基于专家知识的盾构故障诊断系统研制

摘要

现今，不同类型盾构在隧道施工中的应用日益增多，盾构包含了诸多的机械、电气、液压和气动相结合的设备以及自动控制系统，采用基于专家知识的故障诊断系统对设备运行状态进行检测，可以有效减少施工过程中因盾构故障而带来的经济损失。 本文以专家系统基本理论和多Agent技术为基础，针对上海隧道工程股份有限公司的三菱土压盾构、三菱泥水盾构、先行号盾构故障的特点，详细论述了智能故障诊断系统的设计思路与方法。论文主要工作如下： 1.在研究了三菱土压平衡式盾构、三菱泥水加压平衡式盾构、先行号盾构的施工机理，并收集整理相关故障诊断知识之后，引入故障树分析法(FTA)，进行了诊断知识的表示和组织，借助关系数据库作为知识存储的结构体，建立起了基于规则的知识库，并在此基础上衍生出交互诊断知识库、自动诊断知识库和在线诊断知识库； 2.研究专家系统、Agent及MAS的原理及实施，设计了交互诊断、自动诊断以及在线诊断三种故障诊断专家系统，分析比较了两种构建Agent的方法，并将各个专家系统封装成具有独立功能的Agent，在此基础上研究开发了各Agent之间的通信、合作模型； 3.探讨了专家知识的重用技术，并将其应用到系统中，通过迅速组建知识库，解决了针对新类型盾构的故障诊断问题，增强了系统的适用性； 4.将该故障诊断系统应用在了生产实际中，已经取得了良好的效果。

目录

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英文文摘

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第一章 绪论

1.1课题背景、来源

1.2国内外相关研究

1.3课题意义

1.4本文主要研究内容和组织结构

1.4.1本文主要研究内容

1.4.2本文的组织结构

第二章 盾构及其故障诊断

2.1盾构法施工的历史

2.2三种常用盾构介绍

2.2.1土压平衡式盾构

2.2.2泥水加压平衡式盾构

2.2.3先行号盾构

2.3机械故障诊断技术

2.3.1传统机械故障诊断技术

2.3.2基于知识的智能机械故障诊断技术

2.4基于专家知识的盾构故障诊断

第三章 系统关键技术及总体结构设计

3.1专家系统技术

3.1.1专家系统概述

3.1.2专家系统的典型结构

3.1.3协同式专家系统

3.2 Agent技术

3.2.1Agent技术概述

3.2.2多Agent系统(MAS)

3.3专家系统与Agent的关系

3.4基于专家知识的决策支持系统总体结构设计

第四章 诊断MAS的设计

4.1诊断MAS的总体结构设计

4.2部件Agent的构建

4.2.1部件Agent的结构设计

4.2.2基于故障分析树的知识模块设计

4.3专家系统Agent知识库的建立

4.3.1交互诊断专家系统Agent知识库的建立

4.3.2自动诊断专家系统Agent知识库的建立

4.3.3在线诊断专家系统Agent知识库的建立

4.4专家系统Agent推理机的研制

4.4.1交互诊断专家系统Agent的推理机研制

4.4.2自动诊断专家系统Agent的推理机研制

4.4.3在线诊断专家系统Agent的推理机研制

4.5诊断MAS运行机理

4.5.1各诊断方法Agent之间的协作

4.5.2诊断方法Agent与部件Agent之间的协作

第五章 知识管理及系统实现

5.1基于知识重用的新盾构Agent构建

5.2专家知识的管理

5.2.1故障知识的添加

5.2.2故障历史查询

5.2.3在线故障诊断的仿真

5.3系统软件实现

5.3.1两种Agent实现方法

5.3.2数据库访问技术

5.3.3软件界面设计

第六章 系统应用、总结与展望

6.1系统应用情况

6.1.1系统应用实例

6.1.2系统应用效果

6.2课题研究总结

6.3课题展望

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文

作者在攻读学位期间所作的项目

致 谢