（计算机应用技术专业论文）关键动设备远程监测诊断集群化智能化系统的研究与应用.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t p 3 9 1 学科分类号 5 1 0 4 0 论文编号 10 0 10 2 0 1 1 0 7 4 0 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名刘勇学号 2 0 0 8 0 0 0 7 4 0 获学位专业名称计算机应用技术获学位专业代码 0 8 1 2 0 3 课题来源8 6 3 计划研究方向设备故障诊断技术 论文题目关键动设备远程监测诊断集群化、智能化系统的研究与应用 关键词 故障诊断，专家系统，基于案例推理，插件，c e l l 组件 论文答辩日期 2 0 1 1 5 2 6 宰论文类型 应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师高金吉教授北京化工大学设备诊断与故障自愈工程 指导教师江志农教授北京化工大学设备故障与远程实时监控 评阅人l何苏勤教授北京化工大学d s p 技术、嵌入式系统 评阅人2李学斌副教授北京化工大学信号处理 评阅人3 答辩委员会主席何苏勤教授 北京化工大学 d s p 技术、嵌入式系统 答辩委员1 易军凯教授北京化工大学 信息安全技术、优化调度技术 答辩委员2 李学斌副教授北京化工大学 信号处理 答辩委员3 谢晓明副教授北京化工大学 现代通信技术 高敬阳副教授北京化工大学人工神经网络、模式识别、图 答辩委员4 像处理 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在( ( 中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t13 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 关键动设备远程监测诊断集群化、智能化系统的研究与应用 摘要 针对关键动设备的状态监测和故障诊断系统在保障工业生产安全、提 高设备使用率、延长设备使用寿命方面有着非常重要的意义。随着监测诊 断系统的推广和广泛应用，工业生产过程中大量、各种不同的设备的监测 与诊断需求对系统有了更高的需求，尤其是在集群化和智能化两方面。 本文将插件化软件开发方法应用到大型远程监测诊断系统研发中，将 一个完整的功能需求以插件的形式实现，系统的插件可以根据具体应用需 求进行灵活的配置，实现了可定制、智能化的系统。同时，插件化软件开 发方法显著提高了软件开发的并行度，提高了代码复用率，降低了模块之 间的耦合，大幅度的提高了开发效率，降低了维护成本。 本文在研究关键动设备具体故障案例模型结构基础上，将基于案例推 理的方法应用到关键动设备故障诊断领域，研究了案例征兆重要度的确定 方法和案例相似度计算方法。研究开发了改备故障诊断案例庠系统，该系 统有效解决了基于规则进行故障诊断存在的问题，显著提高了故障诊断的 准确率和诊断效率。 关键词：故障诊断，专家系统，基于案例推理，插件，c e l l 组件 北京化t 人学硕i ：学位论文 一一 a b s t r a c t 一_ t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f c l u s t e r ， i n t e l l i g e n t r e m o t em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i s s y s t e mo fk e yd y n a m i cp l a n t a b s t r a c t t h ec o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n df a u l td i a g n o s i ss y s t e mo fk e y d y n a m i c p l a n th a sav e r yi m p o r t a n ts i g n if i c a n c ei n e n s u r i n gt h es e c u r i t yi n d u s t r y p r o d u c t i o ns a f e t y ，i m p r o v i n gt h eu t i l i z a t i o nr a t i oa n dp r o l o n g i n gt h es e r v i c eo f l i f eo f p l a n t v 沂t ht h ew i d e l yu s e do ft h em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e m ，t h e v a r i o u s p l a n to ft h ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o np i 。