基于CSCW的设备故障远程协同诊断系统研究与开发
|
摘要
设备的状态监测与故障诊断是设备维护与管理工作的重要内容。现代化工业大生产的不断发展和科学技术的日益进步对设备的状态监测与故障诊断提出了新的要求：它需要解决技术资源与企业相分离的矛盾，对设备故障进行及时、准确的诊断，从而降低企业的运营成本，提高企业的核心竞争力。因此，远程设备故障诊断技术成为众多专家学者的研究热点。
本文以CIM哲理为指导提出了一种新的面向流程CIMS的设备集成维护与管理系统，设计了设备集成维护与管理系统的网络体系结构，研究了该系统运行的工作流程，分析了系统信息集成、过程集成与优化和资源集成与优化等技术特性。并对实现系统资源集成与优化的远程协同诊断子系统进行了重点研究。
本文对远程协同诊断进行了总体描述，确定了远程协同诊断平台应具有的功能，并将CSCW技术引入到远程协同诊断系统的研究中来，结合CSCW的概念、分类、要素和关键技术，阐述了远程协同诊断与CSCW的关系。
本文在对远程协同诊断过程中的可能事件进行分析综合的基础上，以用例图和活动图的形式建立了系统的需求模型，形式化、图形化地描述了系统的需求；以序列图的形式详尽的描述了需求模型中用例图各用例的关键场景，通过对序列图中参与交互的对象进行抽象，归纳出了远程系统诊断平台初步的类图和包图，为系统的最终实现提供指导模板。
本文对实现远程协同诊断系统的两个关键技术——IP组播和基于RTP(Real-Time Transport Protocol，实时传输协议)的多媒体通信进行了比较深入的研究；并在Window2000环境下，以Jbuilder9为开发工具，开发建立了设备故障远程协同诊断系统原型，实现了系统的部分功能。
Condition monitoring and fault diagnosis of machinery is the important component of plant management & maintenance. Because of the rapid development of science and technology, new requirement is put forward to condition monitoring and fault diagnosis of machinery: the separation between the technology resource and enterprise need be solved in order to diagnose the machinery fault fleetly and accurately. Therefore, the technology of remote fault diagnosis has become the research focus of numerous experts and scholars.
A integrated plant maintenance and management system for process CIMS is designed and the technology of CSCW is introduced briefly in this thesis. And based on these points, a new mode of remote fault diagnosis, namely the remote cooperative diagnosis, is studied emphatically.
The remote cooperative diagnosis is described overallly; the relation between it and CSCW is expounded; the functions of the remote cooperative diagnosis system are also founded.
In order to construct the remote cooperative diagnosis platform, the demand model and the analytical model based on Unified Modeling Language are built from the system modeling viewpoint. These models form the direction template for the sequential design and implementation of the remote cooperative diagnosis platform.
At last, after two key technology, including IP multicast and communication of multi-media based on RTP, is researched deeply, a prototype of the remote cooperative diagnosis platform is set up, which realizes partial functions of the remote cooperative diagnosis system.
本文以CIM哲理为指导提出了一种新的面向流程CIMS的设备集成维护与管理系统，设计了设备集成维护与管理系统的网络体系结构，研究了该系统运行的工作流程，分析了系统信息集成、过程集成与优化和资源集成与优化等技术特性。并对实现系统资源集成与优化的远程协同诊断子系统进行了重点研究。
本文对远程协同诊断进行了总体描述，确定了远程协同诊断平台应具有的功能，并将CSCW技术引入到远程协同诊断系统的研究中来，结合CSCW的概念、分类、要素和关键技术，阐述了远程协同诊断与CSCW的关系。
本文在对远程协同诊断过程中的可能事件进行分析综合的基础上，以用例图和活动图的形式建立了系统的需求模型，形式化、图形化地描述了系统的需求；以序列图的形式详尽的描述了需求模型中用例图各用例的关键场景，通过对序列图中参与交互的对象进行抽象，归纳出了远程系统诊断平台初步的类图和包图，为系统的最终实现提供指导模板。
本文对实现远程协同诊断系统的两个关键技术——IP组播和基于RTP(Real-Time Transport Protocol，实时传输协议)的多媒体通信进行了比较深入的研究；并在Window2000环境下，以Jbuilder9为开发工具，开发建立了设备故障远程协同诊断系统原型，实现了系统的部分功能。
Condition monitoring and fault diagnosis of machinery is the important component of plant management & maintenance. Because of the rapid development of science and technology, new requirement is put forward to condition monitoring and fault diagnosis of machinery: the separation between the technology resource and enterprise need be solved in order to diagnose the machinery fault fleetly and accurately. Therefore, the technology of remote fault diagnosis has become the research focus of numerous experts and scholars.
A integrated plant maintenance and management system for process CIMS is designed and the technology of CSCW is introduced briefly in this thesis. And based on these points, a new mode of remote fault diagnosis, namely the remote cooperative diagnosis, is studied emphatically.
The remote cooperative diagnosis is described overallly; the relation between it and CSCW is expounded; the functions of the remote cooperative diagnosis system are also founded.
In order to construct the remote cooperative diagnosis platform, the demand model and the analytical model based on Unified Modeling Language are built from the system modeling viewpoint. These models form the direction template for the sequential design and implementation of the remote cooperative diagnosis platform.
At last, after two key technology, including IP multicast and communication of multi-media based on RTP, is researched deeply, a prototype of the remote cooperative diagnosis platform is set up, which realizes partial functions of the remote cooperative diagnosis system.
引文
[1] 陈进．机械设备振动监测与故障诊断．第一版．上海：上海交通大学出版社，1999，
[2] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩等．设备故障诊断原理、技术及应用．第一版．北京：科学出版社，1996
[3] 张安华．机电设备状态监测与故障诊断技术．西安：西北工业大学出版社，1995
[4] 张晓彤，徐金梧，杨德斌等．基于Internet的设备远程诊断系统实现技术研究．冶金设备，2001，125：30-36
[5] 何岭松，王俊峰，杨叔子．基于因特网的设备故障远程协作诊断技术．中国机械工程，1999，10：336-338
[6] Jay Lee. Teleservice engineering in manufacturing: challenges and opportunities. Machine Tools & Manufacture, 1998, No.38:901-910
[7] 楼佩煌，戴勇．基于Internet的远程故障诊断与维修向导系统研究．中国机械工程，2002，13：143-146
[8] 陈小虎，韩惠莲，王汉功等．基于网络的多专家协作诊断研究．计算机工程与应用，2002，9：208-210
[9] 王文利，段宝岩，刘宏．基于网络的机械设备远程监测与故障诊断．制造业自动化，1999，21(4)：32-35
[10] 袁楚明，陈幼平，周祖德．机械制造设备远程监控与故障诊断技术．机械与电子，2001，2：54-57
[11] Wei Ren, Jian Wang, Hao Zhang, etc. The Research of Remote Fault Diagnosis System in Manufacturing. In: Proceedings of the 3rd World Congress on Intelligent Control and Automation. IEEE, 2000: 712-714
[12] Li Hongsheng, Shi Tielin, and Yang Shuzi, etc. Internet-based Remote Diagnosis: Concept, System Architecture and prototype. In: Proceedings of the 3rd World Congress on Intelligent Control and Automation. IEEE, 2000: 719-723
[13] 姚宝恒，杨霞菊，佟德纯等．基于互联网的设备远程监测诊断技术．振动与冲击，2002，21 (3)：52-55
[14] Dr. Somnath Deb, Dr. Sudipto Ghoshal. Remote Diagnosis Server Architecture. IEEE, 2001:988-998
[15] 张天宏．NI若干技术在设备远程故障诊断中的应用．电子技术，2003，7：
59-61
[16] Harrington J. Computer integrated manufacturing. New York: Spring Publishing, 1973
[17] 吴澄．现代集成制造系统导论——概念、方法、技术和应用．第一版．北京：清华大学出版社，施普林格出版社，2002
[18] 舒炎泰，赵文钦，朱立禹．流程CIMS与离散CIMS之比较．计算机研究与发展，1996，33 (9)：661-665
[19] 顾君忠．计算机支持的协同工作导论．第一版．北京：清华大学出版社，2002
[20] Jonathan Grudin. Computer-Supported Cooperative Work: History and Focus. IEEE Computer, 1994, 5: 19-26
[21] 倪强，朱光喜．计算机支持下的协同工作的研究现状综述．计算机工程与应用，2000，4：5-7，21
[22] 黄锡伟，毕厚杰．计算机支持的协同工作(CSCW)研究和设计．计算机工程与应用，1998，6：31-34，44
[23] 史美林．CSCW：计算机支持的协同工作．通信学报，1995，16(1)：55-61
[24] 史美林，向勇，伍尚广．协同科学——从“协同学”到CSCW．清华大学学报，1997，37 (1)：85-88
[25] 史美林，向勇，杨光信等．计算机支持的协同工作理论与应用．第一版．北京：电子工业出版社，2000
[26] Greif I, Eds. Computer-Supported Cooperative Work: A Book of Reading. Morgan Kaufmann: San Mateo, CA, 1988
[27] Bannon L, Schimidt K. CSCW: Four characters in search of a context. In:The First European Conference on Computer Supported Cooperative Work (EC-CSCW' 1989), Gatewick, 1989
[28] G．Booch，J．Rumbaugh，I．Jacobson．UML用户指南．邵维忠，麻志毅，张文娟等译．第一版．北京：机械工业出版社，2001
[29] 刘超，张莉．可视化面向对象建模技术——标准建模语言UML教程．第一版．北京：北京航天航空大学出版社，2001
[30] J．Rumbaugh，I．Jacobson，G．Booch．UML参考手册．姚淑珍，唐发根译．第一版．北京：机械工业出版社，2001
[31] David Rubinstein. Finally, UML 2.0 Seems Final. http://www.sdtimes.com, 2003-3-15
[32] 刘钰峰，李仁发，莫铁强等．实时操作系统仿真环境的UML建模．系统仿真学报，2002年，14(6)：710-713
[33] Paul R．Reed，Jr．JAVA与UML协同应用开发．郭旭译。第一版．北京：清华出版社，2003
[34] 秦天保．运用UML进行企业信息系统的面向对象建模．交通与计算机，2000，18(1)：38-41
[35] 沈卓伟，谢俊清，顾冠群．集成CORBA和UML的分布式应用开发．东南大学学报(自然科学版)，2001，31(1)：1-5
[36] S.Baker. Multicasting for sound and video. Unix Review [J]. Feb. 1994, 23-29
[37] Robert B Bellman. The Push for IP Multicast. Business Communications Review[J]. June 1997, 28-32
[38] Ken Miller. Reliable Multicast For Remote Server Synchronization. http://www.tmcnet.com/articles/itmag/0299/0299star.htm, 1999-02
[39] Beau Williamson．IP组播网络设计开发．顾金星，张拥军，南亲良等译．第一版．北京：电子工业出版社，2000
[40] 乔长林．基于IP组播技术的流式媒体应用：[四川大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，9-19
[41] 卫文学．IP组播技术的研究：[山东科技大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，12-24
[42] 单玉峰，柴乔林，肖宗水．交互式IP多播技术及其在多点视频会议中的应用研究．计算机工程与应用，2000，8：125-128
[43] 王备战，牛振喜，楼润瑜等．基于RTP的IP实时音频传输研究．2001，19 (1)：48-51
[44] 顾煜．组播方式多媒体传输系统的研究与实现：[北京航空航天大学硕士学位论文]．万方数据库，2001，6-10
[45] 张京珲．用Java实现基于Web的多媒体协同工作平台：[国防科技大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，8-27
[46] 孙一林，彭波．Java网络编程实例．第一版．北京：清华大学出版社，2003
[47] Young-Hwan Woo, Seok-Soo Kim, Jin-Wook Chung. CSCW telemedicine & distance education system on the Internet. IEEE, 2001:1729～1733
[48] Bruce Eckel．Java 编程思想．侯捷译．第二版．北京：机械工业出版社，2002
[49] 李明，袁晓君．Java计算机语言函数应用．第一版．北京：科学出版社，2000
[50] Kenneth F. Krutsch, David S. Cargo, Virginia Howlett. Java 用户
界面编程指南．第一版．北京：电子工业出版社，2002
[51] 李伟华．多媒体群体决策支持系统理论、方法、应用．第一版．西安：西北工业大学出版社，2001
[2] 黄文虎，夏松波，刘瑞岩等．设备故障诊断原理、技术及应用．第一版．北京：科学出版社，1996
[3] 张安华．机电设备状态监测与故障诊断技术．西安：西北工业大学出版社，1995
[4] 张晓彤，徐金梧，杨德斌等．基于Internet的设备远程诊断系统实现技术研究．冶金设备，2001，125：30-36
[5] 何岭松，王俊峰，杨叔子．基于因特网的设备故障远程协作诊断技术．中国机械工程，1999，10：336-338
[6] Jay Lee. Teleservice engineering in manufacturing: challenges and opportunities. Machine Tools & Manufacture, 1998, No.38:901-910
[7] 楼佩煌，戴勇．基于Internet的远程故障诊断与维修向导系统研究．中国机械工程，2002，13：143-146
[8] 陈小虎，韩惠莲，王汉功等．基于网络的多专家协作诊断研究．计算机工程与应用，2002，9：208-210
[9] 王文利，段宝岩，刘宏．基于网络的机械设备远程监测与故障诊断．制造业自动化，1999，21(4)：32-35
[10] 袁楚明，陈幼平，周祖德．机械制造设备远程监控与故障诊断技术．机械与电子，2001，2：54-57
[11] Wei Ren, Jian Wang, Hao Zhang, etc. The Research of Remote Fault Diagnosis System in Manufacturing. In: Proceedings of the 3rd World Congress on Intelligent Control and Automation. IEEE, 2000: 712-714
[12] Li Hongsheng, Shi Tielin, and Yang Shuzi, etc. Internet-based Remote Diagnosis: Concept, System Architecture and prototype. In: Proceedings of the 3rd World Congress on Intelligent Control and Automation. IEEE, 2000: 719-723
[13] 姚宝恒，杨霞菊，佟德纯等．基于互联网的设备远程监测诊断技术．振动与冲击，2002，21 (3)：52-55
[14] Dr. Somnath Deb, Dr. Sudipto Ghoshal. Remote Diagnosis Server Architecture. IEEE, 2001:988-998
[15] 张天宏．NI若干技术在设备远程故障诊断中的应用．电子技术，2003，7：
59-61
[16] Harrington J. Computer integrated manufacturing. New York: Spring Publishing, 1973
[17] 吴澄．现代集成制造系统导论——概念、方法、技术和应用．第一版．北京：清华大学出版社，施普林格出版社，2002
[18] 舒炎泰，赵文钦，朱立禹．流程CIMS与离散CIMS之比较．计算机研究与发展，1996，33 (9)：661-665
[19] 顾君忠．计算机支持的协同工作导论．第一版．北京：清华大学出版社，2002
[20] Jonathan Grudin. Computer-Supported Cooperative Work: History and Focus. IEEE Computer, 1994, 5: 19-26
[21] 倪强，朱光喜．计算机支持下的协同工作的研究现状综述．计算机工程与应用，2000，4：5-7，21
