廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析與應(yīng)對(duì)

1、 廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析與應(yīng)對(duì) 譚裕桐廣州市廣播電視臺(tái)【摘要】廣播專家系統(tǒng)具備對(duì)廣播播出系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、分析和指引等智能化功能，其理論基礎(chǔ)中的重要一環(huán)是對(duì)播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析與應(yīng)對(duì)。動(dòng)態(tài)跟蹤播出系統(tǒng)的可靠度，可以實(shí)時(shí)了解播出系統(tǒng)的可靠性，為及時(shí)準(zhǔn)確的技術(shù)維護(hù)提供有力的依據(jù)，從而確保安全播出。【關(guān)鍵詞】廣播專家系統(tǒng) 可靠性 動(dòng)態(tài)分析 中圖法分類號(hào)G22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A Dynamic Analysis and Response for Broadcast System Reliability by Radio Expert System Tan YutongGuangzho

2、u Broadcasting NetworkAbstractRadio Expert System with intelligent features to monitor, control, analysis and guidelines for broadcasting technology system, one of its important theoretical foundation is the dynamic analysis and response for broadcast system reliability. Dynamic tracking broadcast s

3、ystem reliability is conducive to real-time understanding of the broadcast system reliability, which provides a strong basis for the timely and accurate technical maintenance, to ensure the safety broadcast.KeywordsRadio Expert System, Reliability, Dynamic Analysis1 引言2005年我臺(tái)研發(fā)并使用廣播專家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播播出系統(tǒng)的智能

4、化監(jiān)控，其中采用可靠度作為對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備可靠性及安全性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。隨著系統(tǒng)采集點(diǎn)的增加和對(duì)可靠度分析的深入，廣播專家系統(tǒng)現(xiàn)逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析與應(yīng)對(duì)功能。動(dòng)態(tài)跟蹤播出系統(tǒng)的可靠度，可以實(shí)時(shí)了解播出系統(tǒng)的可靠性，為及時(shí)準(zhǔn)確的技術(shù)維護(hù)提供有力的依據(jù)，從而確保安全播出。2 可靠度分析理論基礎(chǔ)可靠性是部件、元件、產(chǎn)品或系統(tǒng)的完整性的最佳數(shù)量的度量?？煽啃允侵覆考?、元件、產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下無(wú)故障地完成其規(guī)定功能的概率。它綜合反映了一個(gè)產(chǎn)品的耐久性、無(wú)故障性、維修性、有效性和使用經(jīng)濟(jì)性等，可用各種定量標(biāo)準(zhǔn)表示，包括平均故障間隔(MTBF)、故障率、可靠度等1，定

5、義如下：平均故障間隔(MTBF)的數(shù)學(xué)描述為： (1)式中，T=t，為n個(gè)相同設(shè)備運(yùn)行的總時(shí)間；r為該類型設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障次數(shù)。由此可得設(shè)備或系統(tǒng)的故障率和可靠度R，其數(shù)學(xué)模型如下： =1/MTBF= r / T R=Exp(-t0) (2)式中t0為單個(gè)設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)間。以上計(jì)算是單個(gè)元件可靠性的基本公式，而由多個(gè)元件組成的系統(tǒng)的可靠性則取決于元件的可靠性和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)系統(tǒng)的不同邏輯連接方式，可以按相應(yīng)方式計(jì)算系統(tǒng)的可靠性。這里我們選取可靠度R作為研究對(duì)象。在串聯(lián)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可靠度是元件可靠度的乘積。假設(shè)一串聯(lián)系統(tǒng)由i個(gè)元件組成，各元件可靠度分別為R1Ri，則系統(tǒng)可靠度Rs(t)

6、為： Rs(t)= Ri(t) (3)同樣的元件，如果采用并聯(lián)的方式連接，則相應(yīng)的系統(tǒng)可靠度為： Rs(t)=1- 1-Ri(t) (4)考察我臺(tái)現(xiàn)有的廣播播出系統(tǒng)，基本能拆分為多個(gè)應(yīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接的子系統(tǒng)。同時(shí)，市場(chǎng)上大多數(shù)的電子器件出廠時(shí)均可提供可靠度或平均故障間隔等指標(biāo)或通過(guò)設(shè)備試運(yùn)行獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。由此，在確認(rèn)系統(tǒng)可靠性結(jié)構(gòu)連接圖后，通過(guò)以上公式我們便可計(jì)算出系統(tǒng)的靜態(tài)可靠度，也即是系統(tǒng)的原始可靠度。靜態(tài)可靠度有利于技術(shù)管理人員掌握系統(tǒng)的基本可靠性，也可用于考察不同結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)整體可靠性的影響。元件或設(shè)備一旦開始工作或運(yùn)行，它的可靠性就會(huì)發(fā)生變化。一般電子設(shè)備的可靠性特性遵循“浴盆

