本發(fā)明涉及高校教學(xué)服務(wù)器系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的方法及專家系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著高校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和學(xué)生數(shù)量的不斷增加，現(xiàn)代化的教學(xué)方式已經(jīng)離不開教學(xué)服務(wù)器的輔助。雖然近些年來云計(jì)算技術(shù)發(fā)展迅速，高?？梢宰庥迷瀑Y源作為教學(xué)服務(wù)器，但多數(shù)高校仍然選擇就近部署服務(wù)器在各子單位的機(jī)房中，用于滿足不同子單位的教學(xué)及管理需求。

服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，給學(xué)校IT服務(wù)人員日常維護(hù)及故障排查帶來了極大的不便，主要體現(xiàn)在：

(1)IT服務(wù)人員由于不清楚出現(xiàn)故障的教學(xué)服務(wù)器的問題原因，經(jīng)常要去現(xiàn)場排查，大大延長了維修時(shí)間；

(2)由于服務(wù)器的數(shù)量很可能非常多，其地理位置分散，需要很多IT服務(wù)人員共同協(xié)作完成檢修，大大增加了人力資源成本；

(3)對于一些故障很難確定原因，對于低級別的IT服務(wù)人員根本無法判斷故障原因所在，也無法給出處理方法，而專家的數(shù)量有限，造成一些故障很難在第一時(shí)間得到解決，影響教學(xué)需要。

與現(xiàn)有的IT服務(wù)人員直接進(jìn)行日常維護(hù)及故障排查不同，專家系統(tǒng)是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的方法來處理該領(lǐng)域問題。因此，專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，應(yīng)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。簡而言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。

因此，需要提供一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的方法及專家系統(tǒng)，用于解決上述不便，及時(shí)給出故障服務(wù)器的失效原因及解決方法，降低人力資源成本，提高高校教學(xué)服務(wù)器的日常維護(hù)和故障診斷效率，滿足教學(xué)及管理需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的方法，用于高校教學(xué)服務(wù)器的故障診斷檢測與診斷。

本發(fā)明基于教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息采集和整理，分析并建立故障診斷專家系統(tǒng)，在對教學(xué)服務(wù)器集群日志故障信息分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生成故障樹，進(jìn)一步通過故障樹知識(shí)建立專家系統(tǒng)的知識(shí)庫，并根據(jù)該知識(shí)庫進(jìn)行故障診斷，用于高校教學(xué)服務(wù)器的日常維護(hù)和故障診斷，實(shí)現(xiàn)教學(xué)服務(wù)器故障診斷專家系統(tǒng)的功能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于高校教學(xué)服務(wù)器的故障診斷方法，該方法包括以下步驟：

獲得專家知識(shí)；

基于專家知識(shí)建立故障樹；

將故障樹存儲(chǔ)于知識(shí)庫中；

獲取教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息；

將故障信息存儲(chǔ)于輔助存儲(chǔ)庫中；

將故障樹與故障信息進(jìn)行比對，獲得服務(wù)器故障處理辦法；

對故障處理辦法進(jìn)行解釋；

輸出解釋過的故障處理辦法。

優(yōu)選地，故障樹還包括每個(gè)故障的邏輯表、條件表、結(jié)論表和數(shù)據(jù)集表，其中

邏輯表，包括邏輯推理代碼字段、邏輯名稱字段、邏輯描述字段和邏輯分類字段；

條件表，用于存放與該邏輯推理代碼相匹配的條件信息；

結(jié)論表，用于存放決策信息；

數(shù)據(jù)集表，用于保存推理過程中條件值類型、范圍和默認(rèn)值信息。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟“將故障樹與故障信息進(jìn)行比對，獲得服務(wù)器故障處理辦法”具體包括：

推理機(jī)從輔助存儲(chǔ)庫中讀取故障信息，并提取故障信息描述關(guān)鍵詞；

通過模糊匹配算法計(jì)算匹配相似度來區(qū)分故障信息類別，并以此建立故障類別優(yōu)先級排序；

逐一讀取知識(shí)庫中邏輯表優(yōu)先級最高的故障樹規(guī)則；

通過讀取與之關(guān)聯(lián)的條件表和數(shù)據(jù)集表中提供的條件值，與故障發(fā)生時(shí)的對應(yīng)參數(shù)值進(jìn)行對比，若條件滿足，則選取該故障樹規(guī)則；若條件不滿足，則進(jìn)入下一個(gè)低級別優(yōu)先級故障類別中；

