專利名稱：建立、維護和使用專家系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機專家系統(tǒng)的建立、維持及使用，更具體地說，是涉及用于同一類型的不同設(shè)備的專家系統(tǒng)規(guī)則庫的建立和維護。
目前，專家系統(tǒng)在檢驗設(shè)備(特別是運行中的設(shè)備)方面的應(yīng)用越來越廣泛。在許多種類的設(shè)備如電力公司所用發(fā)電機及規(guī)模相似的其它一些設(shè)備中，總有幾臺設(shè)備是同一類型或型號的，制造時被做得實際上完全一樣。但是，由于制造過程或者設(shè)備運行環(huán)境的差異，與某一特定單元相一致的一個類型的不同設(shè)備在某些參數(shù)或檢測器讀數(shù)上總會有些變動。這種特性通常被說成(例如)“這臺機器容易發(fā)熱”，或者，“這臺機器發(fā)熱得較慢”，等等。
現(xiàn)有的專家系統(tǒng)通過為每一臺設(shè)備維護一個規(guī)則庫的方法允許這些單元間的變動存在。如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)當對同一類型的所有設(shè)備的規(guī)則庫加以修改的話，必須對每個規(guī)則庫進行單獨修改。這種改動不能采用只進行一次改動然后把改動內(nèi)容拷入其它規(guī)則庫的方法，因為這樣一來某臺具體設(shè)備的特有特征將被進行第一次修改的那個規(guī)則庫中特征所改寫。有些專家系統(tǒng)通過把特征分為定義規(guī)則的一個文件和定義參數(shù)的一個文件的方法來緩解這些問題。這樣做固然可以把規(guī)則的改動從一個規(guī)則庫拷入另一個規(guī)則庫不影響各參數(shù)，但是并不能允許對某一臺具體設(shè)備所特有的規(guī)則進行修改，也不允許對某一型號的所有設(shè)備所公用的參數(shù)文件進行修改。
本發(fā)明的一個目的是提供一種有效地建立和維持一種能對非常相似的幾臺設(shè)備進行檢驗的計算機專家系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是提供維護對這種一種專家系統(tǒng)的規(guī)則庫的公共特征的控制而又允許規(guī)則庫根據(jù)某臺具體設(shè)備而修改的一種方法。
廣義地來說，本發(fā)明是一種建立、維護和使用一種一個定義域內(nèi)的計算機專家系統(tǒng)規(guī)則庫的方法，該方法包括下列步驟在規(guī)則庫的定義域中的一個順序只讀標準文件中存入各個不同單元公用的標準特征，在規(guī)則庫的定義域中的至少一個順序可改動校準文件中存入各單元的獨特的校準特征，把標準文件和校準文件加以合并，以應(yīng)用于規(guī)則庫定義域中的一個單元。
為了使本發(fā)明能被更好地理解并馬上實施，下面只以范例的方式結(jié)合附圖描述本發(fā)明的一個最佳實施例。附圖中，

圖1.是根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例的專家系統(tǒng)規(guī)則庫的文件結(jié)構(gòu)方框圖。
圖2A.是先有技術(shù)中的規(guī)則庫的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖。
圖2B.是本發(fā)明的一個最佳實施例的規(guī)則庫的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖。
圖1中的方框圖示出了本發(fā)明的一個基本特征。標準規(guī)則庫10以只讀方式存貯以備后用。不同單元在規(guī)則庫定義域內(nèi)公共的標準特征存入標準規(guī)則庫10中。同時建立另一個分離的文件12，其中存入可能是因各單元而異的規(guī)則庫域內(nèi)的校準特征。校準規(guī)則庫12是一個讀/寫文件，是一個可順序地修改的校準文件。在規(guī)則庫第一次使用之前，標準規(guī)則庫10和校準規(guī)則庫12還需進行一次如數(shù)字14所示的合并，從而形成一個應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(最好是一個只讀文件)。應(yīng)用數(shù)據(jù)庫76可被用作一個常規(guī)的專家系統(tǒng)規(guī)則庫在該規(guī)則庫的定義域中對設(shè)備進行檢驗。這樣規(guī)則庫常用來診斷重型設(shè)備(加發(fā)電站里的發(fā)電機)的運行故障的起因，這樣，在某個部件完全報廢之前的預(yù)定的關(guān)機期間內(nèi)就能對故障部件進行修理。應(yīng)該理解的是，這不是本發(fā)明的專家系統(tǒng)規(guī)則庫的唯一應(yīng)用，本發(fā)明可用于適合其他不同目的的各種專家系統(tǒng)。