o c e s sh a sah i g h e rd e m a n d ， e s p e c i a l l yi nt h ec l u s t e ra n di n t e l “g e n ta s p e c t s t h i s p a p e ra p p l i e dt h ep l u g i ns o f t w a r ed e v e l o p m e n tm e t h o d st ot h e 1 a 唱er e m o t em o n i t o r i n ga n dd i a g n o s i ss y s t e m a 凡n c t i o nm o d u l ec a nb e i m p l e m e n t e da sap l u g i nf i l e ，a n dt h ep l u g i nb a s e ds y s t e mc a nb ef l e x i b l e c o n f i g u r e da c c o r d i n gt os p e c i f i ca p p l i c a t i o nn e e d s ，t h a tw i l lb eac u s t o m i z a b l e a n di n t e l l i g e n ts y s t e m t h ea p p l i c a t i o no fp l u g i ns o r w a i ed e v e l o p m e n t c a n i n c r e a s et h ep a r a l l e l i s m ，i m p r o v et h ec o d er e u s a b i l i t y r e d u c et h ed e p e n d e n c y b e t w e e nm o d u l e s ， i m p r o v et h ed e v e l o p m e n te 币c i e n c ya n dr e d u c et h e m a i n t e n a n c ec o s t s b a s e do nt h er e s e a r c ho ft h ef a u l tc a s ek e ys t r u c t l l r eo f d y n a m i cp l a n t ，t h i s p a p e ra p p l i e dt h ec a s e b a s e dr e a s o n i n gm e t h o di nt h ef a u l td i a g n o s i sf i e l do f i i i k e yd y n a m i cp l a n t ，d i dr e s e a r c hi nt h em e t h o do fc a l c u l a t i n gt h ew e i g h to f s 严p t o m s i nc a s ea 1 1 dt h em e t h o do fc a l c u l a t i n gt h es i m i l a r i t yo fc a s e ， d e v e l o p e dt h ec a s e b a s e dr e a s o n i n g m l td i a g n o s i ss y s t e m ，w h i c hs o l v e dt h e p r o b l e m s o fr u l e b a s e dr e a s o n i n gs y s t e m ，i m p r o v e dt h ea c c u r a c y a n d e m c i e n c yo ff a u l td i a g n o s i s 1 ( e yw o r d s ：f a u l td i a g n o s i s ，e x p e r ts y s t e m ， c a s e _ b a s e d r e a s o n i n g ， p l u g i n ，c e nm o d u l e i v 日录 目录 第一章绪论l 1 1 论文选题的背景及意义1 1 2 故障诊断系统及其发展历史，l 1 3 故障诊断系统国内外的发展现状2 1 4 故障诊断系统未来的发展趋势3 1 5 前人在机械故障诊断系统方面的研究成果一3 1 6 本文主要研究内容4 第二章插件化软件开发方法在客户端的应用7 2 1 插件化软件开发方法介绍一7 2 1 1 基本概念一7 2 1 2 插件化应用组成一8 2 2 插件框架设计一9 2 2 1 插件框架组成9 2 2 2 插件消息调度1 l 2 2 3 插件配置12 2 3 开发设备概貌图插件1 4 2 3 1 插件规划1 4 2 3 2 概貌图插件功能设计15 2 3 3 概貌图插件界面设计1 6 2 4 小结1 9 第三章设备监测诊断报告报表系统设计与实现2 l 3 1 引。