專利名稱：一種基于pda的故障診斷系統及方法
技術領域：
本文涉及人工智能領域，尤其是一種故障診斷系統及方法。
背景技術：
傳統的飛機維修方式多是采用投入維修技術人員，并邀請有關專家參與的方式完 成維修過程，確實能夠起到確保維修的可靠性以及培養相關技術人員作用。但這種方 式適用于系統結構較為單一、復雜性較低的原有裝備，隨著飛機的技術性越來越強， 需要有更多的專家參與，如果沒有足夠的專家型人才，將導致故障診斷不準，不僅不 能提高效率還有可能因此對裝備產生影響。隨著問題越來越多地被暴露，說明單純依 賴于大量投入技術人員和專家來保障飛機的傳統維修方式己經不適應高科技環境下的 飛機維修保障工作了，飛機維修需要探索一種全新的形式。
經過對飛機智能診斷方面現有技術文獻的檢索，發現以臺式電腦為硬件平臺的故 障診斷系統已經有成功案例出現，但是臺式機體積大，攜帶不便，不能滿足工作人員 外場工作環境下的遠程實時故障診斷需求。
發明內容
為了解決現有技術不能滿足外場工作環境下遠程實時故障診斷需求的問題，本發 明提供了一種基于PDA的故障診斷系統。本系統能夠工作在外場環境下，進行遠程故 障診斷，從而減少維修人員的工作量，提高維修機構的工作效率，縮短裝備的停工待 修時間和修理時間。
本發明包含中心數據庫服務器、網絡服務器、若干客戶計算機、無線接入點和 PDA;中心數據庫服務器、網絡服務器、客戶機和無線接入點均通過有線網絡連接， 中心數據庫服務器安裝有大型關系數據庫，作為整個遠程故障診斷系統的中樞，負責 知識庫和推理機的構建；網絡服務器負責中心數據庫服務器與多臺PDA之間的信息交 換，它可以和中心數據庫服務器是同一臺計算機，也可以是有線網絡上的任何一臺計 算機；各個PDA通過客戶計算機或無線接入點接入網絡，與中心數據庫服務器交換數 據。
PDA部分的結構如圖2所示，包括信息預處理單元、推理機、答案提取單元、信 息輸出單元、案例存儲單元和案例維護單元等六部分。案例維護單元通過網絡和答案
提取單元獲取飛機故障案例庫并輸出至案例存儲單元，案例存儲單元負責存儲從中心
數據庫和答案提取單元上移植過來的飛機故障案例庫，并輸出至信息預處理單元；信 息預處理單元對用戶輸入的故障現象進行預處理，即根據用戶輸入的故障現象匹配出 一個源案例并輸出給推理機，推理機經過案例推理得出若干個目標案例，由答案提取 單元提取出一個最相似的案例作為答案通過信息輸出單元輸出給用戶。
當輸出的答案不能正確的排除現場故障時，案例維護單元可以對故障案例庫的規 模進行調整，將默認采用的典型案例庫改為一般案例庫后再次推理。對于系統無法解 決，但用戶經實踐探索總結出的案例，用戶可以通過案例維護單元添加到案例存儲單 元中去。對于經實踐證明為錯誤或冗余的案例，案例維護單元通過網絡報告維修中心， 先在中心數據庫里對其進行刪除，隨后各個PDA可以通過自動智能更新功能刪除掉該 案例。
案例存儲單元負責存儲從中心數據庫上移植過來的飛機故障案例庫，鑒于目前 PDA有限的運算能力和存儲能力，為了保證故障診斷專家系統的診斷能力，本發明采 用主頻在624MHz以上的CPU,利用擴展存儲卡擴展PDA的存儲能力，利用數據壓 縮技術對PDA本地數據庫進行數據壓縮。
本發明還提供一種基于PDA的故障診斷方法，采用案例推理的方式對飛機進行故 障診斷，采用曾經解決過的舊問題的答案或積累的問題經驗來解決新的問題。本方法 包括以下步驟
(1) 用戶通過有線或無線網絡將系統下載到PDA上，攜帶PDA進入排故現場。
(2) 用戶在排故現場遇到不能解決的故障，打開系統，輸入故障現象，或者直接在 系統中點擊確認故障現象。
(3) 由系統的信息預處理單元匹配出源案例。
