毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)研究

1、 毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)研究 摘要：近年來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)科技水平的提升。隨著科技的發(fā)展，輻射空調(diào)系統(tǒng)問世，并得到廣泛的應(yīng)用，由于其優(yōu)于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的性能，在未來(lái)可能會(huì)成為空調(diào)行業(yè)主流產(chǎn)品。隨著公共建筑中毛細(xì)管輻射空調(diào)的興起，該空調(diào)運(yùn)行上出現(xiàn)的問題也接踵而至，給用戶帶來(lái)很大的困擾，以空調(diào)實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的故障問題，設(shè)計(jì)基于故障樹分析法的毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)。建立了專家系統(tǒng)的框架模型，并將故障樹模型研究成果轉(zhuǎn)化為專家系統(tǒng)的知識(shí)框架和可更新、可修改的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合該領(lǐng)域?qū)＜蚁鄳?yīng)的維修經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)，設(shè)計(jì)了推理解釋模塊。本文就毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)展開探討。關(guān)鍵詞：毛細(xì)管

2、輻射空調(diào)；專家系統(tǒng)；故障診斷引言毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)是20世紀(jì)興于歐洲的一種新型空調(diào)末端系統(tǒng)，該系統(tǒng)在部分歐美國(guó)家的公共住宅、大型建筑、高檔別墅等得到了廣泛應(yīng)用，并且已經(jīng)向工業(yè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域拓展。在我國(guó)毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)還處于小范圍研究階段，并未得到大范圍應(yīng)用，但推動(dòng)我國(guó)輻射空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展，對(duì)于提倡節(jié)能理念具有重大意義。1空調(diào)毛細(xì)管輻射系統(tǒng)簡(jiǎn)介空調(diào)毛細(xì)管網(wǎng)輻射系統(tǒng)的末端是采用細(xì)小管道，加工成網(wǎng)狀，敷設(shè)于地面、頂棚或墻面的一種以水為媒介的輻射供暖供冷系統(tǒng)。它是利用仿真原理，參照大自然植物利用葉脈以及動(dòng)物和人體依靠皮下血管組織來(lái)輸送能量的形式，通過(guò)模仿以上原理設(shè)計(jì)的一種比較先進(jìn)的輻射板系統(tǒng)，其實(shí)是一種特殊的

3、埋管型輻射供暖供冷系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)的毛細(xì)管采用3.35mmx0.5mm的導(dǎo)熱塑料管。分集管采用的是20mmx2mm塑料管，毛細(xì)管席之間的連接方式是熱熔焊接?？照{(diào)毛細(xì)管輻射系統(tǒng)供暖時(shí)應(yīng)采用低溫?zé)崴膳瘯r(shí)的供水溫度宜為30-400c，供回水溫差宜采用3-60c。供冷時(shí)為了防止表面結(jié)露應(yīng)采用高溫冷水，供水溫度宜為12-160c，供回水溫差不宜大于59c,且不應(yīng)小于200c，供冷表面應(yīng)高于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度1-20c，并宜小于200c根據(jù)末端接管裝配的不同，其有不同的安裝型式。當(dāng)對(duì)房間內(nèi)溫度場(chǎng)分布的均勻性要求不高時(shí)，從節(jié)省投資的角度考慮可采用串聯(lián)連接，反之需采用中供邊回連接;從水系統(tǒng)的水力特點(diǎn)方向考慮，

4、當(dāng)末端毛細(xì)管席占水系統(tǒng)的阻力比較大時(shí)，從節(jié)省投資的角度考慮可采用并聯(lián)異程連接，反之需采用并聯(lián)同程連接。所以，可根據(jù)不同的系統(tǒng)水力特點(diǎn)及房間溫度要求，選用不同的安裝型式。2故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)(expertsystem)是1種智能的計(jì)算機(jī)程序，該程序使用知識(shí)與推理過(guò)程，模擬人類專家的思維來(lái)解決復(fù)雜高深的問題。故障診斷專家系統(tǒng)屬于診斷型專家系統(tǒng)，這類專家系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)通過(guò)收集被診斷系統(tǒng)的信息后，基于專家大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)上，以人類專家的思維模式進(jìn)行推理，綜合運(yùn)用規(guī)則，調(diào)用應(yīng)用程序或向用戶索要必要的信息，高效快速地得出故障發(fā)生原因。設(shè)計(jì)毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)所示，主要

5、由綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、推理解釋模塊、知識(shí)庫(kù)模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和人機(jī)交互界面組成，各部分的功能分別為:（1）綜合數(shù)據(jù)庫(kù):存儲(chǔ)診斷過(guò)程中的過(guò)程數(shù)據(jù)，事實(shí)及結(jié)果，方便推理機(jī)的調(diào)用與匹配。（2）推理解釋模塊:由推理機(jī)和解釋機(jī)組成，推理機(jī)是整個(gè)專家系統(tǒng)的核心，用來(lái)模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S，判斷并執(zhí)行規(guī)則來(lái)完成診斷;解釋機(jī)則是將推理結(jié)果展示給用戶。（3）知識(shí)庫(kù):存儲(chǔ)該系統(tǒng)的專家知識(shí)，維修經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及相關(guān)事實(shí)。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊:可對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)和結(jié)果進(jìn)行修正或增減。（5）人機(jī)交互界面:用戶、專家與專家系統(tǒng)之間交換信息的平臺(tái)。毛細(xì)管輻射空調(diào)故障診斷專家系統(tǒng)工作原理為:專家通過(guò)人機(jī)交互頁(yè)面將已建立的故障樹知識(shí)錄入到

