(1)知识库

    知识库是专家系统的关键部件之一，知识库的设计就是对知识表现形式的设计。知识库中存放锅炉所有部件的故障案例集，案例集中包括教材、专家和维修人员的知识和经验，具体是利用关系数据库的一个记录表示一条案例。因此，对案例库的管理和维护完全可以由数据库管理系统来完成。

    (2)推理机

    推理机是专家系统的核心，其主要作用是根据用户的输入处理知识库中的数据，进行案例搜索和案例匹配，最后得到诊断结果和诊断解释。

    (3)数据库

    数据库用于存储知识库、中间推理结果和最终得出的结论，与推理机结合以提高推理效率。

    (4)知识获取器

    知识获取器实际上是一个知识获取子程序，是专家系统与领域专家的接口，其作用是新知识(案例)的录入，原有的知识(案例)的修改和扩充。

    (5)解释器

    解释器模拟专家在解决问题时对其推理过程和结论进行解释，这是专家系统透明特点的集中表现。这样做可以使用户更容易接受整个推理过程和所得出的结论，同时也为系统的维护和专家经验的传授提供了方便。

    (6)人机界面

    人机界面是实现系统与用户交互的模块， 一方面领域专家可以通过人机接口实现对知识库(案例库)的维护。另一方面用户直观地了解诊断情况，并将诊断结果存入诊断结论库中。

3　专家系统的构建

    3.1　知识库的创建

    知识库的存储是以关系数据库的形式实现的，关系数据库的显著特点是一个关系就是一张二维表，数据库由若干张二维表构成，数据库中的实体与联系等均按二维表的形式存放，二维表中的每一行为一条记录，它对应一个特定的实体，二维表中的每一列称为一个字段，它对应实体的某个属性。二维表之间通过相同的属性名进行关联。这样一条完整的信息便可同时由几张不同的二维表唯一地确定下来。在本专家系统中，知识库由案例库及诊断结论库组成，其中案例库存放规则，由案例征兆表及结果表组成。案例征兆表存放规则中的条件部分，结果表中存放结论部分，两表用“案例号”外键联系起来。如下为两表的数据结构：

表1 案例征兆表和结果表：

    诊断时，当从案例征兆表中找到故障现象时，可从结果表中找到对应的故障原因等信息。对于某一个案例，相当于：

    IF 系统名AND 部件名 AND 故障现象 THEN 故障原因 AND 处理措施 AND 可信度=概率

    一条案例只存放一条规则关系，案例之间是相互独立的，但是一条案例的结论部分可以恰好是另一条案例的征兆部分，这样可以进行连锁诊断，直到找出最初的故障原因。

    诊断结论库由诊断结论表组成。诊断结论表由系统名、部件名、故障现象、故障原因、排除方法、诊断时间，诊断人七列组成，在每次故障诊断结束后自动将诊断信息存入诊断结论表中，为数据库的数据挖掘提供数据源。对知识库的维护主要包括对案例的添加、修改、删除、保存等操作．通过数据库本身的功能实现起来非常方便。系统操作界面如图2和图3所示。

    3.2　推理机设计

    推理机实际就是一段实现故障推理的程序，可以很方便地实现故障推理，具体可分为两种情况，一种是从故障现象入手，即当知道故障现象时，可根据现象的语言描述，提取关键字，利用数据库本身的文本查找，搜索匹配功能，对故障进行初步诊断，找出相似的案例集。接着按照正向推理的步骤，采用人机交互的方法，根据已知和提示信息进行精确的珍断，按照系统名称，部件名称，故障现象，故障原因的顺序依次进行简单的肯定或否定判断，最终实现故障诊断，主要的推理程序如下：

    strSQL = "select 案例号 from 案例征兆表 where 故障现象 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,处理措施,可信度 from 结果表 where 案例号='" & 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

    另一种是已知故障部件来进行故障诊断，即在已知故障所在的部件的情况下，直接调用该部件的故障案例集作为相似案例集，接着根据人机交互和提示窗口的提示信息，通过循环判断来实现对故障的诊断。

4　结束语

    随着专家系统应用的日趋广泛，以及各类新技术的不断涌现，用户对智能故障诊断系统提出了更高的要求。利用关系数据库构造系统知识库，为知识库的建立、维护、扩充和完善提供了一种实用方法；在关系数据库基础上设计推理机，利用数据库本身的数据查询、搜索等功能方便地对知识库进行管理；利用数据库的数据挖掘功能对诊断结果数据进行数据挖掘，找出隐藏的规律，拓展了专家系统的统计分析功能，对故障诊断专家系统的建立和发展具有一定的指导意义，相信这一功能必将得到更广泛的应用。

参考文献：

    [1] 蔡自兴. 约翰?德尔金，龚涛. 高级专家系统：原理，设计及应用[M].北京：科学出版社，2005.8.

    [2] 劳佳锋，沈力学，盛颂恩. 基于数据库技术的远程故障诊断专家系统的研究[J] . 机电工程. 2003，20 (5): 79-81.

    [3] 陈士昂，刘 谨，吴惠明. 数据库及其相关技术在故障诊断专家系统中的应用[J]. 机电工程. 2004, 2l (3): 13-16.

作者信息：

    周学伟，于  洋, 陈  亮，杨  青（沈阳理工大学信息科学与工程学院，辽宁  沈阳  110168）