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外文翻譯
為太陽能加熱系統(tǒng)診斷的智能系統(tǒng)
Chi Ki Suna, Christine W. Chana,*, Paitoon Tontiwachwuthikulb
摘要：在大學(xué)里，專家系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)了太陽能供熱系統(tǒng)的故障排除。專家系統(tǒng)同時(shí)采用啟發(fā)式和一般知識(shí)，診斷在太陽能采暖系統(tǒng)中觀察到的異常行為。該啟發(fā)式和通用診斷知識(shí)來自太陽能采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師和教科書。專家系統(tǒng)實(shí)施了G2的診斷助理（GDA），可用于解決其他類似的太陽能供熱系統(tǒng)中。（q1999 Elsevier科學(xué)有限公司保留所有權(quán)利）
關(guān)鍵詞：專家系統(tǒng)，太陽能采暖系統(tǒng)，故障診斷
1， 簡介
當(dāng)一個(gè)物理器材出現(xiàn)故障時(shí)，或者是一個(gè)人生病時(shí)，這就需要運(yùn)用推理和觀察來做出診斷。診斷的目的就是為了確定原因。如果不能查出原因就不能對(duì)癥下藥。在復(fù)雜的系統(tǒng)里，比如說，生物體、電子器材、化學(xué)反應(yīng)過程、機(jī)械系統(tǒng)，診斷都發(fā)揮著及其重要的作用。系統(tǒng)里的一個(gè)錯(cuò)誤，往往會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，甚至人員傷亡。因此，診斷必須準(zhǔn)確有效的進(jìn)行，“troubleshooting”指的是對(duì)物理裝置例如機(jī)械、電子系統(tǒng)進(jìn)行診斷。
在診斷應(yīng)用領(lǐng)域，專家系統(tǒng)（ES）技術(shù)已經(jīng)彰顯了很有希望的結(jié)果。很多新的方法已經(jīng)被應(yīng)用于生產(chǎn)更好的專家系統(tǒng)。其中，以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)是最成熟，最有前途的一個(gè)。一些 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)已加強(qiáng)人力診斷能力，而其他的已經(jīng)取代了人類診斷專家的作用。
這篇報(bào)告是關(guān)于一個(gè)實(shí)時(shí)的以規(guī)則為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)的發(fā)展問題，它發(fā)展為以方便監(jiān)測效益的任務(wù)和診斷的太陽能系統(tǒng)問題SAE的建設(shè)。專家系統(tǒng)收集測量由傳感器，監(jiān)測太陽的表現(xiàn)系統(tǒng)，測量和分析異常表現(xiàn)故障診斷。此外，專家系統(tǒng)可以比較實(shí)際測量值與預(yù)期的表現(xiàn)，以確定太陽系內(nèi)的任何故障。
第2節(jié)提出了一些以相關(guān)文獻(xiàn)的規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)。第3節(jié)討論了應(yīng)用程序問題域的太陽能供熱系統(tǒng)。第4節(jié)介紹了知識(shí)獲取過程。第5節(jié)詳細(xì)介紹了實(shí)施工具開發(fā)系統(tǒng)，并介紹了第6節(jié)發(fā)展過程中使用的工具。第7節(jié)是一個(gè)簡短的用戶手冊。第8節(jié)展現(xiàn)從原型驗(yàn)證的一些結(jié)果系統(tǒng)。第9節(jié)給出了一個(gè)結(jié)論，并概述今后工作的方向。
2， 知識(shí)背景
以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。他們的表現(xiàn)診斷納入實(shí)驗(yàn)知識(shí)，這被收購的人類專家對(duì)生物或物理系統(tǒng)或從課本或提取分析數(shù)據(jù)。經(jīng)驗(yàn)知識(shí)通常含有“規(guī)則拇指”或聯(lián)營公司的歷史資料癥狀可能出現(xiàn)的原因。最具吸引力的規(guī)則方面的診斷專家系統(tǒng)是，他們擁有的實(shí)時(shí)效率。許多診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)完全或部分基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)實(shí)時(shí)診斷的應(yīng)用。例如，Yeh et al.（1991）描述了一個(gè)專家系統(tǒng)診斷中的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土樁。Liddle and Reilly（1993）專家系統(tǒng)在解決旋轉(zhuǎn)機(jī)械問題。Ng et al.（1990）討論了專家系統(tǒng)，診斷異常鋼板計(jì)劃視圖形狀中的中厚板軋機(jī)。Van
Blaricum et al.（1994年）提出了一種診斷專家系統(tǒng)陰極保護(hù)系統(tǒng)的故障排除。Yang and Okrent（1991）討論了專家系統(tǒng)在檢測傳感器在焚燒爐控制系統(tǒng)中的故障。Bernard and Durocher（1994）描述了一個(gè)專家系統(tǒng)，集成到現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)報(bào)警信息的分析在水電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)有很多優(yōu)勢（鋼，1989年）：
·他們擁有的實(shí)時(shí)效率：主要的計(jì)算在以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷費(fèi)用涉及搜索導(dǎo)致匹配問題的癥狀。今天的先進(jìn)的硬件和軟件能夠在一個(gè)巨大的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中快速搜索基地，因此許多以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為實(shí)時(shí)診斷應(yīng)用。
