專利名稱:具有動態(tài)變換能力基于規(guī)則的診斷系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及到計(jì)算機(jī)控制的診斷系統(tǒng)，用來診斷運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)所發(fā)生的故障，更具體地講，涉及到那些具有線路傳感器輸入端的診斷設(shè)備，以及涉及那些對損壞的傳感器進(jìn)行動態(tài)計(jì)數(shù)的診斷設(shè)備。
復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)和其他運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，一般情況下，都有許多傳感器，用來監(jiān)測在運(yùn)轉(zhuǎn)期間內(nèi)的各種參數(shù)，不只是用來起控制作用，還可用來監(jiān)測系統(tǒng)，測定實(shí)際情況或發(fā)生的緊急故障。
有些系統(tǒng)在診斷過程中使用了大量的傳感器，不只以數(shù)百計(jì)，并且傳感器可能時(shí)常損壞掉，或性能衰退，或提供的讀出是假的，與被測的實(shí)際參數(shù)毫不相關(guān)。
在診斷過程中，使用錯(cuò)誤的傳感器數(shù)據(jù)，可導(dǎo)致關(guān)于可能發(fā)生的故障方面的錯(cuò)誤結(jié)論。一方面，所發(fā)生的故障可能是指示在什么地方發(fā)生的，事實(shí)上，也存在著無故障發(fā)生的情況以及完全相反的情況，就是可能有一個(gè)故障發(fā)生，也可能對發(fā)生的故障沒有進(jìn)行檢測，或者操作人員對系統(tǒng)沒有給予應(yīng)有的注意。這樣的事故表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)上是個(gè)巨大損失，同時(shí)也存在著潛在的危險(xiǎn)情況。
曾經(jīng)提出過的診斷設(shè)備有利用基于規(guī)則的研究，用來代表診斷規(guī)則，從而，根據(jù)傳感器讀出的，對傳遞的發(fā)生故障的結(jié)果導(dǎo)致確信。
本發(fā)明又叫做鑒別發(fā)生故障的傳感器和函數(shù)，用該設(shè)備，能動態(tài)交變地傳遞一個(gè)部件發(fā)生故障的診斷情況，并且導(dǎo)致對該情況的確信，從而減小了在診斷過程中由于發(fā)生一個(gè)故障對整個(gè)系統(tǒng)的影響。
按照本發(fā)明，一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的診斷設(shè)備，用來診斷一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)目標(biāo)發(fā)生的故障，包括在上述計(jì)算機(jī)存儲范圍內(nèi)儲存與被測的特殊運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)則基裝置，并對運(yùn)轉(zhuǎn)中的有關(guān)上述系統(tǒng)的情況得到一個(gè)或更多的結(jié)論。
該規(guī)則基準(zhǔn)(簡稱規(guī)則基)包括許多圖解，每個(gè)圖解都用很多打孔表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義的，其中儲存了圖解的特殊記號，上述規(guī)則基至少包括一種專用規(guī)則，根據(jù)予測事件的發(fā)生，可運(yùn)轉(zhuǎn)著改變?nèi)魏斡瓒ǖ钠渌麍D解中任何予定存儲槽的內(nèi)容。
結(jié)果，這種診斷設(shè)備在計(jì)算機(jī)的記憶范圍內(nèi)儲存了關(guān)系到正被診斷的特殊工作系統(tǒng)的規(guī)則基，用這個(gè)規(guī)則基可以得到正在運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的一個(gè)或更多的有關(guān)情況的結(jié)論。該規(guī)則基包括許多圖解，每個(gè)圖解都用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義，有很多存儲槽，其中存儲了圖解的特殊記號。該規(guī)則基至少包括一種專用規(guī)則，操作它可以根據(jù)予測事件的發(fā)生，改變?nèi)魏斡瓒ù鎯Σ鄣膬?nèi)容，因此，能動態(tài)地改變診斷過程在一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)中，有許多用來模擬系統(tǒng)不同參量的傳感器，診斷設(shè)備響應(yīng)該傳感器的信號來診斷運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)可能發(fā)生的故障和被選定的傳感器發(fā)生的故障。專用規(guī)則將運(yùn)用來響應(yīng)傳感器本身可能發(fā)生的故障，減小或限制在診斷過程中發(fā)生故障的傳感器的分布。
現(xiàn)在將以舉例的方式敘述本發(fā)明，參考附圖，其中圖1是表明監(jiān)測一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的方框圖;
圖2和圖3表明使用的結(jié)點(diǎn)的圖解，用來解釋一種類型的專門系統(tǒng)。在本發(fā)明的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中可加以利用。
圖4A和4B表明與圖2和圖3中的各部件有關(guān)聯(lián)的各個(gè)函數(shù);
圖5A-5C是本發(fā)明中使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的含意;
圖6是發(fā)電機(jī)圖解的簡化圖，用來解釋在發(fā)電機(jī)中發(fā)生的一種特殊故障中有關(guān)運(yùn)用本發(fā)明的情況;
