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1、第三章 因特摩智能监控和和实时管理技术因特摩（INTEMOR）系统是要实现实时智能监控，对事故进行预报、诊断、分析并提供防范处理措施，对实时信息进行处理，实现实时管理。因特摩系统是基于因特网的集成分布式结构的智能系统。INTEMOR这个字是1993年提出来的5，来自INTElligent Monitoring On-line Real-time System，翻译成中文它的意思是“实时在线的智能监控系统”，是一个集成化的开发平台和运行平台，我们称为因特摩，因特网上的摩天大楼。如其商标所示，因特摩系统的核心技术由三个IC所构成：第一个IC是Intelligent Control(智能系统和控制)
2、，第二个IC是Internet Communication (因特网及通讯),第三个IC是Integrated Computing(集成计算) 。当用户使用了这三个IC技术后，将获得自己的第四个IC：International Competitiveness，也就是国际竞争能力。作为KT (Knowledge Technology)技术的典型范例，因特摩系统是第三代的计算机系统，它将智能系统（专家系统、智能搜寻引擎、神经元网络、计算机视觉等）、因特网、通讯、自动化、集成计算、实时数据处理以及数据库结为一体为工业生产和商业服务。表3-1 计算机技术发展的三个阶段阶段发展时间计算自动化技术主要应用
3、第一代1960年代至今数据处理自动化数值计算，自动控制第二代1980年代至今信息处理自动化数据库，因特网第三代1997至今知识处理自动化知识集成因特摩智能化实时监控和事故预报防范系统属于第三代的计算自动化技术，它涉及两项处于世界科学研究的前沿：1、具有因特网、无线通讯、计算机视觉和实时控制功能的专家系统，2、实时生产中的事故预报及处理。厚积薄发，经过十八年的研究、开发和工业生产现场应用，因特摩智能化实时监控和事故预报系统已经经历了五代技术的更新换代，成为具有先进性和成熟性的知识化软件产品。3.1 为什么要使用因特摩技术为什么要采用因特摩技术？我们分四个基本问题来进行叙述，然后再根据实际需要分章
4、节来进行介绍：为什么需要实时在线为什么需要实时在线的功能呢？因为因特摩技术主要用于智能监控和事故预报，因为在生产现场，要获取和处理实时在线的数据。同时对生产质量的在线控制也需要和实时在线的数据打交道；另外，紧急措施，环境保护等都脱离不了实时在线的功能。为什么需要智能系统智能系统是计算机技术中层次比较高的处理技术。正如前面所谈到的我们要获取和使用人类专家的宝贵经验，为了解决那些非算法、非程序的不良结构的问题，就必须要使用智能系统。当遇到不确定的和模糊的数据及信息，智能系统是处理这些问题最好的工具。同时，使用智能系统还可以为用户提供决策支持。为什么需要超媒体为什么需要超媒体呢？超媒体这个字英文叫做
5、Hypermedia，Hyper是超和非线性的意思，media取自多媒体（multimedia）这个词。超媒体的一个主要特点是非线性收索的查询能力。比如以唱卡拉OK为例，如果我们使用录像带，就没有非线性搜索的能力，当我们要唱第13首歌时，我们只能去1，2，3，4，5，,一首一首地去找，一直找到这首歌为止，或者倒过来20，19，18，17，,进行线性化查找。假如我们采用光碟，比如AID，VCD，DVD等，就有个一阶非线性查询的功能。比如在这个光碟中有20首歌，我们要听第13首歌，只需要直接点击“13”就到了第13首歌。很遗憾，光碟只有一阶非线性，没有二阶非线性。什么是二阶非线性呢？在第13首歌里
6、有四段，我们只想听第三段，这是二阶非线性；第三段我们只听最后一句，三阶非线性；最后一句我们只听第5个词，四阶非线性；第5个词我们只想听后半声，这是五阶非线性。人们在查找文献时需要的是非线性的查询功能。因特摩系统提供了非线性查询功能，再加上使用多媒体进行显示，就可以把电子文本变成一个超媒体的在线操作手册，并可以在因特网上运行。为什么需要集成分布的系统结构和功能集成分布式智能系统是因特摩技术的理论基础。我们为了实现数据、信息和知识之间的共享，必须采用集成分布式智能系统的结构。同时为了协调那些错综复杂而又相互冲突的决策，这种决策用微分对策的方法是不能解决的。1992年我们提出了冲突推理，冲突推理最根
