二次供水系统故障树及知识表示

石元婕

【摘要】 城市二次供水系统是居民用水最直接的环节，也是反映城市供水水平的关键要素之一。二次供水系统作为一个复杂的动态系统单一的故障诊断方法或相关人员知识水平的局限性不能满足诊断供水系统故障的实时性和准确性。本文以二次供水系统为对象，针对其系统的故障状态建立故障树研究分析，對供水系统故障树知识表示进做简单阐述。

【关键词】 二次供水系统 故障树 知识表示

随着我国社会经济的高速发展，城市供水区域不断扩大，高层建筑越来越多，政府供水官网水压已无法满足城市供水需求。为有效解决城市供水问题，二次供水系统应运而生。二次供水系统在运行过程中发生水泵或者阀门等设备故障，这些故障发现滞后或者不能及时维护，对城市居民生活带来一定影响，因此提高二次供水系统的故障监测具有重要意义。

一、故障树模型诊断方法及符号表示

1.1故障树模型诊断方法

故障树模型是一种逻辑方法，将诊断对象结构进行分析的一种模型。故障树具有判断路线准、逻辑严谨、简单易懂等特点。故障树模型将系统中最大的故障作为顶事件，根据相关系统特征及部件引起的故障事件利用逻辑关系来明晰故障产生的原因。故障树分析法通过专家介入具有故障检索完全的优点，如果故障树建立不精确，这种方法将没有实际作用，所以，故障树的建立需要全面和正确的故障搜索。

1.2故障树事件符号表示及逻辑符号表示

1、故障树事件符号。故障树事件符号主要有以下四种：（1）矩形符号，表示故障树中的结果事件可以是顶事件或者是中间事件。事件与逻辑门相互连接以表示这个逻辑门的输入事件；上端与逻辑门联系表示逻辑门的输出；（2）圆形符号，表示故障树中的底事件，说明逻辑门只能作为输入不能输出，不需要做进一步探究；（3）菱形符号，表示故障树中发生故障率很小的事件，是可以忽略的事件；（4）三角形符号，是简化故障树，表示子故障树的转移。

2、故障树逻辑符号表示。故障树逻辑符号表示主要有以下两种：（1）逻辑“或门”，设A代表门的输出事件，Bi（i=1，2，.........，n）代表逻辑门的输入事件；（2）逻辑“与门”，当Bi完全发生时，A必然发生，逻辑表达式为：A=B1∩B2∩…∪Bn；（3）逻辑“禁门”表示必须在满足给定条件情况下有输入事件的发生就会引发输出事件。

二、二次供水系统水压较低故障分析

造成二次供水系统水压较低的原因有政府管网压力低，首先应联系政府供水部门供水侧压力是否正常，其次检查政府管网与本单位管网对接管路的完好，确定是否有泄压现象；储水设备，目前二次供水系统广泛采用的一种运行方式是将政府管网输送的生活用水储存于储水设备中向用户端提供生活用水，以保证一定的存水量。系统中水泵机组的开、停由储水设备水位高低进行控制，当储水设备在低水位时，与系统输配的电磁阀开启，使水泵机组开始向储水设备进行供水；当水位高于设定高度时，水泵机组停止，电磁阀关闭，相继循环泵关闭。在系统供水过程中，如果储水设备水位较低，恰好电磁阀出现故障不用动作时使其循环泵与水泵机组不动作，最终影响到居民用水水压较低；加压设备，在二次供水系统设计时，循环泵的扬程决定了用户端水压是否正常的基础条件之一，当设计时选定的循环泵的扬程偏小或者水泵叶片、轴承磨损都会造成其输水能力降低，最终导致水压不足。

三、二次供水系统水压过低故障树分析

从故障树的底事件开始，通过输入和输出事件的逻辑门关系，代替中间事件只得到一种逻辑门的故障树，并运用布尔简化法对其简化，最后得到全部最小割集，进而获得故障树的参数集。在二次供水系统运行过程中，经常会出现供水水压过低的现象，此类故障一般是因为供水管网而导致的，造成故障原因较单一，将其分为整体水压较低和局部水压较低两方面故障原因，故障原因的搜索主要依据设计人员及现场工程师。通过上面对水压过低的故障树定性分析，可以得到供水水压偏低的最小割集。

四、诊断知识表示

1、人机界面。人际界面是将用户信息和系统反馈信息进行互相转换的媒介，外部输入信息通过人际界面转变为系统相应的计算机数据信息，系统输出的计算机数据信息也通过人机界面反馈给用户，人机接口常用的两种方式有：1）手动式；2）命令式。

2、诊断知识库。诊断知识库的主要作用是存储研究相关领域专家提供的知识和经验，系统利用知识库中的知识来模拟相关专家的思维方式处理解决系统问题的过程，知识库分为三个方面：1）故障的基本概念和原理等基础性指数，在知识库中称之为零级知识；2）零级知识不能解决的复杂问题所需的知识，由相关专家知识以及经验进行补充和弥补的知识，在知识库中称之为一级知识；3）在解决实际问题过程中，将前两种知识进行有效结合并运用的知识，知识库称之为二级知识，二级知识以上的知识称之为元知识。

3、诊断知识表达。人类的智能判断是依据经验以及知识的积累而产生的，为了使计算机智能化，需要将人类相关方面专家所具备的知识通过一定的方法传输储存到电脑里。故障知识的表达就是将书本的知识通过计算机语言编译形成计算机可以读取的数据过程，相关专家系统的解决处理工作流程即为计算机存储并运用人类知识去解决问题的过程，所以故障知识的表达是否严谨合理有利于故障知识在计算机中的储存、搜索和运用，并及时修改和补充。

4、知识表达方法介绍。1）产生式表示法。产生式表示法毕本形式为当输入事件发生时，输出事件必然发生，优点是方便描述规则性事件。2）框架基本形式。这种形式有多个描述节点组成，主要作用是表达描述对象的属性；多个“侧面”构成每个“槽”，主要作用是表示“侧面”所对应的属性。

五、结语

本文首先分析二次供水系统的故障树模型诊断方法和符号表示，然后依据二次供水系统易出现的故障进行总结后建立了二次供水系统运行时用户侧水压较小故障树模型，形成了故障诊断技术方法，最后对故障诊断知识表示加以阐述。

参 考 文 献

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