故障中，有關(guān)運(yùn)用本發(fā)明的情況;
圖7是圖6中表示的有關(guān)發(fā)電機(jī)發(fā)生特殊故障時(shí)傳遞確信所使用的專用系統(tǒng)部位結(jié)點(diǎn)的圖解;
圖8A-8E表示與圖7中的專用系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)的某些函數(shù);
圖9是表明本發(fā)明另一個(gè)函數(shù)的一個(gè)專用系統(tǒng)，其中部分結(jié)的圖解，圖1表示一種受到監(jiān)測的工業(yè)或其他運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10，具有很多傳感器S1，S2，……Sn，每個(gè)都用來監(jiān)測系統(tǒng)的某個(gè)工作參量，用正在運(yùn)動中的每個(gè)參數(shù)提供一個(gè)輸出信號，指示監(jiān)測的參量。
診斷設(shè)備12接收到傳感器的輸出信號，并且響應(yīng)信號，指示運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)在一般情況下全部健康狀態(tài)和特殊情況下系統(tǒng)某些部件的狀態(tài)，把這種指示提供給一個(gè)輸出裝置，例如一個(gè)顯示裝置15，向系統(tǒng)的操作人員表示系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。
除了通常使用的傳感器信號調(diào)節(jié)電路B之外，診斷設(shè)備12包括一個(gè)數(shù)字計(jì)算機(jī)14，用一個(gè)專用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)程序的執(zhí)行過程控制診斷過程，它是運(yùn)用知識的概念和推理程序達(dá)到人類專家正常決定的結(jié)論的。知識概念中的一種普遍形式是以如下形式出現(xiàn)的，即如果……然后……的規(guī)則，并且在本發(fā)明的實(shí)踐中可能應(yīng)用的這樣一種系統(tǒng)是PDS(表示過程診斷系統(tǒng))，曾在1983年8月8-12，158-163頁第八次國際聯(lián)合會議關(guān)于人工智力這個(gè)程序中敘述過，基本上來說，在該系統(tǒng)中(以及其他專用系統(tǒng))每個(gè)規(guī)則都是前因或稱為證據(jù)(即“如果”部分)以及推論或稱為假說(即“然后”部分)，假說又可以變做其他規(guī)則的證據(jù)。如在圖2中所描繪的那樣。證據(jù)16聯(lián)系著后面的假說18是使用規(guī)則20的含意，用證據(jù)和假說構(gòu)成系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)。編號22代表結(jié)點(diǎn)16的一個(gè)支持規(guī)則，也就是一個(gè)規(guī)則用于怎樣一個(gè)結(jié)點(diǎn)16該規(guī)則就是假說。規(guī)則20是結(jié)點(diǎn)16的一個(gè)支持規(guī)則，還可以說一個(gè)規(guī)則對怎樣的結(jié)點(diǎn)16該規(guī)則是個(gè)證據(jù)。與此相似，規(guī)則20是對結(jié)點(diǎn)18的一個(gè)支持規(guī)則。在該系統(tǒng)中，試舉例說明，結(jié)點(diǎn)可以取證據(jù)的形式，假說的形式，發(fā)生故障的形式，傳感器的形式和存儲節(jié)點(diǎn)的形式，存儲節(jié)點(diǎn)是可以從其他結(jié)點(diǎn)輸入存儲值的結(jié)點(diǎn)，并且可以在數(shù)值上實(shí)現(xiàn)一些予定的數(shù)學(xué)操作。所有這些伴隨著規(guī)則的結(jié)點(diǎn)，構(gòu)成系統(tǒng)的部件或者系統(tǒng)的圖解。
與每個(gè)結(jié)點(diǎn)相關(guān)的是對確信的測量，即MB，即結(jié)點(diǎn)(假說)是真，以及對非確信的測量，即MD，這是對該假說不真的確信測量。在一個(gè)標(biāo)尺上兩個(gè)因子的范圍從0-1，并且它們之差，即MB-MD，產(chǎn)生一個(gè)確實(shí)因子或稱為可信度因子CF，其范圍從-1-+1，其中的正數(shù)代表可以相信，即該假說為真實(shí)的，而負(fù)數(shù)代表確信該假說不是真實(shí)的，在零值附近的數(shù)代表沒有確定。
該領(lǐng)域的一位專家(或幾位專家)在診斷設(shè)備中，對其中的計(jì)算存儲器中儲存的以及在診斷過程中使用的各種規(guī)則和相互關(guān)系方面做出了許多貢獻(xiàn)。專家們相信在診斷的過程中還要使用規(guī)則的充分性。這個(gè)代表著專家們意見的確信，即如何從存在著的證據(jù)證明假說，并給出一個(gè)指定的數(shù)字代表一個(gè)充分因子，SF，其范圍從-1-+1，其中，SF的正值表示存在著支持該說是真實(shí)的證據(jù)，而SF的負(fù)值表示存在著支持假說不是真實(shí)的證據(jù)。
在規(guī)則的必要性方面，專家們確信要增加使用PDS，用來表示該假說證明為真所必要的證據(jù)存在的程度如何。給出的必要性確信指定一個(gè)數(shù)字作為代表必要因子NF，其范圍從-1-+1，其中，NF的正值標(biāo)志存在支持該假說不是真實(shí)的證據(jù)，而NF的負(fù)值標(biāo)志存在支持該假說是真實(shí)的證據(jù)。