7、本的原因是它不同于对策论。在对策论里双方是敌对的，关系早已确定。而在冲突推理中双方的目标是一致的，只不过处理问题的依据不同。这样的话，用过去基于微分对策的理论是没法解决的。尤其在我们引进新技术的时候，我们要帮助用户保护过去的投资，也就是说，当新技术引进来的时候，过去购买的设备还能够继续使用。说到集成，我们特别强调公有知识和私有知识的集成，公有知识就是那些规章制度、操作手册、维护手册等。而私有知识，也就是人们在操作过程中积累的经验和灵感。我们要把二者有机地结合起来。人类智慧的好处是人能灵机应变，会学习，机器智慧的好处是什么呢？机器不会疲倦，一年365天，每天24小时可以不间断地工作，它不需要工资
8、，也不要劳保，人会疲倦、会遗忘、会紧张，而机器却不会。因此，我们强调要把人类智慧和机器智慧有机地集成起来，正如我们前面所说的将新发明创造和现有的技术和设备进行集成。因特摩系统将生产过程计算机实时控制系统（DCS、PLC、SCADA），管理信息系统（MIS）和以及知识集成系统（KIS）结合为一体，用户在生产过程中的安全性、工作效率及经济性将得到极大的提高，并能帮助用户避免丧失有丰富经验的技术和管理人员的私有知识（如个人经验、诀窍等），且能使用户在任何时候、任何地点，获取与使用任何形式的知识与资源。因特摩系统也使正在使用的设备产品得到再使用，从而保护了用户过去的投资。因特摩系统具有现代化工业所要求
9、的关键特点：(1)改进生产的安全性可靠性；(2)保护环境；(3)提高生产效率和效益；（4）培训员工；（5）容易学会并掌握因特摩系统产品的使用。由于因特摩的技术、系统设计及产品实施以先进的方法论和哲学为背景，故其产品在安全性及智能性方面都有其独到之处。3.1.1 解决“信息灾难”问题近年来，各企事业单位在信息技术和自动化设施方面进行了大量投资，获得的经济利益不明显，但却出现了“信息灾难”和使生产现场的工人和管理人员精神压力加大。这是因为随着企业向信息密集化发展，当实现了数据处理系统和信息处理系统的集成，（如DCS、PLC、SCADA系统和MIS、ERP系统的集成），将出现海量数据和信息，导致“信
10、息灾难”。现场操作人员将无法有效的观察、处理和使用这些海量数据和信息。现场操作人员越来越少，但要观察和监控的数据和信息却大量增加。而且，观察和监控海量的实时数据和信息不适合人类：操作人员既看不完，也记不住。尤其在紧急状态和突发事件时，由于紧张、疲劳、疏忽或遗忘，往往导致误操作。这类烦琐枯燥的工作应该由智能监控计算机（如因特摩系统）来作。所获得的这些海量数据和信息的价值尚未被充分发现和利用。因特摩系统将生产过程计算机实时控制系统（DCS、PLC、SCADA），管理信息系统（MIS、ERP）和知识集成系统（KIS）结合为一体，实现“用知识管理信息，用信息管理数据，通过数据控制生产过程和设备”，从而
11、提高生产过程的安全性、工作效率、及经济性。图 3-1 三层系统的结构3.1.2 获取、积累和充分使用私有知识如前所述，知识分为公有知识和私有知识。公有知识（Common Knowledge）可通过公有的知识传递方式（如听课，读书）来获取。私有知识（Private Knowledge）却并且非常难获取，往往无法用算法来表示，它包括经实践所获取和积累的经验、灵感、个人的形象及联系渠道等，在实践中发挥着巨大的作用。在当今的知识经济时代，我们可以看到：(1) 竞争表现为对私有知识的占有和利用程度。(2) 拥有私有知识的专家在短时间内是培养不出来的。(3) 养不起也养不住这些专家。(4) 在目前状况下，
12、私有知识并不是企业的财富。(5) 个别专家的私有知识毕竟是有限的。和不在十几年的科研实践中，我们总结出了一套有效地获取专家知识，把公有知识和私有知识有效地结合起来的方法，并成功地研制出了开发基于因特网的实时智能监控系统的软件工具因特摩，帮助用户获取、积累和充分使用有丰富经验的技术和管理人员的私有知识（如个人经验、诀窍等），且能使用户在任何时候、任何地点，获取与使用任何形式的知识与资源。由于容易学会并很快掌握因特摩系统，用户可以自己开发、维护和更新知识库及其应用系统。借助因特摩系统，三个MA（生产自动化、管理自动化和销售自动化）的战略集成得于实现。图 3-2 三个MA的战略集成3.1.3 事故预
