專利名稱：一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專家系統(tǒng)工具，尤其是一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，供電部門總是期望各種電力設(shè)備安全正常地運(yùn)行，在實現(xiàn)這個目標(biāo)的過程中，專家系統(tǒng)扮演著很重要的角色。然而傳統(tǒng)的專家系統(tǒng)是基于PC的，由于專家系統(tǒng)需要一個大型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，因此傳統(tǒng)方式顯得捉襟見肘?；ヂ?lián)網(wǎng)的到來深深地影響著現(xiàn)代配網(wǎng)自動化系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。目前專家系統(tǒng)所采用的局域網(wǎng)方式已經(jīng)逐步地被可隨時隨地獲取的萬維網(wǎng)所取代了。
如今的配電網(wǎng)系統(tǒng)中，部署了大量的狀態(tài)監(jiān)測、診斷、控制以及數(shù)據(jù)獲取的工具和系統(tǒng)。這產(chǎn)生了很多的問題，比如網(wǎng)絡(luò)中許多數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)需要傳播、大量數(shù)據(jù)需要解析、數(shù)據(jù)解析出來后需要針對故障給出正確的診斷等等。現(xiàn)有的基于PC的專家系統(tǒng)難以及時傳輸、處理海量的數(shù)據(jù)、更做不到將數(shù)據(jù)分析給出正確的診斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具，能夠處理大量的數(shù)據(jù)、可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用的信息且能夠在正確的時間向合適的人提供正確的信息。解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具，其特征是包括專家系統(tǒng)外殼以及智能故障診斷及控制范例；所述的專家系統(tǒng)外殼包含知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)以及圖形用戶界面；所述的知識庫中數(shù)據(jù)來源于不同區(qū)域?qū)＜业耐评?、故障事件歷史數(shù)據(jù)、以及通過簡單IF-THEN規(guī)則形成的數(shù)據(jù)，知識庫主要分為三個部分變量段、規(guī)則段和疑問段；變量段定義知識庫中所有的變量，規(guī)則段定義所有的可以用來代表知識的規(guī)則，疑問段包含了所有的問題以及選項，以生產(chǎn)規(guī)則的形式進(jìn)行存儲，且包含著if-else規(guī)則；所述的數(shù)據(jù)庫是用來進(jìn)行信息的收集和存儲，數(shù)據(jù)均以問題和答案的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，專家系統(tǒng)外殼的數(shù)據(jù)庫表分為三個區(qū)域識別區(qū)、問題區(qū)和答案區(qū)；通過鍵入與查詢彳目息相關(guān)的關(guān)鍵字，就可以進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫中；而后，顯不出所有與關(guān)鍵字相關(guān)的問題；所述的推理機(jī)提供系統(tǒng)控制，其利用專家領(lǐng)域的知識來了解清楚現(xiàn)狀，然后給出推理信息，推理機(jī)的機(jī)制是通過知識庫的規(guī)則將用戶輸入的問題和答案之間建立連接，并可以進(jìn)行持續(xù)的會話，直到最終獲得結(jié)論；推理機(jī)可以被看作一種有限狀態(tài)機(jī)，包括三個動作狀態(tài)匹配規(guī)則、選擇規(guī)則、以及執(zhí)行規(guī)則；在第一個匹配規(guī)則的狀態(tài)，推理機(jī)查詢所有滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容的規(guī)則，并給出用于進(jìn)一步執(zhí)行的候選項，這些候選項統(tǒng)稱為沖突集；接著推理機(jī)將沖突集傳遞給第二個狀態(tài)，即選擇規(guī)則；在這個狀態(tài)，若干個選擇策略將由推理機(jī)決定到底哪一條規(guī)則會被實際執(zhí)行；最后，選擇的實例化傳遞到第三個狀態(tài)，即執(zhí)行規(guī)則，此時推理機(jī)以實例化的