CN114138532A - 一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，包括：远程诊断中心子系统、方案设计仿真子系统以及为远程诊断中心子系统提供诊断数据的若干个客户端子系统；每个客户端子系统，用于通过方案设计仿真子系统，仿真项目方案，并根据项目方案对应的若干数据节点，生成项目方案的仿真数据信息；远程诊断中心子系统，用于通过采集仿真数据信息，并根据每个数据节点之间的第一逻辑关系，对项目方案进行故障诊断；本发明实现了功能软件与数据分离，根据用户不同的需求而制定的多个设计方案，分别移植到仿真软件架构中进行仿真，获取仿真结果和信息反馈，并进行方案修订，有效节约时间，提高经济效益。

Description

一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统

技术领域

本发明涉及仿真软件架构设计和远程故障诊断领域，尤其涉及一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统。

背景技术

目前建设一个新的项目(工程或系统)，首先需要进行方案设计，主要内容包括设计需求分析、系统功能分析、技术手段分析、实施进度分析和验收方法分析等。传统的设计方案以经验总结为基础，运用力学和数学形成的经验公式、图表、设计手册为设计依据，以静态被动分析、近似计算、经验设计、人工劳动为特征，与用户进行反复沟通和整改。

其次，项目交付后，为保障系统正常运行，需要检测或预测系统的故障，并在此基础上采用相应的措施修复故障。诊断的三个阶段包括故障检测、故障分离和故障辨识。故障检测方法主要有离线人工检测、单机集中检测、局域网分布检测和因特网远程检测等，目前市场上的故障诊断大多数是采用现场分布式检测。

传统方案设计及传统检测方法带来的以下几个问题：(1)对用户需求无法深入了解，需要反复沟通和方案整改，耗费大量时间和精力；(2)设计缺乏新颖特色，需要不断改进设计；(3)设计完成后，检测方法不够完善，无法有效预知效果；(4)现场分布式检测易受人为因素、地理环境、技术条件限制、不能实时监测；(5)无法充分利用信息数据库和厂家技术支持，尤其是对于复杂系统的诊断，需要耗费较多的时间和经济成本。

因此，需要构建一种合理的、适应性强的仿真软件架构，能够将方案设计直接应用到仿真软件中，借助于新技术手段，立足于整体，将系统功能与界面美观融合在一起，有效降低投资风险和安全风险，减少研究时间，提高方案设计的效率和质量。通过设备上的监测点来收集设备运行实时状态信息，建立远程服务平台，采用远程故障诊断方法进行监测，可及时发现故障，缩短设备维修时间，降低成本消耗，提高系统自动化程度并提升经济效益。

发明内容

为了解决现有的技术问题，本发明的目的就是为了克服上述传统方案设计和现场分布式检测的缺陷而采用一种通用的、可移植的方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，远程故障诊断系统的软件架构设计基于Linux平台，包括：远程诊断中心子系统、方案设计仿真子系统以及为远程诊断中心子系统提供诊断数据的若干个客户端子系统；

每个客户端子系统，用于通过方案设计仿真子系统，仿真项目方案，并根据项目方案对应的若干数据节点，生成项目方案的仿真数据信息；

远程诊断中心子系统，用于通过采集仿真数据信息，并根据每个数据节点之间的第一逻辑关系，对项目方案进行故障诊断。

优选地，方案设计仿真子系统包括：

需求分析模块，用于根据用户对项目的功能性需求、非功能性需求和设计约束，获取第一项目方案的第一项目目标；

总体设计模块，用于基于第一项目目标，生成数据节点；

详细设计模块，用于根据第一项目目标和数据节点，获取第一逻辑关系；

方案仿真模块，用于根据第一逻辑关系和数据节点，生成第二项目方案；

系统功能模块，用于根据第二项目方案，生成第二项目目标；

信息反馈模块，用于根据第一项目目标和第二项目目标，生成第一反馈信息，并将第一反馈信息发送到需求分析模块进行项目方案修订，其中，第一反馈信息用于表示第二项目方案否合理、能否达到第一项目方案的预期要求。