(4) 推理機根據源案例采用典型案例庫進行案例推理。
(5) 答案提取單元根據推理結果提取出最相似答案并反饋給用戶。
(6) 用戶得到的答案如無錯檢、漏檢，則轉入步驟(9)。
(7) 用戶得到的答案如有錯檢、漏檢情況，且用戶欲進行進一步推理，則可重新輸 入或選擇故障現象，并采用一般案例庫進行推理，再轉入步驟(3)。
(8) 用戶得到的答案能夠成功排故，轉入步驟(9)。
(9)診斷結束。
卿系統使用一段時間后，用戶通過網絡與中心數據庫進行數據交換，獲得系統更新。
為了保證故障診斷專家系統的診斷能力，本發明還將案例庫中的案例分類組織， 按照樹型結構索引。對于一個具體故障現象，先確認它所屬的機型；對于涉及的幾個 故障現象，分別先確定其所屬系統，再確定其發生部件，最后由用戶對故障現象進行 選擇、確認；當一個故障表現出多個故障現象時，這樣的故障現象的確認過程需要反 復多次，然后由系統的信息預處理單元匹配出一個包含多個故障現象的目標案例。這 種將故障現象進行樹型索引的方法，回避了由用戶輸入故障現象，系統再進行自動分 詞、智能搜索的問題。在目前PDA運算能力有限的情況下，此方法可以高效的完成案 例的匹配。
為了保證故障診斷專家系統的診斷能力，本發明還將故障案例庫劃分為典型案例 和一般案例兩部分。典型案例庫是案例庫中的一個部分，存放的是用于案例檢索匹配 的典型故障案例。不是所有的案例都能作為典型案例，不能作為典型案例的案例我們 稱之為一般案例。在一定的條件下， 一般案例能轉化為典型案例。因此，典型案例庫 的形成是事故案例庫的精化過程。
典型案例和一般案例的劃分過程如下首先將案例庫中的案例按照近幾年發生次 數分所屬機型和所屬系統排序，如將A型飛機下的系統1所發生的故障案例按近幾年 發次數由多到少排序；典型案例具體規模大小的確定要根據系統運行情況具體測試， 以能夠保證較快的推理速度為宜，如本發明在一次應用中經測試將典型案例庫的規模 限制在500條以內，這些案例的具體選擇是對于每個機型下，系統下的故障案例按照 相同比例，選擇發生次數較多的部分，保證案例庫規模不超過500條即可。
專家系統默認情況下用典型案例庫進行推理，從而保證了系統運行的效率。在采 用典型案例庫進行推理，結果不能滿足用戶需求的情況下，用戶可以改為使用一般案 例庫進行再次推理。
本發明的有益效果是提供了一種讓外場工作人員利用PDA對飛機迸行輔助維護 的方法。本發明采用了一整套方法，在PDA上獲得了較高的故障診斷的效率和能力。 PDA采用Intel/Marvell XScale系列的CPU,主頻可以達到624MHz以上；采用擴展存
儲卡可以將存儲能力擴展到4G以上；采用移動數據庫壓縮技術可以將數據庫容量壓
縮到原來的30%左右。
目前PC平臺的智能故障診斷系統往往是采用中文分詞技術和智能搜索技術來對 用戶輸入的故障現象進行案例匹配，但是以目前PDA的運算能力和存儲能力是根本無 法完成的。本發明通過將故障現象樹狀索引的方式，讓用戶通過輸入機型、所屬系統 和部件或者直接點選的方式，巧妙的回避了以上問題，取得了良好的效果。
為了確保移動專家系統的推理效率，本發明在默認情況下系統采用典型案例進行 推理，從而保證了推理的效率。
本發明根據飛機維修點的分布特點，提出在各個維修點設置無線接入點，使無線 網絡以各個維修點為中心向四周覆蓋。這種有線網絡和無線網絡結合的連接方式節約 了網絡建設成本。
本發明提出在通過無線網絡傳輸數據時， 一方面對傳輸數據進行加密，另一方面 讓系統在工作一段時間后通過較短的時間與中心數據庫進行信息交換，而大多數時間 斷開網絡，這種方案一定程度上提高了數據傳輸的安全性。