一旦由于某一條件改變或者規(guī)則庫定義域中有關(guān)某一具體單元或設(shè)備的設(shè)置發(fā)生變化而需要更正應(yīng)用規(guī)則庫16時，就對校準規(guī)則庫12進行修改，并重復(fù)合并操作14，建立一個新的應(yīng)用規(guī)則庫16。另一方面，如果一旦判定對應(yīng)用規(guī)則庫16所作的修改適用于標準規(guī)則庫10的定義域內(nèi)的所有或者差不多所有單元時，就建立一個新的標準規(guī)則庫10，并使之與對應(yīng)于各個單元的校準規(guī)則庫12相合并從而為定義域中的各單元建立應(yīng)用規(guī)則庫16。對標準規(guī)則庫10的修改遠沒有標準規(guī)則庫12的改動那樣頻繁。在某些場合下，根據(jù)標準規(guī)則庫10的改動有必要改動某些甚至全部校準規(guī)則庫，但是在典型情況下對標準規(guī)則庫的改動的效率要比在常規(guī)的專家系統(tǒng)中高得多。在常規(guī)的系統(tǒng)中，只有多個應(yīng)用規(guī)則庫16存在，每個應(yīng)用規(guī)則庫對應(yīng)了某一具體單元，與對應(yīng)于同一定義域中的或同一類設(shè)備的其它單元的應(yīng)用規(guī)則庫16相比具有許多公用的特征，但每個規(guī)則庫必須單獨改動。
以發(fā)電廠的發(fā)電機為例，一般用一種型號幾臺發(fā)電機來構(gòu)成不同的發(fā)電廠，這在全美國和全世界都是如此。在某些情況下，一家電力公司可能擁有幾臺同型號的設(shè)備，有的甚至就裝在同一發(fā)電廠。在這幾臺同型號的設(shè)備單元裝在同一發(fā)電站又是差不多同時制造和投入運行的情況，各單元之間就可能具有最大的相似性。但是，就是在這樣的情況下，制造過程的差異或因停機時間不同導(dǎo)致的所帶的負載的不同等等因素能使各單元之間產(chǎn)生微小的差異，特別是運行幾年之后更是這樣。由于運行條件的差異，裝在不同的電力公司中的同一型號的單元之間可能具有更大的差異，特別是那些在電力網(wǎng)絡(luò)及運行條件不同的其它國家內(nèi)工作的單元差異更大。
同一型號的各臺發(fā)電機均用一個獨立的應(yīng)用規(guī)則庫16來檢驗。這個應(yīng)用規(guī)則庫是由一個適用于這個型號的所有發(fā)電機單元的標準規(guī)則庫10與相應(yīng)的那個發(fā)電機單元或者說那臺發(fā)電機所獨有的標準規(guī)則庫12合并而成的。在上面描述的情況下，可以推測，應(yīng)用規(guī)則庫16中的大多數(shù)特征是從標準規(guī)則庫10中得出的，因為各單元之間存在很大的相似性。還可以推測的是，在別的國家工作的單元在校準規(guī)則庫12內(nèi)具有最多數(shù)量的校準規(guī)則，這是因為那些單元的運行條件與工作在美國范圍內(nèi)的單元的運動條件可以說是最不相同的。
圖2A和2B提供了校準規(guī)則庫12的特征與標準規(guī)則庫10中的特征合并的具體例子。圖2A和2B中的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖示出了三個前提H1、H2和H3是擇結(jié)合起來從而提供故障M1的診斷的。雖然圖中未畫出前提H1、H2和H3的輸入情況，這些前提正象本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的那樣是通過對檢測器的讀數(shù)或其它輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)則來確定的。圖2A中的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖示出如果每一個前提H1滿足第一條規(guī)則R1的要求，或者第二及第三個前提分別滿足規(guī)則R2和R3，并且一起滿足規(guī)則R4的要求，那末，故障M1即被診斷出來。
在常規(guī)的專家系統(tǒng)中，如果某一特定單元的一條規(guī)則(如規(guī)則R1)需要改動，則需對該規(guī)則本身加以改動，這樣，對應(yīng)于該特定單元的應(yīng)用規(guī)則庫中的規(guī)則R1與對應(yīng)于該型號的其它單元的規(guī)則庫中的規(guī)則R1不同。隨著時間的流逝，很有可能該型號的各單元的規(guī)則庫中沒有2個是完全一樣的。結(jié)果，如果根據(jù)此型號的運行情況得到的其它情況判定要改動該型號的所有單元的規(guī)則R2時，對R2所作的改動必須對每一應(yīng)用規(guī)則庫逐個進行。
