[发明专利]一种基于语义的生产线设备故障诊断系统及方法

说明书

本发明请求保护一种基于语义的生产线设备故障诊断系统及方法，包括，原始信息层，语义层，服务层和应用层。使用语义本体技术对原始故障信息进行语义化描述。即使用类和属性进行形式化规范说明。然后在此基础上利用推理技术进行故障诊断。所述原始信息层通过搜集和调研各种资料、经验、知识等等对原始故障信息进行收集。所述语义层即是构建故障诊断知识库和模糊推理系统。其中故障诊断知识库是构建故障本体知识库和规则库。所述服务层即包括查询服务和知识库管理服务。所述应用层包括用户登录管理模块，知识库管理模块，故障诊断模块，维修方案模块。本发明可以有效检查生产线设备故障产生的原因，从而减少因为生产线设备故障导致的停机时间。

技术领域

本发明属于语义网和生产线设备的结合领域，涉及一种基于语义和模糊推理的生产线设备故障诊断机制研究。

背景技术

我国制造业发展迅速，生产线上的设备也是多种多样，机器设备经常处在高负荷，长时间的运转当中，机械设备难免发生故障。由于生产线设备故障知识来源多且分散，比如专家书籍网络等。这些知识往往是异构的，相互之间缺乏精确的语义信息，很容易造成生产线故障信息的重复构建问题。故障征兆和故障原因之间不是一一映射关系，而是多对多关系，即一种故障现象可能有多种故障原因，一种故障原因也可能导致多处故障。各种故障原因、故障现象相互交错，相互诱导，再加上认知上的限制，对某些设备故障现象和故障原因之间的因果关系难以确定。

作为一种新型的数据处理技术，语义网技术在对信息进行组织与管理以及实现一些智能化应用等方面具有独特优势。其中本体是对概念以及概念之间关系的精确描述，在知识的重用和共享方面优势明显，近年来愈来愈受到人们的关注。利用语义网技术可以对异构的故障信息进行语义化描述，故障信息被定义的更加完好，能够促进计算机和人更好的协作。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于语义的生产线设备故障诊断系统及方法。本发明的技术方案如下：

一种基于语义的生产线设备故障诊断系统，其包括：

数据源层：用于获取生产线设备故障的原始信息，包括获取故障现象、故障原因、维修方案在内的原始信息以及原始信息之间所对应的关系；

语义层：包括故障诊断知识库和模糊推理系统，故障诊断知识库包括本体库和规则库，本体库存放生产线设备故障相关的本体模型和语义数据，规则库用于存放生产线设备故障现象、故障原因以及维修方法所需推理的相关规则，，规则库用于存放生产线设备故障现象、故障原因以及维修方法所需推理的相关规则，模糊推理系统用于不确定性的故障现象与故障原因的推理；根据获取到的故障现象、故障原因、故障源、维修方案在内的原始信息，在TopBraidComposer本体编辑器下构建本体模型，然后在利用逻辑规则语言Prolog(Programming in Logic)编辑故障原因与故障现象之间的推理规则，把故障原因、故障现象、故障源、维修方案本体模型以及推理规则存储在语义图形数据库；

服务层：包括查询服务模块和知识库管理服务模块，其中查询服务是对来自应用层的故障诊断和维修方法的请求进行web封装，供应用层调用；知识库管理服务模块用于生产线设备故障本体库和规则库的管理；

应用层：包括用户登录管理模块，知识库管理模块，故障诊断模块，维修方案模块，所述用户登录管理模块用于人员的注册和管理；所述知识库管理模块用于对故障诊断知识库的增加、删除或者修改；所述故障诊断模块用于对生产线设备故障进行诊断；所述维修方案用于查询故障现象所对应的故障维修方法。

进一步的，所述故障诊断模块中，对于故障诊断能进行精确推理的实行精确推理，不能精确推理的则进行模糊推理，最后输出由隶属度大小排序的故障原因集合。