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，執(zhí)行或者拋棄選定的規(guī)則；所述的圖形用戶界面包括三個部分I)輸入界面輸入界面采用C#. NET技術(shù)開發(fā)，通過⑶I管理員頁面來訪問程序包，使專家意見以文本格式作為知識文檔進(jìn)行上傳，且允許專家或者專業(yè)工程師作為管理員主動更新數(shù)據(jù)表;2)用戶界面用戶界面采用C#. NET技術(shù)開發(fā)，通過⑶I用戶頁面來訪問程序包，允許創(chuàng)建新用戶且允許用戶咨詢專家系統(tǒng)以獲得決策支持；3)工作存儲器工作存儲器用來存儲專家系統(tǒng)獲取的故障信息；所述的智能故障診斷及控制范例是基于專家系統(tǒng)外殼所開發(fā)的，該范例利用專家系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)故障診斷和控制調(diào)用；通過采集大量的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)由知識工程師從現(xiàn)場專家、故障發(fā)生時的歷史數(shù)據(jù)等處采集。獲取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為IF-THEN規(guī)則的形式存儲在知識庫中，或者轉(zhuǎn)化為問題和答案形式存儲在數(shù)據(jù)表里。所述的知識庫中所有采集到的數(shù)據(jù)首先按照各種設(shè)備的名稱、故障癥狀、故障原因以及解決方法的格式列成表格，然后轉(zhuǎn)換成決策樹，最后形成專家系統(tǒng)知識庫中的規(guī)則。專家系統(tǒng)工具包可以在網(wǎng)絡(luò)上建立服務(wù)器，支持互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)，因而分散在各地的用戶都可以使用這個工具包。當(dāng)選擇知識庫時，用戶會進(jìn)入一個問答片段，讓用戶選擇故障的癥狀表現(xiàn)。當(dāng)選擇數(shù)據(jù)庫時，頁面提供給用戶一個搜索引擎，用戶可以鍵入相關(guān)設(shè)備的關(guān)鍵字來進(jìn)行搜索，從而得到詳細(xì)的答案。本發(fā)明利用廣泛且大量的信息和采集到的數(shù)據(jù)，針對配網(wǎng)自動化系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和控制，具有友好的圖形用戶界面、一個連接到知識庫的專家系統(tǒng)外殼鏈接、以及一個連接到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫工具鏈接。這三個方面都是基于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)開發(fā)的，如C#. NET、ASP. NET、MS Access數(shù)據(jù)庫工具、以及動態(tài)鏈接庫(DLL)文件。有益效果本發(fā)明能夠處理各種對象的故障，如變壓器、交直流電機(jī)、以及各種類型的配用電設(shè)備。該系統(tǒng)能夠模仿專家，基于獲取的知識，利用知識庫和數(shù)據(jù)庫來推理故障場景。使用起來簡單、靈活且友好?？梢噪x線獨立運(yùn)行，也可以基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。


圖1為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)外殼工具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為專家系統(tǒng)知識庫的典型格式示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，為本發(fā)明的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)外殼工具的結(jié)構(gòu)示意圖。以下是一個利用本發(fā)明的專家系統(tǒng)工具來進(jìn)行故障診斷和清除的例子。