正象這里要強調(diào)的那樣，因單元而異的規(guī)則庫中的特征(不管是表示參數(shù)還是表示規(guī)則)都存入標準規(guī)則庫12中。這樣，一旦需要改動一個規(guī)則如對應(yīng)于圖2A中的規(guī)則R4的那條規(guī)則，則存入某一特定單元的校準規(guī)則庫中的圖2B中的RC4被改動。再舉個例子，假定前提H1、H2和H3及規(guī)則R2和R3均存貯在標準規(guī)則庫中，如果需要為該型號的所有單元改動規(guī)則R2，則只需對標準規(guī)則庫的一個拷貝進行修改，然后在每個有應(yīng)用數(shù)據(jù)庫存在(為該型號的每個單元)的場合都拷入或重新建立標準規(guī)則庫即可。然后，只需再進行一次合并操作14從而重建應(yīng)用數(shù)據(jù)庫16。修改應(yīng)用數(shù)據(jù)庫所要的拷貝和合并操作都是自動進行的，不需要輸入任何特別的指令。
對校準規(guī)則庫能進行的改動中包括修改先前存入校準特征(如規(guī)則RC4)和加入新的校準特征。舉例來說，假設(shè)原先存貯在校準規(guī)則庫中的圖2B中的規(guī)則R1′指示出如果前提H1存立，在一定條件下可診斷出故障M1;這個規(guī)則可以改成;有一個立即結(jié)點M1存在，即只要規(guī)則RC1滿足，M1即被診斷出來。
換句話說，在標準規(guī)則庫中設(shè)有任何規(guī)則指示出故障M1被診斷出來。只有把規(guī)則R1′，RC1和R4與存貯在校準規(guī)則庫12中的立即結(jié)點M1′在標準規(guī)則庫中合并后，應(yīng)用規(guī)則庫16才會具有如圖2B中所示的規(guī)則網(wǎng)絡(luò)圖。
另一方面，如果圖2A中的規(guī)則R1存貯在標準規(guī)則庫10中并希望生成一個如圖2B所示的應(yīng)用規(guī)則庫時，就必須要么建立一個不帶規(guī)則R1的新的標準規(guī)則庫，要么想辦法改寫掉程則R1。標準規(guī)則庫和校準規(guī)則庫中的所有規(guī)則最好都包括在應(yīng)用規(guī)則庫內(nèi)。這樣，一旦某個標準特征不能用增加標準特征的辦法來加以改動，該標準特征就應(yīng)該被消除掉。
圖2B中用曲線示出的校準規(guī)則表示了不同類型而校準特征的例子。規(guī)則RC4是作為一個校準特征存貯為一個第一條件(M1)，根據(jù)一個第二條件(對前提H2和H3應(yīng)用規(guī)則R2和R3)的至少一個第二可信度建立一個第一可信度的規(guī)則的例子。校準特征的另一種應(yīng)用排除掉對一直顯示著的因此不提供有用信息的故障的診斷。這可以用下面的方法來實現(xiàn)，即把下列的規(guī)則(RC1)作為校準特征之一存貯起來只要故障M1達到一個可信度值(實際是不可能達到的)，故障M1即被診斷出來。在這種情況下，規(guī)則R1′除了其目的或結(jié)果是為了為立即結(jié)點M1而不是故障M1設(shè)定可信度之外，與圖2A中的規(guī)則R1完全相同。
有關(guān)怎樣用校準規(guī)則庫來修改標準規(guī)則庫，還可以給出許多其它的例子。存貯在校準規(guī)則庫中的特征不光限于規(guī)則，還可以包括參數(shù)或者在一個特定的專家系統(tǒng)中用來確定規(guī)則庫或知識庫的特征。目前，市場上能買到許多不同的專家系統(tǒng)。舉個例子來說，從德克薩斯儀器公司可買到一種能在IBM兼容微機上執(zhí)行的叫做“個人咨詢系統(tǒng)”的專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)外殼能使規(guī)則庫包含分離的待建立和存取的規(guī)則和參數(shù)的文件。其它一些專家系統(tǒng)外殼中的規(guī)則庫也可以用其它方法分離存貯在一個規(guī)則庫中的特征。在各種不同的定義規(guī)則庫的方法中都可以使用本發(fā)明，而且本發(fā)明不僅僅限于只包含參數(shù)和規(guī)則的規(guī)則庫。
此外，本發(fā)明也不限于使用只適用于一種型號或類別的設(shè)備的標準規(guī)則庫。有許多設(shè)備的型號和類別是相似的，如水冷式和氣冷式發(fā)電機，它們有相同的部件，也有其他一些稍有區(qū)別的部件(如冷卻系統(tǒng))。此時，可以為水冷和氣冷式發(fā)電機建立一個標準規(guī)則庫和二個校準規(guī)則庫，一個為氣冷式發(fā)電機而建，一個為水冷式發(fā)電機而建。水冷式發(fā)電機的校準規(guī)則庫可以和標準規(guī)則庫合并，從而構(gòu)成一個水冷式發(fā)電機的標準規(guī)則庫;而氣冷式發(fā)電機的校準規(guī)則庫也可以和標準規(guī)則庫相合并，形成氣冷式發(fā)電機的標準規(guī)則庫。在某一特定型號的標準規(guī)則庫與該型號中某一特定單元的最終校準規(guī)則庫合并之前，上面的那種處理可以為不同型號的氣冷或水冷式發(fā)電機重復(fù)進行。在這種情況下，校準規(guī)則庫中(如水冷式發(fā)電機的)包括定義根據(jù)第二條件的至少一個第二可信度來為第一條件建立第一可信度這一規(guī)則的校準特征，而氣冷式發(fā)電機的第二校準文件中的一個校準特征則可能是一個規(guī)定根據(jù)第二可信度建立第一可信度的充分條件的特征。換句話說，在水冷式發(fā)電機中，第一可信度是通過對第二可信度進行一種不變的測試后確定的，而在氣冷式發(fā)電機中，第一可信度是對第二可信度使用公式求得的。
