一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法
【专利摘要】本发明公开一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，包括以下步骤：步骤一、建立数据库和工作负载的三维模型；步骤二、数据库中的各部件和负载三维模型通过操作规则分别响应，实现关联，并通过故障数据库，触发故障现象；步骤三、故障触发后，对数据库中各部件的测试点进行测量，作为故障推理判别依据；步骤四、在发现线路连接有问题时，可以重新连接；在发现疑似故障部件时，可以通过更换功能将该部件更换；步骤五、重新开机，按照操作规则验证故障是否解决。本发明的优点是不仅实现了与实际电气设备的外观、操作逻辑、工作原理、电压特性基本一致的高保真度效果，而且还具有故障的可编辑功能，达到故障考题的无限扩充。
【专利说明】一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电气系统，尤其涉电气系统的故障排查。
【背景技术】
[0002]目前，电气故障排查能力的培训主要是通过在实际电气设备上、在示教系统上或以简单的问答式等方法进行。但这几种方法要么受限于故障不易或不许设置、故障易扩大，要么运行原理与机制和实际电气设备不能做到高相符，要么增加故障题量时需要付出很大的硬件成本，导致训练成本很高等，因此，均不太适合作为复杂电气系统故障排查能力培训的主要工具。
【发明内容】
[0003]为了解决现有的电气故障排查训练手段中存在的诸多不足，本发明提供一种电气设备故障排查模拟训练方法，该方法不仅实现了与实际电气设备的外观、操作逻辑、工作原理、电压特性基本一致的高保真度效果，而且还具有故障的可编辑功能，达到故障考题的无限扩充。
[0004]本发明不需要与实际电气设备之间有任何连接关系，属于软件仿真。基本思路为:
[0005]复杂电气系统的维修训练重在故障排查逻辑思路的推理。在电气系统出现故障时，维修人员一般都会对实际设备进行指示信息查看、连线是否松动、各工作电压是否正确等若干检查，然后逐级研判，定位故障点。因此，该模拟方法应能够充分展现实际场景、提供各种检查接口等，使其如同实际排故，供其判断分析决策之用。
[0006]具体实现如下:
[0007]建立设备模型数据库，根据电气系统中各类型部件的操作特性和响应特性，提取出共同的特征，建立的设备部件信息表、指示灯类部件和非受限类部件信息表。其初始状态信息都以记录的形式存储在仿真数据库相应的表中。其中，各设备的面板和内部板件等均使用实物照片，实现与实际设备外观的一致。
[0008]建立工作负载的三维模型，受设备的操作规则控制，模拟出与实际设备一致的运转效果。
[0009]建立操作规则库，记录了电气系统所有操作步骤对应的操作规则描述，每一操作步骤由若干条与该操作有关的信息记录，如步骤编码、操作部件、操作部件类别、操作前操作部件的状态、操作后操作部件的状态、影响部件、影响部件类别、操作前影响部件的状态、操作后影响部件的状态等，实现与实际设备操作逻辑与状态响应的一致；
[0010]建立故障数据库，包括电气系统故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等内容，实现与实际设备故障状态的一致。
[0011]建立设备检查工具库，使用虚拟万用表对各测试点的电气特性进行测量，使用电缆连接检查工具模拟实现线路连接松动性、线路连接正确性等的判断，使用线路连接、器部件更换等方式对故障点进行排除。
[0012]设备模型数据库中的各部件通过操作规则分别响应，实现关联，比如按钮动作，对应的灯和仪表指示等，并通过故障数据库，触发故障现象。负载三维模型也是通过操作规则进行响应，模拟实际设备运行实景，和通过故障数据库触发故障现象。
[0013]在故障触发后，可以通过检查工具库对设备模型数据库中各部件的测试点进行测量，作为故障推理判别依据，在发现线路连接有问题时，可以重新连接；在发现疑似故障部件时，可以通过更换功能将该部件更换；最后重新开机，按照操作规则操作，验证故障是否解决。若解决，则完成本次故障的排查。否则，继续排查。
[0014]设立故障编辑器，故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等内容均可以通过编辑器修改或增减，以实现故障数据库的无限扩充。
[0015]按照上述方法即可实现复杂电气系统的故障模拟排查训练，逼真、实用。
[0016]本发明属于软件实现，可以集成无限多种设备及其故障，其训练题目的无限扩充，既满足训练需要，又不受装备器材制约，最大程度地缓解了维修训练对于真实维修经历的需求与经费限制、时间限制、物理条件限制以及安全性限制等制约因素之间的矛盾，是低成本、高效益的训练手段，具有很重要的工程应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1复杂电气系统故障排查运行原理不意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
[0019]本发明实施例一:某型汽车启动异常故障模拟
[0020]在汽车启动后，会因某些电气故障导致部分指示灯或仪表等没有正确指示的异常响应情况，此时需要维修人员对其进行故障排查。
[0021]具体的模拟方法是:
[0022]步骤一:选择故障类型
[0023]通过训练软件的人机界面，选择模拟的故障类型“开机异常故障”(内含故障参数)。
[0024]步骤二:故障模拟排查
[0025](I)根据故障类型，得到故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等参数；
[0026](2)根据故障参数，在电气系统启动操作过程中，逐步输出故障指示和电气状态等故障模拟后的数据。