·診斷知識(shí)的主要部分來自于人類專家，生產(chǎn)規(guī)則表現(xiàn)直觀，提供了一個(gè)自然手段代表和從診斷知識(shí)推斷。推斷過程模仿人類如何利用并存儲(chǔ)信息。這種表示方法之間的溝通機(jī)制，也增強(qiáng)人與計(jì)算機(jī)之間的溝通，因?yàn)槿祟惈@得這些知識(shí)更舒適與更具體，而非通過定量信息去獲取。
·知識(shí)開發(fā)以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)這是一個(gè)沒有必要的診斷，因?yàn)樗褂昧藛l(fā)式的知識(shí)，高度編譯。因此，以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)更易于開發(fā)。
在以規(guī)則為基礎(chǔ)的診斷專家系統(tǒng)機(jī)制（Hayes-Roth，1984）中反向鏈接是最常用的推理方式，癥狀與原因的聯(lián)系以以下最有可能的方式存在：
如果一個(gè)癥狀被觀察（啟動(dòng)報(bào)警）
那么原因1
和原因2
或其他原因
在基于規(guī)則的診斷專家系統(tǒng)，一些警報(bào)將被觸發(fā)時(shí)癥狀已被偵破。然后，專家系統(tǒng)將以其知識(shí)為基礎(chǔ)，嘗試匹配這個(gè)檢測癥狀并發(fā)掘診斷特征。
3，問題域
太陽能的直接作用是作為替代能源，提供給商業(yè)和空間加熱住宅樓宇。太陽能清潔，廉價(jià)，豐富。相對(duì)于傳統(tǒng)的加熱最為商業(yè)和住宅樓宇使用的系統(tǒng)，太陽能采暖系統(tǒng)有更多的組件。主要項(xiàng)目包括太陽能集熱器，太陽能儲(chǔ)熱系統(tǒng)，太陽能熱分布系統(tǒng)，輔助電力系統(tǒng)。
廣泛采用太陽能采暖系統(tǒng)可能是受制于普遍認(rèn)為太陽能采暖系統(tǒng)是不可靠的。這種不可靠性可歸于如下原因：
·與傳統(tǒng)的加熱系統(tǒng)相比，每個(gè)太陽能加熱系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)是不同的。因此，太陽能采暖系統(tǒng)和專業(yè)知識(shí)人才稀缺。
·當(dāng)太陽能加熱系統(tǒng)的組成部分開始被打破或出現(xiàn)故障時(shí)，問題不容易被檢測。
· 適當(dāng)調(diào)整太陽能組件加熱系統(tǒng)是必要的，該系統(tǒng)優(yōu)化性能與這些調(diào)整通常是由初級(jí)用戶操作不當(dāng)引起的。
以上所有的這些問題都會(huì)降低太陽能加熱系統(tǒng)的作用。
為了研究太陽能采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們審查了在里賈納大學(xué)特定系統(tǒng)的新的實(shí)用構(gòu)造建設(shè)里賈納學(xué)生章學(xué)會(huì)汽車工程師協(xié)會(huì)（SAE）。新的SAE的建筑被設(shè)計(jì)用來為使用主動(dòng)式太陽能供熱采暖系統(tǒng)提供空間。太陽能采暖系統(tǒng)采用黑色管道加熱的傳熱流體。被加熱的液體，然后分發(fā)，建筑物的混凝土樓板被加熱了。如果太陽能采暖系統(tǒng)無法提供足夠的建筑所需熱量，輔助動(dòng)力系統(tǒng)將提供補(bǔ)充的熱量。
若干傳感器置于建筑物周圍的SAE和太陽能系統(tǒng)探測的溫度房與太陽能收集器，會(huì)檢測傳熱的流體，以及整體系統(tǒng)的壓力?；裟犴f爾公司溫控器（太陽能恒溫器），一個(gè)Johnson 19A條溫控器（太陽能集熱器溫控器），一個(gè)Polytherm恒溫（一輔助溫控器），雙桿，doublethrow（DPDT）開關(guān)，和一個(gè)主開關(guān)是用來控制太陽能系統(tǒng)運(yùn)作的主要元件。
4， 知識(shí)習(xí)得
對(duì)知識(shí)獲取過程的目標(biāo)是確定所需的知識(shí)進(jìn)行故障診斷的主動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)。所獲得的知識(shí)包括對(duì)主動(dòng)式太陽能采暖透徹的了解空間加熱所用的系統(tǒng)，預(yù)期的問題，和他們的解決方案。
采暖系統(tǒng)。所獲得的知識(shí)包括對(duì)主動(dòng)式太陽能采暖透徹的了解空間加熱用的系統(tǒng)，預(yù)期的問題，和他們的解決方案。
知識(shí)是需要開發(fā)的知識(shí)來源這個(gè)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括經(jīng)營SAE的建設(shè)手冊和專門知識(shí)設(shè)計(jì)師為SAE的建設(shè)太陽能采暖系統(tǒng)。
知識(shí)獲?。↘A）與有關(guān)專家包括兩個(gè)階段，每個(gè)組成的三個(gè)步驟。本階段會(huì)議六個(gè)星期。在第一階段的第一作者，作為知識(shí)工程師，他會(huì)解釋太陽能系統(tǒng)是如何工作以及如何與其它組件配合工作的。基于知識(shí)獲取的要求，知識(shí)工程師構(gòu)建了一個(gè)原型專家系統(tǒng)。在第二現(xiàn)階段，專家和知識(shí)工程師審查專家系統(tǒng)原型。知識(shí)工程師展示給專家如何診斷專家系統(tǒng)原型以及如何構(gòu)建可用于排查太陽能系統(tǒng)的問題。然后，專家和知識(shí)工程師討論了如何做才能提高專家系統(tǒng)。期間進(jìn)行三個(gè)步驟，第一和第二進(jìn)程的階段包括畫像，問題，解釋。圖解過程包括或者專家展示了太陽能供熱系統(tǒng)，或者知識(shí)工程師展示了專家系統(tǒng)，并解釋其他各系統(tǒng)如何工作。在圖解后的過程中，涉及的問題過程將被提供資料，并要求各其他相關(guān)信息與之配合。對(duì)任何一方提出的問題作出解釋。
附錄三 外文翻譯原文
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