13、报及防范报警、故障和事故有着本质的区别： 目报警（Alarm）指的是操作变量偏离给定值时所发出的信号。 故障（Fault）有测量信号，而事故（Incident和Accident）往往没有测量信号。如在汽车行驶中，刹车坏了是一个故障，汽车爆炸了或者车翻了则是一个事故。 事故具有诱发性、并发性和突发性。 目前对事故预报的研究非常有限。 因特摩智能监控和事故预报及防范系统是生产安全运行的重要保障，它能随时随地监控生产或是运行的全过程。在正常状态下，它不向操作人员发出任何信号，而一旦有异常情况出现，无须任何操作，它自动发出警报和事故预报，指导操作人员对事故早期报警做出迅速有效的反应，帮助操作人员分析事
14、故发生的过程和原因以及可能造成的恶果，给出应该采取的步骤和措施，及时对操作人员提出处理建议，给操作人员提供正常操作参考。使用因特摩实时智能监控及事故预报防范系统，可以获取和积累对事故进行预报的私有知识，逐步把事故预报出来，将事故消灭在萌芽状态。此外,还可用因特摩系统培训员工应对和处理各种紧急状态和突发事件。3.1.4 状态监测及故障诊断因特摩系统提供状态监测及故障诊断的功能，其集成分布式智能系统的前向推理机（根据生产条件作出推理结论“生产是否正常？有无事故隐患？质量是否最优？”）针对实时数据及信息进行生产状态监测，一旦事故隐患、设备故障或生产异常状态被因特摩系统所发现，基于事件推理的智能系统将
15、自动启动。若如知识库中不存在该事件的解答案例，反向推理机将被启动，进行诊断（根据结论“有事故隐患、设备故障或生产异常状态”，找出条件“究竟是哪些生产条件的改变所导致的异常状态？”），因特摩系统的“实时反向推理启示”窗口还将为现场操作人员提供“与这些异常状态有关的正在渐变的生产条件的相对应的传感器是哪些？它们的信号值和极限值是多少？”，其超媒体显示空间将用“私有知识”窗口为操作人员提供处理该异常状态的专家知识提示，用“公有知识”窗口显示由因特摩系统自动从成千上万页的各类手册和规章制度文档中查出的如何处理该异常状态的具体内容。用因特摩系统对生产过程的运行进行实时智能监控是基于下列考虑：1. 随着企
16、业向信息密集化发展，当实现了数据处理系统和信息处理系统的集成，如DCS、PLC及SCADA系统和MIS、ERP系统的集成，将出现“信息灾难”，即现场操作人员将无法有效的观察、处理和使用这些海量数据和信息。2. 因减员下岗而出现操作人员减少，但要观察和监控的数据和信息大量增加。3. 观察和监控海量的实时数据和信息，应该是计算机的工作，不适合人类；操作人员由于人类因素的问题，也干不好这类烦琐枯燥的工作。4. 从“计划检修”变为“状态检修”，一可提高生产的有效时间，创造新的生产效益；二由于检修周期延长和检修次数减少，从而可减少设备及其备品备件的消耗（尤其在高温高压的连续生产过程中，许多设备及其配件不
17、拆卸不会坏）；5. 由于对生产过程和设备进行实时的状态监测，可及时发现故障或事故隐患，对设备进行检修，从而更好地保护设备，提高操作效能。6. 对生产过程中的环保指标进行监测，减少污染。过去在状态监测方面开展的工作大多是用常规的计算机监控系统及数据库系统来进行状态监测，往往难以看到成效。其本质原因在于：首先不能用数据来管理数据，也不能用信息来管理信息。其次，数据库系统仅具备查询功能而不能推理，但实时推理是状态监测中所必需的基本功能。3.1.5 建立“实时管理”使ISO 9000实用化过去几年来，在许多企业都在引进、建立和完善现代管理系统，如建立ISO 9000系统。然而，尽管制定出了各种各样的规
18、章制度，把这些规章制度写下来，贴在墙上，压在操作台的玻璃板下，并强迫工人们背会了，但在实际操作中，尤其是紧急事故状态时，工人们由于紧张、疲劳或疏忽遗忘了，做的却是另外一套，使ISO 9000难以产生有效的管理效能。另一方面，我们看到：花了很多钱所总结编写出来的管理规程，安全规章制度，操作手册，维修手册，培训资料等重要文档，在生产过程中很难也很少有人使用。1994年，我们根据在加拿大企业实践的切身体会，提出了“把ISO 9000付诸于实际”和建立“实时管理”的战略方针。我们的实践证明：因特摩系统为ISO 9000的实用化提供了一条可行之路。表3-2 实施ISO 9000的技术方法类别文档系统效益