本發明提出把知識的獲取交給中心數據庫服務器完成，再將簡化的知識庫和推理 機移植到PDA上去。這種做法在利用了服務器強大的計算能力和存儲能力的同時，也 利用了 PDA的移動特點，真正實現了對飛機的遠程智能故障診斷。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的總體結構示意圖2是PDA上故障診斷系統的結構示意圖3是案例推理流程圖4是飛機故障案例庫組織形式示意圖5是飛機故障案例庫典型案例與一般案例劃分示意圖。
具體實施例方式
裝置實施例
參照圖l，本發明的裝置包括1中心數據庫服務器，選用IBM System x3800服務 器；2是網絡服務器，選用IBM X236-8841-IVC服務器；3是處在某維修中心的便攜
電腦，選用聯想ThinkPad X61便攜電腦；4是處在某維修中心的臺式電腦，選用聯想 開天M6900臺式電腦；1、 2、 3、 4都接入到有線網絡5中。6是無線接入點，選用騰 達TWL5401A30Km遠距離無線接入點。7是無線網絡。8、 9、 10是PDA，選用HP iPAQ 212 Enterprise PDA,其處理器主頻達到624MHz以上，128M SDRAM主內存用于運 行應用程序，256M閃存ROM,經擴展卡擴展后存儲能力可達4G以上。8通過數據 線與3相連，9通過數據線與4相連，10通過無線網絡與6相連。
PDA部分的結構如圖2所示，包括信息預處理單元、推理機、答案提取單元、信 息輸出單元、案例存儲單元和案例維護單元等六部分。案例維護單元通過網絡和答案 提取單元獲取飛機故障案例庫并輸出至案例存儲單元，案例存儲單元負責存儲從中心 數據庫和答案提取單元上移植過來的飛機故障案例庫，并輸出至信息預處理單元；信 息預處理單元對用戶輸入的故障現象進行預處理，即根據用戶輸入的故障現象匹配出 一個源案例并輸出給推理機，推理機經過案例推理得出若干個目標案例，由答案提取 單元提取出一個最相似的案例作為答案通過信息輸出單元輸出給用戶。
方法實施例-
(1) 系統按照圖1所示方式進行連線，兩臺服務器都被部署在維修總部。處在各個 維修中心的臺式電腦、便攜電腦和以上兩臺服務器都用有線網絡相連。在每個維修點 里都設置一個無線接入點將無線網絡覆蓋到維修點周圍。
(2) 用戶將打包好的應用程序(CAB格式)通過網絡下載到PDA上，并安裝，攜 帶PDA進入排故現場。
(3) 當遇到不能解決的排故問題時，外場工作人員打開PDA,開始故障診斷工作。 故障現象有兩個，用戶先后輸入A型飛機，系統l，部件l，故障現象l; A型飛機， 系統l，部件2，故障現象2;或者直接在系統中點擊確認故障現象。
(4) 由系統的信息預處理單元匹配出源案例。
(5) 推理機采用典型案例庫對案例進行推理。本次實施根據選用PDA的運算能力， 經測試，最終確定典型案例庫的規模控制在500條案例以下。
(6) 答案提取單元將推理出的目標案例按照相似度的大小進行排序，將高于閥值 (此處選0.6)的3個案例反饋給用戶。
(7)用戶得到的答案不能解決現有故障，欲進行進一步推理，隨后將案例庫由默認 的典型案例改為一般案例，并調整了故障現象后，再轉入(3)。
(9)再次推理后，反饋給外場工作人員6個相似案例，其中一個案例對應的排故方 案能夠成功的解決現有故障，推理結束。
卿故障診斷專家系統工作一段時間后，外場工作人員將PDA通過無線網絡與中 心數據庫連線，或到附近的維修點通過有線網絡與中心數據庫連線。對于在實際排故 中證明為錯誤的故障案例，以及由外場工作人員在實際工作中總結出來的新的故障案 例，由系統通過網絡報告給維修中心，通過維修中心將調整過的內容同步到其他PDA 上去。
權利要求
