广播专家系统对播出系统可靠性的动态分析与应对

1、 广播专家系统对播出系统可靠性的动态分析与应对 谭裕桐广州市广播电视台【摘要】广播专家系统具备对广播播出系统进行监测、控制、分析和指引等智能化功能，其理论基础中的重要一环是对播出系统可靠性的动态分析与应对。动态跟踪播出系统的可靠度，可以实时了解播出系统的可靠性，为及时准确的技术维护提供有力的依据，从而确保安全播出。【关键词】广播专家系统 可靠性 动态分析 中图法分类号G22 文献标识码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年我台研发并使用广播专家系统，实现对广播播出系统的智能

4、化监控，其中采用可靠度作为对系统及设备可靠性及安全性的评估标准。随着系统采集点的增加和对可靠度分析的深入，广播专家系统现逐步实现对播出系统可靠性的动态分析与应对功能。动态跟踪播出系统的可靠度，可以实时了解播出系统的可靠性，为及时准确的技术维护提供有力的依据，从而确保安全播出。2 可靠度分析理论基础可靠性是部件、元件、产品或系统的完整性的最佳数量的度量。可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障地完成其规定功能的概率。它综合反映了一个产品的耐久性、无故障性、维修性、有效性和使用经济性等，可用各种定量标准表示，包括平均故障间隔(MTBF)、故障率、可靠度等1，定

5、义如下：平均故障间隔(MTBF)的数学描述为： (1)式中，T=t，为n个相同设备运行的总时间；r为该类型设备运行时出现的故障次数。由此可得设备或系统的故障率和可靠度R，其数学模型如下： =1/MTBF= r / T R=Exp(-t0) (2)式中t0为单个设备运行统计时间。以上计算是单个元件可靠性的基本公式，而由多个元件组成的系统的可靠性则取决于元件的可靠性和系统的结构图。根据系统的不同逻辑连接方式，可以按相应方式计算系统的可靠性。这里我们选取可靠度R作为研究对象。在串联系统中，系统的可靠度是元件可靠度的乘积。假设一串联系统由i个元件组成，各元件可靠度分别为R1Ri，则系统可靠度Rs(t)

6、为： Rs(t)= Ri(t) (3)同样的元件，如果采用并联的方式连接，则相应的系统可靠度为： Rs(t)=1- 1-Ri(t) (4)考察我台现有的广播播出系统，基本能拆分为多个应用串联或并联的方式连接的子系统。同时，市场上大多数的电子器件出厂时均可提供可靠度或平均故障间隔等指标或通过设备试运行获取相关数据。由此，在确认系统可靠性结构连接图后，通过以上公式我们便可计算出系统的静态可靠度，也即是系统的原始可靠度。静态可靠度有利于技术管理人员掌握系统的基本可靠性，也可用于考察不同结构对系统整体可靠性的影响。元件或设备一旦开始工作或运行，它的可靠性就会发生变化。一般电子设备的可靠性特性遵循“浴盆

7、曲线”2，如图所示，图中纵坐标为故障率，横坐标为运行时间。早期失效期是运行初期的磨合过程，可靠性有较大的变化，故障率由高变低。进入稳态期，故障率保持在一定的水平，而且能维持相对较长的时间。进入耗损期则代表设备需要维修或更换了。Figure 1. Curve: Failure characteristic curve of electronic products图1.电子产品的失效特性曲线由上图可见，运行中的系统可靠性一定是有所变化的。那么，要掌握广播播出系统的可靠性，保证安全播出万无一失，考察系统的动态可靠性显得更为重要。系统的动态可靠性受到各个设备耗损情况、更新维护情况等诸多因素的影响3，但

8、依据公式（2）可知只要掌握设备或系统的故障率便可得到相应的可靠度。由此，考察广播播出系统的动态可靠度的首要条件及方法，是记录设备和系统的故障次数。只要记录系统某段单位时间内的故障次数，根据公式即可计算出当前的动态可靠度。3广播专家系统对播出系统可靠性的动态分析广播专家系统是一套具备技术监测、过程控制、决策参谋功能的广播技术管理系统。与传统的安全播出手段和经验管理相比，它更着重于建立安全性、可靠性高的广播播出系统与科学的技术管理模式。我台在2005年完成对其的独立研发并正式运行。近年来，该系统仍在不断进行升级和完善，而其中最重要的工作是提高实时监控水平，也就是加强对系统动态可靠性的掌控。该功能的

