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1引言

隨著電力行業設備檢修體制改革的推進，電力工業設備科學管理水平和整體經濟效益的提高，我國各省電力公司從歷年的機組計劃檢修體制中不斷總結經驗，提出了在火電廠推行狀態檢修的設想。給水泵運行狀態的監測與故障診斷只是其中之一，為了保證給水泵穩定地運行，預防故障的發生，采用專家系統(ExpertSystem)對運行狀態進行監測，并對異常狀態的預測和消除給出具有專家水準的建議和方法。專家系統是近年來人工智能領域內最為活躍的分支，是人工智能開始走向實用化的標志和里程碑,也是人工智能從一般思維規律走向專門知識利用的突破口。它將人類專家的特殊知識賦予機器，使機器對問題的解決達到專家水平。它來源于人類專家的頭腦，而又高于人腦，是一個專家群體的智能機系統。將電廠給水泵的狀態監測和故障診斷用專家系統實現具有智能化和可靠性高的特點，不僅減少了人力的投入，而且能在最大程度上模擬專家，準確地分析找到故障所在。可見，專家系統在監測和故障診斷中的應用，能夠防范于未然，把故障發生的概率減少到最小，提高了經濟效益，從而對于推進我國電力行業設備檢修改革起到重大的推動作用。

2專家系統的結構和原理

簡單地說，專家系統是一種智能的計算機程序，但與傳統程序有所區別:

*傳統程序:數據結構+算法=程序

*專家系統:知識+推理=系統

其基本結構如圖1所示。

圖1專家系統的一般結構

其中，知識庫、數據庫和推理機是專家系統的核心。知識庫用來存放領域專家知識;數據庫用于存放初始數據、證據、推理過程中得到的中間結果等;推理機是運用知識庫的知識進行推理的一組程序，主要有正向推理、反向推理以及正反向混合推理三種。知識獲取是知識庫的基礎，是專家系統開發中最難最關鍵的一步，被稱為專家系統開發的“瓶頸”，當前知識獲取的形式主要有:手工獲取、自動獲取、手工自動相結合三種。人機解釋接口使用戶能夠以自觀、方便的形式與機器、進行對話，盡可能避免誤操作。

專家系統的工作過程如圖2所示。

圖2專家系統的工作原理圖

3分析思路

對于給水泵來說，設備本體的監測一般通過分析振動信號來進行，而且這方面已有不少的應用實例，并且隨著近代數字信號處理理論以及技術的發展而不斷進步。而設備當前的運行工況(包括與泵相連的管路系統)則一般通過分析過程量進行，例如泵的工作點的概念，是從宏觀上來衡量泵的工作狀況，它是建立在流體力學計算和水力試驗相結合的基礎之上的，這是一種較經典的方法，具有豐富的應用經驗。

機械設備在運行過程中的振動及其特征信息是反映系統狀態及其變化規律的主要信號。因而利用振動信號對設備進行監測，是設備故障診斷方法中最常用、最有效的方法。但是鑒于給水泵在火電廠的重要地位，應建立以振動監測為主，輔以過程量監測的檢測方法。通常，電廠輔機狀態檢修中的基本監測參數可包括:

(1)動態參數:振幅、頻率、相位、振動速度、加速度。

(2)靜態參數:軸向位置、偏心位置、機殼膨脹。

(3)過程參數:轉速、溫度、流量、壓力、壓差。

根據給水泵運行狀態監測的特點，可采用分析型專家系統，將給水泵可能出現的問題和相對應的解決辦法抽象變成形式化的數據，預先存入知識庫，它們的可能組合便構成狀態空間或問題空間，于是，搜索求解就在這一限定空間中進行。當系統接受到形式化后的數據時，就對這些數據與抽象解之間進行啟發式匹配，找出相應的抽象解集，最后經過解的求精從解集中識別出具體解，方便用戶理解接受。

4給水泵運行狀態監測專家系統的建立

對于專家系統，最主要和最困難的就是建立知識庫，這首先需要有可靠的知識來源和合理的知識獲取機制。由于知識庫的建立需要領域專家和知識工程師的長期合作，才能比較完備地建立起來，因而在此，僅構造一個演示型專家系統，即只對鍋爐給水泵的兩組動態參數(軸前X方向振動，軸后Y方向振動)和一些過程參數(給水泵轉速,溫度，流量，壓力、壓差等)進行檢測,以驗證系統方案的可行性和有效性，以后若條件成熟再進行擴展。

可采用VisualC++的MFC來開發這個專家系統，其運行需要MFC的動態鏈接庫(DLL),除此之外還需要兩個DLL:MisData.dll和DspData.dll，這兩個DLL是專為專家系統開發的，它們僅以幾個接口函數與之相聯系。

專家系統采用了面向對象的編程技術(OOP)來組織程序，其運行就是建立在下面幾個模塊的相互作用之上的，如圖3所示。

各模塊具體功能如表1所示。

圖3專家系統的結構

各個模塊開發好以后，可進行連接編譯，生成應用程序NetExp.exe，運行后調出一個用戶窗口畫面，使用戶通過該畫面及時了解給水泵的工作狀態，并進行相應的操作。該畫面實現的功能如表2所示。

5結束語

專家系統已廣泛用于各個專業領域，取得了很大的成功。專家系統用于狀態監測和故障診斷還有很大的發展空間，特別是在專家系統的知識獲取技術上，當前我國主要采取人工獲得為主的方法，而更高級的是機器自動獲取知識，既減少人力，又節約時間，但至今沒有突破性進展。另外，還可以將知識庫和用戶控制界面分開來，開發一個具有通用性的骨架系統，使之與不同的知識庫連接，從而能快速地開發不同的專家系統，當然，這需要定義統一的接口。

參考文獻

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