(故障诊断论文)民航空管传输业务故障诊断系统设计

【故障诊断论文】民航空管传输业务故障诊断系统设计摘要：文章首先分析故障诊断系统在性能、功能方面的需求，在此基础上提出一个可执行性高、完整的设计方案，在规划设计系统功能时，针对各个功能构建程序流程图，这是系统功能实现的重要基础。结合系统需求分析及设计情况，建立并实现空管传输业务故障诊断系统，该系统的功能主要表现在故障诊断与数据库维修、系统登录、留言板等上。关键词：民航空管；传输业务；故障诊断；系统设计；实现策略1系统结构体系与技术1.1B/S架构伴随Internet技术的发展，浏览器与服务器〔B/S〕结构下，用户能顺利利用浏览器访问浏览界面，在前端〔Browser〕能实现一些逻辑，而主要的系统逻辑是在后端达成的，即服务器端〔Server〕。把系统与数据统一存储在后端，能够明显减轻前端设备的负荷，降低系统维护与升级工作量和时间成本，减少了用户的总开销。B/S三层体系结构采用三层客户端服务器结构，将以中间层增设到客户端与服务器端之间，故而该体系被叫作三层结构。伴随中间层技术成熟度的提高，这种三层结构日益流行，理论上把该结构体系细分成显示层、逻辑层、数据层3个处理层次。以上这3个层次相互独立，一层不改变时不会影响另一层的状态。1.2技术〔1〕SecureCRT：以IP/ATM架构形成的数据通信操作系统平台〔VRP〕是空管传输故障诊断系统建设的基础。应用SecureCRT能顺利登陆到空管传输系统内，进到业务窗口，能够完整地查看端口统计到的业务信息。SecureCRT被公认成衔接Windows、UNIX、VMS等的理想化工具，其能于Windows下登录华为VRP系统，并对该系统进行相应操作。〔2〕PHP技术：这是一种多用途脚本语言，十分是在Web开发领域表现出较高的适用性。PHP语法特殊，混合应用了C语言、Java、Perl和PHP的自创语法。一般利用PHP解释器处理PHP，这种解释器和CGI或Perl相比较，能更快速有效地执行动态网页[1]。利用PHP制作出的动态页面和其他类型的编程语言做对比，能更加顺利地把PHP代码嵌入代码内，编译能实现加密与完善代码运行过程，进一步提高实际执行效率。2系统设计2.1系统概要〔1〕功能结构设计：可以把该诊断系统的功能分成故障诊断、数据库维护、系统登录、留言板等。其中，故障诊断功能有自动诊断、人工干预诊断之分；数据库维护主要由业务信息、自动诊断及人工干预诊断规则维护等部分构成。〔2〕整体结构设计：如此图1所示，本文设计的故障诊断系统和专家系统有很大相似之处，知识库、推理机、动态页面等是该系统的主要构成[2]。在该系统内，主要用动态数据库存储系统知识库之外的其他数据，故障诊断相关知识被统计在知识库内。知识库聚集系统正常运行所需的知识，基于检修人员工作的归纳及自身检修维护经历体验去获得相应知识。在后期工作中可以持续修改知识库内的知识，排解掉对故障问题诊断结果产生影响的主观意见，提升最后诊断结果的精准度。推理机主要是管理控制故障求解过程的，其结合故障诊断的目标对象，以设计好的计算机推理过程为依托推导出结论，而后和规则库内的规则进行匹配，生成最后结果。人机接口为系统和运维人员沟通的页面，帮助检修人员运用系统对故障问题作出合理诊断。动态页面是Web多种功能实现的重要基础。〔3〕网络结构设计：完善结构设计效果，确保诊断系统和空管传输系统有效衔接，设计该诊断系统的网络结构如此图2所示[3]。在监控机房内安装服务器、客户端，客户端的部署位置不固定。交换机的功能主要是衔接空管传输系统与诊断系统，服务器执行B/S架构内全部系统逻辑层、数据层的测算任务，客户端用于呈现B/S架构。2.2功能详细设计〔1〕数据信息采集：规划自动诊断功能前，要设计数据信息采集方法，通过这种方式获得训练样本，实现对神经网络模型的科学训练。设计过程可以做出如下概述：首先，设计SecureCRT脚本。SecureCRT操作VRP系统，会自动形成session.log日志，利用其保存VRP系统的全部操作与显示信息，为提取日志内的信息创造便利。其次，设计数据采集Matlab脚本。应用该脚本处置session.log日志；importdata〔〕获得session.log日志，Data〔〕提取相应的行，regexp〔〕则提取行内的数据，成为一个向量；依次进行减法计算，获得短短10s中的业务信息。最后，业务数据采集的运行[4]。把业务数据用在SecureCRT和Maltab上，在人机接口页面怎样有效控制运作。本系统规划用PHP应用程序控制人机接口页面。PHP采用四种方法运行系统外的应用程序命令，分别是exec〔〕、passthm〔〕、system〔〕、shellexec〔〕，exec〔〕执行命令时不输出结果，是常用的函数，本系统设计时利用exec〔〕执行应用程序。SecureCRT与Matlab运作成功后会生成session.log与success.txt，以file_exists〔〕判断文件的存在性，来判断业务数据采集成功与否。〔2〕自动诊断功能：设计Matlab脚本。该脚本要采用前期设计好的神经网络模型诊断业务数据，用于存储数据库的表格类型也有差异不同。运行自动诊断功能，该功能运行方式和业务数据信息采集一致，均利用exec〔〕进行控制，具体是在服务器端运行SecureCRT和Matlab，把形成的诊断结果传输到人机接口页面上。〔3〕人工干预诊断功能：首先，维护工作人员进到人工诊断人机接口页面，完整地呈现出故障现象逻辑表与干预诊断页面，在此基础上通过人工检查故障。