[發明專利]一種機車質子交換膜燃料電池系統的快速故障診斷方法

有效

• 申請號: 202011076131.X
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112133941B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張雪霞;郭雪慶;陳維榮
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01M8/04664
• 分類號: H01M8/04664;H01M8/04992;G07C5/08;G06N3/04;G06N3/08;G06K9/62
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟

1.一種機車質子交換膜燃料電池系統的快速故障診斷方法，其特征在于，包括步驟：

S100，將機車運行過程中采集來的多傳感器數據輸入到一個全連接的反向傳播神經網絡，以抽取高維抽象特征并用向量表示；

S200，將向量表示的抽象特征重構成張量特征圖，以獲得抽象特征的集成化表示，包括步驟：

S201，將所獲得的向量表示的抽象特征按順序依次排列；

S202，根據排列，將向量表示的抽象特征重構成尺寸為32*32*1的集成化的張量表示的特征圖；其中第一個和第二個32代表了特征圖長寬像素值，1表示特征圖的通道數為1，進而實現了特征級信息融合過程；

S300，將特征圖輸入到基于InceptionNet的卷積網絡來對特征圖進行分類，獲得故障類別，進而實現機車質子交換膜燃料電池系統的故障診斷，包括步驟：

S301，將步驟S200得到的尺寸為32*32*1的張量表示的特征圖輸入到基于InceptionNet的卷積網絡對特征圖進行分類，進而實現機車質子交換膜燃料電池系統的故障診斷；

包括步驟：

S3011，輸入的所述特征圖依次經過一個2D卷積層、BN層和一個Relu層進行處理；在2D卷積層內利用了卷積核對輸入特征圖進行局部連接抽取特征的特點，隨著卷積核的移動將抽取全部輸入特征圖信息并得到輸出特征圖，卷積核大小設置為3×3；BN層實現內部協變量轉移；Relu層增強卷積網絡的非線性化表達能力；

S3012，在步驟S3011處理后輸出的特征圖將通過一個并聯處理結構塊，并聯處理結構塊一包括四條并聯支路來同時對由步驟S3011輸入的特征圖進行抽取特征；有兩條支路使用步驟S3011所述三層結構，有一條支路串聯兩個步驟S3011所述的三層結構，一條支路由一個最大池化層串聯一個步驟S3011所述的三層結構組成；在并聯處理結構塊一中的所有2D卷積層內，卷積核個數都設置為16，最后每個支路會輸出一個通道數為16的特征圖；

S3013，利用一個Concat層將步驟S3012的四條并聯支路分別輸出的四個通道數為16的特征圖進行尺度拼接，形成一個通道數為64的特征圖實現信息的進一步深度抽取；

S3014，將步驟S3013處理后輸出的特征圖輸入一個結構塊二，其具有與步驟S3012所述相同的并聯結構以及卷積核參數設置；

S3015，利用一個Concat層將步驟S3014所述的結構塊二的輸出進行尺度拼接形成一個通道數為64的特征圖實現信息的進一步深度抽取；

S3016，將步驟S3015處理后輸出的特征圖輸入一個結構塊三，其具有與步驟S3012所述相同的并聯結構，并將卷積核個數設置為32；

S3017，利用一個Concat層將步驟S3016所述的Block3結構的輸出進行尺度拼接形成一個通道數為128的特征圖實現信息的進一步深度抽取。

S3018，將步驟S3017處理后輸出的特征圖輸入一個結構塊四，其具有與步驟S3012所述相同的并聯結構，并將卷積核個數設置為32；

S3019，利用一個Concat層將步驟S3018所述的結構塊四的輸出進行尺度拼接形成一個通道數為128的特征圖實現信息的進一步深度抽取；

S3020，利用一個全局最大池化層從通過步驟S3019得到的一個128通道的特征圖中提取特征，將會得到一個128維向量；

S3021，利用一個全連接層使得網絡最后輸出端有6個要識別的狀態類神經元；每個神經元對應著1到6的序號，神經元輸出值最大的那個神經元的序號將用以表示網絡對步驟S301輸入的多傳感器數據的診斷結果，也即對應著這組數據，機車質子交換膜系統的狀態類。