圖3表明另一種普通的安排，其中許多規(guī)則24-26將證據(jù)結(jié)點(diǎn)28-31和假說結(jié)點(diǎn)32連接起來。元件34表示證據(jù)的結(jié)合，其中(a)，析取方式，又稱為“或”，即若證據(jù)30或31中只存在一個(gè)證據(jù)，(b)合取方式，又稱“和”，也就是若證據(jù)30和31都存在。確信正在診斷的系統(tǒng)中出現(xiàn)可能發(fā)生故障的結(jié)果是從證據(jù)→假說在重復(fù)性循環(huán)中傳遞的，在循環(huán)剛開始的時(shí)候，每個(gè)結(jié)點(diǎn)的CF、MB和MD值都復(fù)位到零(除去MB和相應(yīng)的CF假說為+1的傳感器結(jié)點(diǎn))。
若證據(jù)CF是正的，然后利用規(guī)則的充分性來傳遞確信;而若證據(jù)CF是負(fù)的，則利用證據(jù)的必要性;若證據(jù)CF是零，什么都不執(zhí)行。
基本上，若證據(jù)CF是正的，且SF是正的，則假說的MB增加，若SF是負(fù)的，則假說的MD增加。
相反地，若證據(jù)CF是負(fù)，且NF是正，則假說MD增加。舉例說明，對圖2所示的簡單規(guī)則的情況，若在規(guī)則的假說中MB和MD分別代表確信和不確信，CF是在規(guī)則的證據(jù)中表示可信度，SF和NF是規(guī)則的充分性和必要性，則若CF＞0和SF＞0MB＝CF×SF (1)若CF＞0和SF＜0MD＝CF×(-SF) (2)若CF＜0和NF＞0MD＝(-CF)×NF (3)若CF＜0和NF＜0MB＝CF×NF (4)對于圖3所示的多重規(guī)則的情況，最終的數(shù)值可以這樣得到，按順序檢查每個(gè)規(guī)則，并且在每次計(jì)算之前按照下列MBold和MDold在規(guī)則的假說中是確信和不確信，對每個(gè)規(guī)則進(jìn)行計(jì)算，在規(guī)則的證據(jù)中CF是可信度，SF和NF是規(guī)則的充分性和必要性，MBnew和MDnew是在每次計(jì)算之后規(guī)則假說中的確信和不確信若 CF＞0和SF＞0MBnew＝MBold+(1-MBold)×CF×SF (5)若 CF＞0和SF＜0MDnew＝MDold+(1-MDold)×CF×(-SF) (6)若 CF＜0和NF＞0Mnew＝MDold+(1-MDold)×(-CF)×NF (7)若 CF＜0和NF＜0MBnew＝MBeld+(1-MBold)×CF×NF (8)對于一個(gè)析取邏輯結(jié)點(diǎn)(“或”函數(shù))，可能使用全部證據(jù)條款的最高可信度因子，然而，如果邏輯結(jié)點(diǎn)是合取的方式(“和”函數(shù))，可能使用的是所有可信度因子的最小因子，可以選擇地使用一個(gè)偏重的平均數(shù)。
因此，使用前面的適當(dāng)公式，對假說的確信和/或不確信進(jìn)行計(jì)算，并且用這些值從關(guān)系式CF＝MB-MD計(jì)算假說中的可信度因子。
規(guī)則的充分性(SF)和必要性(NF)在很多情況中用一個(gè)常數(shù)表示，在其他情況中，充分性和/或必要性可能表示為一些其他函數(shù)，它會對一個(gè)特殊變量用估計(jì)該函數(shù)的方法產(chǎn)生一個(gè)固定數(shù)的充分因子或必要因子。一個(gè)能夠使用的普通函數(shù)是一條寬的線性函數(shù)，圖4A和4B表明線性函數(shù)的兩個(gè)實(shí)例。圖中的Y軸表示SF(或NF)，在垂直坐標(biāo)上的范圍從-1-+1。X軸的水平座標(biāo)表示一些可變值，例如表示一個(gè)傳感器的讀出或表示一些數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果，這里是為了舉例說明。在圖4A中，如果變量的值從0到a之間，或者大于f，它將產(chǎn)生-1的SF，另一方面，如果該值是在C和d之間，它將產(chǎn)生+1的SF當(dāng)數(shù)值在a和c之間或者在d和f之間，會產(chǎn)生在-1到+1之間的相應(yīng)的SFs。圖4B表示一條寬的線性函數(shù)，其中任何大于b的可變量的值都產(chǎn)生+1的SF，任何小于-b的可變量值都產(chǎn)生-1的SF，而在-b和+b之間的值將在-1和+1之間產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的SF。
另一種類型的可使用的規(guī)則是讀出一變換規(guī)則，當(dāng)執(zhí)行時(shí)，將一個(gè)變換函數(shù)運(yùn)用到規(guī)則證據(jù)結(jié)點(diǎn)中，找到的值上，如果證據(jù)結(jié)點(diǎn)是一個(gè)傳感器，該值就是一個(gè)傳感器的讀出，運(yùn)用適當(dāng)?shù)淖儞Q，尺度等等，若需要時(shí)就進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
診斷設(shè)備的計(jì)算機(jī)13在它的存儲器中存有診斷過程中使用的全部圖解的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖5A表示一個(gè)圖解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一般排列，能運(yùn)用在診斷系統(tǒng)中的任何結(jié)點(diǎn)上。一個(gè)圖解是與已知的存儲槽的特性或?qū)傩韵嚓P(guān)的，圖5A表明一個(gè)普通的結(jié)點(diǎn)圖解結(jié)構(gòu)40的一些存儲槽。對存儲槽內(nèi)儲存數(shù)據(jù)的解釋如下結(jié)點(diǎn)存儲槽 41-描述-定義特殊結(jié)點(diǎn)的一個(gè)可讀描述。
存儲槽 42-MB-在結(jié)點(diǎn)中確信為真的測量值。
存儲槽 43-MD-在結(jié)點(diǎn)中不確信為真的測量值。
存儲槽 44-CF-從MB-MD計(jì)算出的可信度因子的值。
存儲槽 45-支持規(guī)則-規(guī)則表，使用表中的規(guī)則，該結(jié)點(diǎn)是一個(gè)假說。
存儲槽 46-支持規(guī)則-規(guī)則表，使用表中的規(guī)則，該結(jié)點(diǎn)是證據(jù)。
