XJGT-3000
杆塔智能监测系统
技
术
方
案
二〇一六年九月
目 录
一、 系统概述 (4)
1.1 必要性 (4)
1.2 项目意义 (5)
1.3 经济效益分析 (5)
1.3.1 直接经济效益 (5)
1.3.2 间接经济效益 (6)
1.3.3 提高人身和设备安全 (6)
二、 系统概述 (7)
三、 系统优势 (8)
3.1 自动数据采集和测量,杆塔状态实时掌控 (8)
3.2 核心数据收集和分析,杆塔安全时刻保障 (8)
3.3 安全报警全过程覆盖,维护人员省时省心 (8)
3.4 数据云端建模和分析,杆塔系统智慧管理 (9)
3.5 绿色资源节能和环保,杆塔资源高效利用 (9)
3.6 监测装置集成度高 (9)
四、 系统主要内容 (10)
4.1 监测方式和内容 (10)
4.1.1 监测方式 (10)
4.1.2 监测内容 (10)
4.2 监测装置安装位置 (12)
4.2.1 安装原则 (12)
五、 系统技术方案 (13)
5.1 系统结构图 (13)
5.2 系统组成及运行环境 (14)
5.2.1 监测装置 (14)
5.2.2 系统软件 (14)
5.2.3 运行环境 (15)
5.3 主要技术参数 (15)
5.4 系统特点 (16)
5.4.1 监测装置特点 (16)
5.4.2 综合分析软件特点 (17)
5.5 监测系统通信、供电和运行方式 (18)
5.5.1 通信方式 (18)
5.5.2 供电方式 (18)
5.5.3 运行方式 (18)
一、系统概述
1.1 必要性
输电线路基本上都采用架空线路，由于线路架设在空中，需要承受自重、风 力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙等有害气体的侵蚀,运行条件十分恶劣。当输电线路经过沙漠地带、高盐土质区、采空区和山地滑坡区等不良地质区，在自然环境和外界条件的作用下，杆塔地基容易发生滑移、倾斜、开裂等现象，从而引起导致杆塔变形、倾斜、甚至倒塔断线。杆塔倾斜造成杆塔导地线的不均衡受力，引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪,严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。
在杆塔倾斜现象发生发展的初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。目前迫切需要使用智能化的数据监测装置对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障分析诊断，及早发现隐患，及时排除隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性。
XJGT-3000杆塔智能监测系统可以实时监测杆塔的倾斜、震动、雷击电流与极性、工频闪络、环境温湿度等，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。
1.2 项目意义
XJGT-3000杆塔智能监测系统属于前沿技术，项目实施后，可从技术上保证电网的安全运行，也极大地提升了线路运行管理水平，为线路的巡视及状态检修开辟一条新的思路，有着巨大的经济效益和社会效益。
随着智能化电网的发展和业内大力的推广,输电线路智能监测系统处在逐步发展和升温阶段中，相信不久将会达到国内领先技术水平。输电线路杆塔运行状态智能监测系统能够对高压输电线路运行中的杆塔运行状态及环境进行全天候的在线、实时有效地智能监测。主要包括杆塔监测装置和后台综合分析软件两部分，系统通过对输电线路杆塔的倾斜、振动、雷击电流与极性、工频闪络、环境温湿度各种状态量进行测量和报告，将数据通过3G/GPRS/CDMA 等，方式传送到后台综合分析软件系统进行分析和决策，准确反映出输电线路当前的各种状态，使电力系统运行和管理人员把握线路运行的实际情况，帮助其进行决策和安全评估，对防止电网事故的发生具有重要意义。为了消除杆塔安全隐患，避免出现倾斜、倒塌等危及通信安全的事件发生, 需要采用先进的技术和设备对杆塔进行实时的安全智能监测,同时为杆塔的集中维修整治提供基础参考依据。
1.3 经济效益分析
1.3.1 直接经济效益
XJGT-3000杆塔智能监测系统投运后，可以取得可观的经济效益和社会效益。由于提高了电力设备运行的可靠性，实现了少停电、多供电,
便于实现状态检修，减少因年度计划预试小修而造成的重复性停电；可以在不停电状态下，进行输电线路杆塔的监测。
一般情况下，每条输电线路每年可多供电量约数千万千瓦时，节约巡线的差旅、台班费约几十万元，若全面推广使用，效益难以估量。
1.3.2 间接经济效益
采用XJGT-3000杆塔智能监测系统，能发现人工很难用肉眼观察到的杆塔倾斜微小变化，帮助运检部门及早发现隐患，及时排除故障，从而提高输电线路运行的可靠性。
1.3.3 提高人身和设备安全
通过杆塔运行状态智能监测预警技术的实施减少了大量的停电检修和带电检修工作量，减少了发生人身事故的机率。原来的巡视,需要人员定时到线路进行，且输电线路都在地质条件比较恶劣的地方，还有在天气条件比较恶劣的情况，工作人员很疲劳，在实际工作中,发生人身事故的险情在系统内时有发生。采用杆塔运行环境智能监测预警技术减少了人员定时巡视的需要，对确保人身安全和设备安全十分有利。
XJGT-3000杆塔智能监测系统采用先进成熟的信号采集、控制网络通信等技术，结合光纤传感技术、电子测量技术、太阳能新能源技术、智能数据分析技术，对杆塔安全信息——如环境温湿度、双轴倾斜角度、雷击电流与频度、工频闪络、三轴振动加速度的实时监测并及时预警和报警。系统兼具智能化、云模式、高精度等多重优势。该监测系统既是专门为电力企业对小气候观测、流动气象观测哨、季节性生态监测等开发生产的多要素自动气象站，又能实时监测杆塔的倾斜、雷击电流及振幅频率等情况、及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据监测数据发展趋势，对超标杆塔状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。
系统主要包括杆塔在线监测装置和后台综合分析软件两部分，系统通过对杆塔的各种状态量进行测量和报告，将数据通过3G/GPRS/CDMA 等方式传送到后台综合分析软件系统进行分析和决策，准确反映出杆塔当前的各种状态，使系统管理人员把握运行的实际情况,帮助其进行决策和安全评估，对防止杆塔事故的发生具有重要意义。
图 杆塔智能监测装置实物图
3.1 自动数据采集和测量,杆塔状态实时掌控
为实现无人值守,系统24小时无间断的采集被监测杆塔的运行状态，进行处理、存储和上报，并且可随时接收并响应监测中心的查询命令，通过监测模块对相应监测指标进行查询和向监测中心传送。
系统集无线通信、嵌入式系统、压缩、DSP 等多种先进技术于一身，用户可以通过各种途径查看现场的实时信息，无论用户身处何方，都可以随时随地获取现场信息。?