占2 l 3 2 报告报表系统功能设计2 1 3 2 1 设备状态监测与故障诊断数据分类2 l 3 2 2 报告系统功能设计2 2 3 2 3 报表系统功能设计2 3 v 北京化丁人学硕 ：学位论丈 3 3 报告报表系统实现2 4 3 3 1 监测诊断报告2 5 3 3 2 设备报警查询报告2 9 3 3 3 报警统计报表2 9 3 3 4 机组月报表3 2 3 3 5 振动参数报表3 2 3 3 6 厂级报表3 3 3 4 ，j 、结3 4 第四章基于案例的故障诊断专家系统研究与开发。3 7 4 1 引言3 7 4 2 设备故障诊断案例知识表示3 8 4 2 1 案例基本信息3 8 4 2 2 案例征兆特征3 9 4 2 3 案例故障信息4 0 4 2 4 案例附件信息4 l 4 2 5 故障诊断案例知识表示实例4 2 4 3 基于案例的故障渗断方法研究4 4 4 3 1 案例征兆重要度及其确定方法4 4 4 3 2 案例相似度计算方法4 6 4 3 3 基于案例推理4 7 4 4 基于案例的故障诊断专家系统软件丌发4 8 4 4 1 软件开发环境4 9 4 4 2 软件总体设计4 9 4 4 3 数据库设计5 0 4 4 4 中间件设计51 4 4 5 插件化客户端设计5 4 4 5 卅、结6 4 第五章结论。6 5 参考文献6 7 致谢。6 9 日录 研究成果及发表的学术论文7 l 作者与导师简介7 3 v i l 北京化t 人学顺 j 学位论义 v i i i c o n t e n t s co n t e n t s c h a p t e r li n t r o d u c t i o n ”l 1 1b a c k 铲o u n da 1 1 ds i 印讯c a n c e l 1 2f a u l td i a 盟o s i ss y s t e ma n di t sh i s t r o y l 1 3c u r r e ms i t u a t i o no ff 如l t sd i a g n o s i ss y s t e mh o m ea n da b r o a d 2 1 4f u t u r ed e v e l o p m e n to ff a u l td i a g n o s i ss y s t 锄3 1 5p r e v i o u sr e s e a r c ho np l a n tf a u l td i a 印o s i ss y s t e m 3 1 6m a i nc o n t e n t s 4 c h a p t e r2a p p l i c a t i o no fp i u g i ns o f t w a r ed e v e l o p m e n t m e t h o d si nc l i e n t7 2 1i n t r o d u c t i o n 7 2 1 1b a s i cc o n c 印t 7 2 1 2c o m p o s i t i o no f p l u g i na p p l i c a t i o n 8 2 2d e s i 印o f p l u 百n 丘a m e w o r k 9 2 2 1c o m p o s i t i o no f p l u g i n 行姗e w o r k 9 2 2 2m e s s a g ec o n t r o lo fp l u 西ns y s t e m 1 1 2 2 3c o n f i g u r a t i o no fp l u 百ns y s t e m l 2 2 3d e v e l o p m e n to f p l a n tf i g u r ep l u g i n 1 4 2 3 1p 1 u 舀np 1 锄i n g 1 4 2 3 2f u n c t i o nd e s i 弘o fp l a l l tf i g u r ep l u g i n l 5 2 3 3u s e ri n t e r f a c ed e s i g no f p l a n t6 9 u r ep l u g i n 1 6 2 4b “e f s u m m a r v 1 9 c h a p t e r3d e s i g na n di m p l i m e n t a t i o no fp l a n td a t ar e p o r ta n dr e p o r t f o r ms y s t e m 2l 3 1i i l t r o d u c t i o n 2 l 3 2f u n c t i o nd e s i g no f p l a n td a c ap 印o