存儲槽 47 更新-若MB和MD都被更新為真。存儲槽對于在下一步確信的傳遞中使用的結(jié)點(diǎn)必須是真實(shí)的。
以一種相類似的方式，確信規(guī)則有一個(gè)特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且一種普通的確信規(guī)則圖解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是用一些存儲槽來表示的，如圖58所示。對存儲槽中儲存的數(shù)據(jù)，其解釋如下確信規(guī)則存儲槽 51- 描述-特殊規(guī)則定義的一個(gè)可讀描述。
存儲槽 52- 證據(jù)-規(guī)則的證據(jù)之名稱(例如一個(gè)先有假說或傳感器結(jié)點(diǎn))。
存儲槽 53- 假說-規(guī)則的假說之名稱(可能是一個(gè)假說或是發(fā)生的故障)。
存儲槽 54-SF函數(shù)用一個(gè)特殊函數(shù)例如一條寬的線性函數(shù)或一個(gè)常數(shù)定義的規(guī)則的充分性。
存儲槽 55-NF函數(shù)-用一個(gè)特殊函數(shù)，例如一條寬的線性函數(shù)或一個(gè)常數(shù)定義的規(guī)則的必要性。
存儲槽 56-SF-SF函數(shù)估計(jì)之后，充分性的特殊值。
存儲槽 57-NF-NF函數(shù)估計(jì)之后，必要性的特殊值。
存儲槽 58-上下文-包括上下文圖解的名稱或上下文名稱的邏輯組合。上下文圖解有0值(假)或1值(真)，是用監(jiān)測系統(tǒng)的情況決定的。在該存儲槽內(nèi)命名的上下文(或邏輯上下文組合)必須為真，以便該規(guī)則去檢驗(yàn)突發(fā)錯(cuò)誤。否則，該規(guī)則不能在診斷循環(huán)中使用。在一臺機(jī)器起動期間和機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可能使用不同的規(guī)則組。可以使用上下文來應(yīng)用適當(dāng)?shù)囊?guī)則。例如一個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能有“線路”的上下文，如果發(fā)電機(jī)的主電路斷路器是閉合的，則線路的上下文是1，如果不是閉合的，則為0。也可以建立其他上下文。有一些經(jīng)常認(rèn)為是真，另外一些經(jīng)常認(rèn)為是假。
存儲槽 59-更新-如果規(guī)則檢驗(yàn)的突發(fā)錯(cuò)誤是真。
從而看到，該存儲槽包括數(shù)學(xué)信息和描述信息。在診斷過程期間描述信息和已知函數(shù)或函數(shù)值用人們創(chuàng)造的規(guī)則基在診斷過程之前進(jìn)入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)數(shù)學(xué)值，例如MB，MD和CF是按照前面公式中的適當(dāng)公式來進(jìn)行計(jì)算的，并進(jìn)入它們適當(dāng)?shù)拇鎯Σ壑刑鎿Q了原存儲槽中的內(nèi)容。
本發(fā)明中一個(gè)參數(shù)的變換或稱為Paralt的規(guī)則是診斷系統(tǒng)中包括的一種專門類型的規(guī)則，并且可運(yùn)用它來變換或改變診斷系統(tǒng)中任何圖解所選定的任何存儲槽，根據(jù)假說，例如監(jiān)測傳感器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，從而能夠做到動態(tài)變更確信的傳遞。通常，要使用許多這種規(guī)則，一個(gè)典型的Paralt規(guī)則圖解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)70如圖5C所示，表示各種與規(guī)則相關(guān)的存儲槽，其定義如下
Paralt規(guī)則(帕拉特 規(guī)則)存儲槽 71-描述-定義Paralt規(guī)則的一個(gè)可讀描述。
存儲槽 72-證據(jù)-該規(guī)則監(jiān)測的已經(jīng)定義的證據(jù)結(jié)點(diǎn)之名稱存儲槽 73-證據(jù)存儲槽-在證據(jù)結(jié)點(diǎn)中特殊存儲槽的名稱，包括數(shù)字、典型的CF存儲槽。
存儲槽 74/75-最小/最大范圍-從-1到+1范圍內(nèi)的一個(gè)實(shí)數(shù)，只有當(dāng)證據(jù)存儲槽中的值是在定義的范圍之內(nèi)才會導(dǎo)致執(zhí)行Paralt規(guī)則。
存儲槽 76-變換-特殊函數(shù)，例如一個(gè)寬的線性函數(shù)，它把證據(jù)存儲槽的值變換成假說存儲槽所需要的值。
存儲槽 77-假說-用Paralt規(guī)則變更了的圖解，其中存在的一個(gè)或多個(gè)被提取過的名稱。
存儲槽 78 假說存儲槽-指定假說中存在的存儲槽名稱，在該存儲槽中的值將從以前檢驗(yàn)突發(fā)錯(cuò)誤的任何什么規(guī)則產(chǎn)生向任何一個(gè)Paralt規(guī)則的轉(zhuǎn)換。
存儲槽 79-上下文-包括上下文圖解的名稱或上下文名稱的邏輯組合。當(dāng)用監(jiān)測系統(tǒng)中的條件測定時(shí)，上下文圖解有數(shù)值0(假)或數(shù)值1(真)。在該存儲槽內(nèi)命名的上下文(或邏輯上下文組合)必須為真，以便使該規(guī)則能檢驗(yàn)突發(fā)錯(cuò)誤。否則該規(guī)則不能在診斷循環(huán)中使用。一臺機(jī)器在開始起啟時(shí)期和正常的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期可以使用兩組不同的規(guī)則。為了運(yùn)用適當(dāng)?shù)囊?guī)則可以利用上下文。例如一個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能有“線路”的上下文，如果發(fā)電機(jī)的主電路斷路器是閉合的，“線路”上下文將是1，否則，就是0。其他可能建立的上下文有的經(jīng)常已知為真，其他的經(jīng)常已知為假。
