一種基于多傳感器信息融合的無線遠程故障診斷系統(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線遠 程故障診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電機已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)系統(tǒng)的各個領(lǐng)域。其故障 和突然停止運行，不僅會損壞電機本身，還會影響整個系統(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)濟損失。因此對電機進行故障診斷具有現(xiàn)實意義和經(jīng)濟意義。目 前，集群現(xiàn)場電機故障診斷系統(tǒng)基本上是借助于有線傳感器網(wǎng)絡(luò)實施的功能。有線傳感器 網(wǎng)絡(luò)方式受布線、供電電源、安裝場所、運行和維修環(huán)境等條件的限制，不可能保證數(shù)據(jù)的 實時性、可靠性和完整性，也將限制對設(shè)備運行狀態(tài)的評估。采用近年來快速發(fā)展的無線通 信技術(shù)來構(gòu)建電機故障診斷系統(tǒng)，由傳感器完成節(jié)點的實時數(shù)據(jù)信息采集，初步處理后通 過無線傳輸模塊，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端進行故障診斷。隨著無線通信技術(shù)的發(fā) 展，無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和實時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 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、時間、表達方式不同，可信度、不確定程度不同，側(cè)重點和用途也不同，這對 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、孤立地進行 加工處理，不僅會導致處理工作量增加，而且阻礙了各傳感器間信息的聯(lián)系，丟失了信息的 有機組合蘊涵的信息特征，造成信息資源的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多傳感器信息融合的無線遠程故障 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 無線遠程故障診斷系統(tǒng)，包括工控機、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 數(shù)據(jù)傳感器；所述多個數(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)對采集的信息進行分析處理，根據(jù)融合數(shù)據(jù)庫和專家知 識庫對采集信息進行判斷處理，其中，所述融合數(shù)據(jù)庫中存放著之前所記錄的傳感器采集 數(shù)據(jù)組，專家知識庫中存放著已知電機故障種類對應(yīng)的各傳感器的參數(shù)記錄。
[0006] 所述無線傳輸單元包括管理站點、接收節(jié)點、控制站點、中繼接收節(jié)點和中繼站 點；每個控制單元連接一個控制站點，所述中繼接收節(jié)點和中繼站點共同組成一組用于延 長網(wǎng)絡(luò)傳輸距離的中繼器，所有控制站點與中繼器之間建立無線通信，中繼站點與管理站 點之間通過接收節(jié)點實現(xiàn)無線通信，所述管理站點與工控機相連。
[0007] 所述數(shù)據(jù)傳感器包括電機電壓傳感器、電機溫度傳感器、定子電流傳感器、軸承震 動頻率傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和基座震動頻率傳感器。
[0008] 所述監(jiān)控服務(wù)器用于對采集到的信息進行特征提取，并對特征信息進行歸一化處 理為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入提供標準形式，將歸一化后的數(shù)據(jù)和對象已知信息作為訓練樣本， 對網(wǎng)絡(luò)進行訓練，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，不對特征信息進行歸一化處理， 直接將采集到的信息和對象已知信息作為訓練樣本，對網(wǎng)絡(luò)進行訓練。
[0010] 所述對網(wǎng)絡(luò)進行訓練具體包括：設(shè)置所有的加權(quán)系數(shù)和閾值；分別計算樣本集中 所有樣本的隱含層和輸出層各節(jié)點的輸出值；分別計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；計算輸出誤差，當誤差達不到目標 值時，繼續(xù)對網(wǎng)絡(luò)進行訓練，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)，布點簡單，布網(wǎng)工期短，網(wǎng)絡(luò)被破壞后易恢 復。
[0014] 本發(fā)明采用多層分布式網(wǎng)絡(luò)，可以靈活地擴大或縮小監(jiān)控范圍，方便增減需要診 斷的被控對象的數(shù)量，同時提高了監(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)合的復合數(shù)字濾波算法 有效地對被采集信號中的的隨機噪聲和周期噪聲進行濾除。
[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采集信息進行處理。電機故 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。電機出現(xiàn)故障時，進行診 斷要對多個特征量進行測量，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多傳感器信息進行各種分析和處理，并進行推理，精確給出被 診斷電機的故障類型。
【附圖說明】
[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)拓撲結(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。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(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 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0023] 本發(fā)明的實施方式涉及一種基于多傳感器信息融合的無線Wi-Fi遠程故障診斷 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括工控機、無線傳輸單元及控制單元；無線傳輸單元包括管理站 點MST、接收節(jié)點AP、控制站點CST、中繼接收節(jié)點RAP及中繼站點RST;每個控制單元連接 一個控制站點CST，中繼接收節(jié)點RAP及中繼站點RST共同組成一組用于延長網(wǎng)絡(luò)傳輸距離 的中繼器，所有控制站點CST與中繼器之間建立無線通信