3.2 核心数据收集和分析,杆塔安全时刻保障
由于大风、地震等外力因素，近年来安全事故频发，系统监测杆塔的倾斜度变化，根据通信工程验收规范，考虑风荷载等外力的作用下，当杆塔的倾斜度超过预设门限值时，系统会立即产生报警信号。
监测杆塔塔基的不均匀沉降情况,当不均匀沉降值超过预设门限值时,系统会立即产生报警信号。
3.3 安全报警全过程覆盖,维护人员省时省心
作为运行维护的好帮手，系统采取分级报警的方式，及时在监测中心维护管理终端上发出分级报警信号，具有多地点、多事件的并发报警功能。在维护终端界面固定区域明显标示出报警信息，以声光报警的方式提示值班人员。同时可根据杆塔的运行情况及相关监测数据，综合历史监测数据，分析出杆塔的健康状态并准确的判断对输电线路的影响及危害程度，为运行维护提供预警信息。
3.4 数据云端建模和分析,杆塔系统智慧管理
作为智慧电网的组成部分,系统具有根据报警时间、报警地点、报警类型、 报警等级等对历史数据进行多条件查询、统计分析的功能。可按照单个杆塔、多个杆塔等多种组合方式生成监测数据的日、月、年统计报表和变化曲线。
监测设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，无需人员到现场设置，节约时间和运输成本。且配置方法简单，无须记忆复杂的操作方法或指令。杆塔安全监测系统建立在 3G/GPRS/CDMA 无线通信平台上，监测设备具备在恶劣环境(狂风、暴雨、冰雪)下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作(≥10000小时)，比传统有线监控成本造价低，技术更先进，且技术延续性和升级性更强。
3.5 绿色资源节能和环保,杆塔资源高效利用
为共建绿色电网，系统采用太阳能电池供电的方式。配置的太阳能板在天气晴好的时候存储电量，可以保证即使在阴雨天气也能为系统提供足够的电能，节能高效，可持续性好。?
3.6 监测装置集成度高
具有体积小、精度高、安装方便、功能完备等优势，可对杆塔进行全天候实时的安全智能监测，可有效地保障杆塔安全，提高电网杆塔资产的信息化管理水平。
四、系统主要内容
4.1 监测方式和内容
4.1.1 监测方式
杆塔监测装置安装在杆塔的立柱及横担上，保证与其它监测仪的监测点处于同一现场，实现对杆塔运行状态的实时在线监测、预警与分析决策。
4.1.2 监测内容
(1) 双轴倾斜角度
杆塔安全运行是电网正常运行的重要保障，一旦出现杆塔事故，将对工农业生产、居民生活造成极大的影响。在各类杆塔安全事故中，多数都和杆塔的倒塌有关。杆塔倾斜的成因很多，除了大风、洪水、地质灾害外,还和施工质量不过关、地基不均匀沉降、甚至是意外冲撞等，都可能导致杆塔的倾斜。由于杆塔覆盖范围极广，而且数量众多的杆塔位于城市周边、山地、河流等自然环境更为复杂的区域，靠人力来完成对数量庞大的杆塔巡检工作效率低下，因此有必要建立起成套设备的在线监测，重点针对杆塔的工况进行监测，对杆塔正常工作关系密切的倾斜等工况进行在线监测，为杆塔的安全运行提供帮助。
该系统通过双轴倾角监测，对雨水导致杆塔基础塌陷、外力导致杆塔倾斜做出早期的报警，为及时解决倒塔故障的发生争取时间。
(2) 雷击电流与频度
对雷击电流的实时监测，可为雷电防护及雷击事故分析提供极有价值的科学依据。目前，在雷电防护及监测领域内，尚无实用化的雷电流监测
记录装置。杆塔监测系统,具有实用价值的数字化雷电流监测记录装置，可用于实时监测流过安装在建筑物上的避雷装置的直击雷电电流或作用在用户供电装置上的感应雷电电流。当有雷电电流出现时，装置可记录雷电流出现的时间，强度和极性，出现一次记录一次。
该系统通过对雷击电流幅值、极性和雷击频度的监测，为防治雷击危害，尤其是二次感应雷的危害提供解决依据。
(3) 三轴振动加速度
为确保杆塔的安全可靠，除考虑以上因素外，掌握杆塔的风载、地震及突发性外部机械碰撞等冲击荷载作用下的动态特性也是非常必要的，特别是冲击荷载引起的振动失稳，是造成倒塔事故的重要原因，这就要求对可能导致振动失稳的各类冲击因为进行有效的实时监测。
该系统通过对杆塔三轴振动加速度的监测，对地震、台风、建筑机械碰撞等外力破坏提供准确的事件报警和严重性评估。
(4) 工频闪络
闪污事故绝缘子在长期运行中，大气中的尘埃微粒沉积到其表面形成污秽层，在干燥气候时，污秽层电阻很大，绝缘性能不会降低，但在雾、露、小雨、雪等气象条件下，污秽层中的电解质湿润后，使表面电导率增加，绝缘性能下降，而其中的灰分等保持水分，促进污秽层进一步受潮，从而溶解更多的电解质，造成绝缘子湿润表面的闪络放电，简称污闪。绝缘子污闪放电的显著特点是闪络电压低，可能低到10kV及以下。标准绝缘子在干燥清洁状态下每片的闪络电压平均为75kV，在潮湿状态下也有
45kV，污秽绝缘子的沿面放电过程与清洁表面完全不同，不再是一种单纯
的空气间隙的击穿现象，而是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离、表面层发热和烘干，以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。宏观上可将污闪放电过程分为四个阶段，即绝缘子表面的积污、污秽层的湿润、形成干带、局部放电的产生和发展并导致沿面闪络。因此污闪的三要素是，绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用。
(5)环境温湿度
该系统通过对环境温、湿度的监测，辅助判断设备故障的环境因素。与此同时，通过无线通信和主站软件管理系统把数据信息集中汇总，通过大数据模型分析，给出设备故障的分析判断，提供大概率的解决问题的方法。
4.2 监测装置安装位置
4.2.1 安装原则
(1) 选择的安装位置及装置外观结构应不影响正常的杆塔检修维护工作。
(2) 装置的安装应整齐、牢固，有必要的防护措施和防锈处理。
(3) 传感器和数据集中器装置用专用电缆连接，避免干扰。
(4) 塔上安装点方便监测单元的固定和整体角度调整。
(5) 安装时，采用标准角度测量工具对装置安装角度进行预调整。
(6) 传感器在防雷设施的有效保护范围内。
(7) 装置的机壳通过杆塔接地。
五、系统技术方案
5.1 系统结构图
XJGT-3000杆塔智能监测系统由杆塔前端监测装置和后台展现控制系统组成。详见下图：
(1) 杆塔前端监测装置
杆塔综合监测装置安装在杆塔立柱上,由温度和湿度采集单元、倾角监测单元、雷击电流监测单元、工频闪络监测单元、振动监测单元、数据集中器及电源组成。温度、湿度、倾斜探测、雷击监测、工频闪络、振动监测采集单元连接电缆直接与数据集中器相连, 采集到的数据先传输到数据集中器，数据集中器再将汇总来的综合数据通过无线通信网络或远距离无线通信接口传输到后台的综合分析软件系统。
(2) 综合分析软件系统由数据通信模块、数据处理服务器、客户端、
不间断电源、以及综合分析软件组成。
综合分析软件可以统一接收来自杆塔监测装置的数据，统一显示、统一分析和管理，可以查询、统计历史数据、生成报表、作出决策辅助分析。系统能与其它MIS系统进行接口，共享数据。
5.2 系统组成及运行环境
5.2.1 监测装置
◆硬件组成:
(1) 温、湿度传感器:一套;
(2) 倾角传感器:一套;
(3) 振动传感器:一套;?
(4) 雷击传感器:一套;
(5) 工频电压传感器：一套；
(6) 数据转换模块:一套;?
(7) 电源系统:太阳能板、充电控制器、电池;
(8) 子站通信系统:无线数据传输模块和手机卡;
(9) 主机箱;?