优选地，总体设计模块包括：软件总体设计单元和硬件总体设计单元；

软件总体设计单元用于实现计算机配置设计、系统模块结构设计、数据库设计、代码设计和系统可靠性设计；

硬件总体设计单元用于获取硬件选型、硬件排列、硬件接口、硬件安装和环境需求。

优选地，方案设计仿真子系统，用于生成若干数据节点以及至少两个数据节点之间的第二逻辑关系，合并第一逻辑关系和第二逻辑关系，生成第三逻辑关系，并根据第三逻辑关系对应的数据节点，生成仿真数据信息。

优选地，远程诊断中心子系统还用于根据第三逻辑关系，更新第一逻辑关系。

优选地，远程诊断中心子系统包括：

网络服务器模块，用于响应多个客户端子系统采集的数据文件，根据第一逻辑关系，对项目方案进行故障诊断，获取故障分析结果及维修建议；

数据库服务器模块，用于响应来客户端子系统的数据库请求，并管理数据的定义、维护、访问和更新；

诊断专家系统模块，用于生成第一逻辑关系。

优选地，网络服务器模块还用于根据第三逻辑关系，获取故障分析结果及维修建议。

优选地，诊断专家系统模块还用于获取第二逻辑关系，合并第一逻辑关系和第二逻辑关系，生成第三逻辑关系。

优选地，方案设计仿真子系统还用于根据第三逻辑关系对应的数据节点，生成第三项目方案的第三项目目标，并根据第一项目目标、第三项目目标，生成第二反馈信息，对项目方案进行修订。

优选地，方案设计仿真子系统还用于根据第一项目目标、第二项目目标、第三项目目标，生成第三反馈信息；根据第二反馈信息、第三反馈信息，生成项目方案。

与现有软件架构相比，本发明的仿真软件架构设计和远程故障诊断系统具有以下优点：

本发明仿真软件设计架构可以实现功能软件与数据分离，根据用户不同的需求而制定的多个设计方案，可以分别移植到仿真软件架构中进行仿真实验，及时获取仿真结果和信息反馈，进行方案修订，有效节约时间，提高经济效益。

本发明仿真设计架构可以利用虚拟现实(VRML)技术，调用设备仿真的三维图形，并利用其动画及交互功能使三维动画程序根据传输信号的控制，产生相应的运动变化，从而虚拟出现场设备的工作流程和工作状态。

本发明仿真设计架构利用三维建模渲染三维环境，能够让用户有身临其境的体验，从而让用户理解和提出符合常理的真实需求，减少沟通次数，为确定最终设计方案奠定基础。

本发明采用远程诊断技术，以诊断资源和专家系统为基础，通过现场故障样板学习，结合共享的网络资源，形成丰富的诊断数据库和诊断知识库，不断完善故障诊断规则，即使故障监测技术涉及到多个技术领域，技术复杂，普通操作员可以通过远程诊断系统进行故障诊断，及时排除故障。采用阿帕奇(Apache)软件对服务器进行安全配置，禁止缺省访问，禁止用户越权访问和越过服务器配置，网页浏览器设置为只读模式，网站实行用户身份验证，禁止多人对同一设备同时操作，这样可以避免因网络协议开源易受网络病毒攻击而导致经济损失，提高了系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1方案设计仿真软件的架构流程图；

图2远程故障诊断的数据交互图。

具体实施方式

下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1-2所示，本发明提供了一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，远程故障诊断系统的软件架构设计基于Linux平台，包括：远程诊断中心子系统、方案设计仿真子系统以及为远程诊断中心子系统提供诊断数据的若干个客户端子系统；