19、和技术特点1纸的文档对实时生产用处不大，呆板的，昂贵的2电子文档对实时生产用处不大，呆板的，经济的3超媒体文档对实时生产有一定用处，生动的，经济的4智能超媒体文档智能化的，对实时生产有一定用处，生动的，经济的5因特摩系统文档和实时数据、信息紧密联系，智能化的，对实时生产用处很大，生动的，经济的3.1.6 因特摩系统推动信息化建设通过将人类智慧与机器智慧相集成，将私有知识和公有知识相集成，把知识集成系统（KIS）和信息处理自动化系统（如MIS和ERP系统）以及数据处理自动化系统（如DCS、PLC和SCADA系统）相集成，因特摩系统体现了诸多的新方法和新功能，在安全生产中发挥出了作用。由于因特摩系
20、统解决的是企业优先考虑的问题，是“雪里送炭”而非“锦上添花”，故为企业所重视。根据我们以往的经验，在实施因特摩系统的二次开发过程中，往往会推动企业的信息化建设，从而实现了“信息化带动工业化，知识化推动信息化”,提升企业的科技水平和市场竞争力。3.1.7 应用于科研和教学因特摩实时智能监控应用系统的研究和开发，由于创新点多，科技起点高，容易申请各类科研经费。我们提供优秀完善的因特摩技术产品辅之以长期积累的经验以及所总结出的系统开发的方法论，容易出成果。我们在国内已经有若干成功的案例：用户在初学阶段，选择一个小的应用问题，使用因特摩开发工具，开展因特摩实时智能监控应用系统的研发工作，可实现3-6-
21、9工程计划（即3人，3个月出样品，6个月出产品，9个月出商品）。“因特摩系统原理及应用”已经成为一些大学专门为研究生和高年级本科生新开设的一门新课程。我们为该课程撰写了因特摩实时在线智能监控和事故预报系统教材，系统地介绍了因特摩系统的哲学思想、理论、技术和应用，并为该教材配备了大量的中文和英文的教学资料和授课指南，包括饶明教授过去十多年在加拿大阿尔伯达大学为研究生和高年级本科生讲授“智能工程”和“智能控制系统”所创建和总结的多种教学辅助资料和计算机演示光牒。该课程的教学大纲可参考附件I（234页）。中加联合研究中心为开设该课程的高等院校提供了优惠价格的因特摩系统产品，供这些学校进行教学、科研、
22、实验、企业技术培训等有关业务活动使用。因特摩系统产品为该课程提供了内容丰富的教学和实验手段，学生能全面的学习并掌握信息技术和知识处理技术的实际应用方法、设计和计算机编程，获得实际应用的经验，其教学实验内容包括专家系统的设计和编程、复杂数值计算和语言推理的集成，智能超媒体系统的设计和编程，公有知识和私有知识的设计和编程以及集成，因特网和网络系统设计和调试，实时数据获取、处理和显示，实时数据库系统和历史数据库系统的设计和编程，系统集成的设计和编程，具有实际应用背景的实时智能控制系统的设计、编程和调试。这门课程基于先进的因特摩系统，起点高，实践性强、内容新颖丰富、教学辅助材料充分，在使用过程中受到好
23、评。有好几个学校将因特摩系统用于大学生的毕业设计，在相当短的时间内开发出了解决企业实际问题的应用系统，其成果获得了企业和学校的赞赏，并在国际学术会议上宣读。3.1.8 集成智能管理信息系统因特摩集成智能管理信息系统是利用因特摩技术平台开发的管理信息系统。在这一系统平台上，可以集成多种应用系统，例如，办公自动化系统，财务管理系统，人事管理系统，供销管理系统等。这些应用系统可以自行开发，也可以直接采用从市场上所购买的应用系统软件等。因特摩集成智能管理信息系统的功能主要包括： 提供一个可视化的环境； 能将静态超媒体信息（文本、图象、图形、动画、声音等）与实时动态数据和信息进行集成，提供智能超媒体链接
24、； 提供面向对象的专家系统开发工具； 知识库编程，能方便地获取、处理、存储及表达专家知识； 支持客户/服务器的计算模式； 能处理实时数据和信息； 能把各类不同的软件系统集成在一起； 能将人类智慧和机器智慧有机地集成在一起。图 3-3 因特摩与其它应用系统集成因特摩集成智能管理信息系统有专家系统开发工具及运行环境、网络及服务器、数据处理和传输系统，超媒体显示及演播系统组成。由于具有单元组合式的模块化结构，能很方便地与其他软件衔接，以扩充其功能。它还能集成其它应用数据库系统（如MIS、OA）构成现代化的多极协调控制。由于分布式结构能充分发挥局部控制器的作用，上级控制只处理当前最重要的事件，从而整个
