[發(fā)明專利]提供準確診斷決策的基于多傳感器信號分析的故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810498072.1
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN108931387B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊奕;張桂紅;顧海勤;李俊紅;陳軼;王建山
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發(fā)明公開了一種提供準確診斷決策的基于多傳感器信號分析的故障診斷方法，利用多種傳感器采集熱泵機組在運行過程的壓力、溫度、流量等參數(shù)，并利用振動傳感器采集機組的振動信號，以此來全面掌握空氣源熱泵機組的設(shè)備狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合多種智能技術(shù)方法，綜合運用智能技術(shù)各自的優(yōu)點，揚長避短，對空氣源熱泵機組進行狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與智能預(yù)示，能夠有效地提高監(jiān)測診斷系統(tǒng)的敏感性和精確性，降低誤診率和漏診率。同時，基于MATLAB語言,采用GUI設(shè)計方法,設(shè)計出了方便使用的信號處理平臺。在不用理解系統(tǒng)機理和分析數(shù)據(jù)的情況下，為一般的操作人員提供準確的診斷決策。

本申請是申請?zhí)枺?01510846925.2、申請日：2015-11-30、名稱 “基于多傳感器信號分析的故障診斷方法”的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用多傳感器獲取機械設(shè)備信息，采用多混合算 法分析的診斷方法，并以此構(gòu)成一種高精確性、低誤診率的故障診斷 方法。

背景技術(shù)

熱泵技術(shù)于1854年提出之后，經(jīng)歷了曲折的發(fā)展過程，目前已 進入了全面高速發(fā)展階段，尤其在能源危機和全球變暖的環(huán)境壓力 下，熱泵技術(shù)成為了各國關(guān)注的焦點，對各類熱泵技術(shù)的研究、應(yīng)用 及推廣也上升到了一個持續(xù)關(guān)注的高度。作為節(jié)能減排的技術(shù)，熱泵 技術(shù)前景廣闊，會有越來越多的國家及政府、企業(yè)意識到熱泵可以帶 來的節(jié)能及環(huán)保效益，市場數(shù)據(jù)也表明未來發(fā)展趨勢良好。研究熱泵 技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，使熱泵的節(jié)能環(huán)保作用在實際中得以更好 地發(fā)揮，是推廣熱泵技術(shù)的重要基礎(chǔ)，因此實際工程應(yīng)用及優(yōu)化研究 工作十分重要。

近年來，為了滿足用戶生活熱水需要，熱泵熱水系統(tǒng)在國內(nèi)運用 越來越廣泛，但是隨著時間推移，熱泵熱水系統(tǒng)中設(shè)備的老化或者其 它原因，導(dǎo)致系統(tǒng)運行不可避免的會出現(xiàn)各種敵障。目前，系統(tǒng)故障 排除及設(shè)備維修主要依靠現(xiàn)場人員的經(jīng)驗以及相關(guān)儀器完成故障的 診斷，故障能否及時排除受到現(xiàn)場人員水平和經(jīng)驗的約束。并且只限 于故障部分的局部診斷，欠缺系統(tǒng)性的診斷維護及故障預(yù)測方法，故 障原因搜索和排查依據(jù)經(jīng)驗占總消除故障時間的50％以上。因此，建 立一個完善的故障診斷系統(tǒng)對地源熱泵熱水系統(tǒng)進行快速有效的智 能診斷具有重要意義。

故障診斷本質(zhì)上是一個模式識別問題，它包括信號采集、特征提 取和選擇和狀態(tài)識別三個環(huán)節(jié)，其中信號采集是故障診斷的前提，特 征提取和選擇是故障診斷的關(guān)鍵，而狀態(tài)識別則是診斷的核心。只有 保證了采集信號的正確性，提取和選擇特征的敏感性，以及狀態(tài)識別 方法的有效性，才能提高故障診斷的精度。

機械設(shè)備的一些參數(shù)會反映出機械可能存在的故障，如溫度、壓 力、流量等參數(shù)，這些參數(shù)可以使用傳感器的測量獲得。機械設(shè)備在 運行過程中產(chǎn)生的振動和噪音及其特征信息是反映機械設(shè)備及其運 行狀態(tài)變化的主要信號。可以通過使用傳感器獲得一種或多種信號， 用來掌握機器運行的狀態(tài)。獲得多種傳感器信號可以有助于全方面掌 握機械運行狀態(tài)，以此來全面掌握空氣源熱泵機組的設(shè)備狀態(tài)。

目前，針對熱泵機組的故障診斷方法較少，或是僅采取單一的故 障診斷方法，根據(jù)某些單一的傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)故障判別， 其結(jié)果不僅缺乏精確度，而且存在著誤診斷。因此，獲取同一系統(tǒng)某 一時刻的多種傳感器信號，利用多種智能診斷技術(shù)，取長補短，可以 有效地解決單一的智能診斷技術(shù)存在的問題，提高診斷監(jiān)測系統(tǒng)的精 確性、敏感性，降低誤診率。

基于單一智能分類器的狀態(tài)識別方法，難以精確地診斷復(fù)雜機械 設(shè)備的早期故障和復(fù)合故障。為了克服單一智能分類器的不足，提高 復(fù)雜設(shè)備故障診斷的確診率，須要采用多個智能分類器相結(jié)合的混合 智能診斷方法。多分類器組合診斷是實現(xiàn)混合智能診斷的模式之一。 通過使用不同的預(yù)處理技術(shù)或特征提取方法可以獲得不同的輸入特 征集，而輸入不同特征集的幾個分類器之間通常表現(xiàn)出互補的分類特 性。因此，如果將不同輸入特征集的幾個分類器輸出結(jié)果利用集成技 術(shù)合成，其最終的結(jié)果可以優(yōu)于最好的單一分類器。