每个客户端子系统，用于通过方案设计仿真子系统，仿真项目方案，并根据项目方案对应的若干数据节点，生成项目方案的仿真数据信息；

远程诊断中心子系统，用于通过采集仿真数据信息，并根据每个数据节点之间的第一逻辑关系，对项目方案进行故障诊断。

进一步优选地，方案设计仿真子系统包括：

需求分析模块，用于根据用户对项目的功能性需求、非功能性需求和设计约束，获取第一项目方案的第一项目目标；

总体设计模块，用于基于第一项目目标，生成数据节点；

详细设计模块，用于根据第一项目目标和数据节点，获取第一逻辑关系；

方案仿真模块，用于根据第一逻辑关系和数据节点，生成第二项目方案；

系统功能模块，用于根据第二项目方案，生成第二项目目标；

信息反馈模块，用于根据第一项目目标和第二项目目标，生成第一反馈信息，并将第一反馈信息发送到需求分析模块进行项目方案修订，其中，第一反馈信息用于表示第二项目方案否合理、能否达到第一项目方案的预期要求。

进一步优选地，总体设计模块包括：软件总体设计单元和硬件总体设计单元；

软件总体设计单元用于实现计算机配置设计、系统模块结构设计、数据库设计、代码设计和系统可靠性设计；

硬件总体设计单元用于获取硬件选型、硬件排列、硬件接口、硬件安装和环境需求。

进一步优选地，方案设计仿真子系统，用于生成若干数据节点以及至少两个数据节点之间的第二逻辑关系，合并第一逻辑关系和第二逻辑关系，生成第三逻辑关系，并根据第三逻辑关系对应的数据节点，生成仿真数据信息。

进一步优选地，远程诊断中心子系统还用于根据第三逻辑关系，更新第一逻辑关系。

进一步优选地，远程诊断中心子系统包括：

网络服务器模块，用于响应多个客户端子系统采集的数据文件，根据第一逻辑关系，对项目方案进行故障诊断，获取故障分析结果及维修建议；

数据库服务器模块，用于响应来客户端子系统的数据库请求，并管理数据的定义、维护、访问和更新；

诊断专家系统模块，用于生成第一逻辑关系。

进一步优选地，网络服务器模块还用于根据第三逻辑关系，获取故障分析结果及维修建议。

进一步优选地，诊断专家系统模块还用于获取第二逻辑关系，合并第一逻辑关系和第二逻辑关系，生成第三逻辑关系。

进一步优选地，方案设计仿真子系统还用于根据第三逻辑关系对应的数据节点，生成第三项目方案的第三项目目标，并根据第一项目目标、第三项目目标，生成第二反馈信息，对项目方案进行修订。

进一步优选地，方案设计仿真子系统还用于根据第一项目目标、第二项目目标、第三项目目标，生成第三反馈信息；根据第二反馈信息、第三反馈信息，生成项目方案。

实施例1：本发明的仿真架构基于Linux平台而开发的设计方案，主要包括：需求分析模块、总体设计模块、详细设计模块、方案仿真模块、系统功能模块和信息反馈模块。所述需求分析模块获取的分析数据贯彻到总体设计中去；所述总体设计模块的总体布局通过详细设计模块进行具体实现；所述详细设计模块是否满足用户需求通过方案仿真模块进行检验；所述方案仿真的结果数据通过系统功能模块进行展示；所述系统功能在用户及相关人员查验后，通过信息反馈模块将数据传输到需求分析模块，对方案进行整改。

这种仿真架构可以实现功能软件与数据分离，借助于仿真技术，将系统功能与界面美观融合在一起，通过反馈意见深入了解用户需求，有效减少沟通次数，缩短开发时间，提高方案设计的效率和质量。

需求分析模块是开发人员经过深入细致的调研和分析，准确理解用户和项目的功能、性能、可靠性等要求，进行分析与整理，形成描述完整、清晰与规范文档的功能模块，包括功能性需求、非功能性需求和设计约束等。需求分析阶段的工作分为问题识别、分析与综合、制定规格说明和评审。通过需求分析模块获取的数据及规范文档是总体设计模块的指导原则。

总体设计模块是对全局问题的概要设计，也是系统设计的组成和布局，分为软件总体设计和硬件总体设计。其中前者包括计算机配置设计、系统模块结构设计、数据库设计、代码设计和系统可靠性设计等；后者包括硬件选型、硬件排列、硬件接口、硬件安装和环境需求等，是详细设计模块的基础，决定了系统的总体架构、主要性能参数、技术指标、外观和成本。