25、系统能处理大量的数据，实现在线实时控制。目前，许多企业和事业单位的生产和管理自动化的程度不高。分散的部门管理既浪费人力和物力资源，也很难提高产品质量和企业管理水平。即使有些单位采用了各种管理信息系统，这些系统缺乏有效的集成功能，缺乏专家系统的决策功能，缺乏超媒体显示系统，不过是DIS（Display Information System）即显示信息系统，而不是货真价实的管理信息系统MIS（Management Information System）。在这样的DIS系统中，实时生产数据与管理系统不接口，各类应用系统与数据库相互独立，隐藏在大量数据之后的信息关系以及在复杂信息之后的知识关系无法被发
26、掘出来。这些系统提供给用户的数据和信息只能用简单枯燥的文字、表格和曲线显示，而且系统操作复杂、使用不方便。在激烈的国际竞争的社会背景下，在复杂的企业管理和生产过程控制中，具有智能性、集成性、超媒体显示等特点的因特摩集成智能管理信息系统，对于各种企事业单位都具有很大的吸引力。在当今社会信息化，经济国际化的大趋势下，电子商务越来越受到重视。因特摩集成智能管理系统不仅具有很强的集成和管理功能，而且很容易与因特网链接，为企业获取世界最新信息，有效地宣传自己，进行网上销售和产品服务提供了极大的方便。下表列出了因特摩系统可能的应用及所涉及的因特摩系统组件：表 3-3 因特摩系统的应用及系统组件一览表应用因
27、特摩系统的模块组件多媒体CDROM显示系统多媒体信息管理系统显示系统，数据库，服务器，驱动器和数据处理系统，网络安全系统实时在线智能监控和事故预报显示系统，驱动器和数据处理系统，知识库创建系统及运行环境，数据库和服务器，网络安全系统专家咨询知识库创建系统和运行环境，显示系统，数据库和服务器由于因特摩系统集成了人工智能、计算机网络、通信、自动化、多媒体、数据库等现代高新科学技术，适用于开发智能化的工业过程信息管理系统，生产过程的实时监控和事故预报系统，设备维护管理自动化，智能化的远程教学及学校管理系统，智能化的远程医疗诊断及医院管理系统，等等。它还适用于开发广告业务，网上销售和专家咨询等服务。例
28、如，因特摩远程教学及学校管理系统在职员培训和学校教学及管理方面有着巨大的应用潜力。该系统集因特网、单位局域网、智能系统、数据库、多媒体、自动翻译、文字及语音识别等技术，使教学工作和教学管理迈向一个新台阶。学校领导可以通过因特摩网络系统异地实时观摩授课，召开实时网上视频电话会议或教学研讨会。学生也可以通过该系统接受远距离实时授课，访问因特网信息、使用商品化的教学课件和学校自编资料等资源以及检测自身的学习状况等。因特摩还为学生的合作学习创造条件。通过系统的“网上会议讨论”和“网上黑板报”功能，学生可以将自己的问题和建议传送给其他学生。其他学生可以就此发表见解。教师通过观察和介入网上讨论，可以及时发
29、现学生的困难，并可立即给予帮助。由于因特摩系统具有收集实时数据，分析处理数据，多媒体展示数据的功能，它在科学试验中也会有重要应用。利用适当的传感器，该系统可用来监测试验的进行，收集试验数据，并作出数据分析。3.2 因特摩实时智能监控和事故预报及防范系统的特点和和功能3.2.1 系统特点因特摩实时智能监控和事故预报及防范系统涉及两项处于世界科学研究前沿的课题：1、具有因特网通讯和实时控制功能的专家系统；2、实时生产中的事故预报、分析及防范系统功能。经过十余年的研究、开发和工业生产现场应用，因特摩实时智能监控和事故预报及防范系统已经经历了五代技术的更新换代（见下表），成为具有先进性和成熟性的知识化
30、软件产品。表 3-4因特摩系统发展的主要里程表代时间硬件操作系统编程语言主要特点和新功能18587VAX-11VMSOPS5，Lisp符号推理的专家系统28789SunUnixC数值计算，实时专家系统39093PCDOSC具有GUI的实时专家系统49497PCWindow C，C+超媒体的实时集成分布式智能系统，多种推理功能598至今PCWindows NT/2000Java，C+, C，Delph因特网，通讯，数据库，超媒体的实时集成分布式智能系统，计算，混合推理专家系统是经特别设计的计算机程序，用来复制某一领域专家的推理和决策过程，它是最成功的人工智能应用技术。今后的企业竞争是知识的竞争，