本發(fā)明所描述的是關(guān)于診斷在一個(gè)發(fā)電機(jī)中發(fā)生的特殊故障，導(dǎo)致結(jié)果可能發(fā)生故障的診斷過程中，使用規(guī)定的Paralt規(guī)則可以動態(tài)地變換確信的傳遞。
圖6表示一個(gè)簡化了的發(fā)電機(jī)82，剖開其外殼現(xiàn)出轉(zhuǎn)子83和定子鐵心84。該發(fā)電機(jī)的類型是用液態(tài)氫氣流經(jīng)轉(zhuǎn)子和定子的通風(fēng)管道，并在其中建立壓力區(qū)1-5，來冷卻發(fā)電機(jī)，其中每個(gè)區(qū)域與其鄰近區(qū)域都有壓力差。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，用鐵心密封裝置86防止在兩個(gè)相鄰的壓力區(qū)域之間漏掉氫氣，氣體在這些區(qū)域之間的流動情況用箭頭指明。在密封裝置和相鄰的金屬定子鐵心之間的空隙很小，大約在數(shù)千英吋的數(shù)量級。實(shí)際上，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，這個(gè)小空隙可能在密封裝置和鐵心之間導(dǎo)致中斷接觸，從而發(fā)生打火的情況。這種擊穿現(xiàn)象以及系統(tǒng)中其他類型的飛孤現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的中間接地線導(dǎo)線中的RF電流，并且可以用無線電頻率監(jiān)測器(RFM)88的方法進(jìn)行檢測，它將產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出信號，指示擊穿情況。在圖6中表示的一個(gè)第二傳感器是一個(gè)發(fā)電機(jī)監(jiān)測器(GCM)90，氫氣通過該監(jiān)測器，并經(jīng)過導(dǎo)管92和93進(jìn)行循環(huán)，以便檢測在發(fā)電機(jī)的氫氣氛中存在著的發(fā)熱點(diǎn)。在發(fā)生擊穿的情況下，密封裝置確實(shí)接觸到金屬部件，在氫氣中存在任何油霧或蒸汽都將變成離子化而引起粒子，這些粒子由導(dǎo)管92導(dǎo)入發(fā)電機(jī)情況監(jiān)測器(GCM)90，其結(jié)果是用輸出的信號來指示這種情況。從RFM88和GCM90輸出的傳感器信號輸入到診斷計(jì)算機(jī)上，并且任何指示擊穿情況和粒子情況發(fā)生異常的信號都會提供一些關(guān)于在鐵心密封方面存在火花的指示。
RFM傳感器和GCM傳感器都是在此領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所共知的，而且在商業(yè)上出現(xiàn)各種形式的變化。
圖7表示的是前面敘述過的結(jié)點(diǎn)和規(guī)則形式，在診斷過程中，為了測定圖6的發(fā)電機(jī)在鐵心密封方面出現(xiàn)火花而發(fā)生的故障，建立了子系統(tǒng)。傳感器結(jié)點(diǎn)100和102是位于診斷的頭一位上，分別接收RFM和GCM讀到的每個(gè)內(nèi)容，在此例中，在從0到100的標(biāo)尺上的正常范圍，滿標(biāo)尺表示百分比。
RFM傳感器結(jié)點(diǎn)100支持規(guī)則104，規(guī)則104使用的是一條寬的線性曲線，把RFM讀到的變換成一個(gè)可信度因子，該因子是RFM傳感器讀到的可信度高的因子，正如結(jié)點(diǎn)106所描述的。用圖8A為例表示一條寬的線性曲線，被儲存在規(guī)則104的SF函數(shù)存儲槽之中。從圖8A的實(shí)例中看到，其中的RFM讀出標(biāo)在水平坐標(biāo)上，而SF是標(biāo)在垂直坐標(biāo)上，如果在結(jié)點(diǎn)100上RFM讀出有大于60的數(shù)值，則充分性因子將是+1，根據(jù)前面提到的一個(gè)公式，讀到+1的可信度因子，事實(shí)上可信度是高的。
凡是讀出的值低于39的都產(chǎn)生一個(gè)-1的充分因子，其結(jié)果是用RFM讀出的測定肯定是不高的。在39與41之間和41與60之間讀出的值將根據(jù)曲線的特征有成比例的SF值。
在結(jié)點(diǎn)106的高讀出中的可信度，只有在證實(shí)了讀出的是RFM傳感器本身的情況之后，才能使用在另一個(gè)診斷設(shè)備上。
因此，用結(jié)點(diǎn)106上傳感器的高讀出的規(guī)則108做為它的證據(jù)來完成高讀出的證實(shí)工作，以及在結(jié)點(diǎn)110上證實(shí)的高讀出做為它的假說。規(guī)則108最初始的SF是+1，所以在傳感器沒有發(fā)生任何故障，在一個(gè)傳感器高讀出中的可信度將不變更地從結(jié)點(diǎn)106通過，到達(dá)結(jié)點(diǎn)110。
檢驗(yàn)傳感器情況的一種方式，如圖8B所示，是利用具有一條寬的線性充分性函數(shù)的規(guī)則112，其中將傳感器讀出的標(biāo)在水平軸上，將SF標(biāo)在垂直軸上。如果結(jié)點(diǎn)100的RFM讀出是在0-100之間的定義范圍內(nèi)，可利用規(guī)則112測定。凡是讀出接近這些邊界或在邊界之外的，表示一個(gè)傳感器發(fā)生故障。因此，在圖8B中，任何低于0或高于100的讀出將產(chǎn)生一個(gè)+1的充分性因子，導(dǎo)致在結(jié)點(diǎn)114中的一個(gè)100%可信度，即傳感器正在發(fā)生著故障。凡是讀出在1和99之間的，產(chǎn)生-1的SF，結(jié)果是該傳感器肯定沒有發(fā)生故障。
