算信息的特性和產生價值，算法具有較好的伸縮性。利用聚類核心點進行對比，合理控制信息流傳輸的歷史信息的延遲和遺忘度，可以快速分析系統的異常故障，通過對連續到來的新信息進行連接，從而建立一種新的密度連接方式[5]。當一個新的信息點到來時，就會產生一種新的密度連接，會存在以下幾種不同狀態：

（1）異常信息：當新到達信息在鄰域內沒有核心點時，那么將該信息標記為異常信息。

（2）生成新的聚類：當新到達的信息是一個核心點，而且不屬于任何一個聚類，在滿足核心點的密度標準時，則可創建一個新的聚類。

（3）并入現有聚類：當有一個到達的新信息點滿足某個聚類核心點密度時，那么將該信息加入此聚類中。

（4）合并多個聚類：當信息點加入后，滿足與相鄰聚類之間核心點的密度要求，就可并為一個新的聚類。

在信息聚類過程中，由于新的信息持續不斷地輸入，需對存在的歷史信息設置延遲，并對無用的信息進行批量刪除，以新的信息替換這些歷史信息。在新的信息重新計算聚類過程中，根據歷史信息對聚類影響，設置延遲因子來表示影響程度，當延遲因子為1時，表示歷史信息和新信息具有同等影響，如果延遲因子為0時，則忽略歷史信息，這部分歷史信息將被新的信息所替換，隨著新信息到達一定規模后，就會形成新聚類。采用聚類分析可以對信息采集系統中的每一條信息進行記錄、分類選取和歸一化處，快速有效的診斷和修復采集系統的異常故障。

2.2 診斷步驟設計

信息采集系統的診斷步驟可以分層次設計，通過PLC邏輯控制器對故障信息分別進行層次流程的診斷，將故障位置點正確輸入，并對最底層故障信息近可能多地輸入，以利于信息的比對，從而快速有效地檢測到正確的故障信息。在對系統故障點存在的故障進行分析，記錄故障點，提取特征進行模擬量診斷，并采取串行通信的處理對策，直到設備狀態恢復正常。

2.2.1 記錄故障點

根據PLC內部寄存器所接收到故障檢測點的狀態信息，記錄故障點程序中的存儲器將故障信息進行記錄與存儲，記錄存儲器具有多位性質，可以同時記錄多種故障的信息。由于采集系統設備相互連接的特點，當某個設備發生故障時常常會引發其它設備出現異常，在各種因素影響下一個故障點會同時引發多個位置發生故障現象，因此在記錄故障點的時候，要先找到最先發生的故障點，再對其它故障位置進行分析判斷。

2.2.2 物理參量轉變為數值參量

采用模擬量故障診斷方法將接收的故障信號轉化為數值，對系統允許范圍內的最大值與最小值相互比較，根據最大值與最小值與實際系統運行的參數變化進行判斷，如果數值在極限值范圍之內，則表示該設備沒有故障，當數值超過極限值范圍，就表示該設備出現故障，應立即采取正確有效的處理措施，確保系統穩定正常的運行。

2.2.3 通過串行通信進行顯示

串行通信是利用串口實時顯示診斷信息和信號值，對上位機終端界面發送讀取故障，根據回復的顯示來進行診斷，準確性高、響應速度快。通過快速讀取PLC邏輯控制器存儲的故障信息，并使用Host Link方式將上位機與一臺或多臺PLC進行鏈接，實現串行通信，PLC將接收的來自上位計算機發送的命令幀進行存儲并立刻做出響應。上位計算機通過對PLC的控制來獲取故障的信息，無論系統設備是否存在故障現象，PLC都會自動的向上位計算機作出信息反饋。

在信息采集系統異常運行診斷流程中，首先要在系統初始化完成網絡聯網配置后進行系統采集任務，然后對采集完的每一幀信息進行添加時標并打包，最后進行信息發送。信息采集是在連續不斷循環狀態下完成采集與傳輸，相關服務器將接收到的信息進行分析、整理和挖掘，從而診斷信息采集系統是否存在運行故障。

PLC作為采集系統的可編程邏輯控制系統，通過下載故障診斷技術的編輯程序，可以正確讀取系統上的各種信息，并對程序語言進行優化，具有功能完善、可靠性高、抗干擾能力強等優點。在組件的配置上質量優、適用性強，特別是連接信息采集的設備，采用的是具有光纖環的網絡，可以在組件內部進行網絡傳輸，信息傳輸速度快，可實時對采集系統進行監視，一旦發現故障自動報警，并及時采取處理措對系統設備故障進行修復，保證了采集系統運行的通暢和穩定。

3 結語

面對當今信息時代下巨大信息量和復雜的采集環境，信息采集系統的故障診斷技術至關重要。利用信息采集系統故障診斷技術可以及時診斷出系統設備存在的故障，診斷效率高，精準性強，節省了人力物力的經濟成本，確保信息采集系統安全可靠的運行。通過將信息融合技術與故障診斷技術相結合，將繁瑣的信息資源分解成若干個相對簡單信息單元，從而高效合理診斷系統故障發生的原因，制定正確有效的故障修復策略，為信息采集系統的安全運行起到了重要的保護作用。