详细设计模块是总体设计模块的进一步细化，将功能描述转变为精确的、结构化的过程描述。主要包括软件界面设计、具体模块功能的实现，如模型拆装、操作流程、通电运行和故障诊断等，所选用硬件具体型号、接口、空间排列位置、硬件间的连接方式、所需电源型号等，详细设计模块直接影响方案仿真实施与仿真结果。

方案仿真是详细设计模块设计是否合理、能否达到预期要求的直接检验。

系统功能模块是仿真模块的效果展示，通过信息反馈模块一次性将需求反馈到需求分析模块，重新修订总体设计，提高方案设计的效率和质量。

本发明的远程故障诊断基于浏览器/服务器(B/S)体系结构的远程诊断系统，主要包括：客户端模块、网络服务器模块、数据库服务器模块和诊断专家系统等。所述客户端，负责数据采集处理，处理与用户的交互，用户通过该浏览器统一地址URL访问远程诊断中心的网络服务器，传输采集数据文件；所述网络服务器是整个系统业务逻辑处理中心，可以响应多个用户发送到网络服务器的采集数据文件，启动专家诊断系统推理机进行诊断，诊断推理机根据相应的知识库及故障诊断规则，得出故障分析结果及维修建议，最后网络服务器将故障分析结果及维修建议组织成HTML页面，供用户下载查看；数据库服务器响应来自网络服务器数据库请求，并管理数据的定义、维护、访问和更新。

这种结构可以实现网络资源共享，形成丰富的诊断数据库和诊断知识库，具有开放性和灵活性；可实现人机共栖的多诊断系统远程协作诊断，提高整体诊断能力；软件系统开发独立，便于系统设计、生产、运行和全天不间断维护。

本发明的仿真软件架构设计基于Linux技术平台，根据不同用户的不同需求，生成不同的设计方案和硬件的排列位置，进行三维建模仿真，给用户直观展示与体验。根据用户反馈意见，及时调整方案设计，最终适配用户的需求。仿真方案设计可有效减少与用户反复沟通次数，避免耗费大量时间和精力，提高经济效益。

系统搭建完毕后，为保障系统平稳运行，需要对系统进行实时检测，及时发现和排除故障。利用网络信息技术的优势，以诊断资源和专家系统为基础，采用远程故障诊断系统进行诊断，用户就可以不必到达现场，即可对多个远程系统中出现的故障，进行远程修复和调控，便于用户集中管理，提高了系统的稳定性、有效性和经济性。

实施例2：参照附图1所示，基于Linux平台而开发的设计方案仿真，具体包括：需求分析模块、总体设计模块、详细设计模块、方案仿真模块、系统功能模块和信息反馈模块。

需求分析模块主要是调研用户对项目的功能、性能、可靠性等要求，进行分析与整理，形成描述完整、清晰与规范文档。总体设计模块是项目设计的总体布局，实现模块划分、界面设计、数据库设计及硬件选型与排列，决定了项目的总体架构、主要性能参数、技术指标、外观和成本。详细设计模块是总体设计的细化，依据总体设计的模块划分，实现各模块的算法设计、实现用户界面设计、数据结构细化设计和选择硬件具体型号和接口。方案仿真模块是将方案设计移植到仿真软件中，按照操作流程进行仿真实验。系统功能模块是通过仿真进行展示方案设计是否达到用户要求，预设功能实现状态。信息反馈模块属于数据传输层次，将实验仿真数据及用户意见反馈到需求分析模块中，对方案进行整改。

参照附图2所示，基于B/S体系结构的远程诊断系统分为四个层次，具体包括：客户端模块、网络服务器模块、数据库服务器模块和诊断专家系统等。客户端模块属于用户层次，负责采集运行设备的状态信息，进行分析与处理，将处理后的数据打包上传到浏览器统一地址URL所链接的远程诊断中心的网络服务器。网络服务器模块属于应用层次，是诊断系统的业务逻辑处理中心，响应采集数据文件，启动专家诊断系统推理机进行诊断。数据库服务器模块属于数据库层次，响应网络服务器数据库请求，并管理数据的定义、维护、访问和更新。诊断专家系统属于知识库层次，是远程诊断中心的灵魂，根据相应的知识库及故障诊断规则，得出故障分析结果及维修建议，将数据传输到网络服务器模块。

