專家系統在電梯控制柜故障診斷中的應用

彭彩平

摘 要：采用各種智能化技術實現負責系統和其他系統的控制目標，具有強大生命力的新型自動控制技術。專家系統是一個具有大量的專門知識與經驗的應用程序，應用人工智能技術和計算機技術，根據莫領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家才能處理好的復雜程序問題。

關鍵詞：專家系統；智能控制

1 引言

由于電子技術的高速發展，電梯控制技術也發生了很大的變革，由以前的簡單的繼電器--接觸器控制發展成為可編程程序控制器（PLC）控制和微機控制，而微機控制技術現在更是得到了長足的發展，使電梯運行速度、質量和可靠性都有了很大的提高。為了減少在現場的接線和調試時間，電梯控制柜都是先按照要求在廠里接好并調試好，但微機電梯控制柜的參數眾多，接線復雜，傳統的人工查找故障和處理故障的方式就越來越不適應了，為了減少工人的調試時間，提高工作效率，設計了一個電梯測試平臺，以模擬電梯在現場運行所需要的各種信號，同時建立了一個專家系統，用于測試時的在線監測以及實時故障的診斷。

2 系統結構

該故障診斷專家系統以研華工控機為主機，它主要功能是通過軟件模擬電梯運行現場的各種信號，對電梯控制柜的端口狀態進行監測利用5塊研祥的PCL-722直接和工控機的總線相連，通過軟件設置各個通道的I/O狀態配合相應的輸入/輸出端口板直接與電梯控制柜的端口相連，完成數據的實時采集和發送，采集的實時數據送給故障診斷專家系統的數據庫中，故障診斷專家系統根據現場的實時數據對電梯控制柜當前的狀態進行監控和診斷。

3 電梯故障診斷專家系統的結構

本故障診斷專家系統主要由知識庫、實時數據庫、推理機、知識獲取機制、解釋機制、人機接口和系統數據接口7個部分組成。

知識獲取是將人類專家獲取領域知識并將其轉化為知識庫的過程，是建造專家系統的主要困難階段，而知識庫的質量直接決定了專家系統解決問題的能力。因此，知識獲取是建造專家系統的瓶頸問題。知識的自動獲取是未來專家系統進一步研究的方向，目前主要采用領域專家和知識工程師相結合的人工獲取知識方式。采用工廠調試專家向知識工程師提供故障時端口的狀態和目前故障的類型以及它們之間的相互關系等領域知識，同時知識工程師現場調試獲取故障信息，知識工程師對這些信息進行分析和處理，建立合適的結構和規則，最終變成知識系統接受的知識表示形式，設計出專家知識庫，同時在實際的測試過程中，如果沒有發現適合的知識，則對知識庫進行必要的完善，以達到真正的實用、好用為止。

在建造故障診斷專家系統的過程中，其大量的工作就是要設計和建造好診斷知識庫。設計和建造好診斷知識庫的第一步是：從領域專家那里獲取診斷知識，作為知識獲取。第二步是：將獲取的知識進行編碼，把知識按一定的結構存人計算機而形成知識庫。

知識庫存放問題求解需要的領域知識，知識的種類一般包括作為專家經驗的判斷性知識，以及描述各種事實的知識。知識的表示形式是多樣的，包括產生式規則表示法，語義網絡表示法，框架表示法，概念表示法等。專家系統的利用以擁有知識為前提，而知識在系統中有一定的表達模式。在本系統中，系統的知識由診斷知識構成，知識的表示采用框架表示法。系統主要由兩個框架所組成，一個是故障框架，一個是判斷規則框架。故障框架主要包括故障名稱槽，電梯控制柜各端口當前狀態槽，判斷故障規則槽。判斷規則框架主要有判斷規則正文，故障原因，解決故障的方法?？蚣苋菀子擅嫦驅ο蠓椒ㄔO計和實現。

推理機是專家系統的另一核心。推理機實質上是一組計算機程序，其主要功能是協調控制整個系統，決定如何選用知識庫中的有關知識，對電梯故障進行判斷推理。

電梯的故障有兩類，一類使電梯禁用，即使故障排除，也必須由維修人員到現場使電梯控制柜恢復正常，另一類是使電梯不禁用，故障解除后，電梯控制柜能自動的正常運行。根據電梯控制柜故障的特點，采用深度優先的搜索策略，利用正向端口數據推理和逆向目標推理相結合的方式，快速查找故障原因。

在實際測試的時候，如果電梯控制柜端口不正常，則根據當前的電梯控制柜狀態，得出出現故障的名稱，然后根據故障名稱查找故障判斷規則，根據置信度的大小從大到小查找，找到對應的錯誤，則系統立即通過對話框的方式提示給測試人員，并同時將故障方式的時間和原因寫進故障數據庫。

測試的電梯控制柜在運行過程中如果出現故障，出現故障的狀態保持的時間相對來說比較短，然后控制柜自動將根據故障類型，自動停止或者是處于鎖定狀態。為了能實時的檢測控制柜的故障，利用PCL-722自帶的Windows下的端口采集函數，利用定時器，每隔200ms采集一次端口，采集滿100次后向實時數據庫寫一次數據，以減少寫數據庫的時間。為了能實時識別故障，每秒將電梯控制柜當前各端口的狀態與電梯控制柜正常運行時的各端口狀態表中的狀態進行比較，如果正確就繼續，如果不正確，才啟動推理機進行判斷，以減少故障查詢時間，滿足實時性的要求。

同時因為電梯控制柜上的端口可以自定義，在程序中設置了一張參數表，用于用戶選擇端口的定義，該定義應該和實際的電梯控制器上的端口定義一樣，然后程序會自動的動態生成一樣端口數據表，用于存放實時端口數據。

人機界面實現用戶與系統的交互，采用VisualBasic6.0做界面，包括對電梯井道信號的模擬，在有故障時，采用實時對話框和聲音的方式進行提示，同時將故障信息和發生故障的時間同時寫進故障信息數據庫，以便以后的查看和打印，用戶也可以刪除里面的信息。

4 結論

隨著電梯故障診斷技術和專家系統技術的發展，電梯故障診斷專家系統的推理能力將進一步提高，必將為電梯故障診斷提供更加便捷、可靠的服務。隨著現代化城市的高速發展，電梯的需求量越來越大。進一步提高電梯可靠性和減少現場調試的要求，是電梯控制技術的方向。隨著電梯控制技術的迅猛發展，微機控制電梯替代PCL電梯是必然趨勢，針對原先PLC電梯的故障檢測設備很難適用于微機電梯，因此國內一般的中小企業還沒有配備專門針對微機電梯的故障檢測系統。

該系統投入使用，運行狀況良好，基本上能實時檢測中控制柜的故障，大大縮短了電梯控制柜的檢測時間。

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