7、曲線”2，如圖所示，圖中縱坐標(biāo)為故障率，橫坐標(biāo)為運(yùn)行時(shí)間。早期失效期是運(yùn)行初期的磨合過(guò)程，可靠性有較大的變化，故障率由高變低。進(jìn)入穩(wěn)態(tài)期，故障率保持在一定的水平，而且能維持相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間。進(jìn)入耗損期則代表設(shè)備需要維修或更換了。Figure 1. Curve: Failure characteristic curve of electronic products圖1.電子產(chǎn)品的失效特性曲線由上圖可見，運(yùn)行中的系統(tǒng)可靠性一定是有所變化的。那么，要掌握廣播播出系統(tǒng)的可靠性，保證安全播出萬(wàn)無(wú)一失，考察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性顯得更為重要。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠性受到各個(gè)設(shè)備耗損情況、更新維護(hù)情況等諸多因素的影響3，但

8、依據(jù)公式（2）可知只要掌握設(shè)備或系統(tǒng)的故障率便可得到相應(yīng)的可靠度。由此，考察廣播播出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠度的首要條件及方法，是記錄設(shè)備和系統(tǒng)的故障次數(shù)。只要記錄系統(tǒng)某段單位時(shí)間內(nèi)的故障次數(shù)，根據(jù)公式即可計(jì)算出當(dāng)前的動(dòng)態(tài)可靠度。3廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析廣播專家系統(tǒng)是一套具備技術(shù)監(jiān)測(cè)、過(guò)程控制、決策參謀功能的廣播技術(shù)管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的安全播出手段和經(jīng)驗(yàn)管理相比，它更著重于建立安全性、可靠性高的廣播播出系統(tǒng)與科學(xué)的技術(shù)管理模式。我臺(tái)在2005年完成對(duì)其的獨(dú)立研發(fā)并正式運(yùn)行。近年來(lái)，該系統(tǒng)仍在不斷進(jìn)行升級(jí)和完善，而其中最重要的工作是提高實(shí)時(shí)監(jiān)控水平，也就是加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性的掌控。該功能的

9、加強(qiáng)有賴于對(duì)播出系統(tǒng)監(jiān)控采集端的增加，隨著網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集設(shè)備的面世，以及傳統(tǒng)設(shè)備逐步增加運(yùn)行狀態(tài)采集口也為該功能的完善提供有利條件?，F(xiàn)時(shí)，廣播專家系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)已近百個(gè)。根據(jù)知識(shí)庫(kù)內(nèi)設(shè)定的系統(tǒng)鏈路和歷史技術(shù)經(jīng)驗(yàn)等制定的邏輯規(guī)則和關(guān)系通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘方法，如連接與剪枝等方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)邏輯判斷4，并結(jié)合實(shí)時(shí)采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)，廣播專家系統(tǒng)能及時(shí)判斷故障位置、故障預(yù)警、自動(dòng)選擇最佳的應(yīng)急處理方案，及時(shí)指導(dǎo)技術(shù)人員的技術(shù)操作，確保播出系統(tǒng)的安全播出。同時(shí)結(jié)合值班員排障記錄及故障設(shè)備的準(zhǔn)確定位后，自動(dòng)更新故障設(shè)備的故障次數(shù)，由此獲得設(shè)備或子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠度。并更新知識(shí)庫(kù)內(nèi)設(shè)備的可靠度和技術(shù)人員的排障經(jīng)驗(yàn)，

10、實(shí)現(xiàn)知識(shí)庫(kù)的不斷更新和擴(kuò)充，為下一次排障提供更加準(zhǔn)確的指引，和為技術(shù)人員對(duì)播出系統(tǒng)的維護(hù)以及改造更新提供更加科學(xué)的指導(dǎo)。在未實(shí)現(xiàn)采集點(diǎn)全覆蓋之前，對(duì)于未覆蓋采集端的子系統(tǒng)或設(shè)備，則可根據(jù)其連接情況，利用串聯(lián)或并聯(lián)系統(tǒng)的計(jì)算模型進(jìn)行反推。如圖2所示為廣播專家系統(tǒng)中設(shè)備計(jì)劃管理綜合統(tǒng)計(jì)分析界面，可見設(shè)備列表中標(biāo)示了各個(gè)設(shè)備的當(dāng)前可靠度。廣播專家系統(tǒng)的特點(diǎn)在于將經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與科學(xué)方法相結(jié)合，運(yùn)用理論研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)來(lái)指導(dǎo)并實(shí)現(xiàn)較之傳統(tǒng)方式更客觀的科學(xué)技術(shù)管理行為。所以廣播專家系統(tǒng)配置了龐大的專家?guī)欤布词侵R(shí)庫(kù)。在獲得各設(shè)備的當(dāng)前可靠度后，廣播專家系統(tǒng)將根據(jù)專家?guī)斓慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行篩選，按其在播出系