如果在該探測器中發(fā)生一個(gè)故障，則在傳感器的高讀出中，必然變換了確信的傳遞。按照本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)變換是用Paralt規(guī)則116，是利用如圖8C所示的一條寬的線性函數(shù)把發(fā)生故障的傳感器中的可信度變換成應(yīng)用規(guī)則108的SF函數(shù)形成的一個(gè)新的常數(shù)值。圖8C中，傳感器發(fā)生故障的可信度標(biāo)在水平軸上，而運(yùn)用規(guī)則108的SF函數(shù)的新的常數(shù)值標(biāo)在垂直軸上。正如前面所討論的那樣，SF值是在求SF函數(shù)值之后的充分性數(shù)值。由于SF是在規(guī)則的SF函數(shù)之新的常數(shù)值上取得，因而Paralt規(guī)則有效地改變了規(guī)則的SF函數(shù)。另外，參考圖5C所示的Paralt規(guī)則結(jié)構(gòu)，圖8C的曲線將被儲存在變更存儲槽76中。證據(jù)存儲槽72會包括結(jié)點(diǎn)114的名稱，與此同時(shí)，存儲槽73包括相應(yīng)證據(jù)的CF存儲槽(圖5A的存儲槽44)。因?yàn)?，如圖7的舉例中，Paralt規(guī)則正變成另一個(gè)規(guī)則，假說存儲槽77將存入被變更了的規(guī)則名稱，也就是規(guī)則108，然而存儲槽78將存放假說中正被變更的特殊存儲槽(圖5B的SF函數(shù)存儲槽54)。
一般來講，如果傳感器中發(fā)生故障的可信度為-1，表示沒有發(fā)生故障，然后，規(guī)則108的充分性因子，其數(shù)值為+1的，則保持不變。如果發(fā)生故障中的可信度因子是0或更大，表示發(fā)生一個(gè)故障，然后規(guī)則108的SF函數(shù)(一般來講就是SF)以0值代替，因此切斷從結(jié)點(diǎn)106-結(jié)點(diǎn)110的傳感器高讀出的確信傳遞。在0值和-1值之間的可信度因子產(chǎn)生成正比的SF函數(shù)差，在傳感器高讀出中，并不切斷確信的傳遞，只是減小了確信。
關(guān)于GCM傳感器，結(jié)點(diǎn)102支持規(guī)則120，該規(guī)則可將GCM讀出變更為低讀出的可信度因子，如在結(jié)點(diǎn)122上描述的那樣。當(dāng)規(guī)則使用的是一條寬的線性函數(shù)，例如在圖8D中所示，其中將GCM讀出標(biāo)在水平軸上，而將SF標(biāo)在垂直軸上。如在圖8D中見到的，任何讀出低于30的值產(chǎn)生+1的充分性因子，表示一個(gè)實(shí)際傳感器的低讀出，因此，值41或更大的值產(chǎn)生-1的充分性因子，表示GCM讀出的并不高。在30和40之間以及40和41之間的讀出值產(chǎn)生成正比的不同的充分性因子。
當(dāng)不存在GCM傳感器發(fā)生的故障時(shí)，在傳感器的低讀出中的可信度通過規(guī)則126到結(jié)點(diǎn)124不發(fā)生變化時(shí)，此時(shí)規(guī)則126具有+1的初始充分性因子。
然而，當(dāng)存在發(fā)生故障的GCM傳感器時(shí)，就對該確信的傳遞進(jìn)行處理。例如圖7中其測定方法與關(guān)于RFM傳感器的測定方法相同。也就是如果GCM讀出小于0或大于100，規(guī)則128會導(dǎo)致產(chǎn)生+1的充分性因子，而如果讀出是在1和99之間，如前面敘述過的圖8B中一條寬線性函數(shù)那樣，會產(chǎn)生-1的充分性因子。使用產(chǎn)生的充分性因子計(jì)算結(jié)點(diǎn)130上正在發(fā)生故障的GCM中的確信，如前所述，結(jié)點(diǎn)130支持Paralt規(guī)則132，該規(guī)則在它的變更存儲槽中儲存著與圖8C中相同的一條寬線性函數(shù)。規(guī)則126被指定為Paralt規(guī)則132的假說，并且規(guī)則126的SF函數(shù)將是被變更的假說槽，其方法與前面敘述過的Paralt規(guī)則和規(guī)則108相同。
證實(shí)了結(jié)點(diǎn)110有高的RFM傳感器讀出以及證實(shí)了結(jié)點(diǎn)124有低的GCM傳感器讀出，這些讀出分別支持規(guī)則134和135，導(dǎo)致發(fā)生故障的結(jié)點(diǎn)138指示在發(fā)電機(jī)鐵心的密封方面出現(xiàn)擊穿火花。
假設(shè)規(guī)則134和135的充分性因子和必要性因子，二者都等于0.5。進(jìn)一步假設(shè)兩個(gè)傳感器讀出的都在它們允許的范圍之內(nèi)，并且RFM讀出的低于39，GCM讀出的高于41。利用那條寬線性函數(shù)和前面提供的公式，對傳感器發(fā)生的故障114和130，二者的CF都是-1，其結(jié)果證實(shí)了在結(jié)點(diǎn)110和124上讀出的每一個(gè)都會有一個(gè)相關(guān)的CF為-1的值(在高RFM讀出中的確信和在低GCM讀出中的確信)。從而，發(fā)生故障的138中的可信度因子經(jīng)過計(jì)算是-0.75，因?yàn)樵撝凳秦?fù)的，非常有力地說明沒有發(fā)生故障。
假設(shè)在一些隨后讀出的，RFM傳感器結(jié)點(diǎn)100接收到一個(gè)數(shù)值62，并且GCM傳感器結(jié)點(diǎn)102接收到一個(gè)數(shù)值10，表示出現(xiàn)火花擊穿情況。在沒有探測器發(fā)生故障的情況下，經(jīng)過證實(shí)為高的和低的傳感器結(jié)點(diǎn)110和124中的可信度，二者都是+1，結(jié)果，在結(jié)點(diǎn)138上發(fā)生故障的可信度因子為0.75，就有力地指示火花擊穿的情況。
再假設(shè)后來讀出的值中，RFM傳感器讀出的超出標(biāo)尺，達(dá)到數(shù)值為103。在此例中，規(guī)則108的充分性因子為0，結(jié)果，可信度因子為0用來證實(shí)結(jié)點(diǎn)110為高RFM傳感器讀出。在這種情況下，在發(fā)生故障的結(jié)點(diǎn)138中，其可信度經(jīng)過計(jì)算為0.5，該可信度以及所有計(jì)算出來的可信度都可能轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的顯示信號用來輸入到顯示裝置15上，向操作人員表示系統(tǒng)的情況。
