基于Java的设备故障诊断系统的设计与应用作者：梁宏涛来源：《软件》2013年第07期摘要：文章以Java设备故障的诊断为例，对基于JavaWeb技术的检测系统的设计与应用进行了分析，在知识收集方面，专家系统设计方面具有着十分重要的意义。

三层构架技术在与Java技术结合后，体现出良好的适应性与融合性，为设备故障诊断打下良好基础。

关键词：Java技术；故障诊断系统；远程；数据库中图分类号：TP311.52 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.002本文著录格式：[1]梁宏涛.基于Java的设备故障诊断系统的设计与应用[J].软件，2013，34（7）：5-60 引言传统的设备故障诊断系统的应用面较窄，仅限于该系统拥有者进行使用，换言之该系统就是针对专业部门使用的系统。

传统设备故障诊断系统由于种种因素，导致本应广泛共享于社会的知识系统的作用并未很好发挥出来，而被限制在较窄的范围内。

对此，研究出结合了英特尔技术的系统。

在全球范围内，英特尔技术飞速发展，逐渐形成信息传输的主要模式。

终端用户在任何地方，只需要使用浏览器就可以通过网络入手信心，这就是Web技术最显著的特点。

该模式启发了研发人员，将系统创建于网络平台，仅仅需要使用浏览器，任何网络用户就可以对运行中的系统站点进行访问，从而增加可观的经济效益和社会效益，同时也对知识系统的共享范围进行了扩展。

1 Java技术概述Java是20世纪80年代后流行起来的一种开发语言，Java是一种可以对跨平台应用软件面向对象进行撰写的面向对象程序设计语言。

Java技术应用已经深入到互联网、嵌入式设备、巨型计算机、信息中心、游戏平台、虚拟现实、掌上设备等各个领域。

Java技术具有安全性高、平台移植性强、通用性强和执行效率高等特征。

Java应用程序接口、Java虚拟机、Java类文件格式、Java编程语言共同组成了Java。

而Java平台则由Java应用编程接口和Java虚拟机构成。

作为扩展部分和基本部分，Java应用编程接口提供了相对独立的操作系统。

将Java平台安装与操作系统或硬件后，就可以实现Java应用程序的运行。

而在所有的操作系统中，都签入了Java平台。

在运行各种系统时，只编译一次Java程序即可。

Java7.0是目前最新的版本。

2 设备故障诊断系统结构一是创建网络分布式协作系统，为用户提供多系统协作服务，是该模式的目标，怎样实现各个系统间标准的建立、协作以及通信是技术的关键所在；二是在网络上移植传统系统，该技术问题在于要实现传统系统的思想应采用何种网络技术，而并非在于系统自身。

以上这两点是以网络为基础创建的系统应用模式分类。

系统网络化不仅仅是创建分布式协作系统的前提，也体现出传统系统新的活力。

通过研发环境可以看出，初期的故障诊断系统功能有限，采用的工具也较单一，而更关键的问题则在于是否能够实现对外延数据库的访问。

所以，在DBMS中汇集了知识系统，而DBMS的任务既是对数据库的管理，又实现对知识库的管理，DES，即专家数据库系统就基于DBMS与系统的组合。

DBMS和Web技术有着不可分割的密切联系，而且拥有强有力的数据管理能力，这就为网络数据库系统的研发奠定了良好的基础。

设备故障诊断系统主要由人机交互界面UI、推理解释器、学习机、推理机、知识库等五个部件构成。

但是由于Web环境的关系，该部件结构关系与传统系统则不相同。

以动态Web 系统为基础的系统基本结构如图1所示。

建造系统时以动态Web，系统在三层系统结构中可对程序实施扩展。

以多层分布式环境为前提，结构处于该环境中，任意多的商业服务和各层应用逻辑进行分离，并形成通过网络可以相互通信的各种组件。

从基本形式中我们可以看出，分层并不要求是物理上的，而是在逻辑上的，其可以被描述成逻辑上的3层计算模型。

而Web服务器、应用服务器、客户则共同组成了3层系统模型。

通过业界标准服务、协议，三个逻辑层中应用元素与软件连接器相互接连。

作为HTML文档，人家交互界面由用户通过浏览器请求的。

在浏览器中，用户可将系统主页URL输入，并取得成功连接，就能够对系统进行如咨询等操作了。

在此，Web服务器的作用就是为系统与用户搭接了交流的平台。

推理解释器、学习机、推理机亦是系统核心部件，而系统核心部件在服务器端的运行实际上是一组扩展程序，由相应的HTML文档表单中ACTION属性将该扩展程序激活。

例如：用户在对执行推理程序进行请求时，先将有关问题的初始事实填入表单中，之后，系统会合法性验证提交后的输入信息，若信息无误，会将推理程序启动，搜索知识库，同时将信息传给服务器。

