【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生產(chǎn)生活的水平越來(lái)越高，空調(diào)的應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛。隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和功能增多，其系統(tǒng)變得更加復(fù)雜龐大，這在一定程度上增加了空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率。在醫(yī)療行業(yè)，越來(lái)越多的潔凈室被設(shè)置，并安裝上空調(diào)系統(tǒng)，由于其用途的特殊性，如果潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障，有可能威脅到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，因此，如何診斷空調(diào)系統(tǒng)的故障顯得很重要。本文主要闡述了對(duì)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的作用，并介紹當(dāng)前主要的診斷方法以及應(yīng)用狀況。 

　　【關(guān)鍵詞】空調(diào)；故障診斷；潔凈室；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；模糊理論 

　　1.前言 

　　 系統(tǒng)故障的含義是系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，發(fā)生了異常，由此引發(fā)其他零部件喪失功能的一種狀態(tài)。機(jī)器系統(tǒng)故障可以依據(jù)嚴(yán)重性分為硬件故障和軟件故障。一般空調(diào)系統(tǒng)的硬件故障是指空調(diào)設(shè)備的零件失效導(dǎo)致的運(yùn)行異常狀態(tài)，主要有閥門(mén)被堵塞、風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)、傳感器完全失靈等。空調(diào)硬故障大多是突然發(fā)生的，因此問(wèn)題相對(duì)嚴(yán)重，但因?yàn)槭瞧骷?wèn)題，容易被檢測(cè)到導(dǎo)致故障的原因。而空調(diào)系統(tǒng)的軟件故障是指機(jī)器的性能變差而導(dǎo)致的運(yùn)行異常狀態(tài)，具體有盤(pán)管結(jié)垢、傳感器一定程度失效、風(fēng)道發(fā)生泄漏以及閥門(mén)關(guān)閉不緊等。通常軟件故障的發(fā)生過(guò)程是緩慢的，在發(fā)展到一定程度后才能會(huì)顯示出設(shè)備運(yùn)行異常狀態(tài)，因而在故障初期不易被檢測(cè)到。 

　　 空調(diào)故障診斷主要指相關(guān)人員根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常狀態(tài)，檢測(cè)、判定設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題以及出現(xiàn)問(wèn)題的器件，并能預(yù)測(cè)該設(shè)備惡化發(fā)展的趨勢(shì)并且確定相應(yīng)維修、維護(hù)等對(duì)策。 

　　2.潔凈空調(diào)系統(tǒng)故障診斷的作用 

　　由于現(xiàn)在空調(diào)設(shè)備使用廣泛，對(duì)人們的生活生產(chǎn)起到較重要的作用，所以維護(hù)空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，具有非常重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)意義。尤其對(duì)醫(yī)院潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，其作用更為重大。因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)需要經(jīng)常運(yùn)行，長(zhǎng)期下來(lái)，其器件有所損耗而導(dǎo)致各種不同性能出現(xiàn)衰退；又因?yàn)橐话愕呐照{(diào)系統(tǒng)具有各種熱濕處理功能，導(dǎo)致各參數(shù)要不斷進(jìn)行耦合，這就使得系統(tǒng)存在較為復(fù)雜的故障關(guān)聯(lián)性，常常是一個(gè)器件出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致一系列的連鎖反應(yīng)，從而影響到整體的設(shè)備運(yùn)行狀況。對(duì)比于一般場(chǎng)所的空調(diào)系統(tǒng)，潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)控制更嚴(yán)格，除了溫濕度需要特殊控制外，還要對(duì)室內(nèi)的房間壓差、顆粒物濃度和氣流流形有特別的要求，這些參數(shù)的設(shè)定適宜與否，極大地影響到生產(chǎn)狀態(tài)和產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，所以定期對(duì)其進(jìn)行故障診斷是必要的，一方面能夠提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，一方面能降低系統(tǒng)能耗和系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，從而節(jié)約成本和減輕發(fā)生故障好的耗費(fèi)物力、財(cái)力、人力的程度。 