(10) 前端设备数据连接电缆、接头及屏蔽;
(11) 前端设备配套安装固定夹具;
5.2.2 系统软件
◆硬件配置:
服务器(主机能存储10年以上监测数据)、数据通信模块、客户机、不间断电源;
◆软件配置:?
服务器操作系统 Windows Server 2000;?
数据库管理系统 SQL Server 2000;?
客户端操作系统 Windows XP / Windows2005 等,IE 浏览器;
综合分析软件。
5.2.3 运行环境
环境温度:-25°C ~ +45°C
工作温度:-40°C ~ +85°C
相对湿度:5%RH ~ 100%RH
大气压力:550hPa ~ 1060hPa
5.3 主要技术参数
◆监测数据量:环境温度、湿度、杆塔双轴倾角、雷击电流、振动幅度、三轴振 动加速度;
◆温度测量范围:-40°C~+120°C ;
◆温度测量精度:±0.2°C;
◆湿度测量范围:0%RH~100%RH ;
◆湿度测量精度:±2%RH;
◆倾斜探测单元角度范围:-90°~+90°;
◆测量灵敏度:±0.01°;
◆振动加速度测量范围:±2g;
◆测量灵敏度:±0.05g;
◆响应频率:0-100Hz
◆太阳能电池功率:20W;?
◆监测单元运行环境温度:-40°C~+85°C;?
◆监测单元运行环境湿度:不大于 99%;?
◆监测单元防护等级:IP65;?
◆蓄电池使用寿命:5 年以上;?
◆太阳能电池板使用寿命:10 年以上;?
◆软件系统:终身免费升级。
5.4 系统特点
5.4.1 监测装置特点
(1) 抗干扰:防电磁、防水、防雷击,确保系统运行稳定可靠;
(2) 测量精度高:高精度、高分辨率、高可靠性数字倾斜传感器;?
(3) 具有数据采集、测量和通信功能,通过通信网络将测量结果传输到后端 综合分析软件系统;?
(4) 加电自启动功能;
(5) 具有在线自诊断功能;?
(6) 设备采用休眠、待机、定时传输相结合的低功耗模式设计,测量精度高;
(7) 数据采集前端采用多层屏蔽、抗干扰、抗雷击技术、确保系统运行稳定可靠;?
(8) 时间同步功能,能接收综合分析软件系统的对时命令,每天对时一次,
误差不大于 5s;
(9) 数据暂存功能,可以在异常时能存储30天以上的数据;
(10) 整体结构设计，安装方便快捷，安装后不会对杆塔后期运行维护造成
安全隐患;
(11) 具有适当的接口，供本地调试;
(12) 具有对大气温度、环境湿度、杆塔双轴倾角、雷击电流和频度、三轴 振动加速度等进行数据采集、测量和通信功能,通过通信网络将测量结果传输到后端综合分析软件系统;
(13) 装置主机采用太阳能加蓄电池或市电供电的模式,杆塔倾斜角度采集 单元采用太阳能加锂电池供电模式,在持续阴雨条件下,装置主机能够正常工作至少30天,杆塔倾斜角度采集单元能够正常工作至少1年以上;
5.4.2 综合分析软件特点
(1) 能定时自动接收数据采集单元的数据;
(2) 具有远程设置采集方式(自控方式或受控方式)、自动采集时间的功能;
(3) 后台软件根据用户需求,系统运行参数、报警参数、数据采集密度等可 以远程设置;
(4) 能向数据采集单元发送对时命令;?
(5) 能远程修改数据采集单元的 IP 地址和端口号;?
(6) 对监测的数据进行统计、分析和输出,以数字列表、曲线和图表的形式 显示相关参数;能对历史数据进行查询、分析,自动生成报表;
(7) 具备报警提示功能;
(8) 可以从其它MIS 系统进行接口;
(9) 可终身免费升级;
(10) 采用智能化大范围远程分布式数据实时监测在线传输方式,不受距离 限制,系统组网方便,并提供监测中心多级管理功能,实现在不同位置同时对多个监测点数据的监控。
5.5 监测系统通信、供电和运行方式
5.5.1 通信方式
监测装置采用3G/GPRS/CDMA通信方式传输数据。
5.5.2 供电方式
(1) 设备采用太阳能加蓄电池或市电供电的模式,在持续阴雨、无光照情况下,设备能正常工作30天以上;?
(2) 太阳能电池板采用单晶硅太阳能电池板。
(3) 设备能够远程实时采集电池电压数据,在后台能够实时了解现场设备电源供应情况;?
(4) 供电管理模块应具有低电压保护功能;?
(5) 采用免维护蓄电池,蓄电池使用寿命大于5年。
5.5.3 运行方式
系统可采用自动采集方式或者受控采集方式。自动采集方式，是它根据预先设定报警工作模式进行现场数据采集,然后自动将采集数据上传到后台服务器上,客户端可以连接上服务器下载监测数据; 受控采集方式,是远程数据采集终端一直等待客户端发送采集监测数据的命令或者其它控制命令,只有接收到控制命令,它才会进行相应的动作,这种模式可用于客户即时获取现场监测数据和实时设置工作状态。
https://www.doczj.com/doc/3b11919476.html,/video/play/id/2810 表于 2013-02-04 14:01:25 我想评分回到列表收藏此帖 作者：宜宾职业技术学院邹必文钟虎郑欣桐 指导教师：彭永杰 作品简介 开发背景： 随着科学技术、生产条件、生活水平的改善和提高，建筑结构的封闭化室内办公人员的增加，Indoor Air Quality(IAQ)室内空气品质的研究吸引了越来越多人的关注。 在这种情况下，设计开发一套智能办公室环境监测自动化系统是有现实意义的。目前，对于室内环境监测具仪表已经有很多种，但是绝大数产品只是用来监测不能起到改善作用，不具备自动控制调节室内空气质量、温湿度、排出二氧化碳以及对空气加湿和防范火灾的能力。实际上，单纯的监测不能提供经济可行的设备措施，因此只有以控制作为监测的后备支持，监测工作才可以更深入持久地开展下去，才能达到监测和控制的有机结合，尽快为人们创造良好的室内环境。 因此，本设计基于改善办公环境的自动化监测，提出“智能办公环境监测”系统，此系统旨在实现对室内空气温度、湿度、有害气体的预警监测、调节温度防范灭火措施及自我适应智能调节，利用MCU进行数据采集保证了前台数据的及时、准确，有利于进行全方位的监测，为人类办公环境打造一个健康的室内生存空间 功能说明： 本系统有两部分组成，一说基于Freescale PK10DN512ZVLL10控制的硬件系统，二说办公环境模拟以及其他驱动设备。
本系统结构简单，能够实现5种功能，分别是温湿度调节，热释电LED光控、空气质量监测、二氧化碳浓度含量监测以及车位监测显示。由于本系统是属于模拟系统，故系统中的各个功能模块皆由其他小型电子产品代替。 1、温湿度调节主要由加湿器、风扇、发光二极管、电磁水阀模拟，调节室内的温度升高、下降，湿度的加湿、减湿并显示温湿度数据和灭火。 2、热释电LED光控电路监测到有人时，控制LED的亮灭和光暗变化。 3、空气质量有TPM-300E采集有多种害气体以及异味时输出TTL信号，通过PWM控制风扇对室内空气进行调节并显示等级。 4、二氧化碳监测到气体浓度高于预设值时，控制风扇调节二氧化碳浓度并在显示屏上显示数据。 5、车位监测显示采用红外对管发射电路获取车位信息，将信号送入单片机，并在显示屏上显示。 平台选型说明 选用Freescale MK10DN512ZVLL10嵌入式开发板。
