李存岑　汪宏　徐金海　刘延雷　杨李箭　潘国兵

摘要：为了解决自动扶梯安全检验项目的安全风险无法量化，导致检验结论出现偏差的问题，开发了基于JESS和J2EE的自动扶梯安全检验专家系统。该系统根据《TsG T7005-2012电梯监督检验和定期检验规则一自动扶梯与自动人行道》所列检验项目的不同失效部件和失效形式，推理出不同的风险级别和检验结论。系统采用J2EE技术，实现LB/S模式的人机交互。采用JESS作为专家系统的逻辑规则引擎，解决复杂的匹配问题。应用表明，自动扶梯安全检验专家系统可以提高自动扶梯安全检验工作的可操作性和准确性。

关键词：自动扶梯；专家系统；JESS；J2EE

中图分类号：TP391：5；X943

文献标志码：A

文章编号：1006-8228（2017）01-12-04

0.引言

遵照《TsG T7005-2012电梯监督检验和定期检验规则一自动扶梯与自动人行道》的规定，在作检验时，由于检验员的工作经验及个人认识偏差等因素，很可能导致检验結论不准确，主要表现在以下方面。

（1）检验项目：同一检验项目可能包含多个部件，每个部件可能有多种失效形式，不同的失效部件和失效形式组合具有不同的伤害大小和发生概率，情况非常复杂，检规不能——详细罗列。

（2）检验方法：部分检验项目的检验方法是“目测”，这无法对所列检验项目的伤害大小和发生概率进行具体量化。

（3）检规适用性：由于新的自动扶梯制造技术及新工艺的出现，导致现有检规不能涵盖所有类型自动扶梯，也无法及时跟踪技术的更新。而普通电梯检验员因为专业知识不够全面、对新技术不了解，导致检验结果判定存在偏差。

专家系统拥有该领域相当数量的专家知识，能模拟专家思维去解决困难和进行复杂的故障诊断、模式识别、风险评估等。为了解决自动扶梯安全检验项目的安全风险无法量化导致检验结论出现偏差的问题，开发了基于JEss和J2EE（Java 2 Platform，Enterprise Edidon）的自动扶梯安全检验专家系统。用户通过专家系统人机界面向系统提问，推理机按照匹配规则将用户的问题与知识库中事实进行匹配，推理出该项目的风险级别和检验结论，呈现给用户。

1.系统功能模块

自动扶梯安全检验专家系统从功能上分为四大模块，如图1所示，分别为人机交互模块、知识获取模块、逻辑推理模块和知识存储模块。人机交互模块以B（Browser），S（server）方式提供人员与专家系统远程交互界面，供检验专家知识的录入和检验人员进行逻辑推理。专家知识通过人机交互界面进入知识获取模块。专家知识是依据（（TSG T7005-2012电梯监督检验和定期检验规则一自动扶梯与自动人行道》检验项目，列出检验项目的主要失效形式、失效部件、失效原因、伤害实例、伤害部位、严重程度、概率等级、检验结论、检验方法及整改办法。问题严重程度按照《GBT20900-2007电梯、自动扶梯和自动人行道风险评价和降低的方法》，分为“1（高）”、“2（中）”、“3（低）”和“4（可忽略）”四种。概率等级可以分为“A（频繁）”、“B（很可能）”、“c（偶尔）”、“D（极少）”、“E（不大可能）“F（几乎不可能）”六个等级。在知识获取模块中，由规则解释器负责对专家检验案例进行解释，转换为专家系统能够识别的语言添加到专家知识库，然后通过调用知识存储模块将更新信息存入到知识存储模块中的持久化数据库中。检验人员的检索信息包括失效部件及失效形式，检索信息通过网页人机界面发送到专家系统服务器，经过规则解释器后，转换为专家系统能够识别的专家系统语言，检索信息一旦输入专家系统，即触发专家搜索引擎，调用预定义的专家逻辑，检索结果经过人机逻辑推理模块后，返回人机交互模块，显示伤害程度、风险等级、检验结论和对应的检测及整改办法。

2.系统技术方案

专家系统构建已经有很多种技术，如硬件与软件相结合C/S模式的vc++结合SQLServer，B/S模式的Asp.net结合SQLServer等，本自动扶梯安全检验专家系统的开发采用J2EE+JESS技术，推理流程的技术方案如图2所示。J2EE处理人机交互、调用专家知识获取模块、专家逻辑推理模块和处理知识存储模块。JESS是Java平台上的规则引擎，JESS使用的声明式编程通过一个名为“模式匹配”的过程连续地对一个事实的集合运用一系列规则。JESS使用非常高效的Rete运算法则来处理规则及解决复杂匹配问题，适合自动化专家系统的逻辑编程。