31、将集中表现为对私有知识的占有和利用的竞争。专家系统及其相应的使用方法论是获取和使用私有知识的主要技术手段。由于技术独特，仅拥有专家系统的开发工具，而没有正确使用专家系统的方法论，是不能发挥专家系统的功效和作用的，这就如同拥有武器而又没有与之相应的武艺一样。由此可见，在当今全球化的经济发展中，迫切需要实用的专家系统及其相应的方法论。在计算机技术发展史中，我们注意到一些有趣的现象：商业化的数据库技术大都出现在美国。像数据库技术一样，专家系统这个开发工具非常有意思，从二十世纪70年代到今天为止，最终能进行商业化应用的专家系统开发工具，大都出自美国和加拿大。日本的第五代计算机也是一个典型的例子，它在软
32、件上曾想研究和实现专家系统开发工具，最后也失败了。欧洲也曾开展过这方面的研究工作，但当出现了PROLOG语言以后也没能继续往下做。今后，在世界经济的发展中，企业的竞争将表现为对私有知识占有和利用的竞争。不采用因特摩技术，私有知识就不会为企业所拥有，更不能有效地为生产服务。纵观北美其他一些商业化的专家系统开发工具，在技术和应用上都没有因特摩系统那么先进和有效，同时，很多技术大都只是工具而没有使用工具的方法。工具好比是武器，他们研究出了武器而没有研究出使用好武器的武艺。过去在中国，由于受巴黎统筹会的限制，基本上没有专家系统的开发工具。很多人声称他们在开发专家系统，可实际上，他们在用C+语言、PRO
33、LOG语言，用数据库，甚至用FORTRAN语言在进行专家系统的编程。如人们所说，如果开发管理信息系统(MIS)，但没有使用数据库，那就不是管理信息系统。同样的，没有使用专家系统开发工具开发出来的也不是专家系统。专家系统的三要素是：推理机，数据库和知识库，由于它们互为分离，这在软件构造时是十分困难的。中国加拿大智能控制工程联合研究中心在过去十几年中，一直坚持不懈地研究专家系统的开发工具以及使用这些开发工具的方法论，研制出的因特摩系统具有特定的技术优势，将会在今后的知识经济时代发挥越来越大的作用。据统计，在过去三十多年里，世界上研究开发出专家系统开发工具的机构共出现过七十多家，基本分布在美国和加拿
34、大，目前活跃的有二十多家。根据我们的调查，在这些专家系统开发工具中，既能够进行实时推理又能在因特网上运行的专家系统非常少，因特摩系统则集成了实时推理、自动化、因特网、无线通讯等技术,既能处理实时信息又能在因特网运行。因特摩系统是具有因特网通讯功能和实时控制功能的专家系统，其技术目前处于国际先进水平，在加拿大和中国企业的成功使用表明该系统具有先进性、稳定性和成熟性。因特摩系统是一个易学、可靠的软件开发平台并附带有系统运行环境，使用者可以要它针对具体应用进行二次开发。3.2.2 系统的功能因特摩实时智能监控和事故预报及防范系统实现了以下功能：运行设备的实时数据的获取和处理、状态监测、数据工程化、数
35、据转换和压缩。因特摩系统提供了多种获取实时数据的方法，如API应用系统接口，基于TCP/IP通讯协议的接口，剪贴板(Clipboard)方式和计算机高速公路通道接口程序（CHIP）。数据工程化和数据转换是从原始数据中提取有用信息，包含数据滤波、数据标准化、取平均值等。数据压缩则是贮存相关信息，以备回放查询。因特摩系统是基于因特网的集成分布式的实时智能系统，能够利用因特网的通信功能传输实时数据和信息，而且可以直接把异常情况发生时的现场实时数据、声音、语音和视觉信号传递到控制中心。因特摩系统具有内嵌的专家系统开发工具，能迅速开发基于因特网的用于实时监控和事故预报及防范的专家系统，并利用专家知识来处
36、理信息，对生产状态进行监控，预报和防范事故及生产的异常情况。知识获取和知识库的构造工具提供了一种获取专家知识的方法并有效地构造知识库。通过其知识库，因特摩系统能够向操作和管理人员提供智能决策支持。知识库创建系统使用方便，开发人员可以很容易地利用它将有价值的人类经验集结起来。这些集结起来的经验可以用来向操作人员提供操作安全和操作优化等方面的建议。操作人员可以根据个人需要和以个人喜好的形式享有丰富的信息。因特摩系统是集成分布式智能系统，可实现：（A）私有知识（如专家的经验和灵感）和公有知识（如操作手册、维修手册、规章制度等）的集成；（B）机器智慧和人类智慧的集成；（C）新发明创造和现有技术及设备的
