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微正压气力输灰故障诊断专家系统的研究           
微正压气力输灰故障诊断专家系统的研究
作者:佚名 文章来源:技术论文 点击数: 更新时间:2008-10-13 8:55:56
    随着我国电力工业的发展,许多电厂采用了微正压气力输灰系统,然而,目前该系统缺乏自动、智能的故障诊断功能,降低了应用效果,使其不能正常、安全稳定运行。因此,怎样迅速地诊断出微正压气力输灰系统的故障并给出相应处理措施,成为提高微正压气力输灰系统使用效果的关键因素。针对这个问题,开发研制了微正压气力输灰故障诊断专家系统。
  本文运用人工智能的有关知识,通过研究基于规则的专家系统开发技术,综合归纳了燃煤电厂微正压气力输灰领域专家及优秀操作人员的经验,针对微正压气力输灰系统中常见及可能发生的有关故障,在选择合适的知识表示模式、建立知识获取和知识库管理系统以及推理控制策略的基础上,开发研制了微正压气力输灰故障诊断专家系统。该系统以知识模型为基础,利用控制理论知识,以及人的知识与经验,模仿人的直觉推理分析、判断并排除故障,为运行人员提供辅助工具;为微正压输灰系统长期安全、高效运行提供可靠保证;也可以用来作为学校和工厂的培训设备。

1 系统总体结构及功能
  开发研制的专家系统采用产生式结构,由六大模块组成,即:知识库、推理机、数据库、解释模块、人机接口以及模拟盘.
本文分别对几个主要模块的结构和功能的进行了较深入的研究和设计实现。

2 系统各部分功能
2.1 
  本系统的知识库由3个子知识库(如图2所示)组成,总结了微正压气力输灰故障诊断专家关于各种诊断方法的经验知识和各种判据,以产生式规则的形式存放。共有近50条规则,各条规则之间是彼此独立的,易于扩充和修改,且使问题有较强的明晰性,并为内部思维提供方便,从而使问题变得比较容易求解。
  本系统知识库采用了模块化结构,即把知识库分为三部分。在调用知识库时,只需要把对应知识库调入内存,节省了内存空间。


  2.2 
  用于存放系统当前运行时所形成的各种事实数据。如:从模拟盘获取的初始实时信号、中间结果、假设目标以及最终求解结果等。随着系统的运行,它的内容会动态地增加或删除。

2.3 
  推理机是控制协调整个系统工作的机构,用来在一定的控制策略下针对综合数据库中的当前信息,识别和选取知识库中对当前问题求解有用的知识进行推理。本系统运行过程中,依据不同情况,采用不同的推理机制,当判断故障发生部位时,采用建立在传统逻辑上的精确推理技术,启发式推理的深度优先搜索策略,目标驱动的反向推理机制;当给出处理措施时,采用数据驱动的正向推理机制。
  当系统调用对应知识库时,自动生成假设表,并对假设表的元素逐一进行验证,判断故障种类及部位,然后,根据用户需要给出故障发生的原因,并给出处理措施。在这个过程中,根据用户的不同需要,可以选择打印、在屏幕上显示等不同的输出方式。
2.4 
  根据用户的提问,对系统提出的结论、求解过程以及系统当前的求解状态提供说明,便于用户理解系统的问题求解,增加用户对求解结果的信任程度。这是实现系统透明性的主要部件。本系统采用了预制文本法和追踪解释法来实现解释功能。
2.5 
  将专家或用户的输入信息翻译为系统可接受的内部表示形式,把系统向专家或用户输出的内部信息转换成人类易于理解的外部形式,显示给用户。本系统采用弹出式多级菜单,回答和直接录入数据相结合的人机交互方式。

3 系统的设计与实现
  首先,为了实现信号传递,必须要有一定的硬件,这是实现在线的气力输灰故障诊断专家系统的基础。本系统所具有的硬件有:火电厂微正压气力输灰模拟及操作盘,上位计算机以及可编程序控制器等,它们之间按预先分配的触点地址和接线号有机地连接到一起。
  同时,需要能够控制硬件工作的软件。本系统的软件有:通过模拟盘上的操作开关来控制的微正压气力输灰系统运行梯形图程序,用Turbo C语言编制的上位计算机与可编程序控制器之间的异步通讯,以及用Turbo Prolog语言编制的微正压气力输灰故障专家系统。
  微正压气力输灰故障诊断专家系统通过接口与微正压气力输灰模拟盘相连接,再对该专家系统进行适当的改造,使其能与模拟盘自动交互,即:专家系统通过接收气力输灰实时信号,经过一定的处理后返回到专家系统进行在线故障分析与处理,并将处理信号反馈回模拟盘。

4 结论
  (1)选用具有代表性的微正压气力输灰系统,对故障知识进行分类总结,并采用基于规则的产生式表示,建立了系统的知识库。该表示方法简单明了,各条规则之间是彼此独立的,易于扩充和修改。
  (2)综合了分层设计法与模块化设计法的设计思想,并采用Turbo Prolog和Turbo C语言编制开发。实践表明,这种推理机对于气力输灰故障诊断是很有效的。
  (3)在本系统的开发过程中,对其进行了验证,即对于在线的专家系统通过在模拟盘上设置故障来进行验证。经验证表明,该专家系统故障诊断与处理准确可靠,系统性能良好。
  (4)本专家系统的研制是应用在线专家系统解决微正压气力输灰系统的事故分析及恢复处理问题的一个有意义的尝试,它为进一步、更深入地研究在线专家系统在微正压气力输灰领域中的应用打下了一定的基础。当然,随着时间的推移,它必将在今后的实际工作中不断得以完善和提高。如:如何使解释说明部分更全面,更易于为用户所接受;如何使用不精确推理技术建造专家系统;如何使推理结果更细化,范围更缩小;如何使知识库的知识更全面;如何更好地应用于在线系统等。  


[1]除尘及灰渣处理设备.火力发电厂设备手册,第五册.北京:中国电力出版社,1998.
[2]何华灿.人工智能导论.西安:西北工业大学出版社,1988.
[3]黄可鸣.专家系统导论.南京:东南大学出版社,1989.[4]马玉祥,武波等.专家系统.电子科技大学出版社,1994.

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