一种远程设备故障诊断模式
摘 要 介绍一种信息到技术的远程诊断模式，以基于Internet和PSIN来实现。系统以设备制造商或供应商为中心，用最低的成本、尽可能快的速度，将设备及用户、制造商及设备和领域诊断专家结合在一起，使大家在设备研究、设计、制造和使用等方面共同获取经济和社会效益。
远程故障诊断就是在设备所在地设立状态信息采集、存储和监测系统，在异地建立诊断中心，进行异地间的故障诊断。它利用跨地域的丰富诊断
技术资源，通过快速地交换诊断信息，加快了故障诊断的速度，减少了诊断费用，具有较大的经济和社会意义。
随着计算机网络技术、通信技术、数据库技术的迅速发展及应用和生产实际需要，人们对设备远程故障诊断技术进行了研究和应用，例如基于Internet/Intranet、WWW、C/S、B/S和CORBA等模型的远程故障诊断系统。综合分析可以发现其实质是诊断技术和设备的信息化过程，其关键是信息如何流动。根据信息流动方式可以定义远程诊断模式，指导如何构建远程故障诊断系统。
一、故障诊断的信息化过程
设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面，具体实施过程可以分为四个步骤：
(1)信息采集。用传感器拾取能表征设备工作状态的信息，如振动、压力、温度、电压和电流等信号。
(2)信息处理。将采集到的信息进行分类处理、加工及保存，获取能表征机器特征的参数，也称特征提取，如对振动信号从时域变换到频域的频谱分析。
(3)状态识别。按照一定的判别准则和诊断策略，将获得的设备特征参数与规定的允许参数或判别参数进行比较，确定设备所处的状态是否存在故障以及故障的类型和性质等。
(4)诊断决策。根据对设备状态的判断，决定应采取的对策和措施，或根据当前状态进行趋势分析，预测设备状态可能发展的趋势。
从信息论的角度看，上述故障诊断过程是一个完整的信息过程：信息获取、信息处理、信息再生和信息施效，是一个信息运动的过程，其中，设备状态信息的采集是为了获取设备的信息表示，信息处理、状态识别和诊断决策是诊断技术的内容。
二、远程故障诊断的模式
在故障诊断中，设备由用户管理和使用，可以称设备用户为DC(Diagnosis Client，诊断客户）；故障诊断技术掌握在设备的开发商、供应商、科研院所和大中专院校中，可以称掌握诊断技术的单位或个人为DSP(Diagnosis Server Provider，诊断服务提供者)。
DC和DSP处于不同的地理区域，只有将它们结合在一起，满足诊断的信息化过程，才能完成故障诊断。如何结合，实际上就是故障诊断的模式问题，如图1所示。图中，诊断技术的表现形式包括诊断专家和各种诊断工具，设备的表现形式是设备的状态信息。
图1 远程故障诊断模式
显然，要将二者结合起来就必须移动其中的一方，且只有两种移动方式：一是将诊断技术移动到DC，二是将设备移动到DSP。
在第一种移动方式中，将诊断技术移动到DC是传统的诊断。如果这样做，那么就失去了远程诊断的意义。但是其中的诊断工具可以是计算机程序，是可以移动的。可以称这种移动方式为程序到信息的诊断
模式，简称为PTI(Program To Information)。
在第二种移动方式中，将设备状态信息移动到DSP，供诊断专家和各种诊断工具使用。可以称这种移动方式为信息到技术的诊断模式，简称为ITT(Information To Technology)。按照由哪一方主动发起设备状态信息的移动过程，ITT诊断模式可分为ITT-1和ITT-2两种。其中，ITT-1为DSP主动读取设备状态信息，ITT-2为DC主动发送设备状态信息。
在PTI诊断模式中，可以通过下载和远程过程调用(RPC)等方式使用远程诊断程序。与其这样做不如直接将诊断程序放置在DC，完全没有必要进行远程诊断。
在ITT诊断模式中，通过通信及网络系统，可以快捷、方便地移动到DSP；另外，各种诊断工具仅仅是辅助措施，根据当前的诊断技术现状，最终的诊断结果还必须由诊断专家作出。因此，ITT诊断模式是目前远程诊断的优选模式。
ITT诊断模式的诊断过程，加上诊断请求、响应和诊断结果等信息的传递，具体过程如图2所示。
图2 ITT诊断模式故障诊断过程
三、远程故障诊断系统的实现
根据远程故障诊断模式，结合通信技术、计算机网络技术、数据库技术的现状及发展，可以采用基于Internet和PSTN的两种实现方式。
Internet通过路由器、数据通信设备和公共通信线路、基于一些共同的协议，将许多小的网络（子网）或计算机互联为一个大的逻辑网，是一个信息资源和服务共享的集合。它提供的服务有电子邮件、文件传输和信息查询(WWW、Gopher、Archie、Telnet、Usenet)等。PSTN即公共电话交换网，是一个多层次结构的通信网络，提供基于模拟信号的语音双向传输服务。