9、加强有赖于对播出系统监控采集端的增加，随着网络化数据采集设备的面世，以及传统设备逐步增加运行状态采集口也为该功能的完善提供有利条件。现时，广播专家系统配置的数据采集点已近百个。根据知识库内设定的系统链路和历史技术经验等制定的逻辑规则和关系通过数据挖掘方法，如连接与剪枝等方法实现自动逻辑判断4，并结合实时采集到的运行数据，广播专家系统能及时判断故障位置、故障预警、自动选择最佳的应急处理方案，及时指导技术人员的技术操作，确保播出系统的安全播出。同时结合值班员排障记录及故障设备的准确定位后，自动更新故障设备的故障次数，由此获得设备或子系统的动态可靠度。并更新知识库内设备的可靠度和技术人员的排障经验，

10、实现知识库的不断更新和扩充，为下一次排障提供更加准确的指引，和为技术人员对播出系统的维护以及改造更新提供更加科学的指导。在未实现采集点全覆盖之前，对于未覆盖采集端的子系统或设备，则可根据其连接情况，利用串联或并联系统的计算模型进行反推。如图2所示为广播专家系统中设备计划管理综合统计分析界面，可见设备列表中标示了各个设备的当前可靠度。广播专家系统的特点在于将经验知识与科学方法相结合，运用理论研究的数据基础来指导并实现较之传统方式更客观的科学技术管理行为。所以广播专家系统配置了庞大的专家库，也即是知识库。在获得各设备的当前可靠度后，广播专家系统将根据专家库的经验知识对各类设备进行筛选，按其在播出系

11、统中的重要程度也即权重作出相应的分析判断。Figure 2. Equipment Management statistical analysis interface图2.设备计划管理综合统计分析界面4广播专家系统对播出系统动态可靠性的应对我国广播电视主管部门所制定的：广播电台播出期间的故障停播率为小于或等于每百小时30秒，实际上为播出系统的实际可靠度给定一个标准。以上的表述可理解为广播电台的停播率或称为故障率为： (5)根据公式（2）有 (6)其中t0取1个月为统计单位时间，由此可得播出系统的标准可靠度R标准=0.944。广播专家系统对播出系统的可靠度进行动态分析并给出应对指引的最核心作用是，

12、让播出系统的动态可靠度逼近或拟合到标准可靠度范围，控制系统可靠性的运行趋势，以保证系统的正常运行。广播专家系统对播出系统动态可靠性的应对方式主要有以下三种：（1）以单个设备为考察对象时，我们根据可靠度数值进行了状态划分，分别定义为保养期、维护期、不稳定期、衰老期、更换期。对于进入不稳定期的设备将自动列入周检维护设备名单，进行加强维护。处于衰老期的设备则需开始制定采购更换计划。如有设备进入更换期则必须马上更换。（2）以子系统或支路为考察对象时，可根据系统的当前可靠度进行相应调整，如主链路可靠度低时系统将提示主备路调换的应对指引。（3）以整个系统为考察对象时，广播专家系统会根据可靠度的动态数值给出

13、改造播出链路的应对指引。其中，系统将根据链路中设备的权重、当前可靠度，以及设备价格给出对可靠度提升作用最大、投资最少的综合建议。 5总结与思考通过对广播播出系统可靠性的动态分析，技术管理人员能够及时了解系统的当前运行状态。而广播专家系统给出的分析和应对，能切实有效地提升系统的整体性能。在这个过程中，我们认识到预防性的维护比事后维修更重要，尤其是承担不能有一丝松懈的安全播出任务时，变被动为主动对广播技术人员更有益。在实践过程中，我们也发现播出系统的可靠性不仅与“硬件”相关，也与“软件”的配备分不开。所谓的“软件”即指安全播出管理制度、应急预案设置，以及技术人员专业知识能力等，广播专家系统的下一阶段研发将尝试将该部分的影响也考虑进来，进行量化的分析。References (参考文献)郭永基,可靠性工程原理M.北京:清华大学出版社,2002.吴波,丁毓峰,黎明发