重復(fù)上述步驟直至找到與之匹配的故障樹規(guī)則；

讀取與該故障樹相關(guān)聯(lián)結(jié)論表中的決策信息，完成本次推理工作。

優(yōu)選地，專家知識(shí)通過人機(jī)交互模塊獲得，包括基于對教學(xué)服務(wù)器故障產(chǎn)生原因分析得出的故障樹邏輯。

優(yōu)選地，知識(shí)庫包括用于保存故障樹中的規(guī)則，每一條規(guī)則由多個(gè)IF<條件>與Then<結(jié)論>組成。

優(yōu)選地，故障信息獲取模塊實(shí)時(shí)獲取各個(gè)教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息。

優(yōu)選地，輔助存儲(chǔ)庫用于保存故障信息，包括故障發(fā)生具體時(shí)間、位置、表現(xiàn)、優(yōu)先級、以及關(guān)聯(lián)信息。

優(yōu)選地，知識(shí)庫與輔助存儲(chǔ)庫為MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種應(yīng)用上述專家系統(tǒng)的教學(xué)服務(wù)器故障診斷的專家系統(tǒng)。

一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的專家系統(tǒng)，該專家系統(tǒng)包括人機(jī)交互模塊、故障樹建立模塊、知識(shí)庫、故障信息獲取模塊、輔助存儲(chǔ)庫、推理機(jī)和解釋器；故障樹建立模塊基于通過人機(jī)交互模塊獲得的專家信息建立故障樹并存儲(chǔ)于知識(shí)庫中，故障信息獲取模塊用于獲得教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息并存儲(chǔ)于輔助存儲(chǔ)庫中，解釋器通過將故障信息與故障樹進(jìn)行比對得出故障處理辦法，解釋器將故障處理辦法進(jìn)行解釋并通過人機(jī)交互模塊輸出。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明采取故障樹分析方法準(zhǔn)確找出服務(wù)器出現(xiàn)故障原因并給出檢修方案，可用于高校教學(xué)用服務(wù)器的故障診斷及維護(hù)使用，克服了原有面臨IT服務(wù)人員短缺而無法及時(shí)做出修復(fù)的不便，大幅度降低高校教學(xué)服務(wù)器運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用，顯著提高服務(wù)器的穩(wěn)定性及可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1示出用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的專家系統(tǒng)的組成示意圖。

圖2示出用于高校教學(xué)服務(wù)器的故障診斷方法步驟圖。

圖3示出實(shí)施例中故障信息描述表。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明基于教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息采集和整理，分析并建立故障診斷專家系統(tǒng)，在對教學(xué)服務(wù)器集群日志故障信息分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生成故障樹，進(jìn)一步通過故障樹知識(shí)建立專家系統(tǒng)的知識(shí)庫，并根據(jù)該知識(shí)庫進(jìn)行故障診斷，用于高校教學(xué)服務(wù)器的日常維護(hù)和故障診斷，實(shí)現(xiàn)教學(xué)服務(wù)器故障診斷專家系統(tǒng)的功能。

本發(fā)明中，一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的專家系統(tǒng)，該專家系統(tǒng)包括人機(jī)交互模塊、故障樹建立模塊、知識(shí)庫、故障信息獲取模塊、輔助存儲(chǔ)庫、推理機(jī)和解釋器；故障樹建立模塊基于通過人機(jī)交互模塊獲得的專家信息建立故障樹并存儲(chǔ)于知識(shí)庫中，故障信息獲取模塊用于獲得教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息并存儲(chǔ)于輔助存儲(chǔ)庫中，解釋器通過將故障信息與故障樹進(jìn)行比對得出故障處理辦法，解釋器將故障處理辦法進(jìn)行解釋并通過人機(jī)交互模塊輸出。

下面對本發(fā)明中的各模塊做進(jìn)一步地解釋：人機(jī)交互模塊指人機(jī)接口，人機(jī)接口是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的輸入/輸出設(shè)備的接口，這些設(shè)備包括鍵盤、顯示器、打印機(jī)、鼠標(biāo)器等；知識(shí)庫是結(jié)構(gòu)化、易操作、易利用、全面有組織的知識(shí)集群，是針對高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷需要，采用存儲(chǔ)、組織、管理和使用的互相聯(lián)系的知識(shí)片集合；輔助存儲(chǔ)庫為一種數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫(Database)是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的倉庫；推理機(jī)(Inference Engine)是專家系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)推理的部件，是基于知識(shí)的推理在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)，主要包括推理和控制二個(gè)方面，是知識(shí)系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分；解釋器(Interpreter)，又譯為直譯器，是一種計(jì)算機(jī)程序，能夠把本發(fā)明中推理機(jī)產(chǎn)生的決策信息逐行直接轉(zhuǎn)譯成用戶可以識(shí)別的文本信息。

本發(fā)明中，一種用于高校教學(xué)服務(wù)器的故障診斷方法，該方法包括以下步驟：

步驟一：獲得專家知識(shí)，專家知識(shí)通過人機(jī)交互模塊獲得，包括基于對教學(xué)服務(wù)器故障產(chǎn)生原因分析得出的故障樹邏輯。

