【利用C/S网络模式构建远程故障诊断实验平台研究】 S/C

　　摘要：本文探讨了基于C/S网络模式的远程故障诊断实验平台的构建，从服务器终端的构建、底层通信模块、故障诊断技术实现几个方面对实验平台进行了描述。利用该平台进行实践教学能够让学生更好地理解故障诊断的基本原理，最终提高该类课程的教学质量和教学效果。
　　关键词：远程；C/S网络模式；故障诊断；实验平台
　　中图分类号：642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0203-02
　　“电路与电子系统故障诊断”是我校测控专业的重要课程之一，其实验通常是采用Pspice软件进行电路故障数据的产生，并输入Matlab进行算法的仿真和验证。这种方法对基于数据驱动的诊断方式具有良好的教学效果，但对于基于知识的诊断方式则不能很好的进行验证，无法将诊断方法和诊断效果清晰地展示给学生，严重影响了该课程的教学效果。由于实践教学是完成教学计划、实现高校培养目标的一个重要教学环节，为提高学生的实际动手能力，加强学生创新精神和实践能力的培养，我校针对目前该类课程实验中的不足，开发了基于C/S网络模式的远程故障诊断实验平台。该故障诊断实验平台可让多名实验者通过客户端计算机执行远程诊断命令，完成专家系统的诊断功能，大大提高了学生对智能故障诊断机制的理解，从而对本课程起到了良好的教学效果。
　　一、 实验平台的基本结构
　　1.系统总体结构。基于C/S网络模式的远程故障诊断实验平台主要由服务器和实验客户端组成，通过Internet/Intranet实现实验客户端与服务器之间的通信，系统整体结构图如图1所示。服务器的主要功能：响应实验客户端的连接请求，然后根据实验客户端传输的故障信息进行故障诊断并将诊断结果发送回实验客户端；为实验教师提供实验学生的实时状态和操作历史记录等信息。实验客户端的主要功能：实验学生将故障信息发送给服务器进行故障诊断，并根据服务器返回的诊断信息进行操作，直至返回的诊断信息为故障原因和解决方法。
　　图1系统结构图
　　2.系统运行原理。基于C/S网络模式的远程故障诊断实验平台是通过Internet/Intranet网络为信息传输媒介，连接服务器与学生实验客户端，服务器与学生实验客户端进行通信从而实现远程故障诊断。实验学生运行远程故障诊断实验客户端建立与服务器的连接，服务器将知识库所包含能够进行故障诊断的系统名称发送给实验客户端，实验学生选择发生故障的系统名称进行故障隔离，然后根据知识库中该系统在故障状态时所有的故障现象进行进一步诊断隔离，并根据诊断隔离结果进行操作，直至返回系统的故障原因和解决方法。服务器响应实验客户端的连接请求，双方建立连接之后服务器将知识库中现有的能进行故障诊断的系统名称发送给实验客户端，以便实验学生选择处于故障状态的系统进行远程故障诊断。服务器中的知识库根据实验客户端提交的信息逐步进行故障隔离，直至获得故障原因和解决方法。当实验学生完成一次远程故障诊断，服务器就会将该实验学生的诊断过程、诊断结果和操作时间等保存到历史记录中，以便实验教师对学生实验情况进行查看、总结。
　　二、远程故障实验平台的技术实现
　　1.服务器的构建。远程故障诊断平台服务器的主要功能包括：接收实验客户端发出的信息、对接收到的信息进行诊断。
　　图2 远程故障诊断工作流程图
　　2.实验客户端的构建。实验客户端的主要功能：①向服务器发送连接请求，建立连接；②实验学生登录；③将故障现象发生给远程故障诊断平台服务器，并接收远程故障诊断平台服务器返回的诊断结果。因为故障诊断并不是一次诊断就能直接找出发生故障的原因，所以故障诊断是在实验客户端输入初始的故障表现后依照远程故障诊断平台服务器返回的信息依次操作并将操作结果传输给远程故障诊断平台服务器的一个交互的过程，直至最后返回故障原因和维修方法。
　　3.故障诊断技术实现。基于知识的故障诊断可以称为故障诊断专家系统，专家系统的基本思想是使计算机的工作过程来模拟人类专家解决实际问题的工作过程，也就是模拟人类专家如何运用他的知识与经验来解决所要解决的问题的方法和步骤。故障诊断专家系统可以分为六部分：人机接口界面、解释机制、推理机、知识获取、综合数据库和知识库。
　　三、远程故障诊断实验平台的意义
　　“电路与电子系统故障诊断”课程的主要目的是让学生了解不同故障诊断方式的诊断原理、诊断过程和诊断效果，而实验课是为了学生通过动手进行故障诊断来更好地掌握不同的故障诊断方式。现行的实验课只是对基于数据驱动的诊断方式具有良好的教学效果，但对于基于知识的诊断方式则不能很好地进行验证，无法将诊断原理、诊断过程和诊断效果清晰地展示给学生，该实验平台能有效地改善这一现状。为提高学生的实际动手能力，加强学生创新精神和实践能力的培养，通过对基于C/S网络模式的远程故障诊断实验平台的应用，能够发挥以下作用：（1）培养学生的自主创新能力和实践能力。学生通过亲自动手实践进行故障诊断，培养学生的自主创新能力和加强学生的动手实践能力。（2）有利于学生获得直接经验，更好地了解基于知识的诊断方法和诊断效果。学生通过在实验课上亲自动手对某一故障系统进行故障诊断，能够对基于知识的诊断方法的工作过程和工作原理有更加良好的了解和认识，并获得故障诊断的直接经验。（3）有利于实验课教师更好、更全面掌握学生实验课的情况。以往实验课教师要了解学生实验课的情况只能通过课堂上与学生交流和课后查看学生实验报告，这两种方式各有缺陷。受时间以及实验人数的限制，课堂上面对面的交流并不能让实验课教师了解所有学生的情况。课后查看实验报告，实验教师只能了解学生的实验过程，并不能很好地了解学生在实验过程中遇到的问题。而该实验平台能够很好地解决这些问题，教师在平台服务器上查看实验学生的实时实验情况，迅速发现学生在实验过程中的问题并现场给予指正、辅导，使得实验课效果更加良好。
　　实践教学是完成教学计划、实现高校培养目标的一个重要教学环节，远程故障诊断实验平台的应用为“电子与电路系统故障诊断”课程的实践教学增加了新的教学方式。通过对该实验平台服务器知识库中知识进行扩充、添加，将使得该实验平台能够对不同的系统进行故障诊断，针对不同系统进行故障诊断能够让学生更好地掌握基于知识的诊断方法的诊断原理、诊断过程和诊断效果。原有的实践教学方式结合远程故障诊断实验平台能够让学生更好地了解不同的诊断方法，并对不同的诊断方法的诊断原理、诊断工程和诊断效果进行比较，从而更好地掌握该门课程。
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　　基金项目：四川省教学改革项目（P09091），电子科技大学教学改革项目（09XJY018）
　　作者简介：刘震（1976-），男，工学博士，副教授。主要从事电子系统综合测试与诊断、可测性设计、嵌入式系统方面的科研和教学工作。