到此，基于規(guī)則的診斷系統(tǒng)的情況已經(jīng)敘述完了，其中確信的傳遞情況導(dǎo)致可能發(fā)生故障的總的結(jié)果。由于考慮到在診斷過程中傳感器發(fā)生的故障是變化的，確信的傳遞也動態(tài)地進(jìn)行著變化。
通常情況下，可運(yùn)用Paralt規(guī)則去變更任何存儲槽或者變更整個(gè)診斷系統(tǒng)的任何圖解的存儲槽。圖7是個(gè)基本的實(shí)例，僅僅做為本發(fā)明某一方面的示范。雖然圖7中變更的是另一種規(guī)則的SF函數(shù)存儲槽，然而應(yīng)理解為可以在其他方面加以應(yīng)用，變更SF和NF兩個(gè)函數(shù)同樣有效地改變規(guī)則的SF和NF值。運(yùn)用本發(fā)明的Paralt規(guī)則，可以改變其他解圖的函數(shù)以及描述名稱。再者，用不允許的一個(gè)特殊規(guī)則去檢驗(yàn)突發(fā)故障，可能終止確信的傳遞。用僅僅改變另一個(gè)規(guī)則的上下文存儲槽的方法，Paralt規(guī)則可以完成后面的功能。例如電流上下文的名稱可以用已知為0值(假的)的不同的上下文代替。Paralt規(guī)則的另一種運(yùn)用如圖9所示，其中已給出有關(guān)參數(shù)。
在許多診斷過程中結(jié)論的得到，又稱為，是利用某一定事件的發(fā)生時(shí)間。因此對診斷的過程，在建立的子系統(tǒng)中，使用了時(shí)間的傳遞。圖9表示Paralt規(guī)則的另一種用處，由于特殊事件的發(fā)生，而建立了時(shí)間和時(shí)間的傳遞。
結(jié)點(diǎn)150代表一個(gè)傳感器的結(jié)點(diǎn)，送進(jìn)連續(xù)地進(jìn)行更新的時(shí)間。時(shí)間通過規(guī)則154傳遞到結(jié)點(diǎn)152。結(jié)點(diǎn)156代表發(fā)生一預(yù)定事件，該事件用一個(gè)Paralt規(guī)則158連接到規(guī)則154上，用另一個(gè)Paralt規(guī)則159連接到結(jié)點(diǎn)152上。在沒有事件發(fā)生的時(shí)候，用規(guī)則154傳遞的時(shí)間，連續(xù)地更新結(jié)點(diǎn)152。結(jié)點(diǎn)162同樣接收來自規(guī)則164的時(shí)間，如果事件發(fā)生的時(shí)間是T0，就可能計(jì)算事件發(fā)生之后的時(shí)間，也就是時(shí)間減去T0。當(dāng)沒有事件發(fā)生時(shí)，即時(shí)時(shí)間傳遞到結(jié)點(diǎn)152，從而結(jié)點(diǎn)162從即時(shí)時(shí)間中扣除即時(shí)時(shí)間，其結(jié)果，時(shí)間為0。
根據(jù)發(fā)生的事件，可以運(yùn)用Paralt規(guī)則158檢驗(yàn)突發(fā)錯(cuò)誤，舉例說明，改變規(guī)則154的上下文(圖5B中的存儲槽58)，給它定值為0，再切斷時(shí)間的傳遞，在什么情況下結(jié)點(diǎn)152將儲存最后接收到的時(shí)間，即發(fā)生事件時(shí)相應(yīng)的時(shí)間。然而這個(gè)儲存下來的時(shí)間，只有結(jié)點(diǎn)152被更新時(shí)才傳遞到規(guī)則162。因此，可以運(yùn)用Paralt規(guī)則159來維持該結(jié)點(diǎn)的更新過的存儲槽(圖5A中的存儲槽47)處于一種連續(xù)的真實(shí)狀態(tài)中，這樣一來，發(fā)生事件的時(shí)間被傳遞到連續(xù)地接收即時(shí)時(shí)間的結(jié)點(diǎn)162上，從而計(jì)算出自事件之后的時(shí)間，用來在診斷過程中經(jīng)過規(guī)則166再次傳遞。關(guān)于基于傳感器的診斷設(shè)備，在特殊的探測器中讀出的，可能發(fā)生事件的急劇變化，并且其中一條導(dǎo)致傳感器可能發(fā)生故障的證據(jù)將是自急劇變化之后的持續(xù)時(shí)間。
雖然圖7表示的是使用一個(gè)簡單結(jié)(100)和規(guī)則(112)測定一傳感器發(fā)生的故障，但可理解為在復(fù)雜的受監(jiān)測的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，利用很多規(guī)則和測試條件，也可以實(shí)現(xiàn)測定傳感器發(fā)生的故障。
附圖中使用編號的意義符號表 編號 附圖號運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng) 10 1顯示 15 1顯示 15 7證據(jù) 16 2假說 18 2證據(jù) 28 3證據(jù) 29 3證據(jù) 30 3證據(jù) 31 3假說 32 3RFM(無線電頻率監(jiān)測器) 88 6GCM(發(fā)電機(jī)情況監(jiān)測器) 90 6RFM傳感器 100 7高RFM傳感器讀出 106 7證實(shí)了的高RFM傳感器讀出 110 7RFM正發(fā)生故障 114 7低GCM傳感器讀出 122 7證實(shí)了的低GCM傳感器讀出 124 7GCM正發(fā)生故障 130 7在鐵心密封方面存在火花擊穿 138 7時(shí)間 150 9
事件的時(shí)間(T0) 152 9事件 156 9
權(quán)利要求
