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基于CLIPS的煤层气集输过程故障诊断专家系统设计

作　者: 康敏辉
导　师: 杨建华
学　校: 大连理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 煤层气故障诊断专家系统 CLIPS
分类号: TP182
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前煤层气的开发利用受国家高度重视,发展迅速。煤层气的开采和输送系统工艺复杂,在集输过程中,难免会发生故障。随着煤层气生产井的增多,当系统出现故障时,现场工人对系统故障排查会耗费大量时间。如果不能及时排除故障,整个煤层气田的系统运行将受到影响,甚至造成设备损坏、系统瘫痪等严重后果。因此,本文设计专家系统对煤层气集输过程中的故障进行快速有效的诊断。本文研究了专家系统的原理与开发方法,设计了煤层气集输过程故障诊断专家系统,选用的设计方案为：利用专家系统开发工具CLIPS开发系统的知识库和推理机,采用VC++编制专家系统的人机界面,将CLIPS嵌入VC++中,实现整个专家系统的功能。论文对煤层气集输过程的工艺流程进行了分析,研究了其中的井口工艺、集气阀组工艺、集气站工艺和水处理工艺,整理和总结各工艺流程中的故障信息知识,建立了煤层气集输过程故障信息特征值表。本文根据煤层气田的集输工艺将集输过程的故障划分成若干模块,文中设计的专家系统根据故障树分析法,以“框架+产生式规则”的知识表达方式描述系统知识库中的故障知识；本文提出用正反向混合推理的推理方法和广度优先搜索和深度优先搜索相结合的控制策略设计本系统的推理机,从检测到的故障信息出发对煤层气集输过程故障树进行逐层搜索,实现对所获取故障征兆的推理诊断。论文最后详细阐述了CLIPS与VC++混合编程的嵌入方式。根据煤层气田的模拟数据对本专家系统进行了测试,取得了较好的测试结果,验证了方法的可行性。

全文目录

摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题背景  9
  1.2 专家系统概述  9-11
  1.3 课题的发展现状及水平  11-12
    1.3.1 故障诊断专家系统的发展现状及水平  11-12
    1.3.2 CLIPS专家系统的发展和研究现状  12
  1.4 本文研究的内容及安排  12-14
2 煤层气集输过程的工艺流程  14-19
  2.1 煤层气采气井口工艺  14-15
  2.2 煤层气集输过程集气阀组  15-17
  2.3 煤层气集输过程集气站  17
  2.4 煤层气集输过程水工艺  17-19
3 煤层气集输过程故障诊断专家系统方案设计  19-28
  3.1 专家系统开发工具CLIPS  19-21
  3.2 煤层气集输过程故障诊断专家系统的总体结构  21-24
  3.3 煤层气集输过程故障诊断专家系统各结构模块及实现  24-28
    3.3.1 人机接口  24-25
    3.3.2 知识获取模块  25
    3.3.3 征兆获取模块  25-26
    3.3.4 知识库模块  26-27
    3.3.5 动态数据库模块  27
    3.3.6 推理机模块  27-28
4 煤层气集输过程故障诊断专家系统的具体实现  28-51
  4.1 煤层气集输过程故障分析  28-33
    4.1.1 煤层气集输工艺及故障分析  28-30
    4.1.2 故障树分析法  30-31
    4.1.3 煤层气集输过程故障树的建立  31-33
  4.2 故障诊断专家系统知识库  33-41
    4.2.1 知识的表达方式  37
    4.2.2 故障诊断专家系统的知识表达  37-41
  4.3 故障诊断专家系统推理机  41-46
    4.3.1 推理方法  41-43
    4.3.2 控制策略  43-44
    4.3.3 专家系统推理机制  44-46
  4.4 本专家系统的接口技术  46-51
    4.4.1 直接嵌入式  48
    4.4.2 动态链接库DLL方式  48-51
5 煤层气集输过程故障诊断专家系统的实验  51-55
  5.1 CLIPS推理程序的调试运行  51
  5.2 专家系统的推理界面  51-53
  5.3 知识获取界面  53-55
结论  55-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  60-61
致谢  61-62

基于CLIPS的煤层气集输过程故障诊断专家系统设计

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