11、統(tǒng)中的重要程度也即權(quán)重作出相應(yīng)的分析判斷。Figure 2. Equipment Management statistical analysis interface圖2.設(shè)備計(jì)劃管理綜合統(tǒng)計(jì)分析界面4廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性的應(yīng)對(duì)我國(guó)廣播電視主管部門所制定的：廣播電臺(tái)播出期間的故障停播率為小于或等于每百小時(shí)30秒，實(shí)際上為播出系統(tǒng)的實(shí)際可靠度給定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。以上的表述可理解為廣播電臺(tái)的停播率或稱為故障率為： (5)根據(jù)公式（2）有 (6)其中t0取1個(gè)月為統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間，由此可得播出系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)可靠度R標(biāo)準(zhǔn)=0.944。廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)的可靠度進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析并給出應(yīng)對(duì)指引的最核心作用是，

12、讓播出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)可靠度逼近或擬合到標(biāo)準(zhǔn)可靠度范圍，控制系統(tǒng)可靠性的運(yùn)行趨勢(shì)，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。廣播專家系統(tǒng)對(duì)播出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性的應(yīng)對(duì)方式主要有以下三種：（1）以單個(gè)設(shè)備為考察對(duì)象時(shí)，我們根據(jù)可靠度數(shù)值進(jìn)行了狀態(tài)劃分，分別定義為保養(yǎng)期、維護(hù)期、不穩(wěn)定期、衰老期、更換期。對(duì)于進(jìn)入不穩(wěn)定期的設(shè)備將自動(dòng)列入周檢維護(hù)設(shè)備名單，進(jìn)行加強(qiáng)維護(hù)。處于衰老期的設(shè)備則需開始制定采購(gòu)更換計(jì)劃。如有設(shè)備進(jìn)入更換期則必須馬上更換。（2）以子系統(tǒng)或支路為考察對(duì)象時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前可靠度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，如主鏈路可靠度低時(shí)系統(tǒng)將提示主備路調(diào)換的應(yīng)對(duì)指引。（3）以整個(gè)系統(tǒng)為考察對(duì)象時(shí)，廣播專家系統(tǒng)會(huì)根據(jù)可靠度的動(dòng)態(tài)數(shù)值給出

13、改造播出鏈路的應(yīng)對(duì)指引。其中，系統(tǒng)將根據(jù)鏈路中設(shè)備的權(quán)重、當(dāng)前可靠度，以及設(shè)備價(jià)格給出對(duì)可靠度提升作用最大、投資最少的綜合建議。 5總結(jié)與思考通過(guò)對(duì)廣播播出系統(tǒng)可靠性的動(dòng)態(tài)分析，技術(shù)管理人員能夠及時(shí)了解系統(tǒng)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。而廣播專家系統(tǒng)給出的分析和應(yīng)對(duì)，能切實(shí)有效地提升系統(tǒng)的整體性能。在這個(gè)過(guò)程中，我們認(rèn)識(shí)到預(yù)防性的維護(hù)比事后維修更重要，尤其是承擔(dān)不能有一絲松懈的安全播出任務(wù)時(shí)，變被動(dòng)為主動(dòng)對(duì)廣播技術(shù)人員更有益。在實(shí)踐過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)播出系統(tǒng)的可靠性不僅與“硬件”相關(guān)，也與“軟件”的配備分不開。所謂的“軟件”即指安全播出管理制度、應(yīng)急預(yù)案設(shè)置，以及技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)能力等，廣播專家系統(tǒng)的下一階段研發(fā)將嘗試將該部分的影響也考慮進(jìn)來(lái)，進(jìn)行量化的分析。References (參考文獻(xiàn))郭永基,可靠性工程原理M.北京:清華大學(xué)出版社,2002.吳波,丁毓峰,黎明發(fā)