從前面的詳盡說明可以明顯看出本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點，后面的權(quán)利要求書旨在覆蓋本發(fā)明的真實范圍的方法的特征和優(yōu)點。此外，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練人員可以不費力氣地對本發(fā)明作許多修改，因此，本發(fā)明并不限于圖示出和描述過的結(jié)筑和操作。因此，所有適當?shù)男薷暮吞娲紤?yīng)視為落入本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在一個包含許多臺(或件)的不同的被控設(shè)備的定義域內(nèi)建立、維護和使用一種可變換的計算機專家系統(tǒng)規(guī)則庫的方法，該方法包括下列步驟(a)把上述規(guī)則庫定義域內(nèi)的不同單元所共用的標準特征存入一個依次只讀標準文件，其特征在于(b)把上述的規(guī)則庫定義域內(nèi)的不同單元所特定的校準特征存入至少一個依次可改動的校準文件，(c)把應(yīng)用于每個單元的標準文件和校準文件加以合并，從而在該規(guī)則庫的定義域內(nèi)得到一個新的經(jīng)修改的專家系統(tǒng)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟(d)通過(ⅰ)改變原來存入的校準特征，和(ⅱ)加入新的校準特征這二個方法中的至少一個來改動校準文件，(e)在步驟(d)中的改動之后重復(fù)步驟(c)中的合并操作。
3.一種如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟(d)建立一個新的校準文件，(e)把上面的新校準文件與用于規(guī)則庫的定義域內(nèi)的另一其他單元的標準文件加以合并。
4.一種如權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟(d)通過執(zhí)行下列步驟來修改應(yīng)用于某一單元的標準特征(d1)重新建立去掉一個標準特征后的標準文件，(d2)把上面的那個標準特征作為一個新的校準特征加入校準文件。(d)重復(fù)步驟(c)中的合并。
5.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括下列步驟把根據(jù)一個第二條件的至少一個第二可信度為一個第一條件建立一個第一可信度這一規(guī)則作為一個校準特征存貯起來。
6.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括下列步驟把在應(yīng)用規(guī)則庫產(chǎn)生的報告中建立起一種診斷的排除這一規(guī)則作為一個校準特征存貯起來。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟(b)包括(b1)為第一和第二單元建立第一和第二校準文件，(b2)把根據(jù)第二條件的至少一個第二可信度來建立第一條件的第一可信度這一規(guī)則作為第一校準文件的校準特征之一存貯下來，(b3)把為了根據(jù)第二可信度而建立第一可信度設(shè)立一個充分條件這一規(guī)則作為第二校準文件的校準特征之一存貯下來，其中，步驟(c)還包括把第一和第二校準文件中的每一個分別與適用于第一和第二單元的標準文件相合并。
全文摘要
本發(fā)明為一種建立、維護和使用專家系統(tǒng)的方法，該方法是把專家系統(tǒng)的規(guī)則庫分成標準規(guī)則庫和校準規(guī)則庫。標準規(guī)則庫存入一個只讀文件，而校準規(guī)則庫則存在一個讀/寫文件中。為同一型號的幾個單元或同一類型的幾臺設(shè)備提供的完全相同的標準規(guī)則庫，同時各個單元又具有其自身的校準規(guī)則庫。一個單元的操作者可以訪問校準規(guī)則庫，并能對它作適當?shù)男薷?。適應(yīng)于某一特定單元的校準規(guī)則庫與標準規(guī)則庫相合并，從而形成可用來檢驗設(shè)備的應(yīng)用規(guī)則庫。
文檔編號G06N5/02GK1039914SQ8910609
公開日1990年2月21日 申請日期1989年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月25日
發(fā)明者卡爾·E·哈皮爾 申請人:西屋電氣公司