基于變電站的變壓器，由于與變壓器配套安裝了各種信息量采集的傳感器或錄波器，所以當(dāng)變壓器當(dāng)前的運(yùn)行值偏離規(guī)定值時，操作員可以很輕易的發(fā)現(xiàn)，然后在本發(fā)明的專家系統(tǒng)工具的用戶界面中選擇故障變壓器的型號以及相應(yīng)的故障癥狀(如溫度過高等)。此時程序包依次查詢數(shù)據(jù)庫中此類變壓器的相關(guān)信息，同時推理機(jī)根據(jù)知識庫進(jìn)行推理判斷，最終顯示出變壓器故障清除的解決方案。仿照上述方法，關(guān)于配網(wǎng)以及電力系統(tǒng)設(shè)備的任何故障，都可以很容易的通過智能故障診斷和控制范例來解決。從故障中采集的大量數(shù)據(jù)都被存儲在程序工具包的知識庫和數(shù)據(jù)庫中?；谶@些采集到的數(shù)據(jù)，程序包中的每種設(shè)備都會形成相應(yīng)的表、決策樹以及知識庫規(guī)則。易擴(kuò)展性是基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具的主要特點，所以當(dāng)新設(shè)備加入時，開發(fā)的專家系統(tǒng)工具中的知識庫規(guī)則和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)都會進(jìn)行相應(yīng)的更新。同時，這個工具包還可以在網(wǎng)絡(luò)上建立服務(wù)器，支持互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)，所以全球各地的用戶都可以使用這個工具包。新用戶通過注冊，輸入用戶名和密碼就可以登錄到系統(tǒng)中來。登陸頁面連接了用戶和顯示選擇設(shè)備的主頁。在網(wǎng)頁上點擊所需設(shè)備的圖像，可以將用戶轉(zhuǎn)到相應(yīng)的設(shè)備頁面，然后給出所選設(shè)備的知識庫或者數(shù)據(jù)庫選項。當(dāng)選擇知識庫時，用戶會進(jìn)入一個問答片段，讓用戶選擇故障的癥狀表現(xiàn)。在最終向用戶給出發(fā)生故障的解決方案后，問答片段結(jié)束。當(dāng)選擇數(shù)據(jù)庫時，頁面提供給用戶一個搜索引擎，用戶可以鍵入相關(guān)設(shè)備的關(guān)鍵字來進(jìn)行搜索，從而得到詳細(xì)的答案。這個頁面讓用戶很自由地從知識庫轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)庫。登陸管理員的用戶名和密碼可以登入管理員頁面，很方便的隨時上傳新加入的知識庫，并更新已存在的數(shù)據(jù)庫。專家系統(tǒng)工具包只要在互聯(lián)網(wǎng)上建立服務(wù)器，或者在本地局域網(wǎng)建立主機(jī)，所有注冊的用戶都可以無限制的使用。用戶可以通過各種瀏覽器使用專家系統(tǒng)工具包，不需要了解關(guān)于工具包的專業(yè)技術(shù)，只需要輸入網(wǎng)址、進(jìn)入登陸界面，就可以使用它來進(jìn)行故障診斷和控制。相比較傳統(tǒng)的只支持單一用戶、只兼容有限知識庫的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中開發(fā)的專家系統(tǒng)外殼工具，完美支持知識庫以及數(shù)據(jù)庫，并允許全球各地若干用戶同時在線使用。如果現(xiàn)場需要專家數(shù)據(jù)和專家知識意見，但是苦于缺乏專業(yè)人員，或者現(xiàn)場人員不能從不同方面給出專業(yè)意見時，基于網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)外殼開發(fā)的工具便是解決此類問題最佳的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具，其特征是包括專家系統(tǒng)外殼以及智能故障診斷及控制范例；所述的專家系統(tǒng)外殼包含知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)以及圖形用戶界面；所述的知識庫中數(shù)據(jù)來源于不同區(qū)域?qū)＜业耐评?、故障事件歷史數(shù)據(jù)、以及通過簡單IF-THEN規(guī)則形成的數(shù)據(jù)，知識庫主要分為三個部分變量段、規(guī)則段和疑問段；變量段定義知識庫中所有的變量，規(guī)則段定義所有的可以用來代表知識的規(guī)則，疑問段包含了所有的問題以及選項，以生產(chǎn)規(guī)則的形式進(jìn)行存儲，且包含著if-else規(guī)則；所述的數(shù)據(jù)庫是用來進(jìn)行信息的收集和存儲，數(shù)據(jù)均以問題和答案的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，專家系統(tǒng)外殼的數(shù)據(jù)庫表分為三個區(qū)域識別區(qū)、問題區(qū)和答案區(qū)；通過鍵入與查詢/[目息相關(guān)的關(guān)鍵字，就可以進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫中；而后，顯不出所有與關(guān)鍵字相關(guān