综述与评论 计算机测量与控制.2008.16(9) C omputer Measurement &Control 1217 中华测控网https://www.doczj.com/doc/3b11919476.html, 收稿日期:2008-06-08; 修回日期:2008-07-16。 作者简介:安茂春(1967-),山东莱阳人,副研究员,主要从事测试与故障诊断技术的管理工作。 文章编号:1671-4598(2008)09-1217-03 中图分类号:TP182 文献标识码:A 故障诊断专家系统及其发展 安茂春 (北京系统工程研究所,北京 100101) 摘要:文章对主要的故障诊断专家系统进行了系统的归纳和分类,主要关注故障诊断专家系统在军事领域的应用;重点讨论了基于规则的诊断专家系统、基于模型的诊断专家系统、基于人工神经网络的诊断专家系统、基于模糊推理的诊断专家系统和基于事例的诊断专家系统的技术要点、发展现状、优缺点及其在军事方面的应用;最后,对该学科的发展做出了预测,指出基于多种模型结合的诊断专家系统、分布式诊断专家系统、实时诊断专家系统是今后的发展方向。 关键词:专家系统;故障诊断;军事应用;基于规则推理;建模技术;人工神经网络;模糊推理;基于事例推理 A Survey on Fault Diagnosis Expert Systems An M ao chun (Beijing Institute o f System and Eng ineering ,Beijing 100101,China) Abstract:In this article w e present a s urvey of fault diagnosis expert system s,and categorize them into 5different types according to know ledge organiz ation m ethod and reasoning m ech anis m,w hich are ru le-b as ed fault diagn osis expert system,model-based fault diagnosis ex pert system,n eural netw ork fault diagnosis exp ert sy stem,fuz zy fault diagn osis expert system and cas e-based fault diagn os is expert sys -tem,for each type w e describ e its techn ical pr op erties,curren t status,ad vantag es and disadvantages,and application s in military field.At the end of th is article,w e point out that hybrid model-based,distributed and real-time diagnosis expert sys tems are fu tu re direction s. Key words:ex pert sys tem;fault diagnosis ;military application;rule -b as ed reasoning;modelin g;artificial neural netw or k;fuzzy reasonin g;ease-b as ed reasoning 1 故障诊断专家系统及其分类 专家系统(Ex per t Sy st em,ES)是人工智能技术(A rt if-i cial I ntelligence,A I)的一个重要分支,其智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。专家系统必须包含领域专家的大量知识,拥有类似人类专家思维的推理能力,并能用这些知识来解决实际问题。 故障诊断技术是一门应用型边缘学科,其理论基础涉及多门学科,如现代控制理论、计算机工程、数理统计、模糊集理论、信号处理、模式识别等。故障诊断的任务是在系统发生故障时,根据系统中的各种量(可测的或不可测的)或其中部分量表现出的与正常状态不同的特性,找出故障的特征描述并进行故障的检测与隔离。 故障诊断专家系统是将专家系统应用到故障诊断之中,可以利用领域知识和专家经验提高故障诊断的效率[1]。目前专家系统在故障诊断领域的应用非常广泛,如美空军研制的用于飞机喷气发动机故障诊断专家系统XM AN [2],N A SA 与M IT 合作开发的用于动力系统诊断的专家系统,英国某公司为英美军方开发的直升机发动机转子监控与诊断专家系统[3]等,此外在电力、机械、化工、船舶等许多领域中也大量应用了故障诊断专家系统。 根据知识组织方式与推理机制的不同,可将目前常用的故障诊断专家系统大致分为基于规则的诊断专家系统、基于模型 的诊断专家系统、基于人工神经网络的诊断专家系统、基于模糊推理的诊断专家系统和基于事例的诊断专家系统。 2 故障诊断专家系统对比分析 2 1 基于规则的诊断专家系统 在基于规则的诊断专家系统中,领域专家的知识与经验被 表示成产生式规则,一般形式是:if<前提>then<结论>其中前提部分表示能与数据匹配的任何模型,结论部分表示满足前提时可以得出的结论。基于规则的推理是先根据推理策略从规则库中选择相应的规则,再匹配规则的前提部分,最后根据匹配结果得出结论。 基于规则的诊断知识表达方式直观、形式统一,在求解小规模问题时效率较高,并且具有易于理解与实现的优点,因而取得了一定成功。20世纪90年代,国外在军用水压系统、电力供应网络等方面进行了应用。 但是,对于复杂系统,所观测到的症状与对应的诊断之间的联系是相当复杂的,通过归纳专家经验来获取规则有着相当的难度,且诊断时只能对事先预想到的并能与规则前提匹配的事件进行推理,存在知识获取的瓶颈问题。2 2 基于模型的诊断专家系统 在基于模型的诊断专家系统中,领域专家的专业知识包含在建立的系统模型中,这种基于模型的诊断更多地利用系统的结构、功能与行为等知识。相比基于规则的诊断专家系统,这种诊断方式能够处理预先没有想到的情况,并且可能检测到系统存在的潜在故障。这类系统的知识库相对容易建立并且具有一定的灵活性,已应用于航天器动力燃烧系统故障诊断等方面。
FANUC-Robot控制器故障诊断 错误分类概述 * 错误分类的目的是为了更容易地进行故障诊断。 * 每一次故障诊断前都要进行错误分类。 * 识别错误以及症状的类别，要先于故障诊断。 * 每一类错误在机器人操作中都同等严重。 * 错误类型分为： ?第一类错误 ?第二类错误 ?第三类错误 ?第四类错误 第一类错误慨述 * 症状 ?控制器死机 ?示教盒屏幕空白 * 潜在的原因 ?控制器AC 电源存在问题 ?断开器的问题 ?变压器的问题 ?控制器DC 电源线路的问题 ?电缆线问题 ?示教盒/缆线问题 ?电源供给单元损坏 ?电源供给单元保险丝熔断 ?开/关电路的问题 ?面板电路板保险丝 第二类错误概述 * 症状 ?示教盒锁死，没反应 * 潜在的原因 ?软件故障 ?主板的问题 @ CPU 模块，连同DRAM
@ FROM/SRAM 模块 ?示教盒/缆线/ISB 单元的问题 ?PSU 或者底板（激活信号）的问题 ?辅助轴控制卡的问题 第三类错误概述 * 症状 ?错误指示灯亮 ? KM1和KM2 关闭，因此伺服没有电源 ?屏幕上显示诊断信息 * 潜在的原因 ?伺服放大器的问题 ?马达/SPC 的问题 ?编码器/制动模块的问题 ?紧急停止线路的问题 ?紧急停止线路板的问题 ?紧急停止单元，连带KM1 和KM2 的问题 ?面板电路板的问题 ?缆线问题 第四类错误概述 * 症状 ?机器人只能在手动模式下工作 ?能够从示教盒运行程序 * 可能的原因 ?通讯或输入/输出的问题 @ 与PLC 之间没有通信 @ 行程开关等损坏 ?不正确的当地/远程开关设置，软件控制的。六控制器维修 1 无法开机