（图1 ）3 设计系统3.1设计推理机将留恋其用户传送来的咨询信息及请求接收，为了查找故障原因，可使用SQL语句进行模式匹配子过程与构造知识库搜索，上述为推理机的工作步骤。

因为使用了RDBMS管理知识库，所以推理机应选用结构化查询语言来作为数据操纵语言。

例如MS SQL Server、DB2和Oracle等大型关系数据库管理系统都具有着完善的控制流程能力，说明SQL语言的操纵数据能力十分强大，且能够达到编写推理程序的标准以及支持函数和丰富的数据类型。

在工作中，推理机还可以涉及动态事实库。

动态事实库对系统当前状况进行反映，其记录了用户与系统的对话结果。

因此，创建动态事实表应与创建知识表相同。

没有必要在推理结束时保留动态事实表，因此，局部临时表十分适合作为动态事实库进行使用。

值得注意的是局部临时表在数据库与用户连接断开时会自动用除，说明了其仅允许建立它的用户进行使用。

3.2创建知识库在整体估值诊断系统中，知识表用于推理中，为了达到推理机符号模式匹配标准，其为与之相对应的符号模式表，而并非知识原文表。

信息通过HTML表单输入，在经过规范化模块的处理，最后转变为规范化数据，在此，数据只有两种类型，分别为多值逻辑向量和二值逻辑向量，多值逻辑向量也就是与模拟量值相对应的多值逻辑值集合，而二值逻辑向量则为开关量值的集合。

在前述处理的基础上，由于知识库的表示仅有一个结论和两个前提条件，因此，其表示也相对简单，而且，在条件前提的判别中，也不再有结论项的参与。

由一组表明了各种可能的故障信息与它相应的报告形式构成了结论数据，该形式通过知识库与故障号中的结论项进行联系。

4 以Java技术为基础实现系统应用怎样设计和实现推理机和知识库是整个系统的核心部分，而动态Web技术就是核心技术。

CGI方式是传统访问数据库以及设计Web程序的唯一途径，之后NSAPI、ISAPI等技术方案也相继登场，而近年来这些技术已经逐渐被Java、ASP等技术取而代之。

从上世纪80年代以来作为最具前途的计算平台及语言，以其具有多线程、面向对象、安全性高、面向网络、简单易用和跨平台等特点，Java在越来越多的领域中广泛应用。

而Java 作为计算平台而言，则完美体现了3层分布式计算架构。

在3层计算中，Java为每层都提供出强悍的技术，而该平台中的客户端技术也为客户图形的开发提供了不二选择。

在网上故障诊断专家系统中，通过Java技术能记录用户浏览器与数据库服务器之间的对话。

用户通过浏览器表单输入数据，提交表单，网络服务器接收到信息，在服务器上启动执行表单所指定的程序。

通过JDBC接口，Web服务器将嵌入式指令交与相对应的数据库服务器进行处理，在扩展名为.jsp的JSP文件中包含了经过处理的输出结果，并同时诞生了动态HTML页面，由服务器解释执行JSP文件。

也可以用RESPONSE对象采用文本的形式将结果传送给客户端，客户端在获得结果后，Java Applet小程序以各种图表的方式将其呈现出来。

整个数据库应用模块使用面向对象技术实现，所以，在异构数据库平台上以及各种操作系统上运行时，其具有伸缩性强、支持数据库存取的3层、2层架构模式、移植性好等特点，这些特点为今后系统的升级奠定良好的基础。

Servlet是在服务器端运行的、采用Java编写的小应用程序，该程序能够完全取代CGI程序，而Java则提供了Servlet技术，在运行时，每个Servlet程序只对系统的一个进程占用，而不像CGI始终都占用一个进程。

因此，与CGI不同，系统一旦装载Servlet程序后，激活状态不会发生改变。

这样就提升了系统的使用效率，已经创建的连接也得以保存。

可以隔开Web程序设计的内容与逻辑处理，因JSP文件能够使用EJB组件技术将动态信息输出，所以，可以说该系统还具有开放性。

使用Servlet程序则为编译的Java类文件，因此，看不见程序的处理逻辑，解释执行由应用服务层Java虚拟机承担，这就加强了系统的整体安全性。

与ASP技术相比较而言，通过Java自身的安全机制，有效杜绝了下载程序破坏本地文件系统以及病毒程序的产生，可以说该技术有着更高的安全性。

5 结束语在如今的互联网时代背景下，设备故障诊断系统以Java技术为基础是非常有效的选择，与设备故障诊断系统的环境相适应，采取了3层架构技术，而3层构架技术在与Java技术结合后，体现出良好的适应性与融合性，从而奠定了其在设备故障诊断系统中不可替代的地位。

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