r ta n dr e p o nf o n l ls y s t e m 2 1 3 2 1c 1 a s s 6 c a t i o no f p l a n tc o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n df h u l td i a g n o s i sd a t a 2 1 3 2 2f u n c t i o nd e s i g no f p l a n td a t ar e p o i r ts y s t 咖2 2 3 2 3f u n c t i o nd e s i 印o f p l a n td a t ar 印o r tf o 衄s y s t e 兀l 2 3 3 3i n l p l e m e n t a t i o no f d a t ar 印o r ta l l dr 印o nf o n l ls y s t 锄2 4 i x 北京化丁人学硕l ：学位论义 一一 3 3 1m o n i t o m ga n dd i a 印o s i sr 印o r t ”2 5 3 3 2p l 删a l a r mq u e r yr 印o r t 一2 9 3 3 3r e p o r tf o 肌so f a l 锄s t a t i s t i c s 2 9 3 3 4p l a i l tm o n t hr 印o nf b m s 3 2 3 3 5r e p o r tf o m so f v i b r a t i o np 踟e t e r s 3 2 3 3 6r 印o nf o m l so ff a c t o r ) r 3 3 3 4b r i e f s 啪m a 珂3 4 c h a p t e r4r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o fc a s e - b a s e df a u l td i a g n o s i se x p e r t s v s t e m 。3 7 v 4 1m t r o d u c t i o n 3 。7 4 2r 印r e s e n t a t i o no f p l a n tf i a u l td i a 印o s i sc a s ek n o w l e d e g e ”3 8 4 2 1b a s i ci n f o m a t i o no f c a s e 3 8 4 2 2s y m p t o mi n f o m a t i o no fc a s e 3 9 4 2 3f a u l ti n f o r n l a t i o no fc a s e 4 0 4 2 4a t t a c l l i l l e n ti n f o r n l a t i o no f c a s e 4 1 4 2 5r e p r e s e n t a t i o ne x 锄p l eo ff a u l td i a g n o s i sc a s ek n o w l e d g e 4 2 4 3r e s e a r c ho fc a s e - b a s e df a u l td i a g n o s i sm e m o d 4 4 4 3 1i m p o n a n c eo fc a s es y m p t o m 4 4 4 3 2c a l c u l a t i o nm e t h o do f c a s es i m i l a r i t y 4 6 4 3 3 ( ：a s e - b a s e dr e a s o n i n g 4 7 4 4s o f h v a r ed e v e l o p m e n to f c a s e b a l s e df 扎l td i a g n o s i se x p e r ts y s t e m 4 8 4 4 1s o f 机a r ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t 4 9 4 4 2s o r w a r ed e s i g n 4 9 4 4 3d a t a b a s ed e s i 印5 0 4 4 4m j d d l e w a r ed e s i g n ，i 4 4 5p l u g i n b a s e dc l i e n td e s i g n 5 4 4 5b r i e fs u m m a r y 6 4 c h a p t e r5 c o n c l u s i o n 6 5 r e f e r e n c e s 。6 7 a c k n o w l e g e m e n t s ”6 9 x c o n t e n t s r e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n ta n dp u b l i s h e d p a p e r s 。