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摘要：掘进机冷却喷雾系统是掘进机的重要组成部分，其工作状态直接影响工作面的环境、工人的身体健康、设备的使用寿命和掘进生产的安全。本文通过其故障树分析，探讨了掘进机专家系统的结构、建立了知识库、研究了推理机的实现，对于提高机器可靠性和工作面的环境与安全有重要意义。
关键词：掘进机故障诊断专家系统
中图分类号：TD421．4 文献标识码：B 文章编号：1004-4051(2006)09-0067-03
STUDY OF ROADHEADER COOLING AND SPRAY SYSTEM FAILURES DIAGNOSTIC EXPERT SYSTEM
Li Xiaohuo Yang Guodong
(Mechanical Engineering Institute, Liaoning Technical University · Fuxin 123000)
Abstract: Cooling and spray system of roadheader is roadheader an important component of its direct impact on the working surface of the work environment, health of workers, the useful life of equipment and boring production safety. Through its analysis of this fault tree we explore the idea of the expert system structure, the establishment of a knowledge base, the reasoning machine of research for improving the reliability and located the machine environment and safety significance.
Keywords: Roadheader Fault diagnosis Expert systems
专家系统[1]是分析系统可靠性和安全性的重要方法，它适用于故障的预测和诊断，能帮助维修人员快速准确地找出故障，分析和改进系统中的薄弱环节；采用专家系统进行故障诊断[2]，其诊断对象可以是大范围的、多信息量相融合的系统，诊断对象及范围可以是模糊的、不确定的。基于以上考虑，所以已成为机械系统诊断的一个重要方法。本文将专家系统引入掘进机故障诊断与维修决策当中，以提高喷雾冷却系统诊断的质量和水平。
1掘进机冷却喷雾系统工作原理
掘进机切割头都装有内外喷雾，是为了灭尘，同时使冷却刀齿避免产生火花。外喷雾是装在切割臂上，内喷雾的压力水管是装在切割头内部，分配到截齿喷咀。掘进机切割机构电动机，由于功率大而发热量大，为了避免烧毁和提高使用寿命，所以要对其进行很好的冷却。
一般，掘进机的喷雾系统如图1所示。当水泵液压马达11运转时，水泵10从水箱吸水，而排出的水分为两路，一路向内外喷雾系统供水；另一路通入切割电动机水套内，对电动机8进行冷却后，经流量开关9回水箱。当切割电动机冷却水量低于设定值时，流量开关自动动作。通往喷雾系统的水，除了供应切割头外喷雾用水外，还被喷雾泵4吸入，增压后向切割头内喷雾系统中的喷嘴1供水，内外喷雾同时抑尘。因此，对冷却喷雾系统进行故障诊断的研究非常重要。
2专家系统的实现
2．1系统故障树的建立
故障树分析法是一种将系统故障形成原因，按树枝状逐级细化的图形演绎方法，可用于大系统可靠性、安全性分析和风险评价。它通过对可能造成系统故障的各种因素(包括硬件、
软件、环境、人为因素等)进行分析，画出故障树，再对系统中发生的故障事件，作由总体至部分，按枝状逐级细化的分析，并对系统在方案与初步设计阶段进行可靠性、安全性分析。常用于系统的故障分析预测和诊断。找出系统的薄弱环节，以使在设计、制造和使用中，采取相应的改进措施。故障树建造的完善程度，将直接影响对系统的定性分析和定量计算的准确性。
掘进机[3-5]工作条件恶劣，工况复杂，其冷却喷雾系统的故障现象、故障原因较多。根据调研了解到的各种故障现象总结归纳，建立的故障树如图2所示。
2．2知识库的建立
知识库中所含的数量和质量，直接决定专家系统的优越性。考虑掘进机冷却喷雾系统的特殊性，为便于知识库的管理和方便，采用“框架+产生式规则”表示知识库。先用框架把故障分类，然后对不同的故障采用规则来描述，这样能清晰全面的描述掘进机冷却喷雾系统故障诊断知识。
每一类故障均对应于一个框架，框架是表示实体类型的数据结构，用以完成诊断对象内部诊断任务。通过诊断对象间的层次分解关系和分类层次关系，有机的组成一个多层次结构诊断网络。一个框架由一组槽组成，每个槽表示对象的一个属性，槽的值就是对象的属性值。
框架通常表示如下：
框架名：该框架的说明及标志符；
父槽：其槽值等于其父事件的框架名；
子槽：槽值等于各子事件框架的框架名；
类型槽：表示该事件与子事件的逻辑关系。若该事件为底事件，则槽值为叶节点，否则用逻辑门、或门表示。
Rule表示能推导出该事件的产生式规则，用 if…then…表示。
如图3所示，不同层次的对象框架、槽值存在着信息继承，同级之间存在着信息传递，正是这些信息行将诊断单元紧密联系在一起，形成多级层次结构诊断网络。
产生式规则常用if(前提)…then(结论)…表示，规则是否完整一致，将直接影响系统的功能和性能。每一规则都有一个编号，系统运行时通过编号标识每一规则。
2．3推理机制的实现
专家系统采用的推理方式有正向推理、反向推理及双向推理三种。本系统采用正向推理，系统能根据用户提供的原始信息，在知识库中寻找能与之匹配的规则，并将该规则的结论部分作为中间结果，继续与知识库中的规则匹配，直到最终结论。
2．4人机结合的实现
人机接口是专家系统与用户进行信息交换的窗口，本系统采用VB6.0做界面，实现系统与用户的交换。
VB是基于窗体的可视化程序开发环境，其编写程序的典型方法，是根据预先设计的图形用户界面，用鼠标将工具箱中各种控件拖放到窗体的指定位置，并设置必要的属性，再加入处理用户事件的代码。
3结束语
(1)根据故障的现象和种类，构建掘进机冷却喷雾系统故障树。
(2)探讨并建立了基于故障树分析法的掘进机冷却喷雾系统专家系统。
(3)所建的专家系统为正确判断掘进机冷却喷雾系统故障、改善工作面环境、提高设备的使用寿命奠定了基础。
参考文献[1] 武波，马玉祥．专家系统[M]．北京：北京理工大学出版社，2001．
[2] 吴金培，肖建华．智能故障诊断与专家系统[M]．北京：科学出版社，1997．
[3] 谢锡纯，李晓豁．矿山机械与设备[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2000．
[4] 李晓豁著．截割粉尘成因及控制方法研究[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2003．
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