专利名称：一种石油仪器故障诊断装置及诊断方法
技术领域：
本发明涉及石油仪器的故障诊断，特别涉及基于虚拟仪器便携式的一种石油仪器故障诊断装置及诊断方法。
背景技术：
目前在油田现场，对油田使用的各种仪器如钻井仪器、测井仪器如果在现场使用过程中出现重大故障，多是返回生产单位或者仪器生产厂家的专家奔赴现场进去维修，而仪器维修人员必须经过长时间的培训才能很快地对仪器进行维修。专利号为200910M4932. 0、名称为“应用于石油化工生产装置的便携式故障诊断仪”的专利，公开了一种便携式故障诊断仪器，但是这种仪器主要实现对模拟信号的诊断， 同时该专利未能利用现代故障诊断理论来实现故障的实时诊断与定位，只是通过一种统计的方法，即如果采集的信号值超过设定值则进行报警处理。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种石油仪器故障诊断装置及诊断方法，具有运行稳定，操作方便，功能齐备的特点，不仅可应用于现有的石油仪器的故障诊断中，还可应用于其他行业仪器设备的在线监测与故障诊断过程中。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种石油仪器故障诊断装置，包括一便携式计算机1，便携式计算机1设置有示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4，示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4的输入端与相对应的信号转接盒5的输出端一一相连通，信号转接盒5信号输入端与被测设备6的信号输出端相连。—种石油仪器故障诊断方法，包括以下步骤步骤一、将被测设备6中需要诊断的信号根据其输入信号的范围和大小通过信号转接盒5接入到便携式计算机1的示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4，示波器卡接口 2采集检测点的时域波形；万用表卡接口 3采集检测点的电压值；数字信号采集卡接口 4获取基于不同总线的被测设备6的数字波形或者仿真总线的时序波形；步骤二、在计算机内安装故障诊断软件，故障诊断软件用了两种故障诊断的方法， 即故障字典诊断法和故障树诊断法；故障字典诊断法是通过设计石油仪器故障信息数据库，把专家的先验知识存储起来，以方便仪器维修新手进行学习，该库具备故障信息的编辑、添加或者删除功能，设计好的故障信息库，用户可根据对故障现象的描述，然后采用模糊匹配方式搜索故障相关信息， 包括故障解决办法以及故障位置，实现故障诊断；故障树诊断法是故障树是由若干层数的节点构成，生成一棵树的算法就是从根节点即第一层开始，一层一层将树表示出来，并将各层之间的故障节点按照父子的关系连接起来，故障节点之间的逻辑关系在数据库中通过两个属性列区别父节点信息和所在树的层数，有了这两个属性列就可以根据数据库的信息生成一棵故障树；步骤三、诊断；选择故障字典诊断模式时，根据石油仪器型号及输入故障的关键字信息对数据库中的故障信息进行分类查询，以达到查找匹配的故障信息，从而可得到故障的原因及解决方法；选择故障树诊断模式时，根据石油仪器型号中某个子系统的各个故障之间的关系而确定的排查故障顺序的树，故障树中的节点关系信息在故障录入中已经建立，这里将整个关系树重新建立，然后根据故障节点对应的检测点信息判断是否为故障状态；步骤四、通过在便携式计算机1的数据库管理模块可进行数据库的导入和导出功能，导出故障诊断结果，保存或打印。所述的步骤四中生成故障树的基本步骤如下一、把故障节点信息录入数据库，经过信息选择确定了一棵故障树后，找到这棵树的根节点，也即顶事件，即故障节点所在树的层数0。二、按照故障树的信息找出所有树层数为1的故障节点并进行绘制，然后根据上层故障节点信息找到其对应的下层故障子节点进行标记，根据标记进行逻辑关系连线。以此类推，一层一层的将故障点信息从数据库中查询出，并利用这些信息重绘生成故障树。本发明针对具体的故障现象采用故障字典的方式给出故障方法的解释；同时也可根据经验知识自动生成故障树，以快速地定位故障，并给出解决办法。本发明的特点在于可实时监控石油仪器的故障信号，同时可以根据该信号所在元件的故障树，实现故障的实时定位与故障维护；而对现场的仪器维修人员来说，还提供了一种根据故障现象获取故障位置和故障解决办法的方法，那就是故障字典法。