7 1 i n t r o d u c t i o no fa u t h o ra n da d v i s o r 。7 3 北京化丁人学烦i j 学位论义 x i l 的 在 良 专 探 讨了关键动设备监测诊断系统的改进方法，使系统能够支持大型化的应用，支持大量 设备的管理和监测诊断工作，并针对不同设备的特点，在监测珍断系统客户端上通过 灵活配胃快速响应需求，提高系统的灵活性和准确率。 1 2 故障诊断系统及其发展历史 各种机械设备在工业上应用广泛，如离心机、离心泵、发电机组、烟汽轮机、风 机等等都是冶金、石化、电力、能源等行业的关键设备，这些核心部件一旦发生问题， 将给工业生产带来巨大影响，甚至可能发生灾难。由于设备损坏后果的严重性，人们 从很早便开始着力于设备维修方法的研究。从早期的事后维修到定期维修( 也叫计划 维修) ，再到如今的状态维修( 也叫预知维修) f l 】。随着现代化工企业不断的向着大型化， 连续化，自动化，集成化方向发展，为了实现机器的高效长周期连续运转，提高经济 效益，降低维修成本，迫功需要研究机械设备状态状态监测和故障预测技术各种状 态监测与故障诊断技术应运而生，这也是近年来研究的热门课题。设备故障珍断技术的 发展，大致经历了以下4 个阶段： ( 1 ) 1 9 世纪，当时机器设备本身复杂程度都很低，发生的故障容易修复，对生产的 影响较小，因此采用事后维修方式，即发生故障后根据结果查找原因，进行初级的故 障珍断工作。 ( 2 ) 进入2 0 世纪后，随着大生产的发展，机器设备本身的技术复杂程度有了较大 提高，设备发生故障后对生产的影响显著增加，在这种情况下，出现了定期维修方式， 即在固定时间问隔内对设备的状态进行检测，对设备的故障进行排查，这个时期，设 备故障诊断技术属于起步阶段。 ( 3 ) 从2 0 世纪6 0 年代开始，设备故障诊断技术综合了计算机技术，网络技术，数 北京化t 人学硕i j 学位论文 据库技术，出现了按设备状态进行维修的方式，根据设备实时的运行状态判断设备可 能存在的故障，并据此进行维修操作。这个时期，设备故障诊断技术得到了较大的发 展。 ( 4 ) 2 0 世纪8 0 年代以后，人工智能、专家系统【2 】和神经网络【3 】等技术丌始发展，并 在设备故障诊断工作中获得了应用，提高了设备故障诊断系统的智能化特性，智能化 的设备故障诊断专家系统逐渐在现场获得了广泛的应用。 近3 0 年来，设备故障诊断技术已经发展成为集数学，物理，化学，电子技术，网 络技术，软件工程，人工智能【4 1 信息处理等各种现代科学研究技术于一体的新兴交 叉学科。而机械设备状态监测【5 】与故障诊断技术【6 】作为其中的一个重要分支，其研究 内容也主要集中在故障信息检测，故障信息提取，状态监测方法，故障机理研究，故 障特征识别，专家系统等几个方面。 1 3 故障诊断系统国内外的发展现状 故障诊断系统发展的前提是设备状态监测技术的发展和故障预测技术的发展。 在状念监测技术方面，从2 0 世纪5 0 年代丌始，在状态监测的数据采集方面，科 学技术研究工作和实际应用丌发领域相机引入了传感器和测振仪等数据采集设备。从 2 0 世纪6 0 年代丌始发展的数字电路技术、计算机技术、“信号数字分析处理技术” 等，推动了振动检测技术在机械设备上的应用。2 0 世纪7 0 到8 0 年代，设备的实时状 态监测技术在全球许多国家展丌了研究工作。随着传感器技术、计算机技术、软件工 程技术、网络技术、数据库技术、信号处理技术与专家系统技术等现代化科学技术的 发展和应用，机械设备的状态监测技术研究进入了系统化的阶段，在许多发达国家都 开发出了设备监测和故障诊断系统软件。例如：r 本三菱公司研发的“旋转机械健康 管理系统”( m a c h i n e r yh e a l t hm o n i t o r i n g ，简称m h m ) ，美国西屋公司研发的“可 移动诊断中心”( m 0 b i l ed i a 髓o s i sc e n t e r ，简称m d c ) ，月麦b & k 公司研发的2 5 0 0 型振动监测系统等，都具备了机组信号的数据采集、数据分析、算法计算、图谱显示、 数据打印等功能，并且包含了专项的故障诊断软件。我国的状念监测技术研究起步于 2 0 世纪8 0 年代，机械设备状态监测技术丌始在高等院校和企业获得研究和发展，一 些机械状态监测系统研发完成并投入使用，其中比较典型的系统有：辽化公司于1 9 8 7 年开始丌发应用的关键机组监测诊断及维修决策信息系统2 m d i s ；浙江大学江恒，王 友钊等人对旋转机械在线状态监测与故障诊断系统进行了丌发研刭川。 在故障预测技术方面，目前设备预知维修在国际上获得了普遍的认可，设备预知 维修的原则是：只有当对设备的状态监测和分析结果表明确实有必要维修时，才将设 备进行检维修工作。