安全检测与故障诊断 题目：故障诊断技术发展现状 导师：魏秀琨 学生姓名：刘典 学号：14114263
目录 1 引言 (3) 2 故障诊断的研究现状 (3) 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 (3) 1.2基于信号处理的诊断方法对 (3) 1.3基于模型的诊断方法 (3) 1.4基于人工智能的诊断方法 (4) 2故障诊断研究存在的问题 (6) 2.1故障分辨率不高 (7) 2.2信息来源不充分 (7) 2.3自动获取知识能力差 (7) 2.4知识结合能力差 (7) 2.5对不确定知识的处理能力差 (7) 3发展方向 (8) 3.1多源信息的融合 (8) 3.2经验知识与原理知识紧密结合 (8) 3.3混合智能故障诊断技术研究 (9) 3.4基于物联网的远程协作诊断技术研究 (9) 4发展方向 (9)
1 引言 故障可以定义为系统至少有一个特性或参数偏离正常的范围，难于完成系统预期功能的行为。故障诊断技术是一种通过监测设备的状态参数，发现设备的异常情况，分析设备的故障原因，并预测预报设备未来状态的技术，其宗旨是运用当代一切科技的新成就发现设备的隐患，以达到对设备事故防患于未然的目的，是控制领域的一个热点研究方向。它包括故障检测、故障分离和故障辨识。故障诊断能够定位故障并判断故障的类型及发生时刻，进一步分析后可确定故障的程度。故障检测与诊断技术涉及多个学科，包括信号处理、模式识别、人工智能、神经网络、计算机工程、现代控制理论和模糊数学等，并应用了多种新的理论和算法。 2 故障诊断的研究现状 1.1基于物理和化学分析的诊断方法 通过观察故障设备运行过程中的物理、化学状态来进行故障诊断，分析其声、光、气味及温度的变化，再与正常状态进行比较，凭借经验来判断设备是否故障。如对柴油机常见的诊断方法有油液分析法，运用铁谱、光谱等分析方法，分析油液中金属磨粒的大小、组成及含量来判断发动机磨损情况。对柴油机排出的尾气(包含有NOX，COX 等气体) 进行化学成分分析，即可判断出柴油机的工作状态。 1.2基于信号处理的诊断方法对 故障设备工作状态下的信号进行诊断，当超出一定的范围即判断出现了故障。信号处理的对象主要包括时域、频域以及峰值等指标。运用相关分析、频域及小波分析等信号分析方法，提取方差、幅值和频率等特征值，从而检测出故障。如在发动机故障领域中常用的检测信号是振动信号和转速波动信号。如以现代检测技术、信号处理及模式识别为基础，在频域范围内，进行快速傅里叶变换分析等方法，描述故障特征的特征值，通过采集到的发动机振动信号，确定了试验测量位置，利用加速传感器、高速采集卡等采集了发动机的振动信号，并根据小波包技术，提取了发动机故障信号的特征值。该诊断方法的缺点在于只能对单个或者少数的振动部件进行分析和诊断。而发动机振动源很多，用这种方法有一定的局限性。 1.3基于模型的诊断方法 基于模型的诊断方法，是在建立诊断对象数学模型的基础上，根据模型获得的预测形态和所测量的形态之间的差异，计算出最小冲突集即为诊断系统的最小诊断。其中，最小诊断就是关于故障元件的假设，基于模型的诊断方法具有不依赖于被诊断系统的诊断实例和经验。将系统的模型和实际系统冗余运行，通过对比产生残差信号，可有效的剔除控制信号对
智能环境监测系统的设计 Design on the intelligent system of monitoring environment
摘要 系统主要由数据采集端和移动监控终端两部分组成。采用16位单片机SPCE061A为处理核心，在数据采集端，利用两片CD4067BE分别挂接16只DHT11温湿度传感器和16只光照强度传感器；采用10位ADC实现对环境声音的实时录制，加入OV7670摄像头进行实时拍照监控，最后把所采集到的数据帧通过NRF905无线传输模块传送到移动监控终端。在移动监控终端，通过NRF905接收数据，将处理后的环境参数数据进行显示，接收到的语音压缩编码通过10位DAC进行解码播放，通过按键切换进入全屏环境参数显示模式或全屏监控照片显示模式，并将接受到的环境参数、声音、照片存储到SD卡中。本文以SPCE061A超低功耗单片机为核心，设计了通用智能终端和智能温湿度传感器，重点介绍了该终端和传感器的任务、硬件、软件以及控制算法的设计与实现。硬件方面，介绍了系统各个部分的设计思想、原理电路以及，并给出了系统总硬件原理图；另外，为了实现系统的低成本和低功耗，在满足设计要求的前提下，尽可能选用了价格低廉和低功耗的元器件。软件方面，采用了时间触发的混合调度器模式设计，对系统各个任务进行了设计，并给出了系统软件低功耗设计方法。 关键词：SPCE061A；多节点；无线传输；HMI Abstract The system is designed for two parts of data acquisition terminal and mobile monitoring terminal. Its processing core is SPCE061A which is a 16 bits mcu. In the data acquisition terminal, 16 DHT11 of single bus temperature, humidity sensor and 16 light intensity sensor are hung on two CD4067BE. The environmental sound is recorded to coding and compression with 10 bits ADC which is built in the mcu at any time. Add OV7670 which is a camera module to monitor at anytime. ALL collected data is transmitted to the mobile monitoring terminal through NRF905 of wireless transmission module. In the mobile monitoring terminal, the data is received through NRF905.The environmental parameter data is displayed after dealing with and the compression coding of speech is decoded to play with 10 bits DAC.We can switch to full-screen environment parameter display mode or full-screen picture display mode with the keys. At last, the environmental parameter, sound and photos are stored to the SD card.Based on the SPCE061A ultra low power microcontroller as the core, a general intelligent terminal and intelligent temperature and
