[發(fā)明專利]基于模糊數(shù)學的礦用電機車蓄電池故障診斷系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114706010A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 周仕保;楊雨樂
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01R31/392
• 分類號: G01R31/392;G01R31/382;G01R31/367;G06F16/248;G06F16/28;G06N5/02;G06N5/04;G06N7/02
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于模糊數(shù)學的礦用電機車蓄電池故障診斷系統(tǒng)，包知識獲取系統(tǒng)、專家知識庫及管理系統(tǒng)、推理機、人機交互界面四部分。用戶和專家通過知識獲取系統(tǒng)將故障診斷系統(tǒng)所設計的信息更新儲存在知識庫，從而建立起故障診斷規(guī)則，設計開發(fā)了礦用電機車蓄電池模糊專家故障診斷系統(tǒng)，根據(jù)模糊數(shù)學理論中的閾值原則和貼近度的概念，以LabVIEW作為上位機的軟件開發(fā)平臺，聯(lián)合Matlab數(shù)據(jù)分析軟件，進行蓄電池故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)，上位機通過接收到手持檢測終端上傳的蓄電池啟動工況數(shù)據(jù)，通過邏輯推理機分析推理是否存發(fā)生故障，并將其顯示在人機交互界面通過對蓄電池啟動工況數(shù)據(jù)的分析處理，完成蓄電池的故障診斷和健康程度評價。

技術領域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)以及模糊數(shù)學理論和專家經驗領域，具體是一種基于模糊數(shù)學的礦用電機車蓄電池故障診斷系統(tǒng)。

背景技術

蓄電池是礦用電機車電氣系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接關系到礦用電機車能否正常啟動和電氣設備能否正常工作，而且蓄電池是電機車電氣系統(tǒng)中故障率最高的一環(huán)，因此十分有必要在蓄電池進行故障檢測，以確保電機車各個系統(tǒng)的正常工作。對于礦用電機車蓄電池的故障檢測，常見的故障檢測結果還停留在“好壞”的二元判斷，但是二元判斷只能表明蓄電池存在故障，而不能做出具體的故障原因判斷和故障程度的量化評價。若能快速的對蓄電池的健康狀態(tài)和故障原因做出判斷，則大大降低了維修人員的工作難度，有助于快速解決故障問題。蓄電池的故障原因和故障征兆有著非線性的復雜關聯(lián)，一個故障的產生伴隨著多種不同故障征兆，進行準確診斷具有一定難度。本發(fā)明基于模糊數(shù)學理論和專家經驗，通過建立模糊故障診斷專家系統(tǒng)，完成對礦用電機車蓄電池的故障判斷和健康度評價。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而設計的一種基于模糊數(shù)學的礦用電機車蓄電池故障診斷系統(tǒng)。

本發(fā)明采用以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：

一種基于模糊數(shù)學的礦用電機車蓄電池故障診斷系統(tǒng)由知識獲取系統(tǒng)、專家知識庫及管理系統(tǒng)、推理機、人機交互界面四部分組成；用戶和專家通過知識獲取系統(tǒng)將故障診斷系統(tǒng)所設計的信息更新儲存在知識庫，從而建立起故障診斷規(guī)則，故障診斷系統(tǒng)在獲得診斷對象的故障征兆信息后存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過推理機進行邏輯判斷，得到診斷結果，并將診斷結果在人機交互界面展示輸出，作為礦用電機車電氣故障診斷系統(tǒng)的重點，設計開發(fā)了礦用電機車蓄電池模糊專家故障診斷系統(tǒng)，通過對蓄電池啟動工況數(shù)據(jù)的分析處理，完成蓄電池的故障診斷和健康程度評價。

進一步的，所述知識獲取系統(tǒng)即專家系統(tǒng)的學習過程，將最新的相關經驗、知識和規(guī)則通過統(tǒng)一明確的表達形式通過程序的方式添加至專家系統(tǒng)的知識庫，并增加新的更有效的知識經驗和判斷規(guī)則，剔除落后的舊知識，使知識庫的不斷完善，從而專家系統(tǒng)能不斷的提升其判斷分析能力。

進一步的，所述專家知識庫及管理系統(tǒng)存放著推動系統(tǒng)運行的專家經驗和故障判斷規(guī)則，知識庫的質量水平直接影響著專家系統(tǒng)的使用性能，而故障診斷系統(tǒng)主要應用于電機車下線后的檢測線，對于檢測手段和檢測時間有著限制，而電機車在啟動工況時，蓄電池會放出上百安培的的強電流，蓄電池的電壓也會經歷劇烈變化變化，電機車啟動工況中的瞬間電流、電壓及溫度變化都與性能狀況有著非線性的聯(lián)系，在電機車蓄電池故障診斷專家系統(tǒng)中，通過對蓄電池故障診斷方面的專業(yè)領域知識和實驗過程數(shù)據(jù)的分析總結，得到電機車蓄電池啟動工況故障征兆和相對應的故障產生原因，從而完成推理機診斷規(guī)則的建立。

進一步的，所述推理機作為故障診斷系統(tǒng)進行結論輸出的核心部分，其主要功能是根據(jù)預設規(guī)則，由事實信息推斷出診斷結論，在本發(fā)明的蓄電池故障診斷系統(tǒng)中，邏輯推理機對蓄電池啟動狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)進行處理，提取其中的故障征兆，并根據(jù)故障規(guī)則表完成模糊診斷的推導過程，系統(tǒng)所用的似然推理，更符合當下的使用環(huán)境，適用于具有一定正確性的啟發(fā)性知識，可以處理模糊性的知識，邏輯推理機的工作方式為：基于數(shù)據(jù)庫中蓄電池啟動的特征數(shù)據(jù)和模糊識別模型，根據(jù)知識庫中判斷規(guī)則和理論知識，對蓄電池的故障原因進行推理分析，進而輸出診斷結果。