国外有代表性的系统包括美国e n t e k 公司的i r d 一8 9 0p m 预测维 修统、丹麦b & k 公司的c o m p a ss t y p e3 5 4 0 系统、t y p e 3 5 6 0 系统，韩国的v i b e x 2 第一章绪论 系统瞵j 。国内方面，一些大型化工企业的设备维修工作也发生了变化，由定期检测和 维修逐渐过渡到设备的实时在线状态监测和预知性维修。与企业类似的是，高等院校 和科研院所对故障预测技术的研究方向也发生了一定的变化，北京化工大学故障诊断 与自愈工程研究中心( d s e ) 【9 】、上海交通大学的基于p c a 的故障诊蝌m 1 比较具有代 表性。目前国内的故障预测技术研究重点集中在机械设备的故障机理分析方面，对以 预知维修为目标的智能化诊断系统技术的研究尚待深入【l l 】。 1 4 故障诊断系统未来的发展趋势 今后，机械设备状态监测与故障诊断技术趋向由定期检测方式、在线监测离线分 析检测方式，发展为自动实时在线监测方式。随着人工智能理论的发展及其在实际中 的应用、数据处理软件的应用于发展，今后机械设备状态监测与故障诊断技术正向多 目标、多层次监测和网络化、实时化、专业化、智能化方向发展，主要有以下几个方 面： ( 1 ) 多种知识表示方法的结合。在实际的故障诊断工作中，需要多种知识表示方式 的组合才能表达清楚诊断知识，这就存在着多种表达方式之间的信息传递、信息转换， 各种知识的组织维护与理解等问题，近几年出现了一种称为面向对象的知识表示方法 【1 2 j ，为解决这一问题提供了很有价值的途径。 ( 2 ) 结合专家经验与内在机理。为了使故障诊断专家系统具备与人类专家能力相近 的知识，研究者在建造故障诊断专家系统时，逐渐强调不仅要重视领域专家的经验知 识，更要注重诊断对象的结构、功能、原理等知识，忽视任何一方面都会严重影响系统 的诊断能力【1 3 】。 ( 3 ) 神经网络理论的应用。神经网络理论为故障诊断专家系统的发展丌辟了崭新的 途径。神经网络技术模拟人的直观思维方式，其主要特色在于将知识进行分命式存储 和并行协同处理，能够实现各种丰富多彩的行为。 ( 4 ) 数据库技术的应用。机械设备故障诊断专家系统的故障及相关知识库的数掘量 一般比较大，且随着渗断技术的发展，数据量将会逐渐增大有必要利用数据库来进 行信息存储、数据共享、高性能检索和并发控制等技术，提高系统的可用性和可靠性。 ( 5 ) 基于i n t e m e t 的远程状态检测与故障诊断技术近几年发展迅速，远程渗断系统 不仅能实现大范围的故障诊断数据和知识共享，而且还能够有效地组织异地专家进行 会渗等，对深入丌展远程故障诊断系统的研究工作具有十分重要的意义。 1 5 前人在机械故障诊断系统方面的研究成果 在多年的理论研究，方法实现和工程实践经验积累的基础上，前人在机械故障诊 北京化t 人学硕l ：学位论文 断方面取得了一些显著成果，并用于指导工业生产，获得了良好的经济效益，其中最 具有代表性的是机械振动故障诊断的智能专家系统【1 4 】【1 5 】。 作为机械设备故障诊断技术的基础，机械设备运行状态的监测技术已经从单凭直 觉的耳听、眼看、手摸发展到采用现代测量技术、软件技术、计算机网络技术、数 据库技术和信号分析技术的现代化监测技术。 在故障机理研究方面，机械设备在发生故障时，往往在振动特征方面得到体现。许 多专家学者应用转子动力学理论对机械设备的故障机理进行了研究，为机械振动故障 诊断奠定了基础。如北京化工大学d s e 中心高金吉教授探讨了振动主导频率与产生 振动的直接原因之问的关系，编制了亚异步、同频、超异步振动故障原因、机理及识别 特征表格【1 6 】【1 7 】。黄文虎，夏松波等人编写了旋转机械非线性动力学设计基础理论 与方法，系统的分析总结了旋转机械设备中各种非线性动力学问题的计算与解决方 法【1 8 】。 在故障征兆的提取方面，以快速f o 嘶e r 变换( f f t ) 为基础的数字信号处理技术在 机械动力学中应用广泛并且较为完善，目前的机械故障诊断仍以振动信号的频域特征 作为主要的故障征兆，包括功率谱估计，时域分析，轴心轨迹分析【1 9 】【2 0 】，全息谱【2 l 】， 角域分析，阶比跟踪【2 2 1 ，分形维数等。对于机械中常见零部件( 如滚动轴承、齿轮) 的 故障，还有专门的振动信号处理技术，如包络解调和倒谱分析等方法。 在诊断推理方面，可以将故障诊断分为三类：( 1 ) 基于控制模型故障诊断【2 3 】；( 2 ) 基于模式识别故障诊断；( 3 ) 基于人工智能故障诊断。其中基于人工智能故障诊断的研 究又可以分为两类分别是基于知识( 符号推理) 的故障诊断和基于神经网络( 数值计算) 的故障诊断【2 5 1 。基于知识的专家系统是一种人工智能软件系统，利用领域专家的经验 知识，根据用户给出的关于问题的信息数据，按照一定的推理机制，从知识库中选择对于 问题的最合理的解释【2 6 1 。另外，人工智能领域的其他方法如模糊神经网络【2 7 1 ，粗糙集 理论在诊断推理及诊断数据处理等方面也得到了应用【2 8 】。 