37、集成。当事故或突发事件可能发生时，可有效地指导实践，避免由于操作人员紧张、不知所措而延误事故处理甚至误操作。因特摩推理系统集成了基于事件的推理机，前向推理机和反向推理机。操作经验和事故教训将用于指导问题的解决，前向推理机用于工况监督、提示操作人员、预测事故。一旦预报出事故或检查出故障，首先激活事件推理机，若知识库内无相匹配的经验和事故教训，再启动反向推理机进行故障诊断，指导操作人员分析和处理事故及故障。因特摩系统可进行中、英文混合推理，并实现了“实时事故预警”，针对事故为用户展示的“公有知识”、“私有知识”和“实时反向推理启示”的全中文化显示，大大方便了现场操作。因特摩系统还能够集成语音识别技
38、术、计算机视觉、视频处理技术以及其它先进的技术手段，能够自动分析数据，提取信息。因特摩系统还具有实时“黑匣子”的功能，它可把异常情况发生时的现场实时数据、声音和图像信号自动存入数据库中，供分析事故使用。系统具有如下功能： 生产现场图像摄影在线监视事故的自动切换过程； 用多媒体（数据，声音，图像）技术将有关事故的所有信息都记入“生产安全检查黑匣子”数据库，用于进一步对事故进行研究和分析所用； 依据专家经验进行事故报警处理； 报警及其原因用中文提示，而不仅仅是将警示标在设备上； 给操作人员提供处理事故的专家建议和在线操作手册中的有关内容。因特摩系统有三种数据库：实时数据库、历史数据库和计算机视频系
39、统在线监视图像记录数据库。数据库采用浏览器Web服务器服务器的多层结构。基于因特网的多媒体用户界面。人类因素工程技术为用户提供友好的人机界面。显示系统采用XML和动态HTML标准显示多媒体信息和知识，并使用计算机图形界面（GUI）和浏览器显示实时数据。用户只要上网，无论何时何地都可以看到过程运行的情况。网络安全系统将保护用户的数据安全。事故预报系统体现了公有知识与私有知识的集成、人类智慧与机器智慧的集成，能降低事故对生产过程的影响。如果生产现场有多个报警同时出现，系统能找出其根源；当有事故隐患存在时，事故预报系统将给出操作建议及操作指导。多媒体在线操作手册以直观形式(如图片、视频图像和声音)为
40、操作人员提供多媒体信息帮助，指导他们正确操作和处理事故。因特摩智能化实时监控和事故预报系统实现了以下功能： 运行设备的实时数据的获取和处理、数据工程化、数据转换和压缩。数据工程化和数据转换是从原始数据中提取有用信息，包含数据滤波、数据标准化、取平均值等。数据压缩则是贮存相关信息，以备回放查询。 知识获取和知识库的构造工具提供一种获取专家知识的方法并有效地构造知识库。因特摩是一个大规模的知识集成系统，用于生产工况监控、故障诊断、事故预报、提供在线操作指导等，它运用分布式知识结构来协调各种智能系统和数据库，这种结构不会影响企业的现有设备，也不会改变其操作规程，非常安全。 因特摩推理系统集成了基于事
41、件的推理机，即前向推理机和反向推理机。操作经验和事故教训将用于指导问题的解决，前向推理机用于工况监控、提示操作人员、预测事故等。一旦预报出事故或检查出故障，首先激活基于事件的前向推理机，若知识库内没有匹配的经验和事故教训，再启动反向推理机进行故障诊断，以便指导操作人员分析和处理事故及故障。 智能化的生产事故监督系统具有如下的功能：o 生产现场的计算机图像摄影在线监视事故的自动切换；o 用多媒体（数据，声音，图像）技术将有关事故的所有信息都记入“生产安全检查黑箱”数据库，用于进一步对事故进行研究和分析；o 依据专家经验进行事故预报及处理；o 事故报警及发生原因用中文语句提示，而不再仅将警示标在设
42、备上；o 给操作人员提供处理事故的专家建议和在线操作手册中的相关内容。 数据库应用系统包括：实时数据库、历史数据库和在线监视计算机录像记录数据库。数据库系采用B-W-S（浏览器-Web服务器-服务器）的多层结构。 基于因特网的多媒体用户界面。人类因素工程技术为用户提供了友好的人机界面。显示系统采用XML和动态HTML标准显示多媒体信息和知识，并使用计算机图形界面（GUI）和浏览器显示实时数据。用户只要上网，无论何时何地都可以看到过程运行的情况，由于有了网络安全系统，有效地保护了用户的数据安全。 事故预报系统体现了公有知识与私有知识的集成、人类智慧与机器智慧的集成，能降低事故和故障对生产的影响。