方案设计仿真软件架构可以缩短研究时间，提高方案设计的效率和质量，远程故障诊断系统充分利用网络信息技术的优势，以诊断资源和专家系统为基础，获得先进技术及厂家支持，普通用户就可以实施诊断和修复，提高了系统的效率和经济性。

Claims (10)

1.一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于，所述远程故障诊断系统的软件架构设计基于Linux平台，包括：远程诊断中心子系统、方案设计仿真子系统以及为所述远程诊断中心子系统提供诊断数据的若干个客户端子系统；

每个所述客户端子系统，用于通过所述方案设计仿真子系统，仿真项目方案，并根据所述项目方案对应的若干数据节点，生成所述项目方案的仿真数据信息；

所述远程诊断中心子系统，用于通过采集所述仿真数据信息，并根据每个所述数据节点之间的第一逻辑关系，对所述项目方案进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述方案设计仿真子系统包括：

需求分析模块，用于根据用户对项目的功能性需求、非功能性需求和设计约束，获取第一项目方案的第一项目目标；

总体设计模块，用于基于所述第一项目目标，生成所述数据节点；

详细设计模块，用于根据所述第一项目目标和所述数据节点，获取所述第一逻辑关系；

方案仿真模块，用于根据所述第一逻辑关系和所述数据节点，生成第二项目方案；

系统功能模块，用于根据所述第二项目方案，生成第二项目目标；

信息反馈模块，用于根据所述第一项目目标和所述第二项目目标，生成第一反馈信息，并将所述第一反馈信息发送到所述需求分析模块进行项目方案修订，其中，所述第一反馈信息用于表示所述第二项目方案否合理、能否达到所述第一项目方案的预期要求。

3.根据权利要求2所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述总体设计模块包括：软件总体设计单元和硬件总体设计单元；

所述软件总体设计单元用于实现计算机配置设计、系统模块结构设计、数据库设计、代码设计和系统可靠性设计；

所述硬件总体设计单元用于获取硬件选型、硬件排列、硬件接口、硬件安装和环境需求。

4.根据权利要求3所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述方案设计仿真子系统，用于生成若干所述数据节点以及至少两个数据节点之间的第二逻辑关系，合并所述第一逻辑关系和所述第二逻辑关系，生成第三逻辑关系，并根据所述第三逻辑关系对应的所述数据节点，生成所述仿真数据信息。

5.根据权利要求4所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述远程诊断中心子系统还用于根据所述第三逻辑关系，更新所述第一逻辑关系。

6.根据权利要求5所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述远程诊断中心子系统包括：

网络服务器模块，用于响应多个所述客户端子系统采集的数据文件，根据所述第一逻辑关系，对所述项目方案进行故障诊断，获取故障分析结果及维修建议；

数据库服务器模块，用于响应来所述客户端子系统的数据库请求，并管理数据的定义、维护、访问和更新；

诊断专家系统模块，用于生成所述第一逻辑关系。

7.根据权利要求6所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述网络服务器模块还用于根据所述第三逻辑关系，获取所述故障分析结果及所述维修建议。

8.根据权利要求7所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述诊断专家系统模块还用于获取所述第二逻辑关系，合并所述第一逻辑关系和所述第二逻辑关系，生成所述第三逻辑关系。

9.根据权利要求8所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述方案设计仿真子系统还用于根据所述第三逻辑关系对应的所述数据节点，生成第三项目方案的第三项目目标，并根据所述第一项目目标、所述第三项目目标，生成第二反馈信息，对项目方案进行修订。

10.根据权利要求9所述一种基于项目方案仿真软件架构设计的远程故障诊断系统，其特征在于：

所述方案设计仿真子系统还用于根据所述第一项目目标、所述第二项目目标、所述第三项目目标，生成第三反馈信息；根据所述第二反馈信息、所述第三反馈信息，生成所述项目方案。

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