一種基于多傳感器信息融合的無線遠程故障診斷系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動控制技術領域，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。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著現代工業的發展，電機已被廣泛應用于工業系統的各個領域。其故障 和突然停止運行，不僅會損壞電機本身，還會影響整個系統的正常工作，甚至危及生產人員 的人身安全，造成巨大經濟損失。因此對電機進行故障診斷具有現實意義和經濟意義。目 前，集群現場電機故障診斷系統基本上是借助于有線傳感器網絡實施的功能。有線傳感器 網絡方式受布線、供電電源、安裝場所、運行和維修環境等條件的限制，不可能保證數據的 實時性、可靠性和完整性，也將限制對設備運行狀態的評估。采用近年來快速發展的無線通 信技術來構建電機故障診斷系統，由傳感器完成節點的實時數據信息采集，初步處理后通 過無線傳輸模塊，將采集到的數據傳輸到監控終端進行故障診斷。隨著無線通信技術的發 展，無線網絡的穩定性和實時性都有了很大的改善，足以保證故障診斷系統安全穩定的運 行。
[0003] 隨著理論研宄和開發技術的發展，系統監測和工業生產中各種類型的傳感器大量 涌現，性能也不斷提高，可供智能系統選擇的傳感器越來越多，在同一系統中，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。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術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，可提高故障診斷的可行性和精確度。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：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，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控服務器、模數轉換器、有源低通濾波器和多個 數據傳感器；所述多個數據傳感器分別通過各自的有源低通濾波器和模數轉換器與監控服 務器相連；所述監控服務器一方面用于接收所述模數轉換器的數據，另一方面基于BP神經 網絡算法的多傳感器信息融合技術對采集的信息進行分析處理，根據融合數據庫和專家知 識庫對采集信息進行判斷處理，其中，所述融合數據庫中存放著之前所記錄的傳感器采集 數據組，專家知識庫中存放著已知電機故障種類對應的各傳感器的參數記錄。
[0006] 所述無線傳輸單元包括管理站點、接收節點、控制站點、中繼接收節點和中繼站 點；每個控制單元連接一個控制站點，所述中繼接收節點和中繼站點共同組成一組用于延 長網絡傳輸距離的中繼器，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 點之間通過接收節點實現無線通信，所述管理站點與工控機相連。
[0007] 所述數據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、轉矩傳感器和基座震動頻率傳感器。
[0008] 所述監控服務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神經網絡的輸入提供標準形式，將歸一化后的數據和對象已知信息作為訓練樣本， 對網絡進行訓練，直到滿足要求為止。
[0009] 如果BP神經網絡的傳遞函數為線性傳遞函數時，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，對網絡進行訓練。
[0010] 所述對網絡進行訓練具體包括：設置所有的加權系數和閾值；分別計算樣本集中 所有樣本的隱含層和輸出層各節點的輸出值；分別計算在樣本作用下的各層誤差；調整各 層的加權系數及閾值，得到輸出層的加權系數修正公式；計算輸出誤差，當誤差達不到目標 值時，繼續對網絡進行訓練，直到滿足要求為止。
[0011] 有益效果
[0012] 由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效 果：
[0013] 本發明采用Wi-Fi網絡作為傳輸介質，布點簡單，布網工期短，網絡被破壞后易恢 復。
[0014] 本發明采用多層分布式網絡，可以靈活地擴大或縮小監控范圍，方便增減需要診 斷的被控對象的數量，同時提高了監控效率。
[0015] 本發明采用的軟件濾波，將限幅濾波與遞推平均濾波相結合的復合數字濾波算法 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] 本發明采用基于BP神經網絡的多傳感器信息融合對采集信息進行處理。電機故 障種類主要分為轉子故障、定子故障、軸承故障和氣隙偏心故障。電機出現故障時，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能有效地利用大批量采集數據，將不 同的信息源轉換成統一的表示形式，有效地實現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是監控系統結構示意圖；
[0018] 圖2是信息融合控制原理圖；
[0019] 圖3是BP神經網絡拓撲結構圖；
[0020] 圖4是基于BP神經網絡的多傳感器信息融合控制器結構圖；
[0021] 圖5是診斷系統均方誤差特性圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發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利要求書所限定 的范圍。
[0023] 本發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 系統的結構如圖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、接收節點AP、控制站點CST、中繼接收節點RAP及中繼站點RST;每個控制單元連接 一個控制站點CST，中繼接收節點RAP及中繼站點RST共同組成一組用于延長網絡傳輸距離 的中繼器，所有控制站點CST與中繼器之間建立無線通信