嵌入式设备故障防范的实时监控系统研究

2014-07-24王斌

中小企业管理与科技·下旬刊 2014年4期

王斌

摘要：本文基于嵌入式硬件平台研究了故障防范实时监控系统设计，提高了故障防范实时监控系统的可移动性、实时性、快速性。通过在被诊断设备中嵌入故障诊断Agent，实时采集设备元件的工作电压，电压异常时通过诊断客户端进行诊断，帮助维修人员迅速、准确地进行故障定性，有效提高设备的故障监测和诊断水平。

关键词：嵌入式设备故障监控系统

0 引言

对现代设备进行人工实时监测和故障检测，往往需要大量专家和技术人员，难以对设备故障进行快速响应，并要承受过高的人工成本。嵌入式设备故障防范实时监控系统，可以实时监控设备的运行，运用智能推理方法完成故障监测和诊断，即使普通技术人员也可以利用嵌入式设备故障防范实时监控系统有效进行设备故障实时监控和防范。本文基于嵌入式硬件平台研究了故障防范实时监控系统设计，本文的研究对于现代设备故障防范和诊断技术的智能化、自动化、微型化、快速化发展，具有重要的实践意义。

1 嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断方法

传统的故障树检测方式，对于现代技术复杂的设备来说步骤过于繁琐，复杂的设备故障树可能达到十几层的深度，通过故障树查找故障效率很低。

嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断方法，基于以下原理。现代设备工作时，内部元件电压应在某一狭小范围，如元件工作点电压值不正常，说明元件工作不正常。在设备中应用嵌入式设备故障防范实时监控系统，可以实时采集元件的电压值，通过自动分析电压值是否正常，准确快速地判断设备故障。

2 嵌入式设备故障防范实时监控系统总体设计

嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断，包括诊断Agent和诊断客户端两部分。嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断Agent实时采集被监测设备的状态，将监测到的数据传送给诊断客户端进行诊断。

嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断Agent由微处理单元、数据采集接口电路、通信接口、存储器构成，实时采集设备运行数据，即采集被诊断设备的各监测点电压，监测设备工作状态。如果Agent采集到的电压值超出设定范围，说明被监测设备工作不正常，Agent将采集到的数据发送到通信接口，通过报警指示灯发出信息，嵌入式设备故障防范实时监控系统根据故障征兆列表确定设备故障源。

嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端，由推理机、知识库、征兆数据库、知识获取机构、解释机构、人机接口、通信接口构成，嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端由技术人员在维护时使用，嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端能通过人机交互界面提示故障诊断的方法等信息。嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端核心是丰富的知识库。平时嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端不用和嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断Agent连接。当设备发生故障时，需要将嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端和诊断Agent通过通信接口连接，嵌入式设备故障防范实时监控系统系统诊断客户端接收诊断Agent传来的监测电压，进行故障诊断。

嵌入式设备故障防范实时监控系统系统知识库，即嵌入式设备故障防范实时监控系统故障征兆列表，根据监测电压值（故障征兆）可以准确对应到故障源。

3 嵌入式设备故障防范实时监控系统硬件结构

嵌入式设备故障防范实时监控系统硬件由诊断Agent和诊断客户端组成。诊断Agent由存储器、89C52单片机、电压调理电路、数据采集模块ADC0809、RS232接口构成，89C52单片机通过数据采集模块ADC0809采集工作点的电压值，由RS232接口发送到嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端。

嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端由嵌入式计算机系统构成，具体包括为：中央处理器、SDRAM、Nand Flash、LCD显示器、用户按键接口、RS232接口、网络接口。

在嵌入式设备故障防范实时监控系统中，嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent监测和收集设备状态数据，嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端通过RS232接口接收数据，推理机对数据进行推理后给出检测方法或维修步骤，在LCD显示器上显示，提供给技术人员进行决策。

4 嵌入式设备故障防范实时监控系统软件设计

嵌入式设备故障防范实时监控系统软件分为诊断Agent软件和诊断客户端软件两部分。嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent软件，主要实现对设备的监测及数据采集，以及与嵌入式设备故障防范实时监控系统其他部分的通信，嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent软件功能较简单，设计工作量小，所以使用C语言编写嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent软件。嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端软件相对复杂，要通过嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端软件实现专家知识库管理、数据通信、人机交互、推理诊断等功能，所以在嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端软件设计时，是在嵌入式Linux操作系统下设计完成，以下主要介绍嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断诊断客户端软件的设计。

4.1 嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库设计

嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库是故障防范实时监控系统的核心，嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库主要功能是将专家知识以一定的表示形式存入计算机，嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库对专家知识进行有效地管理。嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库采用如下表所示的知识节点框架结构保存专家知识，嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库在SQLite数据库中建立测试知识项表和维修知识项表，对知识项进行存储。

嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库设计时，嵌入式Linux系统下需要对SQLite进行安装配置，创建SQLite数据库文件，按节点框架结构建立数据表，将专家知识保存到对应数据表中，完成嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库的建立。endprint

4.2 嵌入式设备故障防范实时监控系统通信协议

嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent采集到设备各元件运行数据后，传给嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端，规定嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent和诊断客户端之间的通信协议。

嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent正常工作时，每隔1秒向RS232接口发送所采集到的设备元件电压数据；嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端和嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent连接后，从RS232接口读取嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent传来的电压数值，作为设备故障诊断的依据。

设备元件正常电压有一定的范围，反映出设备元件的工作状态，是嵌入式设备故障防范实时监控系统进行监测和诊断的依据，这些信息存储在故障防范实时监控系统的知识库里。

4.3 嵌入式设备故障防范实时监控系统人机接口

嵌入式Linux系统中，使用Qt进行可视化程序的开发。PC机上完成设计后，在交叉编译环境对故障防范实时监控系统的Qt工程重新进行交叉编译，得到ARM-Linux版故障防范实时监控系统程序，下载到客户端存储器中，运行后出现诊断客户端操作界面。

5 结束语

在本文的研究中，嵌入式设备故障防范实时监控系统设计为诊断Agent和诊断客户端两个部分。嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent嵌入到设备进行监测，实时采集设备各元件的工作电压值，当元件工作电压值与嵌入式设备故障防范实时监控系统知识库中的正常值不符合时，嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断Agent通过报警指示灯给出信号。技术人员在处理故障时，可以用接口将嵌入式设备故障防范实时监控系统诊断客户端和诊断Agent连接，高效、快速地对设备故障进行判断。设备中使用嵌入式故障防范实时监控系统极大地方便了设备的维护，在实践中有着重要的实践价值。

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