　　3.常用的潔凈室空調(diào)故障診斷辦法 

　　 隨著空調(diào)診斷技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)階段最常用的故障診斷辦法主要有以下幾大類，而每個(gè)類別的方法體系中又可分為若干子類。如圖1-1所示。 

　　圖1-1常用的診斷辦法體系 

　　3.1基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的診斷辦法 

　　 這個(gè)辦法是以現(xiàn)代控制和優(yōu)化理論為指導(dǎo)理論，以系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型為方法基礎(chǔ)，主要利用等價(jià)空間方程、參數(shù)模型估計(jì)、Luenberger觀測(cè)器、Kalman濾波器以及識(shí)別等辦法使被診斷設(shè)備產(chǎn)生殘差，再根據(jù)某個(gè)閥值對(duì)殘差實(shí)行分析評(píng)價(jià)，以此達(dá)到診斷的目的。這個(gè)辦法是緊密結(jié)合控制系統(tǒng)的，能起到容錯(cuò)控制、重構(gòu)、系統(tǒng)修復(fù)或者連續(xù)監(jiān)控的作用，所以該辦法得到廣泛應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，該體系辦法又可分為參數(shù)估計(jì)診斷辦法、狀態(tài)估計(jì)診斷辦法與一致空間診斷辦法三種。 

　　3.1.1狀態(tài)估計(jì)診斷辦法 

　　 由被控制的狀態(tài)可以得知系統(tǒng)運(yùn)行的整體狀態(tài)，所以，依靠系統(tǒng)狀態(tài)的推測(cè)，聯(lián)合相應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型可以實(shí)現(xiàn)故障診斷。具體辦法為：首先要重構(gòu)系統(tǒng)被控制的狀態(tài)，然后將此狀態(tài)和可測(cè)變量對(duì)比，可構(gòu)成殘差序列，最后聯(lián)合恰當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行狀態(tài)檢驗(yàn)，就能初步診斷出空調(diào)系統(tǒng)的故障情況。 

　　3.1.2輸出估計(jì)(預(yù)測(cè))診斷法 

　　 使用這個(gè)辦法，需要首先確定診斷需要使用的數(shù)學(xué)模型，然后按照相應(yīng)的數(shù)學(xué)辦法分析診斷被測(cè)系統(tǒng)的信息。診斷的指導(dǎo)思想是用解析冗余替代硬件冗余。當(dāng)解析冗余依靠構(gòu)造系統(tǒng)的模型估算出系統(tǒng)輸出值，再將此數(shù)值和實(shí)際的系統(tǒng)輸出值相比較，從中排除了故障信息突變導(dǎo)致的奇異點(diǎn)之后，其余信息就是對(duì)應(yīng)系統(tǒng)故障的表現(xiàn)。輸出估計(jì)(預(yù)測(cè))診斷法基本過(guò)程如圖1-2所示。 

　　圖1-2輸出估計(jì)診斷 

　　3.1.3基于信息融合的診斷方辦法 

　　 該辦法是一種多源信息綜合處理技術(shù)。即是它把源自同一目標(biāo)的多源信息進(jìn)行合成，生成相對(duì)單一信息源更為完整及精確的預(yù)測(cè)信息，這個(gè)辦法通常用于診斷信號(hào)信噪比低、可信度低等系統(tǒng)問(wèn)題。 

　　3.2基于知識(shí)處理的診斷辦法 

　　 知識(shí)診斷即是根據(jù)專家總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷。一般以領(lǐng)域?qū)＜业膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)為診斷思想核心，然后進(jìn)行相似性推理而進(jìn)行故障診斷，這個(gè)辦法無(wú)需精確的數(shù)學(xué)模型輔助，總的來(lái)說(shuō)，是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行表現(xiàn)出的某些智能特性而判斷，屬于簡(jiǎn)便的空調(diào)系統(tǒng)故障診斷法。但是因?yàn)閷＜业膶?shí)踐和經(jīng)驗(yàn)會(huì)存在局限性，因此采用此法也存在不足之處，要根據(jù)實(shí)際需要運(yùn)用。 

