CATV实时监测专家系统.pdf

C A T V 实时监测专家系统武汉理工大学肖贤玉摘要：本文提出了C A T V 实时监测和故障诊断专家系统的开发思想，给出了选择特征信号、建立知识库和控制策略的具体方法A b s t r a c t ：A ni d e at od e s i g nt h er e a l —t i m em o n i t o ra n dt r o u b l ed i a g n o s i se x p e r ts y s t e mo fC A T Vi sp r o p o s e d ，t h em e t h o d0 1 “ 1h o wt os e l e c tc h a r a c t e r i s t i cs i g n a la n dh o wt ob u i l dk n o w l e d g ed a t aa n dc o n t r o lt a c t i c si sg i v e n ．C A T V 实时监测的实质是在C A T V 动态特征分析的基础上对C A T V 运行过程进行系统辨识由于C A T V运行变量又多又复杂，不可能建立一个精确的数学模型，而且实时监测的数据量必然有限，所以用人工智能中的专家系统作实时监测比较合适。

C A T V 实时监测专家系统在故障点多、经验性强、数据不足和不精确的情况下，仍可以很好地完成实时监测和故障诊断的任务l实时监测专家系统设计思想专家系统由人机接口、推理执行机构、知识获取机构、解释机构、实时数据库和知识库等部分组成总的设计思想是：在C A T V 运行的同时，实时采集特征信号量录入实时数据库，计算机调用知识库的专家知识，模仿专家专业的分析问题和解决问题的思路，通过解释机构实时评价C A T V 运行质量，一旦发生故障能及时通过推理执行机构发出报警信号，同时给出修理对策如果知识库中没有该规则，还可以通过知识获取机构建立新规则2特征信号的选择和采集选择特征信号遵循的原则是：敏感度高，对应性好，稳定性好，容易采集，计算量小单一特征量并不能完整描述C A T V 系统的运行质量，但采集所有状态量来实时监测也是不现实的系统的幅频特性、色／亮度时延差、增益差、相互调制、交扰调制、交流声调制、微分增益、微分相位、反射、辐射和抗扰度都能经测量求得或计算出，但实时采集很不经济，而且全部采集也并不必要实践表明，C A T V 运行状态以信号电平和噪声电平两个参数就可以相似地描述因此本系统只把最后一级放大器的输出端信号电平和噪声电平作为数据采集点。

系统诊断要使用实时数据库库中存放计算机实时采集的数据，为诊断提供原始数据建立实时数据库的方法是，用P o w e r B u i l d e rT i m e r 加上触发器机制，把P o w e r B u i l d e r 的内置数据库S y b a s eS Q LA n y w h e r e 改造成主动数据库，定时刷新库中的数据实时数据库的数据采集对象和采集方式如表1 所示3建立知识库知识库是专家系统的核心部分，它拥有知识的种类、数量和质量是专家系统性能好坏的关键，它的完善与表1数据采集对象及采集方式编号对象聚集方式l信号电平点频法，分U 端和V 端2噪声电平扫频法，再计算信嗓比3增益( 损耗)透过计算求褥一2 4 4( 第九届) 全田有线电税炼合信息网学术研讨会D 网络的数字化改造与智能化管理f 1否决定了专家系统的工作能力与效率3 ．1知识表达在专家系统中用于知识表达的方法有产生式系统、语义网络、框架、单元和剧本等本系统用较简单的产 生式系统来表示知识产生式系统由三个基本部分组成：实时数据库、控制策略和产生式规则它们之间的关系如图1 ：图1产生式系统的组成C A T V 由前端设备、传输系统和用户分配网络等3 部分组成。

C A T V 系统任一台设备损坏，都可能造成某一局部地区、某一部分频道出现故障现象故障稃现象间的关系比较复杂，每一个故障点的出现都伴随一个或多个故障现象的发生，每一个故障现象也可能由多个故障点引起本系统主要监测传输系统的工作性能，将所有可能出现的故障现象和故障点及它们问的对应规则存放在知识库中，供专家系统使用根据诊断出的故障点，提供汨应的修理对策本知识库的知识因此分成两大类，一类为故障诊断知识，一类为故障修理知识产生式的一般形式为I F ⋯T H E N ⋯，其含义是，如果该条件满足，则推出结论在故障诊断知识中，条件是故障发生时出现的一组现象，结论是由该组现象得出的故障原因和故障点在故障修理知识中，条件是故障原因和故障点，结论是修理对策3 ．2知识库的结构本系统根据C A T V 在运行过程中的多种参数值来判断C A T V 是否正常正常运行的各种参数值都有一定的范围，如果超过了这个范围则表明C A T V 出现了故障知识库的对象及其说明如表2 所示用关系数据库来实现知识库是合适的本系统的知识库用P o w e r B u i l d e r5 ．0 内置的数据库S y b a s eS Q LA n y w h e r e 实现。

表2 知识库对象及其说明对象说明j }规则库e 扣镪条记激| ! l q 编号～{ 1C n a m e设备名称C ．诞用来诊断浆故障的⋯缀参数编弩C —c o u r t羽聚诊断菜敞障的‘缀参数鹩个数C ．t y p e参数类型，如信哆电平、频率、噪声电平C ．r a i n发生絮故障时参数绲的最小俄C ．m a x发生某敝簿时参数傻的缀火德R e s u l t诊断出l ! | { l 赦障编蛩F l a g标志编蟹，妇袋参数傻在C m i x 和C ．m a x 之间，涮f l a g = l ，甭9 { l | f l a g = O T延肘辩寸阅4控制策略本系统的控制策略是，根据采集的实时数据或脱线输入的故障现象利用知识库中的规则进行识别和选取，得出相应的产生该组故障的原因及修理对策如果规则库中没有该规则，则调用知识获取机构在规则库中产生新的规则系统控制过程是：1 ) 把由各检测点实时采集的电参数经加工处理后送到主机中，把各参数值与标准值相比较，如满足某规则并延时T 秒，则把该规则相应f l a g 标志置”1 ”由于电参数特别是电平值存在瞬时变化的可能，所以要设置延时时间准确判断故障的发生。

2 ) 把规则库中所有f l a g 规则为”1 ”的记录检索到数据窗口中，然后把规则库中f l a g 标志为”1 ”的置”0 ”3 ) 把数据窗口中c —i d 值为1 到C —c o u r t 间连续整数的记录检索出来，这些记录所对应的r e s u l t 值即为2 0 0 1 年中国有线电视论坛2 4 5 —口D网络的数字化改造与智能化管理产生该组故障现象对应的故障编号该系统也可进行离线诊断，所有故障现象代号分组显示在一个窗口中，用户可以用鼠标点取故障现象或直接键入故障现象代码当用户选取一个故障现象时，有关该故障的具体描述就显示在多行编辑器r o l e 一1中；当系统成功地查询到一组故障时，有关该组故障的详细说明，发生原因以及修理对策就显示在多行编辑器m l e 一2 中，根据需要还可以把结果打印出来5结论1 ) 本系统的全部程序用P o w e rS c r i p t ，V i s u a lC + + 和S Q L 语言混合编写而成，可在C A T V 系统上运行，实现C A T V 实时监测，发现故障即发出报警信号，并给出修理对策2 ) 由于本系统只用点频法监测信号电平，兼顾噪声电平和增益，能大致描述C A T V 系统运行质量和诊断故障点。

但是，在检测交调互调等软性故障时就较为困难，不容易诊断确实要提高专家系统监测水平，应实时采集更多信号和建立更先进的知识库一2 4 6( 第九届) 金瘸：宥残魄髓镰奢信息网学术研讨会。