1 6 本文主要研究内容 本文研究了设备实时状态监测与故障诊断系统的特点，在系统集群化、智能化发 展方面做了大量的工作。在原有的针对某一类设备的监测诊断系统基础上，研究丌发 了可支持大量设备、不同设备的大型监测渗断系统，这是系统集群化的要求。在智能 化方面，本文根据不同设备各自的监测诊断要求，研究_ 丌发了可配置的系统，快速响 应各种需求，提高了系统的灵活性。论文主要工作如下： ( 1 ) 建立设备故障标准库和设备征兆标准库。 本课题在设备运行状态实时监测基础上，通过分析发生故障时，设备的故障形式、 各种征兆特征，结合前人整理出来的设备故障与征兆的关联关系，建立了设备故障标 4 第一章绪论 准库和设备征兆标准库，这是基于规则故障诊断和基于案例故障诊断的基础。 ( 2 ) 基于案例的故障诊断方法理论研究。 本文设计了一种完整表达设备发生故障时的各种信息的方法，即设备故障案例表 示方法，研究了案例征兆信息的重要度计算方法，研究了案例之间的相似度计算方法， 为基于案例的故障诊断打下了基础。 ( 3 ) 插件化软件开发方法的应用与实现。 将插件化软件开发方法应用到设备监测诊断系统客户端，以动态链接库的形式开 发了多个客户端插件，提高了软件复用性，降低了软件版本开发和维护的难度，增强 了系统可配置性、灵活性和智能化程度，使得系统能快速响应客户需求。 ( 4 ) 设备监测诊断报告报表系统设计与丌发。 本课题结合了设备状态监测系统，提取系统的报警数据和故障诊断数据，丌发了 一个设备状态监测故障珍断报告报表系统，包括报警统计模块、机组月报表模块、监 测诊断报告模块等。 ( 5 ) 基于案例的设备故障诊断专家系统丌发 本课题开发了一个基于案例的设备故障专家系统，采用了中间件技术、数据库技 术和插件开发技术。具体内容包括案例信息的数据建模、数据库存储，实现业务处理 的中间件模块和插件化客户端丌发。其中插件化客户端包括案例录入、案例检索、案 例审核、基于案例诊断、检维修记录和丌停车记录六个模块。 北京化t 人学硕i ：学位论义 6 第二章插件化软件开发方法在客户端的应用 第二章插件化软件开发方法在客户端的应用 2 1 插件化软件开发方法介绍 2 1 1 基本概念 传统的软件开发方法是将软件划分为多个子模块，各个模块由开发人员具体实 现，然后将各个模块集成起来，形成总的可执行程序。随着软件系统的规模和复杂度 不断提高，如何提高软件开发效率和产品质量，并保证软件开发的成功，一直是困扰 着软件丌发领域的难题【2 9 1 。传统软件开发方法有比较大的缺陷，表现为： ( 1 ) 风格不统一：由于各个模块单独丌发，并没有公用的界面和接口，造成各个模 块有各自的设计风格，包括界面风格和代码风格，这样开发的软件风格不统一，专业 程度低，用户体验较差。 ( 2 ) 软件复用度低【3 0 j ：由于各个模块单独丌发，模块之间相同或相似的功能，并 没有抽象成接口，而是由各模块单独实现，造成软件内部相似代码较多，软件复用度 低。 ( 3 ) 可扩展性差【3 i 】：按模块进行开发完成后，还需要一个模块集成为总的可执行 程序过程，即每一次模块修改后，总的可执行程序也会随之修改，造成软件功能的扩 展比较难以实现，难以满足用户不断变化的软件需求。 ( 4 ) 可维护性差：虽然将软件划分多个子模块，但软件最后的表现形式还是将所有 代码集中在一个项目中，难以将子模块真j 下的从总的可执行程序中分离出来，造成软 件可维护性差。 ( 5 ) 功能无法定制【3 2 】：各个模块完成丌发并集成后，软件的功能就确定了，无法 根据用户的需求做出灵活的配置。 插件化软件丌发方法能有效的解决上述四个问题，它是一种将面向对象和面向组 件技术结合起来的软件开发方法，它将软件分成插件框架和插件两个组成部分。插件 框架提供统一的界面风格和功能接口，各个插件调用插件框架提供的接口去实现插件 功能，达到扩展整个软件功能的目的。各个插件的界面代码和其它相似功能代码抽象 到插件框架或公用插件中，实现软件复用【3 3 1 。插件框架是比较稳定的，很少更改，软 件功能的扩展由插件完成。插件框架读取配置文件，加载相应的插件实现软件功能定 制。整个软件的维护过程主要是插件维护的过程，每个插件是一个较小的功能模块， 并且各个插件之间代码风格统一、接口统一、代码共享度高，使得维护较为容易。插 件开发环境提供了一种类似软件产品生产线【3 4 】的新的软件开发方式。 7 北京化t 人学硕l ：学位论义 目前，插件化软件开发方法已经在国内外很多软件丌发中得到了应用，比较典型 的例子包括：火狐浏览器插件、i e 插件、p h o t o s h o p 插件，以及采用j a v a 丌发的e c l i p s e 插件和采用c 样开发的s h a 印d e v e l o p 等。 2 1 2 插件化应用组成 插件化软件开发方法将软件划分为三个组成部分，分别是插件框架、接口和插件， 它们之间的关系如图2 1 所示。 图2 - 1 插什体系结构 f i g