步驟二：基于專家知識(shí)建立故障樹，故障樹還包括每個(gè)故障的邏輯表、條件表、結(jié)論表和數(shù)據(jù)集表，其中邏輯表，包括邏輯推理代碼字段、邏輯名稱字段、邏輯描述字段和邏輯分類字段；條件表，用于存放與該邏輯推理代碼相匹配的條件信息；結(jié)論表，用于存放決策信息；數(shù)據(jù)集表，用于保存推理過程中條件值類型、范圍和默認(rèn)值信息。

步驟三：將故障樹存儲(chǔ)于知識(shí)庫中，知識(shí)庫包括用于保存故障樹中的規(guī)則，每一條規(guī)則由多個(gè)IF<條件>與Then<結(jié)論>組成。

步驟四：獲取教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息，故障信息獲取模塊實(shí)時(shí)獲取各個(gè)教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息。

步驟五：將故障信息存儲(chǔ)于輔助存儲(chǔ)庫中，輔助存儲(chǔ)庫用于保存故障信息，包括故障發(fā)生具體時(shí)間、位置、表現(xiàn)、優(yōu)先級、以及關(guān)聯(lián)信息。

本發(fā)明中，知識(shí)庫與輔助存儲(chǔ)庫為MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。

步驟六：將故障樹與故障信息進(jìn)行比對，獲得服務(wù)器故障處理辦法，具體包括以下步驟：推理機(jī)從輔助存儲(chǔ)庫中讀取故障信息，并提取故障信息描述關(guān)鍵詞；通過模糊匹配方法計(jì)算匹配相似度來區(qū)分故障信息類別，并以此建立故障類別優(yōu)先級排序；逐一讀取知識(shí)庫中邏輯表優(yōu)先級最高的故障樹規(guī)則；通過讀取與之關(guān)聯(lián)的條件表和數(shù)據(jù)集表中提供的條件值，與故障發(fā)生時(shí)的對應(yīng)參數(shù)值進(jìn)行對比，若條件滿足，則選取該故障樹規(guī)則；若條件不滿足，則進(jìn)入下一個(gè)低級別優(yōu)先級故障類別中；重復(fù)上述步驟直至找到與之匹配的故障樹規(guī)則；讀取與該故障樹相關(guān)聯(lián)結(jié)論表中的決策信息，完成本次推理工作。

步驟七：對故障處理辦法進(jìn)行解釋，解釋器將處理辦法翻譯成用戶可以識(shí)別的文字信息。

步驟八：通過人機(jī)交互模塊輸出解釋過的故障處理辦法，用于幫助前端IT服務(wù)人員解決服務(wù)器故障。

本發(fā)明中，用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的方法及專家系統(tǒng)，其工作方式如下：(1)、專家或IT服務(wù)人員分析服務(wù)器的故障原因，并考慮可能的故障因素，設(shè)計(jì)并生成故障樹；(2)、保存故障樹至知識(shí)庫；(3)、故障信息獲取模塊實(shí)時(shí)采集各服務(wù)器集群的故障信息；(4)、根據(jù)采集到的故障信息調(diào)用推理機(jī)結(jié)合知識(shí)庫判定產(chǎn)生故障的原因；(5)、生成故障解決方案至人機(jī)界面，供前端IT服務(wù)人員用于解決服務(wù)器故障。

下面結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說明

如圖1所示，一種用于高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的專家系統(tǒng)，該專家系統(tǒng)包括人機(jī)交互模塊、故障樹建立模塊、知識(shí)庫、故障信息獲取模塊、輔助存儲(chǔ)庫、推理機(jī)和解釋器；故障樹建立模塊基于通過人機(jī)交互模塊獲得的專家信息建立故障樹并存儲(chǔ)于知識(shí)庫中，故障信息獲取模塊用于獲得教學(xué)服務(wù)器集群的故障信息并存儲(chǔ)于輔助存儲(chǔ)庫中，解釋器通過將故障信息與故障樹進(jìn)行比對得出故障處理辦法，解釋器將故障處理辦法進(jìn)行解釋并通過人機(jī)交互模塊輸出。上述專家系統(tǒng)支持Window、Linux操作系統(tǒng)，通過以太網(wǎng)與教學(xué)服務(wù)器相連接。

如圖2所示，一種用于高校教學(xué)服務(wù)器的故障診斷方法，該方法包括以下步驟：

首先專家或IT服務(wù)人員通過分析教學(xué)服務(wù)器故障產(chǎn)生原因，給出故障樹邏輯，通過故障樹建立模塊預(yù)置數(shù)據(jù)庫并保存故障樹；故障信息獲取模塊實(shí)時(shí)采集教學(xué)服務(wù)器集群中故障信息，并保存至輔助存儲(chǔ)庫；推理機(jī)通過輔助存儲(chǔ)返回的故障信息，與知識(shí)庫中存在的故障樹進(jìn)行比對，獲得服務(wù)器故障處理辦法，通過解釋器模塊把處理辦法翻譯成用戶可以識(shí)別的文字信息；在推理的過程中，若遇到故障樹中某一信息缺失，則該信息可以通過詢問用戶方式獲取。