1、一種基于PDA的故障診斷系統，包括中心數據庫服務器、網絡服務器、若干客戶計算機、無線接入點和PDA，其特征在于中心數據庫服務器、網絡服務器、客戶機和無線接入點均通過有線網絡連接，中心數據庫服務器安裝有大型關系數據庫，作為整個遠程故障診斷系統的中樞，負責知識庫和推理機的構建；網絡服務器負責中心數據庫服務器與多臺PDA之間的信息交換，它可以和中心數據庫服務器是同一臺計算機，也可以是有線網絡上的任何一臺計算機；各個PDA通過客戶計算機或無線接入點接入網絡，與中心數據庫服務器交換數據。
2、 根據權利要求1所述的一種基于PDA的故障診斷系統，其特征在于所述 的PDA包括信息預處理單元、推理機、答案提取單元、信息輸出單元、案例 存儲單元和案例維護單元，案例維護單元通過網絡和答案提取單元獲取飛機故障案例庫并輸出至案例存儲單元，案例存儲單元負責存儲從中心數據庫和答案 提取單元上移植過來的飛機故障案例庫，并輸出至信息預處理單元；信息預處理單元對用戶輸入的故障現象進行預處理，即根據用戶輸入的故障現象匹配出 一個源案例并輸出給推理機，推理機經過案例推理得出若干個目標案例，由答 案提取單元提取出一個最相似的案例作為答案通過信息輸出單元輸出給用戶。
3、 根據權利要求1所述的一種基于PDA的故障診斷系統，其特征在于所述 的PDA采用主頻在624MHz以上的CPU,利用擴展存儲卡擴展PDA的存儲能 力，利用數據壓縮技術對PDA本地數據庫進行數據壓縮。
4、 利用權利要求1的一種基于PDA的故障診斷方法，其特征在于包括下述步 驟(a) 用戶通過有線或無線網絡將系統下載到PDA上，攜帶PDA進入排故現場；(b) 用戶在排故現場遇到不能解決的故障，打開系統，輸入故障現象，或者直 接在系統中點擊確認故障現象；(c) 由系統的信息預處理單元匹配出源案例；(d) 推理機根據源案例采用典型案例庫進行案例推理；(e) 答案提取單元根據推理結果提取出最相似答案并反饋給用戶；(f) 用戶得到的答案如無錯檢、漏檢，則轉入步驟(i);(g) 用戶得到的答案如有錯檢、漏檢情況，且用戶欲進行進一步推理，則可重 新輸入或選擇故障現象，并采用一般案例庫進行推理，再轉入步驟(C);(h) 用戶得到的答案能夠成功排故，轉入步驟(i);(i) 診斷結束；(j)系統使用一段時間后，用戶通過網絡與中心數據庫進行數據交換，獲得系 統更新。
5、 根據權利要求4的一種基于PDA的故障診斷方法，其特征在于所述的案例庫 中的案例分類組織，按照樹型結構索引。
6、 根據權利要求4的一種基于PDA的故障診斷方法，其特征在于所述的故障案 例庫劃分為典型案例和一般案例兩部分。
全文摘要
本發明公開了一種基于PDA的故障診斷系統及方法，中心數據庫服務器、網絡服務器、客戶機和無線接入點均通過有線網絡連接，中心數據庫服務器安裝有大型關系數據庫，負責知識庫和推理機的構建；網絡服務器負責中心數據庫服務器與多臺PDA之間的信息交換；各個PDA通過客戶計算機或無線接入點接入網絡，與中心數據庫服務器交換數據。用戶輸入故障現象；由信息預處理單元匹配出源案例，答案提取單元根據推理結果提取出最相似答案并反饋給用戶。本發明提供了一種讓外場工作人員利用PDA對飛機進行輔助維護的系統和方法，在PDA上獲得了較高的故障診斷的效率和能力。
文檔編號G01M99/00GK101387582SQ20081023187
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月24日 優先權日2008年10月24日
發明者劉福厚, 司書賓, 孫樹棟, 沛 張, 楊宏安, 寧 王, 王軍強, 蔡志強 申請人:西北工業大學