其次，执行完故障检查工作后，于诊断页面上精准地选出故障现象，随后点击查找到诊断规则库内对应的内容。最后，在人机接口页面内完整地呈现出人工诊断规则，人工干预诊断流程结束。〔4〕数据库维护功能：具体设计时，要明确被维护的数据类型，具体维护操作，维护过程中要注意的问题等。操作传输业务实际位置信息时，要设置修改、新增及删除信息的功能。在诊断规则库内设置修改诊断结果的操作，借此方式提升故障诊断的精准度。〔5〕登录功能：用户把注册申请呈递给有关部门，系统管理员采集到申请以后帮助用户完成注册，其他人不可私自注册身份信息。身份信息注册好以后，应将其输进人机接口界面，即可登录系统。〔6〕留言板功能；留言板为系统的电子便笺，其在维护人员及管理员沟通中发挥巨大作用，维护者可以把自身遇到的问题及建议等存留在该页面上，便于他人阅览。维护人员把留言信息输到人机接口页面，把信息填到数据库内，接口页面便能完整地呈现出数据库内所有留言信息〔图3〕[5]。2.3数据库的整体设计采用E-R模型阐释数据库结构。本课题设计系统时，遵照整体化原则，把数据表分成如下两类[6]：其一是动态数据库，包括业务信息表、业务数据表、用户及留言信息表等。其二是知识库的设计。诊断结果库diagnosis_result存储自动诊断所得的结果数据及诊断时间，比如诊断结果1000000，诊断时间2018-11-2611：33：28；故障现象逻辑表fault_logic的功能主要是阐释不同故障现象之间的逻辑关系，主要被用在人工干预诊断方法应用过程中。本系统依照业务故障现象间的逻辑关系建树，比如甚高频发射故障被分成本端正常与异常，前者又可以分成远端正常及异常。对于诊断规则库的设计，把产生式规则作为规则表现方式，这种规则方式由条件、结论两部分构成，可以分别被叫作If、Then。自动诊断传输业务故障时的产生式规则实例是“If0001000，Then远端传输设备故障〞。3系统的实现3.1自动诊断功能〔1〕SecureCRT脚本：结合SecureCRT脚本运行流程，编译脚本，生成session.log日志，由其内采集业务数据。以上过程中，采用适宜方法管控SecureCRT登录设备，运行VBS脚本，生成实际所需的session.log会话文件。〔2〕Matlab脚本：对于数据采集脚本，先用import－dta〔〕读取日志，生成变量Data，精准提取行的相关信息。随后用函数regexp〔〕提取业务数据，赋值，str2num〔〕将其处理成可计算的数字，把10s后的业务数据和10s前的做减法，就可以得到10s中的业务信息。对于自动诊断Matlab脚本，存储前期训练好的BP神经网络模型，存储格式为mat。在该脚本内，可以用load〔〕直接调取BP神经网络模型。〔3〕业务数据采集功能[7]：一是管控SecureCRT运行VBS脚本，成功执行后生成session.log日志，用file_exists〔〕函数检查session.log的存在性，判断脚本是否被成功执行，成功、失败分别弹窗“程序执行完毕/失败〞。采集Matlab脚本成功执行以后会生成success.txt日志，file_exists〔〕函数检测日志的存在性。当脚本执行成功后会自动剔除session.log与success.txt。点击数据采集按钮后等待10s，出现“程序执行成功〞提示信息，表示清楚业务数据采集任务完成。3.2人工诊断功能该项功能的实现是参照人机接口页面选出的故障现象，查阅人工诊断规则表内相应的诊断结果，系统会把结果完整地呈现在人机接口页面上[8]。把故障现象逻辑表呈现在人工诊断页面上，该环节应用到了PHP无限级分类生成树这种形式，各个故障现象在生成树上均有相对应的位置。维修工作人员按照先后检查父级、子级故障现场的逻辑方式，组织人工检查故障发生情况。随后把实际故障现象作为查找条件，诊断规则表内的诊断结果作为结果，点击诊断按钮，实现查找诊断结果的人工诊断功能。3.3数据库维护功能具体是配合应用PHP与MySQL结合数据库维护程序流程，实现相应的功能。比如针对修改功能，其实现方法可以做出如下阐述：系统先读取相应的业务信息，早期建表时各条业务信息均有适宜的id编号，系统读获编号内的业务信息，而后将其完整地呈现在相应页面上，维护工作人员精准发送，输进修改信息，配合应用update的方法把修改所得的信息添加至数据库内。进到数据库维护页面，选出需要进行修改的行，点击“编辑〞按钮，弹跳出相应的修改页面，输进修改后的信息，点击“确认〞完成修改功能。而在实现删除功能时，系统先精准找到对应id编号的业务数据，然后通过delete的方法直接删除id编号的业务信息。选出需要进行删除的行，单击“修改〞按钮，确定后执行删除功能[9]。3.4登录功能登录功能实现时应用了PHP+MySQL，先把相关信息输送到页面内，随后输入逻辑查询代码、＄_POST传递参数，在数据库内反复探查mysql_fetch_array语句。数据库查找输入的两个参数，一是用户名，二是密码。登录时，系统自动查找用户信息表内是否存在着用户名与密码。前期没有注册的人员，数据库无法查询到相应结果，返回至登录失败界面。在信息验证成功以后，呈现出系统地址。3.5留言板功能留言板功能即结合留言板功能程序执行情况实现相应功能。留言板自身构造简单，实用性强，具备多数留言板的基本使用功能。实际操作留言板的过程较简单，进到留言板页面后，可以自由浏