[0027](3)根据给出的故障现象和电气系统的工作原理，使用虚拟万用表等对各相关信号点进行测试，逐级分析研判，等定位故障点后，进行故障器部件的更换，再重新启动电气系统，观察故障是否排除。若故障现象仍存在，则继续排查，直到将故障排除。
[0028]本发明实施例二:某设备运转抖动故障模拟
[0029]在数控机床工作过程中，会因某些电气故障导致设备运转抖动的异常响应情况，此时需要维修人员对其进行故障排查。
[0030]具体的模拟方法是:
[0031]步骤一:选择故障类型
[0032]通过训练软件的人机界面，选择模拟的故障类型“运转抖动故障”(内含故障参数)。
[0033]步骤二:故障模拟排查
[0034](I)根据故障类型，得到故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等参数；
[0035](2)根据故障参数，电气系统启动完毕后输出设备运转抖动的三维场景、其他故障指示和电气状态等故障模拟后的数据。
[0036](3)根据给出的故障现象和电气系统的工作原理，使用虚拟万用表等对各相关信号点进行测试，逐级分析研判，等定位故障点后，进行故障器部件的更换，再重新启动电气系统，观察抖动故障是否排除。若故障现象仍存在，则继续排查，直到将故障排除。
[0037]本发明实施例三:某大型印刷机不能启动故障模拟
[0038]在印刷机启动过程中，会因某些电气故障导致设备不能转动的异常响应情况，此时需要维修人员对其进行故障排查。
[0039]具体的模拟方法是:
[0040]步骤一:选择故障类型
[0041]通过训练软件的人机界面，选择模拟的故障类型“不能转动故障”(内含故障参数)。
[0042]步骤二:故障模拟排查
[0043](I)根据故障类型，得到故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等参数；
[0044](2)根据故障参数，在电气系统启动操作过程中，逐步输出故障指示和电气特性数据等故障模拟后的数据。
[0045](3)根据给出的故障现象和电气系统的工作原理，使用虚拟万用表等对各相关信号点进行测试，逐级分析研判，等定位故障点后，进行故障器部件的更换，再重新启动电气系统，观察故障是否排除。若故障现象仍存在，则继续排查，直到将故障排除。
[0046]本发明故障模拟及其排查方法通过上述火炮电气系统故障排查模拟训练的实施，得到了实践检验，说明该方法效果良好，具有很重要的工程应用价值。
【权利要求】
1.一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、建立设备模型数据库、操作规则库、故障数据库、设备检查工具库和工作负载的三维模型； 步骤二、设备模型数据库中的各部件和负载三维模型通过操作规则分别响应，实现关联，并通过故障数据库，触发故障现象； 步骤三、故障触发后，通过检查工具库对设备模型数据库中各部件的测试点进行测量，作为故障推理判别依据； 步骤四、在发现线路连接有问题时，可以重新连接；在发现疑似故障部件时，可以通过更换功能将该部件更换； 步骤五、重新开机，按照操作规则操作，验证故障是否解决，若解决，则完成本次故障的排查，否则，继续排查。
2.根据权利要求1所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，所述步骤一的设备模型数据库，根据电气系统中各类型部件的操作特性和响应特性，提取出共同的特征，建立的设备部件信息表、指示灯类部件和非受限类部件信息表。其初始状态信息都以记录的形式存储在仿真数据库相应的表中。其中，各设备的面板和内部板件等均使用实物照片，实现与实际设备外观的一致。
3.根据权利要求1所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，所述步骤一的操作规则库记录了电气系统所有操作步骤对应的操作规则描述，每一操作步骤由若干条与该操作有关的信息记录，如步骤编码、操作部件、操作部件类别、操作前操作部件的状态、操作后操作部件的状态、影响部件、影响部件类别、操作前影响部件的状态、操作后影响部件的状态等，实现与实际设备操作逻辑与状态响应的一致。
4.根据权利要求1所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，所述步骤一的故障数据库，包括电气系统故障的触发时机，故障时的现象、电气特性和故障部位等内容，实现与实际设备故障状态的一致。
5.根据权利要求1所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，所述步骤一的设备检查工具库，使用虚拟万用表对各测试点的电气特性进行测量，使用电缆连接检查工具模拟实现线路连接松动性、线路连接正确性等的判断，使用线路连接、器部件更换等方式对故障点进行排除。
6.根据权利要求1所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于，所述步骤一的工作负载的三维模型，受设备的操作规则控制，模拟出与实际设备一致的运转效果。
7.根据权利要求4所述的一种用于复杂电气系统故障排查训练的模拟方法，其特征在于:所述故障数据库，所述设立故障编辑器，所述故障的触发时机，所述故障时的现象、所述电气特性和故障部位等内容均可以通过编辑器修改或增减，以实现故障数据库的无限扩充。
【文档编号】G06F17/50GK104408247SQ201410686032
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】应文健, 李玉, 刘骏, 孙世岩, 魏平, 王学军 申请人:中国人民解放军海军工程大学