对于远程故障诊断来说，Internet具有信息传输速度快、提供服务内容多的优点，但其中的信息查询服务均采用模式，要求服务器和信息源在一起，必须建立作为Internet节点的局域网。由于建立局域网及维护费用较高，软件开发专业性强、难度大，因此适合于经济效益较好的大中型企业用户。PSTN仅能提供数据传输服务，且传输速度较慢，难以发挥领域专家的作用，
还需要开发专用通信软件，但PSTN具有能够达到现场任何角落、通信过程比较简单、软件易于开发、使用费用低等优点，是一种经济、方便和有效的计算机通信方式，适合于中小企业及经济效益不好的企业用户。
为了发挥两种实现方式的优点，结合故障诊断模式和诊断双方的实际工况综合考虑，可以将它们结合在一起，构成一个多层次的远程故障诊断系统，如图3所示。
系统分为本地故障诊断系统LFDS(Local Fault Diagnosis System)和远程单机故障诊断系统RSFDS(Remote Stand-alone Fault Diagnosis System)
和远程网络化故障诊断系统RNFDS(Romote Network Fanlt Diagnosis System)三个层次。在RSFDS层次中，采用ITT-1
图3多层次设备远程故障诊断系统
诊断模式；在RNFDS层次中，采用ITT-2诊断模式。
系统采用层次结构，可以进行分级故障诊断。当设备出现故障时，DC首先使用LFDS进行诊断。如果能够排除故障，则速度最快，且避免了影响更多人的工作；如果不能够排除故障，则请求RSFDS提供服务。当RSFDS进行诊断时，如果能够查明故障原因，则速度较快，且避免了影响领域专家；如果不能够查明，再请求RNFDS进行诊断。
系统以设备制造商或供应商DP(Device Provider)为中心，减少用户的麻烦。一方面，DP对自己的产品最了解，是提供技术服务的首要选择；另一方面，当DC需要领域专家进行诊断时，且不论服务费用问题，仅就DC认识并能够联系到多少领域专家来说就是一个非常实际的问题，而DP接触领域专家较多。实际上，当出现DC无法排除的设备故障时，往往总是向DP请求技术服务。当DC需要领域专家进行诊断时，一般通过DP由三方共同来实施。
系统的特点有：(1)对于DC来说，可以用最低的成本得到远程诊断技术服务。一方面，在LDFS的基础上只要添加一条PSTN用户线和一个普通的MODEM即可连接到RSFDS;另一方面，通过来获取领域专家的技术服务，减少了用于支持故障诊断的开销。(2)对于DP来说，可以用最低的成本为所有的DC提供远程诊断技术服务。一方面，仅需要一条PSTN用户线、一个普通的MOSEM和一台PC机即可连接到所有的LFDS；另一方面，通过RSFDS可以主动获得自己设备的当前状况，有助于产品的改进。(3)DP具有DSP和DC的双重地位，可以作为“中介”进行联络，将设备及用户、制造商及设备和领域诊断专家结合在一起，使大家在设备研究、设计、制造和使用等方面共同获取经济和社会效益。
四、结论
根据故障诊断的信息化过程，远程诊断模式可以分为PTT、ITT-1和ITT-2三种。在实际应用中， PTT模式没有多大的意义，ITT-1模式适用于基于Internet/Intranet的远程故障诊断系统，ITT-2模式适用于基于PSTN的远程故障诊断系统。将Internet和PSTN结合起来，构成一个多层次远程故障诊断系统具有更大的实用价值，能够满足不同诊断用户的需求，可以针对不同复杂程度的故障进行分级诊断，尽可能快地进行故障诊断。
参考文献
1 虞和济编著-故障诊断的基本原理-冶金工业出版社，1989,9
2 马宏杰，张思东，张树增，贾卓牛编著-微机通信原理与实用技术-清华大学出版社，1994，2
3 李文海，王迎春编著-现代通信网-北京邮电大学出版社，1995，6
4 郝威，王荣贵编著-拨号连接Internet及其应用.人民邮电出版社，1998， 4
5 张健成，周士昌，虞和济，丁相福，李国栋.故障诊断中的信息机制-基础自动化，2000，4
6 任伟，王坚，张浩，严隽薇，吴启迪.现代制造设备远程故障与诊断系统研究.计算机工程，2000，9
7 东北电力学院发电设备诊断工程研究中心.建立基于Internet的远程设备故障诊断网络.设备管理＆维修，2000，7
8 张晓彤，徐金梧，杨德武，屈蓉.基于Internet的设备远程诊断系统实现技术研究.冶金设备， 2001，1
9 杨拥民，陈仲生.基于B/S模式的远程故障诊断系统.机电一体化，2000，6
10 谢小轩，张浩，陈恒，严隽薇.远程设备故障诊断技术的研究.组合机床与自动化加工技术， 2001，6