一種基于多傳感器信息融合的無(wú)線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于多傳感器信息融合的無(wú)線遠(yuǎn) 程故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電機(jī)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域。其故障 和突然停止運(yùn)行，不僅會(huì)損壞電機(jī)本身，還會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，甚至危及生產(chǎn)人員 的人身安全，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此對(duì)電機(jī)進(jìn)行故障診斷具有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。目 前，集群現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)故障診斷系統(tǒng)基本上是借助于有線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的功能。有線傳感器 網(wǎng)絡(luò)方式受布線、供電電源、安裝場(chǎng)所、運(yùn)行和維修環(huán)境等條件的限制，不可能保證數(shù)據(jù)的 實(shí)時(shí)性、可靠性和完整性，也將限制對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估。采用近年來(lái)快速發(fā)展的無(wú)線通 信技術(shù)來(lái)構(gòu)建電機(jī)故障診斷系統(tǒng)，由傳感器完成節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息采集，初步處理后通 過(guò)無(wú)線傳輸模塊，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端進(jìn)行故障診斷。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā) 展，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性都有了很大的改善，足以保證故障診斷系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn) 行。
[0003] 隨著理論研宄和開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和工業(yè)生產(chǎn)中各種類型的傳感器大量 涌現(xiàn)，性能也不斷提高，可供智能系統(tǒng)選擇的傳感器越來(lái)越多，在同一系統(tǒng)中，如何有效地 綜合處理、利用各種傳感器提供的信息顯得越來(lái)越重要。在多傳感器系統(tǒng)中，各傳感器所提 供信息的空間、時(shí)間、表達(dá)方式不同，可信度、不確定程度不同，側(cè)重點(diǎn)和用途也不同，這對(duì) 信息的處理和管理提出了新的要求。在傳統(tǒng)方式中，各傳感器采集的信息單獨(dú)、孤立地進(jìn)行 加工處理，不僅會(huì)導(dǎo)致處理工作量增加，而且阻礙了各傳感器間信息的聯(lián)系，丟失了信息的 有機(jī)組合蘊(yùn)涵的信息特征，造成信息資源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于多傳感器信息融合的無(wú)線遠(yuǎn)程故障 診斷系統(tǒng)，可提高故障診斷的可行性和精確度。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于多傳感器信息融合的 無(wú)線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，包括工控機(jī)、無(wú)線傳輸單元和控制單元，所述無(wú)線傳輸單元用于連 接工控機(jī)和控制單元；所述控制單元包括監(jiān)控服務(wù)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、有源低通濾波器和多個(gè) 數(shù)據(jù)傳感器；所述多個(gè)數(shù)據(jù)傳感器分別通過(guò)各自的有源低通濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控服 務(wù)器相連；所述監(jiān)控服務(wù)器一方面用于接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，另一方面基于BP神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)算法的多傳感器信息融合技術(shù)對(duì)采集的信息進(jìn)行分析處理，根據(jù)融合數(shù)據(jù)庫(kù)和專家知 識(shí)庫(kù)對(duì)采集信息進(jìn)行判斷處理，其中，所述融合數(shù)據(jù)庫(kù)中存放著之前所記錄的傳感器采集 數(shù)據(jù)組，專家知識(shí)庫(kù)中存放著已知電機(jī)故障種類對(duì)應(yīng)的各傳感器的參數(shù)記錄。
[0006] 所述無(wú)線傳輸單元包括管理站點(diǎn)、接收節(jié)點(diǎn)、控制站點(diǎn)、中繼接收節(jié)點(diǎn)和中繼站 點(diǎn)；每個(gè)控制單元連接一個(gè)控制站點(diǎn)，所述中繼接收節(jié)點(diǎn)和中繼站點(diǎn)共同組成一組用于延 長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離的中繼器，所有控制站點(diǎn)與中繼器之間建立無(wú)線通信，中繼站點(diǎn)與管理站 點(diǎn)之間通過(guò)接收節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，所述管理站點(diǎn)與工控機(jī)相連。