图1是系统的硬件结构组成示意图。图2是故障诊断软件的基本组成。图3是故障树的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理进行详细叙述。参照图1，一种石油仪器故障诊断装置，包括一便携式计算机1，便携式计算机1可连接三种卡，所以便携式计算机1设置有示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4，这三种卡都是基于USB接口设计的，示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4的输入端与相对应的信号转接盒5的输出端一一相连通，信号转接盒5信号输入端与被测设备6的信号输出端相连。示波器卡接口 2用于采集检测点的时域波形；万用表卡接口 3用于采集检测点的电压值，数字信号采集卡接口 4用于获取基于不同总线的被测设备6的各种数字波形，或者仿真总线的时序波形。—种石油仪器故障诊断方法，包括以下步骤步骤一、将被测设备6中需要诊断的信号根据其输入信号的范围和大小通过信号转接盒5接入到便携式计算机1的示波器卡接口 2，万用表卡接口 3和数字信号采集卡接口 4，示波器卡接口 2采集检测点的时域波形；万用表卡接口 3采集检测点的电压值；数字信号采集卡接口 4获取基于不同总线的被测设备6的各种数字波形或者仿真总线的时序波形；步骤二、在计算机内安装故障诊断软件，故障诊断软件用了两种故障诊断的方法， 即故障字典诊断法和故障树诊断法；故障字典诊断法是通过设计石油仪器故障信息数据库，把专家的先验知识存储起来，以方便仪器维修新手进行学习。该库应具备故障信息的编辑、添加或者删除功能，设计好的故障信息库，用户可根据对故障现象的描述，然后采用模糊匹配方式搜索故障相关信息，包括故障解决办法以及故障位置，实现故障诊断；故障树诊断法的故障树是由若干层数的节点构成，生成一棵树的算法就是从根节点即第一层开始，一层一层将树表示出来，并将各层之间的故障节点按照父子的关系连接起来，故障节点之间的逻辑关系在数据库中通过两个属性列区别父节点信息和所在树的层数，有了这两个属性列就可以根据数据库的信息生成一棵故障树；步骤三、诊断；选择故障字典诊断模式时，石油仪器型号及输入故障的关键字信息对数据库中的故障信息进行分类查询，以达到查找匹配的故障信息，从而可得到出故障的原因及解决方法；选择故障树诊断模式时，根据石油仪器型号中某个子系统的各个故障之间的关系而确定的排查故障顺序的树，故障树中的节点关系信息在故障录入中已经建立，这里将整个关系树重新建立，然后根据故障节点对应的检测点信息判断是否为故障状态；步骤四、通过在便携式计算机1的数据库管理模块可进行数据库的导入和导出功能，导出故障诊断结果，保存或打印。所述的步骤四中生成故障树的基本步骤如下，参照图3 —、把故障节点信息录入数据库，经过信息选择确定了一棵故障树后，找到这棵树的根节点，也即顶事件，即故障节点所在树的层数0 ；二、按照故障树的信息找出所有树层数为1的故障节点并进行绘制，然后根据上层故障节点信息找到其对应的下层故障子节点进行标记，根据标记进行逻辑关系连线；以此类推，一层一层的将故障点信息从数据库中查询出，并利用这些信息重绘生成故障树。在软件实现时，故障诊断软件主要是在图形化软件开发平台下实现如图2所示的功能单元模块，主要包括系统管理、信息管理、故障诊断块、故障训练、故障统计、故障字典诊断、远程仪器控制。其中系统管理、信息管理、故障训练、故障统计主要采用数据库技术结合LabVIEW软件来实现，故障诊断是此软件也是本发明的核心，主要实现对石油仪器的本地故障诊断功能。在本系统的中采用了两种故障诊断的方法故障字典诊断法和故障树诊断法。在故障诊断模块中，故障树的动态生成很重要。