基于JESS和J2EE的自动扶梯安全检验专家系统实现的技术方案如下。

（1）用户与专家系统的交互采用B/S模式，采用支持动态网页开发的JSP（Java Server Pages）技术编写，利用JSP标签在HTML网页中插入Java代码，实现Java web应用程序的用户界面部分。JSP通过网页表单获取用户输入数据、访问数据库及其他数据源，然后动态地创建网页。

（2）用户利用浏览器访问专家系统的网址，浏览器将用户请求封装成为HTML的Form表单提交到服务器。

（3）用户的检索请求被服务器转发至Servlet。Servlet是的主要功能在于交互式地浏览和修改数据，生成动态Web内容。服务器启动并调用Servlet，Servlet根据客户端请求，调用相应的Action处理。

（4）J2EE框架采用开源框架Structs 2来简化开发工作，Structs2使用Action来封装HTTP请求参数，Action类包含了对用户请求的处理逻辑，被称为业务控制器。

（5）在专家系统中，含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，称为“事实（facts）”。对于自动扶梯安全检验专家系统，每一条事实包含的信息为：“检验项目”、“检验类别”、“失效形式”、“失效部件”、“失效原因”、“伤害实例”、“伤害部位”、“严重程度”、“概率等级”、“检验结论”、“检测方法”、“整改方法”。“检验项目”和“检验类别”依据《TSG T7005-2012电梯监督检验和定期检验规则-自动扶梯与自动人行道》检验项目给出。“失效形式”是指具体的功能表现。“失效部件”是指发生失效的具体部件。“失效原因”是指发生失效的物理原因。“伤害实例”是指发生伤害事故的具体表现。“伤害部位”是指对人体产生伤害的具体部位。添加事实的页面如图3所示。

（6）在JAVA中使用JESS有两种方式，第一种为直接调用JESS.Rete类建立Reta对象，然后用JESS.Reta.eval函数对Reta对象的JESS语句进行操作，即JESS语句是嵌入到Java语句中的。第二种为预先编写好JESS的clp文件，然后在Java调用。本系统采用两种方案混合的模式，在保存、读取事实和规则时采用预先调用预先编写好的clp文件方式，在进行检索推理时，直接在java中生成并執行JESS语句。

（7）在专家系统中同时还含模仿专家解决问题的方法称之为“规则（rules）”。在自动扶梯安全检验专家系统中，作为通用检索条件的项目为“检验项目”、“检验类别”、“失效形式”、“失效部件”和“失效原因”。

（8）在检索条件输入专家系统后，推理机就针对当前问题的条件或已知信息，反复匹配知识库中的规则，生成检索结果集合。

在Struts2框架中，当action处理完之后，就应该向用户返回结果信息，该步骤任务被分为两部分：结果类型和结果本身。在检索结果显示页面，采用AJAX技术动态显示搜索结果列表，还可以点击打开该条案例的详细JSP页面供使用者参考。检索结果的列表显示页面如图4所示。

3.应用案例

《TSG T7005-2012电梯监督检验和定期检验规则一自动扶梯与自动人行道》的第6.11条“检修盖板和上下盖板开启监控”规定：检修盖板和楼层板应当配备一个监控装置，当打开桁架区域的检修盖板和（或）移去或打开楼层板时，驱动主机应当不能启动或者立即停止。对于“如机械结构能够保证只有先移除某一块检修盖板或者楼层板后，其余检修盖板或者楼层板才能依次移除，则至少在移除该块检修盖板或者楼层板时，电气安全装置动作”的情况，普通检验人员按照检规规定可以根据“移除任何一块检修盖板或者楼层板时，电气安全装置动作。”，而判定该检验项目为“不合格”，同时划分该项目风险为“I.需要采取保护措施以降低风险”。而实际检验中，检验专家也可以根据“如机械结构能够保证只有先移除某一块检修盖板或者楼层板后，其余检修盖板或者楼层板才能依次移除”，判定该检验项目为“合格”，同时划分该项目风险为“Ⅲ，不需要任何行动。”采用自动扶梯安全检验专家系统后，可以将此条例外情况作为一种专家经验，输入到专家数据库中，给普通电梯检验员提供参考。该条正向推理规则的流程图如图5所示。

4.结束语

系统在实际检验中得到了应用，采用J2EE和JESS构筑的自动扶梯安全检验专家系统运行稳定，可以快速推理出结果。结果表明：自动扶梯安全检验专家系统可以克服因专家的工作经验及个人认识偏差等因素所导致的检验结论偏差，提高了自动扶梯安全检验工作的可操作性和准确性。