[0007] 所述數(shù)據(jù)傳感器包括電機(jī)電壓傳感器、電機(jī)溫度傳感器、定子電流傳感器、軸承震 動(dòng)頻率傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和基座震動(dòng)頻率傳感器。
[0008] 所述監(jiān)控服務(wù)器用于對(duì)采集到的信息進(jìn)行特征提取，并對(duì)特征信息進(jìn)行歸一化處 理為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入提供標(biāo)準(zhǔn)形式，將歸一化后的數(shù)據(jù)和對(duì)象已知信息作為訓(xùn)練樣本， 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，直到滿足要求為止。
[0009] 如果BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)為線性傳遞函數(shù)時(shí)，不對(duì)特征信息進(jìn)行歸一化處理， 直接將采集到的信息和對(duì)象已知信息作為訓(xùn)練樣本，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。
[0010] 所述對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練具體包括：設(shè)置所有的加權(quán)系數(shù)和閾值；分別計(jì)算樣本集中 所有樣本的隱含層和輸出層各節(jié)點(diǎn)的輸出值；分別計(jì)算在樣本作用下的各層誤差；調(diào)整各 層的加權(quán)系數(shù)及閾值，得到輸出層的加權(quán)系數(shù)修正公式；計(jì)算輸出誤差，當(dāng)誤差達(dá)不到目標(biāo) 值時(shí)，繼續(xù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，直到滿足要求為止。
[0011] 有益效果
[0012] 由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效 果：
[0013] 本發(fā)明采用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)，布點(diǎn)簡(jiǎn)單，布網(wǎng)工期短，網(wǎng)絡(luò)被破壞后易恢 復(fù)。
[0014] 本發(fā)明采用多層分布式網(wǎng)絡(luò)，可以靈活地?cái)U(kuò)大或縮小監(jiān)控范圍，方便增減需要診 斷的被控對(duì)象的數(shù)量，同時(shí)提高了監(jiān)控效率。
[0015] 本發(fā)明采用的軟件濾波，將限幅濾波與遞推平均濾波相結(jié)合的復(fù)合數(shù)字濾波算法 有效地對(duì)被采集信號(hào)中的的隨機(jī)噪聲和周期噪聲進(jìn)行濾除。
[0016] 本發(fā)明采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多傳感器信息融合對(duì)采集信息進(jìn)行處理。電機(jī)故 障種類主要分為轉(zhuǎn)子故障、定子故障、軸承故障和氣隙偏心故障。電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行診 斷要對(duì)多個(gè)特征量進(jìn)行測(cè)量，多傳感器信息融合技術(shù)能有效地利用大批量采集數(shù)據(jù)，將不 同的信息源轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的表示形式，有效地實(shí)現(xiàn)各信息源之間的比較和通信，便于信息的 融合。采用合適的融合算法對(duì)多傳感器信息進(jìn)行各種分析和處理，并進(jìn)行推理，精確給出被 診斷電機(jī)的故障類型。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是信息融合控制原理圖；
[0019] 圖3是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖4是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多傳感器信息融合控制器結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖5是診斷系統(tǒng)均方誤差特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0023] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于多傳感器信息融合的無(wú)線Wi-Fi遠(yuǎn)程故障診斷 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括工控機(jī)、無(wú)線傳輸單元及控制單元；無(wú)線傳輸單元包括管理站 點(diǎn)MST、接收節(jié)點(diǎn)AP、控制站點(diǎn)CST、中繼接收節(jié)點(diǎn)RAP及中繼站點(diǎn)RST;每個(gè)控制單元連接 一個(gè)控制站點(diǎn)CST，中繼接收節(jié)點(diǎn)RAP及中繼站點(diǎn)RST共同組成一組用于延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸距離 的中繼器，所有控制站點(diǎn)CST與中繼器之間建立無(wú)線通信