权利要求
1.一种石油仪器故障诊断装置，包括一便携式计算机(1)，其特征在于，便携式计算机 (1)设置有示波器卡接口 O)，万用表卡接口 C3)和数字信号采集卡接口 G)，示波器卡接口 O)，万用表卡接口( 和数字信号采集卡接口(4)的输入端与相对应的信号转接盒(5)的输出端一一相连通，信号转接盒( 信号输入端与被测设备(6)的信号输出端相连。
2.一种石油仪器故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、将被测设备(6)中需要诊断的信号根据其输入信号的范围和大小通过信号转接盒( 接入到便携式计算机(1)的示波器卡接口 O)，万用表卡接口( 和数字信号采集卡接口 G)，示波器卡接口( 采集检测点的时域波形；万用表卡接口( 采集检测点的电压值；数字信号采集卡接口(4)获取基于不同总线的被测设备(6)的各种数字波形或者仿真总线的时序波形；步骤二、在计算机内安装故障诊断软件，故障诊断软件用了两种故障诊断的方法，即故障字典诊断法和故障树诊断法故障字典诊断法是通过设计石油仪器故障信息数据库，把专家的先验知识存储起来， 以方便仪器维修新手进行学习，该库具备故障信息的编辑、添加或者删除功能，设计好的故障信息库，用户可根据对故障现象的描述，然后采用模糊匹配方式搜索故障相关信息，包括故障解决办法以及故障位置，实现故障诊断；故障树诊断法的故障树是由若干层数的节点构成，生成一棵树的算法就是从根节点即第一层开始，一层一层将树表示出来，并将各层之间的故障节点按照父子的关系连接起来， 故障节点之间的逻辑关系在数据库中通过两个属性列区别父节点信息和所在树的层数， 有了这两个属性列就可以根据数据库的信息生成一棵故障树；步骤三、诊断选择故障字典诊断模式时，根据石油仪器型号及输入故障的关键字信息对数据库中的故障信息进行分类查询，以达到查找匹配的故障信息，从而可得到出故障的原因及解决方法；选择故障树诊断模式时，根据石油仪器型号中某个子系统的各个故障之间的关系而确定的排查故障顺序的树，故障树中的节点关系信息在故障录入中已经建立，这里将整个关系树重新建立，然后根据故障节点对应的检测点信息判断是否为故障状态；步骤四、在便携式计算机(1)的数据库管理模块可进行数据库的导入和导出功能，导出故障诊断结果，保存或打印。
3.根据权利要求2所述的一种石油仪器故障诊断方法，其特征在于，所述的步骤四中生成故障树的基本步骤如下一、把故障节点信息录入数据库，经过信息选择确定了一棵故障树后，找到这棵树的根节点，也即顶事件，即故障节点所在树的层数0 ；二、按照故障树的信息找出所有树层数为1的故障节点并进行绘制，然后根据上层故障节点信息找到其对应的下层故障子节点进行标记，根据标记进行逻辑关系连线；以此类推，一层一层的将故障点信息从数据库中查询出，并利用这些信息重绘生成故障树。
全文摘要
一种石油仪器故障诊断装置及诊断方法，包括一便携式计算机，便携式计算机设置有三个接口与信号转接盒相连，信号转接盒与被测设备相连，检测时针对具体的故障现象采用故障字典的方式给出故障方法的解释；同时根据经验知识自动生成故障树，以快速地定位故障，并给出解决办法，本发明具有运行稳定，操作方便，功能齐备的特点，不仅可应用于现有的石油仪器的故障诊断中，还可应用于其他行业仪器设备的在线监测与故障诊断过程中。
文档编号G05B19/048GK102385333SQ20111021840
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者贾恵芹 申请人:西安石油大学