　　3.2.1基于專家系統(tǒng)的智能診斷辦法 

　　 在潔凈室的空調(diào)系統(tǒng)故障的診斷中，故障診斷專家系統(tǒng)是應(yīng)用較多的辦法之一。常用的診斷領(lǐng)域是難建立數(shù)學(xué)模型或者無(wú)精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)上。 

　　3.2.2基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能診斷辦法 

　　 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出強(qiáng)非線性、超高維性等動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。這些特征讓該辦法具備聯(lián)想、記憶、自適應(yīng)、原則上容錯(cuò)、推測(cè)、自學(xué)習(xí)、處理復(fù)雜模式以及并行等作用，可提高診斷的精確度。具體的應(yīng)用形式有：以預(yù)測(cè)的角度將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)作動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)模型實(shí)施故障預(yù)測(cè)；從知識(shí)處理的角度構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家知識(shí)診斷系統(tǒng)；利用強(qiáng)非線性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤故障診斷等。 

　　3.2.3基于模糊邏輯的診斷辦法 

　　 在空調(diào)系統(tǒng)故障診斷中引入模糊邏輯法，不但可以克服診斷過(guò)程的不定性和精確度低以及信號(hào)差、噪音強(qiáng)等問(wèn)題，尤其是在處理復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)滯大、時(shí)變大以及非線性問(wèn)題時(shí)候，它的優(yōu)越性更為明顯。 

　　3.2.4基于故障樹(shù)分析的診斷辦法 

　　 一般空調(diào)系統(tǒng)故障具有層次特征，其前因后果的關(guān)系形成多層次性并表現(xiàn)為因果鏈，如果是一因多果或一果多因的情況就構(gòu)成了故障樹(shù)。所以根據(jù)因果關(guān)系進(jìn)行的故障診斷液稱為故障樹(shù)分析法。包含定量分析與定性分析兩種。其中定量分析主要是分析出頂事件發(fā)生的特征量與底事件的重要度。定性分析是一種利用最小路集算法或者最小割集算法推斷出頂事件發(fā)生的全部可能的故障模式，即是分析推斷空調(diào)系統(tǒng)可能出現(xiàn)某種最不希望的故障有多少種可能性。 

　　3.2.5基于實(shí)例推理的診斷辦法 

　　 這是一種新興起的推理診斷技術(shù)，其核心基于一個(gè)有效的實(shí)例進(jìn)行診斷分析。主要通過(guò)類似的案例情況進(jìn)行判別，這種辦法減少解決問(wèn)題的時(shí)間，并能提升推理診斷的有效性，在知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都存在局限性的情況下，就可參照原有系統(tǒng)的案例問(wèn)題，防止同一種問(wèn)題無(wú)法識(shí)別，縮短故障診斷的過(guò)程。 

　　3.2.4 其他診斷方法 

　　 其它故障診斷方法有模式識(shí)別診斷方法、定性模型診斷方法以及基于灰色系統(tǒng)理論的診斷方法等。另外包括前述方法之間互相融合、互補(bǔ)不足而形成的混合診斷方法。 

　　4.結(jié)語(yǔ) 

　　 針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性以及運(yùn)行中不能預(yù)知的故障問(wèn)題，為了提高空調(diào)的使用率和使用期限，需要定期或者不定期進(jìn)行相應(yīng)的故障檢驗(yàn)或者維修。潔凈室空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜龐大，這在一定程度上增加了空調(diào)系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率。本文主要闡述了對(duì)潔凈室空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷的作用以及常用的診斷辦法，增強(qiáng)及時(shí)維修設(shè)備的可能性，最大程度獲取社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。