程申
广东省中山市质量计量监督检测所
摘要：采用面向对象方法和VB6.0程序设计语言，设计了一套电磁兼容诊断平台系统，该系统可利用现场测量数据对电磁兼容问题进行智能诊断，通过特定的推理算法生成故障诊断报告，提出整改建议。文章首先介绍了该系统的设计构架，包括整体结构和各模块的功能，然后描述了各类系统诊断库的编排格式和统计方法，并对诊断库管理模块和诊断信息管理模块进行了说明，最后通过举例采用经验库链接与概率计算相结合的方式完成整改条件推理算法，得出诊断结论。
1、引言
目前我国针对电器产品电磁兼容的检测标准有GB 4343.1-2018 《家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求 第 1 部分:发射》，该标准对电器产品的电磁骚扰限值和测量方法进行了规范和要求。在此基础上，国内出现了大量针对电磁兼容自动测试方法的研究，电器产品的电磁兼容测试方法已经非常成熟，但针对测试结果的诊断技术仍然停留在测试人员的经验判断环节，对测试人员的经验素质各方面都有比较高的要求。电器产品电磁兼容项目的整改没有一个功能比较综合全面的系统作为依托，主要依靠检验人员自身的经验判断，不利于提高产品整改的效率，也不利于降低产品的整改成本，这与目前电器产品电磁兼容整改需求相矛盾。
利用人工智能技术建立故障诊断系统系统，可以充分利用领域专家长期积累起来的经验和知识，使诊断技术为一般的操作人员所掌握和使用。该系统可为生产企业提供智能化的故障诊断服务，方便快捷地为企业提供整改技术指导，降低生产企业的电磁兼容整改成本，避免盲目整改造成的原材料、检测和时间上的浪费。
2、设计构架：
系统主要分为三大模块：
（1）诊断库管理模块：
该模块的诊断库由经验库和征兆概率库两个独立单元构成，分别由两个Access数据库文件进行管理。其中经验库用于储存整改方法与通过试验得到的目标征兆间的真实对应关系，以多个目标征兆对应多个整改方法的方式进行储存。征兆概率库用于储存整改方法与目标征兆之间的概率关系，由大数据统计和理论计算的方法得出，以一个整改方法对应一个目标征兆的概率矩阵进行储存，每个目标征兆对应的所有整改方法概率之和应为100％。借助于该模块，用户可以方便地对经验库和征兆概率库进行输入、修改、添加、删除、浏览等操作。
（2）诊断目标获取模块：
诊断目标获取模块通过征兆录入的方式获取诊断推理的有关信息，系统按照已经获取的数据对目标征兆进行链接，将数据输入给诊断推理模块，最后显示出诊断结论。
（3）诊断推理模块：
由概率计算、经验链接和综合推理算法三项组成。系统根据获得的目标征兆信息利用征兆概率库中的概率矩阵，进行计算，得出多个整改方法可信度，按照预定的阀值把可信度较小的整改方法排除，保留可信度相对较大的整改方法，然后链接经验库，经过综合推理算法进行统计排列，最后得出诊断结论。
程序各模块之间的功能结构如图1所示。
图1 功能结构图
.png)
3、电器产品电磁兼容诊断系统的设计方法
该系统采用Microsoft Visual Basic 6.0进行编程，链接外部Access数据库，数据库按照标准GB 4343.1-2018的检测项目类型，分为传导骚扰和辐射骚扰整改经验库、传导骚扰和辐射骚扰征兆概率库两种类型的四个库单元。
传导骚扰征兆概率库以征兆频段为行，以整改条件为列对应出征兆频段和整改条件间的概率关系，并且给征兆频段进行编号。辐射骚扰征兆概率库以征兆频段和天线极化为行，以整改条件为列对应出征兆频段、天线极化和整改条件间的概率关系，并且给征兆频段和天线极化进行编号。格式如图2所示，其中每行的条件概率之和应为1（例如图1中A1到A5所有的数字和应为1），可根据实际情况自行增加条件数量。
图2征兆概率库格式（以辐射骚扰征兆概率库为例）
.png)
传导骚扰和辐射骚扰整改经验库按照对应征兆概率库里记录的频段编号划分征兆类型，所有的频段编号可根据实际情况自由组合，每组频段编号组合对应一个整改条件，格式如图3所示。
图3 整改经验库格式（以辐射骚扰整改经验库为例）
.png)
各个库单元可在诊断库管理模块中进行输入、修改、添加、删除、浏览等操作。为方便记录，频段是以编号的方式表示的，例如传导骚扰整改经验库中编号1表示9 kHz-30 kHz的频段，如不清楚频段对应的编号，可以点击频段编号对照表查看。管理界面如图4所示。
图4 整改经验库管理界面实例
.png)
设计诊断信息管理界面用于录入目标征兆信息和返回诊断结果，征兆信息通过增加征兆频率的方式录入，诊断开始后系统自动运行诊断推理模块，最后生成诊断报告。管理界面如图5所示。
图5 诊断信息管理界面实例
.png)
4、诊断模块推理算法：
1、根据已有的征兆频段信息查找对应的征兆概率库，列出频段编号对应的征兆概率关系。例如根据征兆频段信息发现频段编号为2、3、4、5、7的频段为整改对象，以编号2、3、4、5、7为列，以概率库中对应的条件概率为行组成一个概率矩阵，假设条件有五个，矩阵关系用如下方法表示。
.png)
条件1的可信度η1取频段编号中的对应概率的最小值即为min（A1，B1，C1，D1，E1）。同理可得出各个条件的可信度η2、η3、η4、η5。
2、条件筛选：通过预定的阀值δ将可信度可低于阀值的条件排除，例如若η5＜δ，则选取条件1~4。
3、链接经验库组号：以包含征兆频段编号一半以上或被包含在征兆频段以内为原则选取经验库组号，如上例编号为2、3、4、5、7的征兆频段对应的图2中经验库组号为8（包含编号为2、3、4的频段）、10（编号2、7全部包含在征兆频段内）、11（包含编号为2、5、7的频段）。
4、在概率库筛选出的条件下统计经验库组号中的条件数得出整改条件优先级，如上例：条件1（出现3次）＞条件3（出现2次）＞条件2、条件4（出现1次）。再根据可信度进行二次排列，若η4＞η2，则最后得出整改条件优先级为：条件1＞条件3＞条件4＞条件2。到此推理过程完成，得到整改条件和条件优先级。
5、生成诊断建议：按得到的整改条件优先级递进整改，如上例：采用优先采用条件1后观察征兆频段是否有改善，若无改善则抛弃条件1选择下一个条件3，若有改善，保留条件1加入下一个条件3，以此类推。若征兆频段消失则整改完成。
整改完成后，所整改的频段编号和整改条件又可以添加到经验库中，生成新的经验库组号，形成了整改数据库→整改条件推理→整改结论→整改数据库的闭环。
5、结论：
本套系统在Microsoft Visual Basic 6.0语言基础上建立，它的特点是界面友好、操作简便，可移植性强。系统的诊断库和概率库均采用了开放式的设计方案，使用者可在系统界面对数据库内容进行编辑，也可以直接对外部Access数据库进行操作，可以方便快捷的对数据库进行维护和更新。
在推理机制的设计上，系统利用了概率推理和经验推理各自的优点，将两者用可信度的方法结合到了一起，使系统具有良好的可靠性。