电气控制系统故障分析诊断及维修技巧 发表时间：2016-11-07T14:10:38.820Z 来源：《电力设备》2016年第16期作者：刘庚 [导读] 所以我们必须加大电气控制系统故障分析和维护力度，以此使其使用更加安全，运行更加可靠，进而提高控制效果与水平。 （福建晋江天然气发电有限公司福建省晋江市 362251） 摘要：随着科学技术的不断发展，各种自动控制设备也随着不断的发展和完善，这些设备离不开最基本的电气控制线路，也逐渐的被人们所熟悉掌握。和发达国家相比，我国对电气控制线路控制技术的研究较晚，发展速度也比较慢。近年来通过引进、吸收、消化，明显的提高了电气控制线路技术发展速度。由于电气的控制系统线路较多，线路发生的故障点比较隐蔽，所以影响了电气控制线路的稳定发展。文章分析了电气控制系统的常见故障及其危害，探讨了电气控制系统故障分析诊断及维修技巧。 关键词：电气控制系统；故障诊断；维修技巧 引言 众所周知，电气控制系统在确保电气设备有序运行、高效工作中发挥了不容忽视的重要作用，这一点不可否认，然而在具体应用中，电气控制系统不可避免的会出现各类故障，从而对系统自身、相关设备以及非故障设备构成威胁。所以我们必须加大电气控制系统故障分析和维护力度，以此使其使用更加安全，运行更加可靠，进而提高控制效果与水平。 一、电气控制系统常见故障及其危害 1、电气控制系统常见故障分析 有一些典型的电气控制系统故障可以为我们带来启示，从中获取故障检修经验，避免系统因故障更产生严重后果。引发电气控制系统故障的原因有许多，绝大多数体现在设计上的错误，以及设备安装质量低、设备自身缺陷等，常见的几种系统故障为：（1）过负载。过负载故障体现为电气控制系统中的电机电流超过了额定电流，引发电机过负载故障诱因有很多，例如负载、电压骤然大幅度增高、电机缺相运行等。（2）形式不同的短路。短路故障包括两相短路、三相短路、一相接地短路以及电机或变压器一相绕组中的匝间短路等。（3）过电流。过电流指的是电器元件或电动机超过了限定电流的运行状态，通常比短路电流要小，很少超过6In，过电流故障的原因多来源于错误的起动及负载转矩过高等。（4）电源缺相。交流异步电动机在常规工作当中，因为三相电源包含的一相熔断器熔断所引发的电动机缺相运行。 2、故障的危害 想要真正了解电气控制系统故障，其发生后的危害也有必要了解。（1）电气控制系统在正常运行中，绝缘破损或者接线错误及负载短路后，短路时形成瞬时故障电流可激增到额定电流的数十倍以上，使配电线路或电气设备因过流所生成的电动力而遭到损毁，甚至造成火灾。（2）电流过大不仅会中止电器控制系统，还可能让电气设备遭到损坏，进而引起电动机转矩过大，让机械转动部件破损。（3）交流异步电动机在缺相电源低速运行或堵转时，其产生的定子电流十分强劲，遇到故障会让电动机绕组烧毁。（4）电气控制系统发生故障还可能导致电网电压降低，直接波及到其他设备或用户，让正常工作与生产遭到破坏，严重时会使配电系统彻底瘫痪。 二、电气控制系统故障诊断分析性 1、调查研究法 对电气控制线路的故障诊断调查研究法可以让故障检测人员有效而且快速的对故障性质、范围以及类型进行判断掌握，使工作人员可以迅速的做出故障准确诊断，把在检修诊断过程中的盲目性降低。调查研究法的主要方式是：第一点是问，故障诊断人员向操作电气设备的人员询问在故障发生之前、发生中和发生后的电气线路状况，问的内容应该是在电气控制线路发生事故前有没有冒烟、冒火、有无响声、发生频率、在事故发生之前有没有停机、过载或者高频率启动现象，有没有更换过原件、是否私下维修等等问题，从这些问题中可以知道，调查研究法的最主要的判断故障方式就是问，通过问就可以大致的判断出故障发生的部位以及发生故障原因等。第二点是望，望就是要对发生故障的设备部位进行观察，看的主要部分就电气设备的外观，看电气设备是否有可能会有故障发生的预兆，比如短路、接地、线路松动、断线等状况。第三点是闻，电气线路中如果出现烧坏等现象，维修人员就可以通过闻的方式进行判断，从而准确的判断线路故障发生的性质和部位。第四点是摸，在摸的时候，必须要保证电流已经切断，触摸线路是否发热，确定该条线路是否在正常运营。 2.2原理图、逻辑分析法 运用逻辑分析法的根据是控制线路中工作原理的关系和环节，并且根据线路故障的现象进行具体的分析，把检查的范围迅速缩小，从而确定故障的发生部位。运用逻辑分析法的主要前提是要根据系统电路原理图分析，准确判断故障所在的位置，使用逻辑分析法的目的是比较快捷方便，因此逻辑分析法比较适用于有复杂线路的故障检查中。由于复杂的线路中经常会有许多电气零件以及接线，如果检查维修人员逐一检查，不仅工作量大、时间长，且容易出现差错。 检查维修人员在使用逻辑分析法进行线路检查时，应该按照相应管理图纸对线路故障进行具体分析，准确的找到故障所在的位置。逻辑分析法可以帮助维修人员快速的把复杂问题进行分析，把一些比较专业复杂的问题变得简单化，避免检查人员莽撞的检查，使尽快的排除故障。 2.3实验法 实验法就是需要对电气控制线路进一步检查时，或是使用常规检查无法判断故障的时候，可以对电气控制线路的故障进行通电实验检查。但是实验法使用前提是不能把电气设备和机械设备损坏，不能把事故的范围进行扩大化。 在进行实验之前，应该尽量的把传动机与电动机分开，调节器里的相关开关在零位，把开关还原的最初的位置。如果传动机和电动机无法彻底分开，可以把主线路切断，根据检查中的实际需要把其它部位的线路也切除掉，把检查的范围进一步的缩小，同时也是为了避免故障进一步的扩大，避免意外情况的发生。如果要把电气设备打开，应该在操作设备的人员的配合下打开。 三、电气控制系统故障维修技巧探讨 1、通过有效充分利用排查的方式进行维修 利用排查法进行维修是最基本的方法，它的主要内容涉及故障代码的研究和分析、系统的自排查过程、万能表排查和短路排查四种方法。由于上述已经涉及相关内容的探讨，在这里不再多加赘述。
智能故障诊断技术知 识总结
智能故障诊断技术知识总结 一、绪论 □智能： ■智能的概念 智能是指能随内、外部条件的变化，具有运用知识解决问题和确定正确行为的能力。 ■低级智能和高级智能的概念 低级智能——感知环境、做出决策和控制行为 高级智能——不仅具有感知能力，更重要的是具有学习、分析、比较 和推理能力，能根据复杂环境变化做出正确决策和适应 环境变化 ■智能的三要素及其含义 三个基本要素：推理、学习、联想 推理——从一个或几个已知的判断（前提），逻辑地推断出一个新判断（结论）的思维形式 学习——根据环境变化，动态地改变知识结构 联想——通过与其它知识的联系，能正确地认识客观事物和解决实际问题 □故障： ■故障的概念 故障是指设备在规定条件下不能完成其规定功能的一种状态。可分为以下几种情况：
1.设备在规定的条件下丧失功能； 2.设备的某些性能参数达不到设计要求，超出允许范围； 3.设备的某些零部件发生磨损、断裂、损坏等，致使设备不能正常工作； 4.设备工作失灵，或发生结构性破坏，导致严重事故甚至灾难性事故。 ■故障的性质及其理解 1层次性——系统是有层次的，故障的产生对应于系统的不同层次表 现出层次性。一般可分为系统级、子系统级、部件级、 元件级等多个层次；高层故障可由低层故障引起，而低 层故障必定引起高层故障。诊断时可采用层次诊断模型 和诊断策略。 2相关性——故障一般不会孤立存在，它们之间通常相互依存和相互 影响，如系统故障常常由相关联的子系统传播所致。表 现为，一种故障可能对应多种征兆，而一种征兆可能对 应多种故障。这种故障与征兆间的复杂关系导致了故障 诊断的困难。 3随机性——故障的发生常常是一个与时间相关的随机过程，突发性 故障的出现通常都没有规律性，再加上某些信息的模糊 性和不确定性，就构成了故障的随机性。