1.計(jì)算機(jī)控制的診斷設(shè)備是用來診斷運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)有無發(fā)生故障，包括在上述計(jì)算機(jī)存儲器范圍內(nèi)，用來存儲與被診斷的特殊運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)則基的裝置，并能運(yùn)用該裝置對有關(guān)上述系統(tǒng)的情況獲得一個(gè)或多個(gè)結(jié)果，上述規(guī)則基是包括著很多圖解，上述每個(gè)圖解都是用有很多存儲槽的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義的。在這些存儲槽中儲存著圖解的特殊屬性，上述規(guī)則基至少包括一個(gè)專用規(guī)則，根據(jù)發(fā)生的預(yù)定事件，運(yùn)用上述專用規(guī)則改變?nèi)魏纹渌A(yù)置圖解的預(yù)定存儲槽中的內(nèi)容。
2.如權(quán)利要求
1所述的診斷設(shè)備，包括許多與上述運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)互相連接起來的傳感器，并可用來提供有關(guān)信號以指示上述系統(tǒng)的預(yù)測運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù);用來將上述傳感器信號輸入到計(jì)算機(jī)的裝置;存儲裝置，在上述計(jì)算機(jī)存儲器的容量范圍內(nèi)，用來儲存與被診斷的特殊運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)相關(guān)的規(guī)則基;可運(yùn)用上述規(guī)則基響應(yīng)上述傳感器信號來傳遞確信，至少能在上述運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中確信隨后發(fā)生的一個(gè)特殊故障;可運(yùn)用上述規(guī)則基響應(yīng)傳感器信號診斷上述傳感器本身可能發(fā)生的故障，上述規(guī)則基至少包括一個(gè)專用規(guī)則，可用來變更上述確信的傳遞，做為任一傳感器發(fā)生故障的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求
2所述的診斷設(shè)備，包括上述規(guī)則基的規(guī)則，可用來響應(yīng)上述傳感器信號，根據(jù)上述傳感器信號，診斷上述運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)發(fā)生的故障，上述規(guī)則基包括了許多圖解，上述每個(gè)圖解都是用其中儲存圖解特殊屬性的許多存儲槽之中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來定義的，并且上述規(guī)則基至少包括一個(gè)專用規(guī)則，可根據(jù)上述許多傳感器中，至少其中的一個(gè)所發(fā)生的預(yù)定情況，來改變其他預(yù)定圖解中至少其中的一個(gè)存儲槽的內(nèi)容。
4.如權(quán)利要求
3所述的診斷設(shè)備，其中上述許多圖解包括許多規(guī)則，每個(gè)規(guī)則都將證據(jù)和其后的假說連接起來。
5.如權(quán)利要求
4所述診斷設(shè)備，其中上述每個(gè)規(guī)則都與規(guī)則的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲槽中儲存的充分性因子相關(guān)，并且在規(guī)則的假說中當(dāng)規(guī)則的證據(jù)是真時(shí)，用數(shù)字定義確信的程度，可運(yùn)用上述專用規(guī)則，根據(jù)上述預(yù)測故障的發(fā)生，有效地改變另一個(gè)規(guī)則的有效因子的數(shù)值。
6.如權(quán)利要求
4或5所述的診斷設(shè)備，其中上述每個(gè)規(guī)則都與規(guī)則的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲槽中儲存的預(yù)測必要性因子相關(guān)，并且用數(shù)字規(guī)定，對于假說為真所必需存在的證據(jù)達(dá)到何種程度、可運(yùn)用上述專用規(guī)則根據(jù)上述預(yù)測發(fā)生的故障，有效地改變另一個(gè)規(guī)則的必要性因子的數(shù)值。
7.如權(quán)利要求
1-6中的任何一個(gè)，其中上述每個(gè)假說都包括一個(gè)更新存儲槽，在上述假說參與上述診斷之前，必須給更新存儲槽一個(gè)真值，可運(yùn)用上述專用規(guī)則根據(jù)發(fā)生的上述事件，給預(yù)定假說的上述更新存儲槽提供上述真值。
8.如權(quán)利要求
7所述的診斷設(shè)備，其中上述每個(gè)規(guī)則都包括一個(gè)上下文存儲槽，指定一個(gè)上下文，這里的上下文可能是真，也可能是假，只有當(dāng)它們相關(guān)的上下文是真，上述規(guī)則才參與到上述診斷，并且可運(yùn)用上述專用規(guī)則至少提供一個(gè)已知為真或已知為假的上下文的選擇規(guī)則。
專利摘要
基于診斷系統(tǒng)傳感器的，用來對運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)進(jìn)行線路情況和實(shí)際時(shí)間的監(jiān)測。診斷設(shè)備有個(gè)網(wǎng)絡(luò)，指示在運(yùn)轉(zhuǎn)著的系統(tǒng)中導(dǎo)致設(shè)備可能發(fā)生一個(gè)或多個(gè)故障。該指示是動態(tài)變化的，做為傳感器本身運(yùn)轉(zhuǎn)情況的一個(gè)函數(shù)。
文檔編號G06F11/32GK85106154SQ85106154
公開日1987年3月4日 申請日期1985年8月15日
發(fā)明者克里斯·特納·凱姆普, 西蒙·勞溫費(fèi)爾德, 馬克·斯蒂芬·弗克斯 申請人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan