消防技术装备维修管理系统设计与实现

消防技术装备维修管理系统设计与实现

苑文治1姚广志2刘伟1

苑文治1姚广志2刘伟1

（1、石家庄市公安消防支队，河北石家庄0500002、沧州市公安消防支队，河北沧州061000）

摘要：针对消防技术装备种类繁多、结构复杂，故障现象具有复杂性、多样性、模糊性等特点，通过对装备故障特性分析，采用主流的开发软件和数据库平台，运用基于角色的访问控制技术，以专家系统技术为基础，紧贴部队装备管理、维护和修理的实际情况，针对当前部队装备维护管理中存在的突出问题，设计和开发了由装备维修管理服务子系统、装备故障辅助诊断子系统和故障申告子系统组成的装备维修管理与故障处理系统，以其提高装备的使用效率，为消防作战提供有力保障。

关键词：消防技术装备；维修管理；专家系统

近年来，随着国家经济建设的快速发展，消防部队的装备建设不断得到加强，一大批科技含量高的装备配置到部队，这些先进的装备技术复杂、科技含量高，一旦出现故障难以维修，于是消防中队便出现了新装备不敢用的尴尬局面。消防技术装备的维修已成为首要解决的问题。为了保障消防装备功能的高效发挥，笔者设计了消防装备维修管理与故障处理系统，并与已有的检测设备相结合，一定程度上缓解装备使用单位维修与保养技术力量不足的问题。

1系统结构和功能

针对后勤部门对装备维修管理的实际需求，本系统主要由装备维修管理服务子系统，装备故障辅助诊断子系统和故障申告子系统三个组成。装备维修管理服务子系统主要完成通用信息系统的常用功能，主要由装备的综合管理人员和指挥人员使用。装备故障辅助诊断子系统主要是为了缩短装备维修时间实现装备故障部位快速定位和简单常见故障的辅助排除，缩短诊断和维修时间的需求而设计的，主要面向装备使用人员。战故障申告子系统是以故障辅助诊断子系统诊断出的故障信息为源信息，实现装备故障信息及时有效的向装备维修管理子系统的传输，主要面向装备使用人员。

1.1系统业务。EMFS的业务主要是围绕用户登录、信息处理、退出系统三个方面展开的，系统涉及的业务大体可分为：（1）系统管理；（2）装备管理；（3）人员管理；（4）信息查询；（5）文件传送；（6）作战管理；（7）故障诊断。

1.2系统功能。EMFS根据管理业务和业务流程，可分为三个子系统来构成系统模型，分别为装备维护管理服务子系统、装备故障辅助诊断子系统和故障申告子系统。三个子系统和整体框架一起构成了装备维修管理与故障处理系统。系统功能逻辑模型如图3所示。

图1消防技术装备维护管理子系统业务流程示意图

（1）装备维修管理服务子系统。装备维修管理服务子系统实现EMFS的通用功能，是EMFS中装备故障信息的使用者，其功能面向的是装备综合管理人员。主要包括系统登录模块、后勤部门信息模块、装备信息模块、装备修理管理模块、修理耗材管理模块、装备资料模块、故障信息接收模块和系统管理模块共八个模块。（2）故障诊断辅助子系统。装备故障辅助诊断子系统作用主要对装备故障的智能检测，准确定位装备故障部位，并提供初步的维修方案，使得非专业修理人员可以依据此方案对装备进行及时维修，从而提高装备维修的效率。对于无法及时维修的故障，通过战时故障申告子系统向后勤部门汇报，以便制定科学高效的维修方案，缩短诊断维修时间。故障辅助诊断子系统是消防技术装备维修管理系统中故障信息源的提供者，其主要功能面向的是装备使用人员。（3）故障申告子系统。故障申告子系统是为装备部门难以获取装备故障信息而特别设计的。主要实现装备故障信息向装备管理部门的及时有效准确的传送，以期装备管理部门及时制定和实施科学高效的维修方案。故障申告子系统是装备维修管理服务子系统和装备故障辅助诊断子系统之间的通信“纽带”。它将装备故障辅助诊断子系统所得出的装备故障信息通过装备维修管理服务子系统中的故障信息接收模块及时有效的传送给装备管理部门，以帮助他们及时作出科学高效的维修方案。

图2消防技术装备诊断子系统和申告子系统业务流程示意图

2系统相关设计

2.1系统目标。（1）为装备使用单位提供快捷、方便的查询服务。（2）对装备故障进行辅助诊断，使装备使用人员提高装备应急维修能力，缩短装备维修诊断时间，提高装备保障能力，提升战斗力。（3）实现装备故障申告，实时掌握装备运行状态，辅助制定维修路线，提高装备维修效率。（4）全面记录装备修理信息，支持各类统计分析，提高装备保障能力。（5）对装备的相关资料进行妥善的保管。

开发消防技术装备维修管理系统是一个长期而复杂的过程，应遵循以下的原则。

（1）用户第一原则。系统设计的逻辑模型必须符合用户的要求，完成系统方案提出的目标和功能，这是系统设计阶段最根本的要求。（2）高效率原则。所谓系统的效率常指以下的三个方面：系统处理业务的速度，或者用单位时间内处理的业务量来衡量，称为吞吐量或运行能力。所谓业务量是指单个或一组非数值的数据。运行时间，指同样大小工作量的一批作业运行一次的时间。响应时间，指用户在终端上按下命令键，提出要求，一直到计算机在终端上作出响应回答所用的时间。（3）高可靠性原则。包括硬件可靠性和软件可靠性。硬件可靠性是系统物理模型设计关心的问题。软件可靠性指软件和数据可靠性，数据的安全性和完整性。（4）灵活性原则。系统不是静止的，它是按照自己的生命周期在发展和变化的。因此，在系统设计时，应充分考虑到：系统运行环境的变化；信息处理技术的变化；系统功能的改变。

2.2软件支撑环境。系统要有相当的汉化水平，汉化的操作系统，实用程序，数据库管理系统，以及各种支持软件均应经过一定时间的考验，应确保汉字信息在系统中的无误传输和存储。系统应具有一定的网络通信能力。系统应能实现同种机的点对点通信，以便系统的扩充。通信协议应能支持国际标准，如ISO七层模式，X.25协议，HDLC标准等。网络产品应能进行汉字的无误传输，并能实现与微机的文件传送功能。基于以上原则，考虑如下软件配置。

（1）操作系统。服务器上的操作系统用Windows2000Server或WindowsXP中文版，客户机上采用WindowsXP操作系统。网络协议除采用NetBELLI协议外，还采用TCP/IP协议，这既便于与Internet相连，也便于系统将来与异种机、异种操作系统的互连。（2）后台数据库。后台数据库采用SQLServer2008，它具有强大的功能，最大可有256个设备，32767个数据库；每个数据库可含20亿个表，每个表可有250列；最大用户连接可达327673个，同时可打开32767个数据库。它为企业级管理、数据复制、并行DBMS功能及超大规模数据库的可扩展性都提供了强有力的工具。（3）前台开发工具本系统开发工具采用的是BorlandJBuilder2006版。JBuilder2006支持J2EE1.4和EJB2.1，并支持目前市场上的J2EE服务器，包括Tomcat5.5，WebLogic9.0，Websphere6.0和JBoss4.x。并且大力加强了对JSF的支持，包括新增了一个DTO/Fa?ade向导，用于创建JSF的客户端。JSF的流程设计器的功能得到了显著的改善：可以从流程设计器定位到另一个JSP的代码上，可以从一个流程设计器转到另一个流程设计器，此外流程设计器的ErrorInsight的功能得到了优化。Webservices工具箱更新到了1.2.1版本。好几个WebServices的UI设计界面得到了调整以支持J2EE1.4。JBuilder2006现在同时支持1.0和1.1两个版本的Interoperability（WS-I）的WebServices测试工具。并具有强大的数据库管理功能多媒体开发创作能力。

3相关技术

3.1专家系统知识表示。知识库主要来自于专家系统技术，专家系统（ExpertSystem）是一个基于知识的程序方法建立起来的计算机系统（在现阶段主要表现为计算机软件系统），它拥有某个领域内专家的知识和经验，并能像专家那样运用这些知识，通过推理，在那个领域内做出智能决策。

装备故障辅助诊断子系统就是利用专家系统的部分技术，结合开发平台PAID4.0，建立了装备故障辅助诊断的知识库，从而达到对装备的故障进行快速、准确的诊断，提出合理的修理意见。

实例是指以前曾成功解决过的问题或案例。可以将装备故障查询实例库分为若干个个子库：车辆故障库、枪炮故障库、救援器材故障库等。每一个子库内包含若干张知识库表，如车辆故障库中包含电路故障表、油路故障表、发动机故障表和底盘故障表，每张表记录了该故障的所有故障查询诊断实例。我们将每个诊断实例看作是知识库表的一条记录，描述诊断实例所需要的参数为一个字段。具体的实例表示方法如表1。

表1消防装备故障诊断实例存储

表4.1中的字段“状态”是指该条记录是否处于激活状态（只有激活的记录才可用）。如果值为1表示该条记录处于激活状态，相反，如果其值为0，则表示该条记录有错误，暂时处于静止状态。规则是表达由一定的前提推出确定的结论的知识，故障诊断中的规则一般都是领域专家从长期的实践经验中得出的规律性的结论。规则的一般形式是：IfXThenY，这里X表示前提，Y表示结论。和实例库一样，规则库也分为车辆故障、枪炮故障、救援器材故障等子库。每一个子库包含若干张表，每一张表对应一类故障。规则采用表4.2的形式记录。

知识库中存储的领域专家知识可以由蕴含关系的规则来表达：IfXThen（Y，CON），含义为“如果X成立则有置信度为CON的结论Y”，上式用笛卡尔乘积的形式可表示为：<X，Y，CON>。

装备故障辅助诊断知识库中的实例库和规则库并不是相互独立的，相反它们是有密切联系的。并且还可以运用系统中的知识挖掘机制对实例库中的实例进行研究，挖掘出“准”规则，将这些准规则存放到一个临时库中，然后请该领域专家对这些规则进行逐一检查，合格的存放到规则库中，不合格的抛弃。

3.2水路、液路、油路和气路系统的动态显示。消防技术装备中许多关键的零部件都涉及到了水路系统、液路系统（主要指泡沫液）、油路系统或气路系统。为了在维修过程中更好地再现其实际工作过程中的各系统工作状态的变化过程，笔者在系统上对ShockWaveflash控件进行了功能扩展，使其在系统开发工具下能够实时显示动画，很好地吻合各路系统的工作过程，便于维修人员即时查看对照。

3.3故障优先级的确定。我们分析了消防车辆等故障发生特点，故将信息进行逐级分类，第一级标识故障发生的系统，包括动力装置、传动装置、行动装置、操纵装置、电气系统、枪炮控制系统、通信系统、车体、枪炮、特殊装置等故障。动力、电气和火控系统出现故障情况最多。在一级故障的基础上，进行二级分类。根据第一级故障中，按发生故障发的概率和对作战所产生影响分别给予优先级，并在报文中反映，用以控制报文的传输。

3.4远程辅助维修决策。系统集成远程辅助维修功能，可以实现维修人员与远方人员或信息源之间的资料或信息的电子传输，可以让外场维修人员根据远程实时传送的信息，在器材返回之前及时准备好维修用的备件和工具，或现场接受维修培训和指导，当器材返回时便可立即进行维修。该功能的实现保证在第一时间完成消防技术装备的高质量修理，并且在有效时间内通过分享经验而提高维修人员技术熟练水平，同时降低对培训的要求，从而显著减少器材在现场的修理时间，提高器材的使用效率。

4结论

消防部队不断配备新的复杂的装备，同时信息化水平不断提高，对装备维修保障信息化的要求不断迫切的背景下，仔细分析了维修流程，存在问题，并根据所学知识，设计开发了装备维修辅助信息系统，其中采用了较为流行的知识库技术来进行装备故障的辅助诊断，分析和设计了如何故障申告。开发的辅助维修系统功能齐全，在做到具有辅助维修功能的同时要兼顾好器材原理、使用和维护保养的教学，系统具有良好的兼容性，可以扩充消防技术装备的其它部分的诊断知识库；系统工作可靠，辅助维修功能强大，操作简单，使用方便。对装备保障信息化建设进行了一点尝试。

参考文献

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