，中繼站點(diǎn)RST與管理站點(diǎn)MST之 間通過接收節(jié)點(diǎn)AP實(shí)現(xiàn)無線通信，管理站點(diǎn)MST與工控機(jī)相連。
[0024] 工控機(jī)為性能穩(wěn)定，處理速度快的工業(yè)級(jí)PC。其與所述的MST的連接方式為有線 連接。所述的工控機(jī)訪問所述的MMF的方式為通過網(wǎng)頁(yè)輸入相應(yīng)的IP地址訪問。無線傳輸 單元中的所有MST、AP、CST、RAP、RST之間的信息傳輸方式為無線傳輸?？刂茊卧械腁DI 和MMF集成在一個(gè)裝置內(nèi)，并與LPF直接通過有線方式連接。
[0025] 每個(gè)控制單元包括監(jiān)控服務(wù)器MMF、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADI、有源低通濾波器LPF、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、基座震動(dòng) 頻率傳感器。監(jiān)控服務(wù)器一方面用于接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，另一方面依據(jù)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，信息融合控制原理如圖 2所示，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，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)故障類型對(duì)應(yīng)的各傳感器的參 數(shù)記錄。模數(shù)轉(zhuǎn)換器則通過有源低通濾波器連接電機(jī)各特征量傳感裝置。
[0026] 監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)多傳感器信息融合技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行電機(jī)故障類別的分 類、匹配，快速、實(shí)時(shí)地在監(jiān)控服務(wù)器上判斷電機(jī)故障類型，監(jiān)控服務(wù)器還與控制站點(diǎn)相連。
[0027] 多傳感器信息融合過程如下：
[0028] (1)檢測(cè)電機(jī)各特征量的傳感器輸出。
[0029] (2)采集傳感信息并進(jìn)行信息預(yù)處理。
[0030] (3)對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的傳感器信號(hào)進(jìn)行特征提取。
[0031] (4)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。如果神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)選擇線性傳遞函數(shù)時(shí)，可以不對(duì)特征信息進(jìn)行歸一化處理。
[0032] (5)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。該訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)作為已知網(wǎng)絡(luò)，只要將歸一化的傳感器特征信息輸入網(wǎng)絡(luò)，就可 以得到輸出融合結(jié)果，判斷得到故障電機(jī)的故障類型。
[0033] BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種含有隱含層的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。其中， XpX2，…，xm為輸入節(jié)點(diǎn)，yi，y2，…，yn為輸出節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)具有q個(gè)隱含節(jié)點(diǎn)。由于BP神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)可以逼近任意的非線性映射關(guān)系，因此，其在信息融合中也比較適用。
[0034] BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程如下：
[0035] (1)設(shè)置所有的加權(quán)系數(shù)和閾值。
[0036] (2)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，即隱含層第 i個(gè)神經(jīng)元的輸出為：
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，包括工控機(jī)、無線傳輸單元 和控制單元，其特征在于，所述無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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于，所述無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線通信，中繼站點(diǎn)與管理站點(diǎn)之間通 過接收節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無線通信，所述管理站點(diǎn)與工控機(jī)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于，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。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于，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。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，其特征在 于，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。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，其特 征在于，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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多傳感器信息融合的無線遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)，包括工控機(jī)、無線傳輸單元和控制單元，所述無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。本發(fā)明可提高故障診斷的可行性和精確度。
【IPC分類】G05B23-02
【公開號(hào)】CN104571079
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410690681
【發(fā)明人】周武能, 田波, 蔡超, 柳鑫, 王菊平, 丁曹凱, 周全權(quán)
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月25日