本實(shí)施例中，一個(gè)具體的故障信息描述表如圖3所示。

推理機(jī)中故障樹與故障信息比對算法描述如下：1)推理機(jī)從輔助存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫中讀取一條故障信息，并提取故障信息描述關(guān)鍵詞，通過模糊匹配方法計(jì)算匹配相似度來區(qū)分故障信息類別，并以此建立故障類別優(yōu)先級排序，如W₁->W₂->W₃；2)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的故障診斷程序，在優(yōu)先級高的故障類別中逐一讀取知識(shí)庫邏輯表(LogicTable)中W類別中故障樹規(guī)則，通過讀取與之關(guān)聯(lián)的條件表(ConditionTable)和數(shù)據(jù)集表(DatasetTable)中提供的條件值，并與故障發(fā)生時(shí)的對應(yīng)參數(shù)值進(jìn)行對比，若條件滿足，則選取故障樹規(guī)則；若條件不滿足，進(jìn)入下一個(gè)低級別優(yōu)先級故障類別中，重復(fù)2)直到找到與之匹配的故障樹規(guī)則；3)讀取與該故障樹相關(guān)聯(lián)結(jié)論表(ConclusionTable)中的決策信息，完成本次推理工作。

該故障診斷的專家系統(tǒng)，可單獨(dú)部署在一個(gè)的服務(wù)器上，通過局域網(wǎng)與教學(xué)服務(wù)器集群進(jìn)行連接，適用于目前主流的操作系統(tǒng)(如Windows、Linux系列)，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)連接。知識(shí)庫與輔助存儲(chǔ)都采用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。知識(shí)庫用于保存故障樹中的所有規(guī)則，每一條規(guī)則由若干IF<條件>與Then<結(jié)論>組成。輔助存儲(chǔ)用于保存故障信息，包括故障發(fā)生具體時(shí)間、位置、表現(xiàn)、優(yōu)先級、以及關(guān)聯(lián)信息(包括電源、散熱空調(diào)等輔助設(shè)施狀況)。

故障樹規(guī)則設(shè)計(jì)是以處理策略的推理邏輯為基礎(chǔ)，本發(fā)明設(shè)計(jì)四個(gè)基本的表結(jié)構(gòu)，分別是：1)邏輯表(LogicTable)，其中包含邏輯推理代碼字段(LogicID)、邏輯名稱字段(LogicName)、邏輯描述字段(LogicDescription)、邏輯分類字段(LogicClassification)；2)條件表(ConditionTable)存放與該邏輯推理代碼相匹配的條件信息；3)結(jié)論表(ConclusionTable)中存放決策有關(guān)的信息；4)數(shù)據(jù)集表(DatasetTable)用于保存推理過程中條件值類型、范圍、默認(rèn)值信息。四個(gè)表中都包含LogicID字段作為唯一主鍵，實(shí)現(xiàn)各表結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)。在實(shí)施過程中，一條故障樹規(guī)則被分解成上述4類信息，分別存放于上述四個(gè)表中。比如更換服務(wù)器電源規(guī)則存儲(chǔ)表示如下：LogicTable表存放ReplacePower(LogicID字段)，更換服務(wù)器電源(LogicName字段)；條件表中存放條件名稱(如該故障服務(wù)器的停機(jī)時(shí)間t_stop、間隔停機(jī)次數(shù)n_interval)；數(shù)據(jù)詞典表中提供電源故障狀態(tài)下停機(jī)時(shí)間值t_z1與間隔停機(jī)次數(shù)值n_z1；結(jié)論表中用于存放電源狀態(tài)結(jié)論電源工作異常p_fault及處理策略建議更換電源策略tr₁。高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷專家知識(shí)庫的建立是以有經(jīng)驗(yàn)的IT服務(wù)人員提供的知識(shí)為依據(jù)，根據(jù)故障樹建立模塊進(jìn)行提取，細(xì)分成邏輯描述，分別對應(yīng)上述四個(gè)表中，形成知識(shí)庫。

以故障樹規(guī)則中電源更換邏輯舉例如下：

本發(fā)明中高校教學(xué)服務(wù)器故障診斷的方法及專家系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷高校教學(xué)服務(wù)器故障，便于IT服務(wù)人員實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位故障地點(diǎn)，給出故障原因及維修辦法，節(jié)約了維修時(shí)間與成本。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。