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    (1)知識庫

    知識庫是專家系統的關鍵部件之一，知識庫的設計就是對知識表現形式的設計。知識庫中存放鍋爐所有部件的故障案例集，案例集中包括教材、專家和維修人員的知識和經驗，具體是利用關系數據庫的一個記錄表示一條案例。因此，對案例庫的管理和維護完全可以由數據庫管理系統來完成。

    (2)推理機

    推理機是專家系統的核心，其主要作用是根據用戶的輸入處理知識庫中的數據，進行案例搜索和案例匹配，最后得到診斷結果和診斷解釋。

    (3)數據庫

    數據庫用于存儲知識庫、中間推理結果和最終得出的結論，與推理機結合以提高推理效率。

    (4)知識獲取器

    知識獲取器實際上是一個知識獲取子程序，是專家系統與領域專家的接口，其作用是新知識(案例)的錄入，原有的知識(案例)的修改和擴充。

    (5)解釋器

    解釋器模擬專家在解決問題時對其推理過程和結論進行解釋，這是專家系統透明特點的集中表現。這樣做可以使用戶更容易接受整個推理過程和所得出的結論，同時也為系統的維護和專家經驗的傳授提供了方便。

    (6)人機界面

    人機界面是實現系統與用戶交互的模塊， 一方面領域專家可以通過人機接口實現對知識庫(案例庫)的維護。另一方面用戶直觀地了解診斷情況，并將診斷結果存入診斷結論庫中。

3　專家系統的構建

    3.1　知識庫的創建

    知識庫的存儲是以關系數據庫的形式實現的，關系數據庫的顯著特點是一個關系就是一張二維表，數據庫由若干張二維表構成，數據庫中的實體與聯系等均按二維表的形式存放，二維表中的每一行為一條記錄，它對應一個特定的實體，二維表中的每一列稱為一個字段，它對應實體的某個屬性。二維表之間通過相同的屬性名進行關聯。這樣一條完整的信息便可同時由幾張不同的二維表唯一地確定下來。在本專家系統中，知識庫由案例庫及診斷結論庫組成，其中案例庫存放規則，由案例征兆表及結果表組成。案例征兆表存放規則中的條件部分，結果表中存放結論部分，兩表用“案例號”外鍵聯系起來。如下為兩表的數據結構：

表1 案例征兆表和結果表：

    診斷時，當從案例征兆表中找到故障現象時，可從結果表中找到對應的故障原因等信息。對于某一個案例，相當于：

    IF 系統名AND 部件名 AND 故障現象 THEN 故障原因 AND 處理措施 AND 可信度=概率

    一條案例只存放一條規則關系，案例之間是相互獨立的，但是一條案例的結論部分可以恰好是另一條案例的征兆部分，這樣可以進行連鎖診斷，直到找出最初的故障原因。

    診斷結論庫由診斷結論表組成。診斷結論表由系統名、部件名、故障現象、故障原因、排除方法、診斷時間，診斷人七列組成，在每次故障診斷結束后自動將診斷信息存入診斷結論表中，為數據庫的數據挖掘提供數據源。對知識庫的維護主要包括對案例的添加、修改、刪除、保存等操作．通過數據庫本身的功能實現起來非常方便。系統操作界面如圖2和圖3所示。

    3.2　推理機設計

    推理機實際就是一段實現故障推理的程序，可以很方便地實現故障推理，具體可分為兩種情況，一種是從故障現象入手，即當知道故障現象時，可根據現象的語言描述，提取關鍵字，利用數據庫本身的文本查找，搜索匹配功能，對故障進行初步診斷，找出相似的案例集。接著按照正向推理的步驟，采用人機交互的方法，根據已知和提示信息進行精確的珍斷，按照系統名稱，部件名稱，故障現象，故障原因的順序依次進行簡單的肯定或否定判斷，最終實現故障診斷，主要的推理程序如下：

    strSQL = "select 案例號 from 案例征兆表 where 故障現象 like'%" & txtXX.Text & "%'"
　　    Rs.Open strSQL, gConn, adOpenStatic, adLockReadOnly
　　        Dim i%
　　        ReDim anliID(0)
　　        For i = 0 To Rs.RecordCount - 1
　　            anliID(i) = Rs.Fields(0).Value
　　            ReDim Preserve anliID(i + 1)
　　            Rs.MoveNext
　　        Next i
　　    Rs.Close
　　    lvwZD.ListItems.Clear
　　　　Dim j%
　　    For j = 0 To i
         strSQL = "select 故障原因,處理措施,可信度 from 結果表 where 案例號='" & anliID(j) & "'"
　　         Rs.Open strSQL, gConn, adOpenStatic, adLockReadOnly
             Set LtItm = lvwZD.ListItems.ADD
　　             LtItm.Text = Rs.Fields(0).Value
　　             LtItm.SubItems(1) = Rs.Fields(1).Value
　　             LtItm.SubItems(2) = Rs.Fields(2).Value
　　          Rs.Close
　　    Next j

    另一種是已知故障部件來進行故障診斷，即在已知故障所在的部件的情況下，直接調用該部件的故障案例集作為相似案例集，接著根據人機交互和提示窗口的提示信息，通過循環判斷來實現對故障的診斷。

4　結束語

    隨著專家系統應用的日趨廣泛，以及各類新技術的不斷涌現，用戶對智能故障診斷系統提出了更高的要求。利用關系數據庫構造系統知識庫，為知識庫的建立、維護、擴充和完善提供了一種實用方法；在關系數據庫基礎上設計推理機，利用數據庫本身的數據查詢、搜索等功能方便地對知識庫進行管理；利用數據庫的數據挖掘功能對診斷結果數據進行數據挖掘，找出隱藏的規律，拓展了專家系統的統計分析功能，對故障診斷專家系統的建立和發展具有一定的指導意義，相信這一功能必將得到更廣泛的應用。

參考文獻：

    [1] 蔡自興. 約翰?德爾金，龔濤. 高級專家系統：原理，設計及應用[M].北京：科學出版社，2005.8.

    [2] 勞佳鋒，沈力學，盛頌恩. 基于數據庫技術的遠程故障診斷專家系統的研究[J] . 機電工程. 2003，20 (5): 79-81.

    [3] 陳士昂，劉 謹，吳惠明. 數據庫及其相關技術在故障診斷專家系統中的應用[J]. 機電工程. 2004, 2l (3): 13-16.

作者信息：

    周學偉，于  洋, 陳  亮，楊  青（沈陽理工大學信息科學與工程學院，遼寧  沈陽  110168）