6、知識(shí)庫(kù)中，并可對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行增加、修改和刪除等管理操作，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，推理機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)的推理流程匹配綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的規(guī)則及提取知識(shí)庫(kù)知識(shí)來(lái)進(jìn)行故障診斷。在診斷過(guò)程中，用戶需要根據(jù)人機(jī)頁(yè)面上顯示的信息選擇輔助推理機(jī)，并可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)及數(shù)據(jù)進(jìn)行查看或修改，最后通過(guò)解釋機(jī)將故障診斷結(jié)果及維修意見呈現(xiàn)給用戶，完成整個(gè)故障診斷過(guò)程。3毛細(xì)管輻射空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)對(duì)比（1）熱舒適性高，能有效降低人體的熱感覺，且輻射交換面積較大，室內(nèi)溫度均勻，熱舒適性較好。（2）更加節(jié)能，與傳統(tǒng)空調(diào)相比，達(dá)到相同的熱舒適性，毛細(xì)管輻射空調(diào)的溫度要比傳統(tǒng)空調(diào)低23，說(shuō)明空調(diào)系統(tǒng)的能耗較低。（3）安裝簡(jiǎn)

7、易，噪音低，吹風(fēng)感弱，主要以輻射換熱消除室內(nèi)余熱，室內(nèi)空氣流速低，吹風(fēng)感弱。4故障診斷專家系統(tǒng)建立4.1專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)信息來(lái)源本文的專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)的信息源于建立故障樹模型的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，在故障樹模型的搭建中集合了本領(lǐng)域眾多專家的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)和維修意見。選用該方法的優(yōu)點(diǎn)如下:（1）故障樹模型是邏輯清晰的倒樹狀結(jié)構(gòu)，故障樹模型中的頂事件可作為專家系統(tǒng)中需要解決的故障目標(biāo);故障樹中的底事件，即導(dǎo)致故障發(fā)生的失效原因，可作為專家系統(tǒng)故障診斷的輸出結(jié)果；故障樹中的中間事件則是專家系統(tǒng)診斷推理時(shí)所使用的事實(shí)和規(guī)則。（2）故障樹模型通過(guò)邏輯“或門”和“與門”將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，具有清晰的因果關(guān)系，可作為專家系統(tǒng)的

8、推理過(guò)程及規(guī)則制定。（3）故障樹模型中的信息都是來(lái)源于該系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)及知識(shí)，這也就增強(qiáng)了專家系統(tǒng)知識(shí)的獲取能力，解決專家系統(tǒng)知識(shí)獲取的“瓶頸”問題。4.2故障樹模型的搭建要建立準(zhǔn)確的故障樹，首先要對(duì)該系統(tǒng)的組成和工作原理有深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，熟悉各部件的結(jié)構(gòu)、作用及相互關(guān)聯(lián)性，再結(jié)合平時(shí)積累的專業(yè)知識(shí)和維修管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)原理圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和控制邏輯流程圖等進(jìn)行綜合分析。毛細(xì)管作為空調(diào)系統(tǒng)的末端時(shí)，主要的換熱方式是輻射換熱，據(jù)相關(guān)資料顯示毛細(xì)管輻射板室內(nèi)的輻射換熱量占到了60%，與常規(guī)的風(fēng)機(jī)盤管的結(jié)構(gòu)和原理有很大的不同，如何保持房間的舒適性顯得尤為重要。4.3推理解釋模塊的建立

9、推理解釋模塊是整個(gè)專家系統(tǒng)的核心部分，是故障診斷過(guò)程中調(diào)用綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)規(guī)則以及最終反饋給用戶信息的重要環(huán)節(jié)。本文在診斷空調(diào)系統(tǒng)故障時(shí)，采用正向推理的推理方法專家系統(tǒng)推理流程使用專家系統(tǒng)的工作程序是首先讀取頂事件的子框架并將子框架的故障現(xiàn)象顯示在人機(jī)交互界面上，用戶選擇專家系統(tǒng)所提示的故障現(xiàn)象，推理機(jī)將選擇的故障現(xiàn)象作為一種事實(shí)來(lái)匹配綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的規(guī)則。而綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的規(guī)則則是提取知識(shí)庫(kù)中已建立的規(guī)則，然后執(zhí)行所匹配的規(guī)則，再將規(guī)則中子框架的故障現(xiàn)象繼續(xù)呈現(xiàn)在用戶界面。經(jīng)過(guò)不斷選擇和匹配直到準(zhǔn)確定位故障原因?yàn)橹埂９收显蛞坏┐_定，直接從知識(shí)庫(kù)中匹配相關(guān)的專家維修意見，輸出到人機(jī)交互界面，完成整個(gè)故障診斷流程。推理解釋模塊的實(shí)現(xiàn)采用myeclipse作為開發(fā)工具，利用java作為開發(fā)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)故障推理和解釋模塊的功能。結(jié)語(yǔ)毛細(xì)管輻射空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用、舒適環(huán)保、節(jié)省建筑空間等方面有很大的優(yōu)勢(shì)，而且與置換通風(fēng)或者其他新風(fēng)形式相結(jié)合，能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策。另外，結(jié)合一些如太陽(yáng)能、地源熱泵以及其