43、如果生产现场有多个报警同时出现，系统能找出其根源；当有事故隐患存在时，事故预报系统将给出操作指导建议。 超媒体在线操作手册提供非线性查询功能，并以直观的形式(如图片、视频图像和声音)为操作人员提供多媒体信息帮助，指导他们正确操作和处理事故。3.3因特摩系统的构成和组件模块我们提供的因特摩系统产品为下列两种类别： 开发工具 (Development system)：基于因特网的实时智能监控系统的软件开发工具。 运行环境 (Run-time system)：用开发工具开发出的因特摩应用系统所需要的软件运行平台。因特摩是一个基于因特网的、应用方便灵活、功能多样的实时信息管理和知识集成的系统。因特摩系
44、统采用集成分布式智能系统结构，由以下六部分组成：实时数据接口和处理模块(INTEMOR DDP)数据库系统和服务器(INTEMOR RTDB,HDB,Server)专家系统开发工具(INTEMOR KBBuilder)超媒体显示系统(INTEMOR View)基于因特网的实时智能监控模块(INTEMOR WebView)实时数据仿真器(INTEMOR Simulators)因特摩系统是基于集成分布式智能系统的结构进行设计和构造的，是由各个子系统模块所组成的。这些模块是单元组合式的。所谓单元组合式，是指这些子系统模块既可独立使用，也可以象搭积木式的把它们拼凑到一块儿作为一个系统来集合使用。下面，
45、我们分别介绍这些模块的结构和功能。3.3.1 实时数据接口和处理模块该模块的主要功能是数据接口、收集实时数据和信息、处理数据，并将数据传送到因特摩服务器供数据库使用。例如，它可以直接从工业过程接收来自DCS（分布式计算机控制系统），PLC（可编程控制器）和传感器的实时数据，在对信号进行标准化和过滤之后，送到服务器。目前，许多计算机系统对接收到的实时数据未经处理就进行直接的运算，这是非常危险的。事实上，任何来自传感器的实时数据，可以是下列五种情况中的一种：正常操作状态下的数据、非正常操作状态下的数据、褪变的数据（其数据属于正常操作状态下的范围、但变化趋势是向非正常操作状态下的范围迅速变化）、带有
46、嘈声的数据、模糊的数据。不同类别的数据在用不同的技术进行鉴别处理之后，还要进行数据格式的转化和数据压缩，然后，才能送去服务器供数据库和专家系统使用。3.3.2 数据库系统和服务器因特摩系统数据库具有从外界数据库和实时生产过程读取数据和信息的功能，包括实时数据库（RTDB）和历史数据库（HDB）。因特摩数据库使用微软的Access 和SQL Server，使用ODBC（开放式数据库连接标准）技术进行连接和处理数据库信息。所收集的信息可以通过因特摩显示系统以图像的形式展示出来。基于BWS的多层结构，因特摩数据库应用系统可在因特网上为不同的用户提供不同的使用界面，以求达到对数据库资源的最佳整合及利用
47、。过去采用的数据库是ClientServer，也就是服务器及用户这两层界面，由于这样的系统采用同一个界面，不便使用及维护。我们现在主要采用数据库的多层结构，也就是浏览器WEB服务器数据库服务器（BWS）的结构，不同的用户可以使用不同的用户界面，并可以在因特网上进行使用，数据库系统也很容易维护，任何人在任何时候、任何地方以任何方式都可以获取和使用信息和数据。因特摩系统服务器将因特摩系统的各组成部分连为一体。通过TCP/IP网络通讯，服务器可以同时从多个数据处理单元及数据传输系统获得数据，并把数据存放于数据库，然后依照需求将数据传送到一个或多个因特摩显示系统终端。图 3-4 多通道的因特摩系统3.3.3 专家系统开发工具知识库系统（专家系统）是经特别设计的计算机程序，用来复制某一领域专家的推理和决策过程，它是一门主要的人工智能应用技术。专家系统对知识库中的知识（通常以规则的方式进行编写和储存）和数据库中的数据加以智能性的分析、判断，作出结论以供管理和操作人员参考。因特摩专家系统开发工具提供一个面向用户的专家系统开发平台。利用专家系统开发工具，用户可以很方便地将专家操作经验总结汇集起来供更多的人员参考使用。因特摩专家系统开发工具（INTEMOR KBBuilder）是一套有效地获取专家知识，开发基于因特网的实时专家系统的专用软件工具。