故障诊断技术在计量自动化系统中的应用

苗炜丽

（郑州理工职业学院， 河南 郑州 451150）

引言

远程故障诊断技术是通过对设备状态进行远程监测从而进行故障诊断的，是现代计算机技术、信息技术和故障诊断技术的综合产物。它主要是利用网络的数据采集以此进行信号分析、状态监测，经过专家诊断，对故障进行预测。也就是说，远程故障诊断技术是一个网络集成化系统，其最大的优点在于可以实现远程监测远程诊断，相对以前的人工诊断来说，减少了资源的浪费，降低维护成本，并且通过远程监测可以实现故障的及时诊断，通过网络数据分析也提高了诊断的准确性。

1 故障诊断技术的功能分类

1.1 模式识别

模式识别是通过图形进行识别，就是计算机用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读[1]。环境与客体就称为“模式”。随着计算机技术的不断发展，复杂信息的主要处理过程就是生命体对环境及客体的识别。一般的模式识别方式有两种，一种是统计方法，统计方法是通过对数据的分析得出故障的特征，另一种是模糊模式识别方法，模糊模式识别方法是利用过往经验总结，找出故障原因，这种方法比较依赖于经验，对于一些新型故障并不能进行识别。

1.2 规则推理

规则推理是指把相关领域的专家知识形式化地描述出来，形成系统规则。这些规则表示着该领域的一些问题与这些问题相应的答案，具有可观的功能，可以利用它们来模仿专家在求解中的关联推理能力。规则推理是现代人工智能技术中的一种有效并且实用的推理方式。在故障检测诊断中，通过规则推理对故障的条件进行学习，形成对故障监测的系统规则，以此及时发现故障，当然，由于故障条件数据的有限性，对故障条件的模拟学习并不能实现完全模拟，因此，在实际的操作中，规则推理对故障的监测也会存在一定的误差，还需要进一步优化发展。

1.3 数学模型

数学模型是对研究对象进行观察，通过经验分析总结，形成数学模型，它将现实问题类化为与之对应的数学知识，用这些数学知识对研究对象进行深入的分析和研究，从多个角度来刻画现实问题，为解决实际问题提供了较为精准的数据和可靠的指导[2]。数学模型在故障检测中一直都有应用，但是，数学模型对精确度有很高的要求，而现实生活中，由于设备内部的复杂性会影响到数学模型的精确度，因此得到数学模型只能说是与实际相接近，但不是相等。

2 计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统概述

故障诊断专家系统,是一种智能化系统，它是专家系统与自动化系统的结合，类似于智能系统，首先通过收集专家研究数据，进行整合存放于数据库，在采集被诊断对象的信息后,利用自动化技术和专家数据对对象进行故障诊断，以最快的速度找到最终故障，再由用户来证实故障所在的系统。而计量自动化系统远程故障诊断专家系统是对原本的故障诊断专家系统的进一步优化，计量自动化系统远程故障诊断专家系统是通过对终端接入的研究以及相关数据统计和终端诊断分析技术，远程完成对不同区域的故障现场诊断，其中又分为终端故障诊断主系统与子系统，子系统主要完成所在区域的故障现场诊断。而主系统则是根据从子系统区域收集而来的终端故障诊断进行分析整理，以此便于对子系统区域的故障监测诊断。与故障诊断专家系统相比，计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统有了网络的加入，可以实现远程监测以及短时间内的信息共享。但是由于各类计量自动化现场终端普遍具有数量多、分布广、信息海量等特征，就出现了计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统接入终端的数量增多，故障类型多样化等问题，因此，为了缓解这一问题，在计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统中又引入了专家系统技术和多线程技术。

3 计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统具体应用

计量自动化系统终端远程故障诊断系统专家系统是在计算机自动化故障诊断系统和专家系统的基础上，增加了远程功能，通过远程进行故障诊断，操作性得到了加强，计量自动化终端远程故障诊断专家诊断系统现如今已开始在地、市供电局中进行试用，并且取得了很好的进展，自动化技术提高了数据传输的正确率，且上传的数据具有完整性，专家系统的智能化增强了数据分析的专业性，并且可以根据所诊断到的故障给出相应的改善建议，为供电局技术人员诊断分析现场终端故障提供了有效的技术手段，维护人员的工作量也因此减少了很多[4]。广东电网公司计量自动化终端远程故障诊断专家系统在广东电网公司各直属供电局计量自动化系统安装、维护过程中已应用了几年，在故障检测方面也取得了一定的成效，该系统为供电局终端试远程维护和用电检查方面都发挥了重要的作用，具有推广价值。

3.1 专家系统在计量自动化系统终端远程故障诊断系统中的应用

专家系统是人工智能的早期状态体现，通过专家研究数据的录入，该系统成为了具有专门知识和经验的计算机智能系统，一般来说专家系统是数据库和推理能力的结合体，它也可以像专家一样分析数据，是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术和计算机技术，通过对专家的决策过程进行模拟，像专家一样解决问题，可以说，专家系统就是模拟专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统在计量自动化中通过对自动化终端信息的采集和处理，得出诊断结果，专家系统在计量自动化系统终端远程故障诊断系统中的应用也是人工智能在自动化中的应用，它可以最大程度上减少人力的使用，节约系统维护成本[3]。但是，由于需要数据，专家系统也存在一定的限制，对于未录入的数据，并不能自主分析出来。

3.2 多线程技术在计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统中的应用

多线程技术，即一个操作系统可以同时在一个进程中执行多个线程的能力。例如在软件编写中，采用多线程的编程技术，整个软件含有完成不同功能的多个线程，如数据的采集、数据的处理、实时数据显示线程等，可以实现多个线程同时执行，在一段时间内同时完成更多的任务。在现代监测技术中，多线程技术的应用已经越来越广泛，利用多线程技术，在同一时间内，计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统可以处理更多数据量，帮助解决计量自动化系统终端远程故障诊断专家系统中的接入终端多、数据量大的问题，执行效率也会得到很大的提高。