《传感器与物联网技 术》 综合报告 题目：智能环境与物联网技术 专业： 学号： 姓名： 提交日期：二О一六年六月 摘要
环境与所有人的日常生活都息息相关，而物联网技术也随着计算机技术，信息技术，以及智能技术的发展越来越多的开始被应用到我们的日常生活中来。本文主要针对物联网技术应用到环境监测中的相关问题进行了分析与探讨。 智能环境利用各种传感器技术，移动计算，信息融合等技术对空气环境，海洋环境,河,湖水质，生态环境，城市环境质量进行全面有效地监控，通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析，建立全国性的污染源信息综合管理系统，为采取环境治理措施和污染预警提供更客观，有效的依据。 关键字：智能环境物联网技术传感器
目录 1引言 (4) 1.1 物联网简介 (4) 1.2智能环境研究的目的和背景 (4) 2需求分析 (4) 2.1智能环境功能需求分析 (5) 2.2各子系统需求分析 (5) 2.2.1大气污染监测子系统需求分析 (5) 2.2.2海洋污染监测子需求分析 (5) 2.2.3水质监测子系统需求分析 (5) 2.2.4生态环境检测子系统需求分析 (5) 2.2.5城市环境检测子系统需求分析 (5) 2.3其他非功能需求分析 (6) 2.3.1可靠性需求 (6) 2.3.2开放性需求 (6) 2.3.3可扩展性需求 (6) 2.3.4安全性需求 (6) 2.3.5应用环境需求 (6) 3详细设计 (6) 3.1各环境监测子系统解决方案 (6) 3.2智能环境监测系统结构图 (5) 3.2.1各子系统环境监测拓扑结构图 (6) 4结论 (12) 参考文献 (13)
电力系统故障的智能诊断综述 发表时间：2016-06-30T14:34:41.580Z 来源：《电力设备》2016年第9期作者：李艳君蒋杰李玉玲李飞翔 [导读] 在电力系统中，设备故障诊断和厂站级的故障诊断经过了几十年的发展和改革，现今已经较为成熟，而电力系统层面的故障才刚刚开始。 李艳君蒋杰李玉玲李飞翔 （国网新疆检修公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：常用的智能故障诊断技术有专家系统、人工神经网络、决策树、数据挖掘等，专家系统技术应用最广，最为成熟，但是也需要结合使用其他智能技术来克服专家系统技术自身的缺点。智能故障诊断技术的发展趋势主要有多信息融合、多智能体协同、多种算法结合等，并向提高智能性、快速性、全局性、协同性的方向发展。基于此，本文就针对电力系统故障的智能诊断进行分析。 关键词：电力系统；故障；智能诊断 引言 文章对电力系统故障的智能诊断进行了详细的阐述，通过对电力系统的简介，和对故障诊断的发展阶段进行了简要的分析，并阐述了电力系统故障的智能诊断实际应用存在的问题及对策，文章最后指出了电力系统故障的智能诊断的发展趋势。望文章的阐述推动电力系统故障的智能诊断的发展。 1电力系统概述 电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。电力系统的主要功能是将自然界中的能源，通过先进的发电动力装置，将能源转换为电能。在通过输电线路和变压系统，将电能传送到各个用户。为了实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能。 2电力系统故障智能诊断技术及发展现状 2.1智能故障诊断技术 传统的故障诊断方法分为基于信号处理和基于数据模型，均需要人工进行信息的处理和分析，缺乏自主学习能力。随着人工智能技术这一新方法的产生及发展，为故障诊断提供了初步的自动分析和学习的途径。人工智能技术能够存储和利用故障诊断长期积累的专家经验，通过模拟人大脑的逻辑思维进行推理，从而解决复杂的诊断问题。 目前在电网故障诊断领域出现了包括专家系统、人工神经网络、决策树理论、数据挖掘、模糊理论、粗糙集理论、贝叶斯网络、支持向量机及多智能体系统等技术以及上述方法的综合应用。 目前，在对电网故障智能诊断领域的研究中，依靠单一智能技术的系统多，信息的综合利用研究较少，协同技术的研究应用更少；投入运行的诊断系统多为专家系统，但是离线运行的多，在线运行的很少。即使广泛投入使用的专家系统也同样存在着：（1）知识的获取和管理问题，难以获取较高适应度和准确度的知识。（2）推理的效率问题。（3）故障诊断的在线应用问题，目前仅限于离线故障诊断，该结论不能指导对电网的实际控制。（4）故障诊断的动态分析问题，缺乏故障的动态分析，从而屏蔽了很多有用的细节，尤其是各元件之间的相互关联关系等。基于以上问题，采用决策树方法可以对系统信息进行归类梳理，可以提高专家系统的速度；通过粗糙集方法建立清晰的数学模型；采用数据挖掘和关联性规则可以提高故障诊断分析的准确度。这几种方法的结合应用有助于提高故障诊断的智能水平、效率和准确度。 2.2电力系统故障智能诊断发展现状 电力系统连锁故障分析理论与应用中提到，电力系统故障智能诊断是相对传统的故障诊断而言的。在传统的故障诊断方法可划分为两类。其一是关于信号出路的方法。其二是数学模型的方法。这些都需要人为地区判断和分析，这些方法应用是没有自动化的处理能力。故障的智能诊断是将传统的方法，与当下先进的计算机技术有效的结合，形成的人工智能技术的新方法，对电力系统的故障进行智能的诊断，这是故障诊断技术发展的新时期。 3智能故障诊断面临的问题和对策 3.1智能故障诊断面临的问题 知识的获取和管理问题，也可以说是规则的表达和维护问题。知识是专家系统行为的核心，如何根据系统的变化，获取具有较高适应度和准确度的知识（规则）。对知识的一致性、冗余性、矛盾性和完备性进行检验、维护和管理，是专家系统亟需解决的首要问题。 推理的效率问题，也可以说是如何解决规则组合爆炸的问题。规则库的规模增大以后，搜索的运算量迅速增长，尽管人们提出了许多算法，规则组合爆炸的问题还是没有得到满意的解决。 故障诊断的在线应用问题。以往的故障诊断离线运行，只能告诉调度员已有故障是如何发展的，因为运行方式的多变性，离线故障诊断结论不一定能够指导调度员对电网的实际控制；只有做到在线运行，才能及时帮助调度员进行控制决策。 故障诊断的动态分析问题。以往的故障诊断只能进行静态分析，忽略了故障动态过程的大量有用的细节，尤其是采用了高速保护的大型电网，更加需要分析动态过程，例如快速相继开断过程中的顺序和相互关系、复杂故障中各元件之间的相互影响、电压崩溃的动态过程、运行方式切换或调度控制过程对电网的影响等。 3.2智能故障诊断面临问题的解决对策 对于知识的获取和管理问题，可以采用提高故障诊断系统的学习能力的方法，如 ANN、数据挖掘、仿生学方法等。这些智能方法都有其优点和局限性，需要有针对性地应用。 对于推理的效率问题，可以采用计算速度更快的计算机硬件和软件算法，通信速度更快的数据采集和传输手段；数据挖掘是从各种复杂故障中发现最常见的故障或分解出简单故障的有力手段；建立系统的故障案例库，可以降低决策分析的计算量，提高诊断推理的效率。 对于故障诊断的在线应用和动态分析问题，可以采用更能够反映电网实时运行状态的信息，如广域量测系统、高速保护信息系统和故障录波信息系统、稳定控制系统等提供的动态数据；实时进行电网的灵敏度分析，动态分析电网的健康状况；增量挖掘技术只处理实时的