)的問題；所述的推理機(jī)提供系統(tǒng)控制，其利用專家領(lǐng)域的知識來了解清楚現(xiàn)狀，然后給出推理信息，推理機(jī)的機(jī)制是通過知識庫的規(guī)則將用戶輸入的問題和答案之間建立連接，并可以進(jìn)行持續(xù)的會話，直到最終獲得結(jié)論；推理機(jī)可以被看作一種有限狀態(tài)機(jī)，包括三個動作狀態(tài)匹配規(guī)則、選擇規(guī)則、以及執(zhí)行規(guī)則；在第一個匹配規(guī)則的狀態(tài)，推理機(jī)查詢所有滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容的規(guī)則，并給出用于進(jìn)一步執(zhí)行的候選項，這些候選項統(tǒng)稱為沖突集；接著推理機(jī)將沖突集傳遞給第二個狀態(tài)，即選擇規(guī)則；在這個狀態(tài)，若干個選擇策略將由推理機(jī)決定到底哪一條規(guī)則會被實際執(zhí)行；最后，選擇的實例化傳遞到第三個狀態(tài)，即執(zhí)行規(guī)則，此時推理機(jī)以實例化的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，執(zhí)行或者拋棄選定的規(guī)則；所述的圖形用戶界面包括三個部分1)輸入界面輸入界面采用c#. NET技術(shù)開發(fā)，通過⑶I管理員頁面來訪問程序包，使專家意見以文本格式作為知識文檔進(jìn)行上傳，且允許專家或者專業(yè)工程師作為管理員主動更新數(shù)據(jù)表；2)用戶界面用戶界面采用C#· NET技術(shù)開發(fā)，通過GUI用戶頁面來訪問程序包，允許創(chuàng)建新用戶且允許用戶咨詢專家系統(tǒng)以獲得決策支持；3)工作存儲器工作存儲器用來存儲專家系統(tǒng)獲取的故障信息；所述的智能故障診斷及控制范例是基于專家系統(tǒng)外殼所開發(fā)的，該范例利用專家系統(tǒng)進(jìn)行電力系統(tǒng)故障診斷和控制調(diào)用；通過采集大量的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)由知識工程師從現(xiàn)場專家、故障發(fā)生時的歷史數(shù)據(jù)等處采集。獲取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為IF-THEN規(guī)則的形式存儲在知識庫中，或者轉(zhuǎn)化為問題和答案形式存儲在數(shù)據(jù)表里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具，其特征是所述的知識庫中所有采集到的數(shù)據(jù)首先按照各種設(shè)備的名稱、故障癥狀、故障原因以及解決方法的格式列成表格，然后轉(zhuǎn)換成決策樹，最后形成專家系統(tǒng)知識庫中的規(guī)則。
全文摘要
一種用于電網(wǎng)故障診斷的基于網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)工具包括專家系統(tǒng)外殼以及智能故障診斷及控制范例；專家系統(tǒng)外殼包含知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)以及圖形用戶界面；知識庫分變量段、規(guī)則段和疑問段；數(shù)據(jù)庫表分識別區(qū)、問題區(qū)和答案區(qū)；通過鍵入與查詢信息相關(guān)的關(guān)鍵字，就可以進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫中；而后，顯示出所有與關(guān)鍵字相關(guān)的問題；推理機(jī)提供系統(tǒng)控制，包括匹配規(guī)則、選擇規(guī)則和執(zhí)行規(guī)則。本發(fā)明能夠處理各種對象的故障，如變壓器、交直流電機(jī)、以及各種類型的配用電設(shè)備，能夠模仿專家，基于獲取的知識，利用知識庫和數(shù)據(jù)庫來推理故障場景。使用起來簡單、靈活且友好?？梢噪x線獨立運(yùn)行，也可以基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。
文檔編號G06F17/30GK103020219SQ20121053209
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者陳炯聰, 陶維青, 余南華, 李林, 高新華, 何剛, 李傳健, 郭晉楠, 李 瑞, 單開, 周克林, 柳慧超 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 科大智能科技股份有限公司