[22] 黄锡伟，毕厚杰．计算机支持的协同工作(CSCW)研究和设计．计算机工程与应用，1998，6：31-34，44
[23] 史美林．CSCW：计算机支持的协同工作．通信学报，1995，16(1)：55-61
[24] 史美林，向勇，伍尚广．协同科学——从“协同学”到CSCW．清华大学学报，1997，37 (1)：85-88
[25] 史美林，向勇，杨光信等．计算机支持的协同工作理论与应用．第一版．北京：电子工业出版社，2000
[26] Greif I, Eds. Computer-Supported Cooperative Work: A Book of Reading. Morgan Kaufmann: San Mateo, CA, 1988
[27] Bannon L, Schimidt K. CSCW: Four characters in search of a context. In:The First European Conference on Computer Supported Cooperative Work (EC-CSCW' 1989), Gatewick, 1989
[28] G．Booch，J．Rumbaugh，I．Jacobson．UML用户指南．邵维忠，麻志毅，张文娟等译．第一版．北京：机械工业出版社，2001
[29] 刘超，张莉．可视化面向对象建模技术——标准建模语言UML教程．第一版．北京：北京航天航空大学出版社，2001
[30] J．Rumbaugh，I．Jacobson，G．Booch．UML参考手册．姚淑珍，唐发根译．第一版．北京：机械工业出版社，2001
[31] David Rubinstein. Finally, UML 2.0 Seems Final. http://www.sdtimes.com, 2003-3-15
[32] 刘钰峰，李仁发，莫铁强等．实时操作系统仿真环境的UML建模．系统仿真学报，2002年，14(6)：710-713
[33] Paul R．Reed，Jr．JAVA与UML协同应用开发．郭旭译。第一版．北京：清华出版社，2003
[34] 秦天保．运用UML进行企业信息系统的面向对象建模．交通与计算机，2000，18(1)：38-41
[35] 沈卓伟，谢俊清，顾冠群．集成CORBA和UML的分布式应用开发．东南大学学报(自然科学版)，2001，31(1)：1-5
[36] S.Baker. Multicasting for sound and video. Unix Review [J]. Feb. 1994, 23-29
[37] Robert B Bellman. The Push for IP Multicast. Business Communications Review[J]. June 1997, 28-32
[38] Ken Miller. Reliable Multicast For Remote Server Synchronization. http://www.tmcnet.com/articles/itmag/0299/0299star.htm, 1999-02
[39] Beau Williamson．IP组播网络设计开发．顾金星，张拥军，南亲良等译．第一版．北京：电子工业出版社，2000
[40] 乔长林．基于IP组播技术的流式媒体应用：[四川大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，9-19
[41] 卫文学．IP组播技术的研究：[山东科技大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，12-24
[42] 单玉峰，柴乔林，肖宗水．交互式IP多播技术及其在多点视频会议中的应用研究．计算机工程与应用，2000，8：125-128
[43] 王备战，牛振喜，楼润瑜等．基于RTP的IP实时音频传输研究．2001，19 (1)：48-51
[44] 顾煜．组播方式多媒体传输系统的研究与实现：[北京航空航天大学硕士学位论文]．万方数据库，2001，6-10
[45] 张京珲．用Java实现基于Web的多媒体协同工作平台：[国防科技大学硕士学位论文]．万方数据库，2002，8-27
[46] 孙一林，彭波．Java网络编程实例．第一版．北京：清华大学出版社，2003
[47] Young-Hwan Woo, Seok-Soo Kim, Jin-Wook Chung. CSCW telemedicine & distance education system on the Internet. IEEE, 2001:1729～1733
[48] Bruce Eckel．Java 编程思想．侯捷译．第二版．北京：机械工业出版社，2002
[49] 李明，袁晓君．Java计算机语言函数应用．第一版．北京：科学出版社，2000
[50] Kenneth F. Krutsch, David S. Cargo, Virginia Howlett. Java 用户
界面编程指南．第一版．北京：电子工业出版社，2002
[51] 李伟华．多媒体群体决策支持系统理论、方法、应用．第一版．西安：西北工业大学出版社，2001