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

1、 廣播專家系統(tǒng)對播出系統(tǒng)可靠性的動態(tài)分析與應(yīng)對 譚裕桐廣州市廣播電視臺【摘要】廣播專家系統(tǒng)具備對廣播播出系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測、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)是對播出系統(tǒng)可靠性的動態(tài)分析與應(yīng)對。動態(tài)跟蹤播出系統(tǒng)的可靠度，可以實時了解播出系統(tǒng)的可靠性，為及時準(zhǔn)確的技術(shù)維護提供有力的依據(jù)，從而確保安全播出?！娟P(guān)鍵詞】廣播專家系統(tǒng) 可靠性 動態(tài)分析 中圖法分類號G22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼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年我臺研發(fā)并使用廣播專家系統(tǒng)，實現(xiàn)對廣播播出系統(tǒng)的智能

4、化監(jiān)控，其中采用可靠度作為對系統(tǒng)及設(shè)備可靠性及安全性的評估標(biāo)準(zhǔn)。隨著系統(tǒng)采集點的增加和對可靠度分析的深入，廣播專家系統(tǒng)現(xiàn)逐步實現(xiàn)對播出系統(tǒng)可靠性的動態(tài)分析與應(yīng)對功能。動態(tài)跟蹤播出系統(tǒng)的可靠度，可以實時了解播出系統(tǒng)的可靠性，為及時準(zhǔn)確的技術(shù)維護提供有力的依據(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)定的時間內(nèi)、規(guī)定條件下無故障地完成其規(guī)定功能的概率。它綜合反映了一個產(chǎn)品的耐久性、無故障性、維修性、有效性和使用經(jīng)濟性等，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個相同設(shè)備運行的總時間；r為該類型設(shè)備運行時出現(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為單個設(shè)備運行統(tǒng)計時間。以上計算是單個元件可靠性的基本公式，而由多個元件組成的系統(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)方式計算系統(tǒng)的可靠性。這里我們選取可靠度R作為研究對象。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)考察我臺現(xiàn)有的廣播播出系統(tǒng)，基本能拆分為多個應(yīng)用串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接的子系統(tǒng)。同時，市場上大多數(shù)的電子器件出廠時均可提供可靠度或平均故障間隔等指標(biāo)或通過設(shè)備試運行獲取相關(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，通過以上公式我們便可計算出系統(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行，它的可靠性就會發(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)為運行時間。早期失效期是運行初期的磨合過程，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，而且能維持相對較長的時間。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，保證安全播出萬無一失，考察系統(tǒng)的動態(tài)可靠性顯得更為重要。系統(tǒng)的動態(tài)可靠性受到各個設(shè)備耗損情況、更新維護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)某段單位時間內(nèi)的故障次數(shù)，根據(jù)公式即可計算出當(dāng)前的動態(tài)可靠度。3廣播專家系統(tǒng)對播出系統(tǒng)可靠性的動態(tài)分析廣播專家系統(tǒng)是一套具備技術(shù)監(jiān)測、過程控制、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。我臺在2005年完成對其的獨立研發(fā)并正式運行。近年來，該系統(tǒng)仍在不斷進(jìn)行升級和完善，而其中最重要的工作是提高實時監(jiān)控水平，也就是加強對系統(tǒng)動態(tài)可靠性的掌控。該功能的

9、加強有賴于對播出系統(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)備逐步增加運行狀態(tài)采集口也為該功能的完善提供有利條件?，F(xiàn)時，廣播專家系統(tǒng)配置的數(shù)據(jù)采集點已近百個。根據(jù)知識庫內(nèi)設(shè)定的系統(tǒng)鏈路和歷史技術(shù)經(jīng)驗等制定的邏輯規(guī)則和關(guān)系通過數(shù)據(jù)挖掘方法，如連接與剪枝等方法實現(xiàn)自動邏輯判斷4，并結(jié)合實時采集到的運行數(shù)據(jù)，廣播專家系統(tǒng)能及時判斷故障位置、故障預(yù)警、自動選擇最佳的應(yīng)急處理方案，及時指導(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)的動態(tài)可靠度。并更新知識庫內(nèi)設(shè)備的可靠度和技術(shù)人員的排障經(jīng)驗，

10、實現(xiàn)知識庫的不斷更新和擴充，為下一次排障提供更加準(zhǔn)確的指引，和為技術(shù)人員對播出系統(tǒng)的維護以及改造更新提供更加科學(xué)的指導(dǎo)。在未實現(xiàn)采集點全覆蓋之前，對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)備計劃管理綜合統(tǒng)計分析界面，可見設(shè)備列表中標(biāo)示了各個設(shè)備的當(dāng)前可靠度。廣播專家系統(tǒng)的特點在于將經(jīng)驗知識與科學(xué)方法相結(jié)合，運用理論研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)來指導(dǎo)并實現(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庫。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)驗知識對各類設(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)備計劃管理綜合統(tǒng)計分析界面4廣播專家系統(tǒng)對播出系統(tǒng)動態(tài)可靠性的應(yīng)對我國廣播電視主管部門所制定的：廣播電臺播出期間的故障停播率為小于或等于每百小時30秒，實際上為播出系統(tǒng)的實際可靠度給定一個標(biāo)準(zhǔn)。以上的表述可理解為廣播電臺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個月為統(tǒng)計單位時間，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)對播出系統(tǒng)的可靠度進(jìn)行動態(tài)分析并給出應(yīng)對指引的最核心作用是，

12、讓播出系統(tǒng)的動態(tài)可靠度逼近或擬合到標(biāo)準(zhǔn)可靠度范圍，控制系統(tǒng)可靠性的運行趨勢，以保證系統(tǒng)的正常運行。廣播專家系統(tǒng)對播出系統(tǒng)動態(tài)可靠性的應(yīng)對方式主要有以下三種：（1）以單個設(shè)備為考察對象時，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、維護期、不穩(wěn)定期、衰老期、更換期。對于進(jìn)入不穩(wěn)定期的設(shè)備將自動列入周檢維護設(shè)備名單，進(jìn)行加強維護。處于衰老期的設(shè)備則需開始制定采購更換計劃。如有設(shè)備進(jìn)入更換期則必須馬上更換。（2）以子系統(tǒng)或支路為考察對象時，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系統(tǒng)將提示主備路調(diào)換的應(yīng)對指引。（3）以整個系統(tǒng)為考察對象時，廣播專家系統(tǒng)會根據(jù)可靠度的動態(tài)數(shù)值給出

13、改造播出鏈路的應(yīng)對指引。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)備價格給出對可靠度提升作用最大、投資最少的綜合建議。 5總結(jié)與思考通過對廣播播出系統(tǒng)可靠性的動態(tài)分析，技術(shù)管理人員能夠及時了解系統(tǒng)的當(dāng)前運行狀態(tài)。而廣播專家系統(tǒng)給出的分析和應(yīng)對，能切實有效地提升系統(tǒng)的整體性能。在這個過程中，我們認(rèn)識到預(yù)防性的維護比事后維修更重要，尤其是承擔(dān)不能有一絲松懈的安全播出任務(wù)時，變被動為主動對廣播技術(shù)人員更有益。在實踐過程中，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，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)