Harbin Institute of Technology 控制系统故障诊断技术 课程报告 专业：控制科学与工程 学号：15S004001 姓名： 日期：2016.4.12 控制系统故障诊断技术(FDD)，在核心上属于模式识别范畴，通过冗余控制及自诊断等
思想处理系统故障，提高系统性能与可靠性。主要环节内容包括特征提取(如量值描述、模糊描述、模型与数据结合描述等)，故障分离估计及评价决策。其中系统的表征包括输入输出状态，参数特征，逻辑经验，通过状态观测可以判定失效的观测器。 控制系统故障诊断主要思想在于特征分析，包括信号处理，通过控制领域方法，进行诊断与容错处理。本质上，是控制学科的一门下属学科，建立的体系要基于控制系统理论基础，系统四个部分分别是：被控对象、控制器、执行器、传感器。重点在于传感器的故障诊断。 故障诊断本身又可以分为故障检测，只判断有无故障；与故障分离，即可以定位具体故障。 诊断方法类型包括基于数学模型及基于专家(模糊)知识两种。体现在发展历程上，即2000年以前诊断方法主要是阈值方法，而2000年之后才逐渐引入智能化。 这一技术的目的包括提高系统鲁棒性，这种鲁棒性，并非简单的对参数变化具有的不敏感性，还包括系统自身对结构变化的自适应性；此外，另一个目的是容错性，即再系统局部发生故障时，可以有冗余部件替换掉有问题部件。 控制系统容错技术在方法上，包括 1、并行冗余，主要处理控制器故障，包括串并联结构，冷热备份等等； 2、鲁棒控制，需要考虑系统局部关系的完整性设计，具有多模型自适应能力； 3、系统重构，指的是余度系统故障时，使系统转入新工作结构而采用的余度管理措施，称为重构。系统重构技术充分利用系统的信号和资源，可以使系统获得更高的可靠性和生存性。在系统发生故障时可以迅速反应，重新构建控制器，通常采用FPGA实现，达到不同阶段完成不同功能。 4、人工智能，是近来发展迅速的智能化方法，包括神经网络、模糊专家控制等。 如上图为神经网络控制器的示意图。作为一种黑箱结构，神经网络的优势在于只要有一层隐含层就可以做到任意的非线性拟合。 控制系统故障诊断实现途径包括：提高元部件可靠性及整体可靠性设计，如冗余设计、简化设计等。故障诊断的观测器通常采用基于李雅普诺夫原理的自适应观测器与奉献观测器的结合。通过可观自由度、传感器数量对故障定位，通过解耦控制器，容错控制，使血糖具有冗余能力。在实际应用中观测器速度一定大于控制器，及观测器极点相比于控制器一定更远。当系统干扰较大时，可将观测器换成卡尔曼滤波器。闭环故障诊断的难点在于故障可能由于闭环本身产生。 以上内容完全来自课堂笔记与个人观点，下面是我查阅到的控制系统故障诊断的一些基本内容： 容错控制是 20 世纪末期发展起来的一种提高控制系统可靠性的技术 . 容错控制系统设计主要包括 故障诊断和容错控制系统的设计, 这两个方面现都成为控制理论领域的研究热点. 控制系统是由被控对象、控制器、传感器和执行器组成的复杂系统, 其各个基本环节
10-35kV配电室环境监控系统智能化改造技术方案 电科恒钛智能科技 2020年4月
目录 1 10-35kV配电室环境控制要求 (1) 2 10-35kV配电室辅助设施现状及存在问题 (1) 3 10-35kV配电室辅助设施目标功能 (1) 4 配电室环境监控改造方案 (3) 4.1 配电房综合监控装置 (3) 4.2 传感器采集单元 (4) 4.3 环境控制单元 (4) 4.4 排水单元 (6) 4.5 消防系统接口 (6) 4.6 照明控制单元 (6) 4.7 其它辅助设施 (6) 5典型10kV配电室改造布置图 (7)
1 10-35kV配电室环境控制要求 根据国网公司10～35kV的户主要设备长期运行环境要求及变电运行相关管理规定，变电站配电室的环境要求包括： 2 10-35kV配电室辅助设施现状及存在问题 现有已建成的常规变电站均未配置辅助控制系统及环境控制系统，变电站环境参数未考虑数据采集及在线监测，配电室环境控制均采用人工控制方式，由运行人员根据外部环境条件，到变电站现场巡视及操作，在各配电室通过人工控制空调运行模式、风机启停、百叶窗开关等方式就地控制配电室环境，无法实现自动控制和在线监测。 现有常规变电站风机均为普通通风机，空调为普通民用空调，进风窗为普通通风百叶。通过人工控制空调运行模式、风机启停、百叶窗开关等方式就地控制配电室环境，无法自动控制及和在线监测。 3 10-35kV配电室辅助设施目标功能 针对目前变电站配电室运行环境现状，需在配电室配置一套配电房综合监控装置，该装置包含环境数据采集单元、环境控制（温湿度）单元、照明控制单元、火灾报警与消防系统接
智能故障诊断技术知识总结 一、绪论 □智能： ■智能的概念 智能是指能随、外部条件的变化，具有运用知识解决问题和确定正确行为的能力。 ■低级智能和高级智能的概念 低级智能——感知环境、做出决策和控制行为 高级智能——不仅具有感知能力，更重要的是具有学习、分析、比较和推理能力， 能根据复杂环境变化做出正确决策和适应环境变化 ■智能的三要素及其含义 三个基本要素：推理、学习、联想 推理——从一个或几个已知的判断（前提），逻辑地推断出一个新判断（结论）的思维形式 学习——根据环境变化，动态地改变知识结构 联想——通过与其它知识的联系，能正确地认识客观事物和解决实际问题 □故障： ■故障的概念 故障是指设备在规定条件下不能完成其规定功能的一种状态。可分为以下几种情况： 1.设备在规定的条件下丧失功能； 2.设备的某些性能参数达不到设计要求，超出允许围； 3.设备的某些零部件发生磨损、断裂、损坏等，致使设备不能正常工作； 4.设备工作失灵，或发生结构性破坏，导致严重事故甚至灾难性事故。 ■故障的性质及其理解 1层次性——系统是有层次的，故障的产生对应于系统的不同层次表现出层次性。 一般可分为系统级、子系统级、部件级、元件级等多个层次；高层故 障可由低层故障引起，而低层故障必定引起高层故障。诊断时可采用 层次诊断模型和诊断策略。 2相关性——故障一般不会孤立存在，它们之间通常相互依存和相互影响，如系统 故障常常由相关联的子系统传播所致。表现为，一种故障可能对应多 种征兆，而一种征兆可能对应多种故障。这种故障与征兆间的复杂关 系导致了故障诊断的困难。 3随机性——故障的发生常常是一个与时间相关的随机过程，突发性故障的出现通 常都没有规律性，再加上某些信息的模糊性和不确定性，就构成了故 障的随机性。 4可预测性——设备大部分故障在出现之前通常有一定先兆，只要及时捕捉这些征 兆信息，就可以对故障进行预测和防。 □故障诊断： ■故障诊断的概念 故障诊断就是对设备运行状态和异常情况做出判断。具体说来，就是在设备没有发 生故障之前，要对设备的运行状态进行预测和预报；在设备发生故障之后，要对故 障的原因、部位、类型、程度等做出判断；并进行维修决策。 ■故障诊断的实质及其理解 故障诊断的实质——模式识别（分类）问题
嵌入式智能故障诊断系统设计 摘要：针对传统的故障诊断方法精度不高，实时性不好的问题，在嵌入式系统 环境下进行故障实时诊断系统的优化设计。本文首先分析了机械状态监测及故障 诊断的相关理论，然后详细分析了嵌入式智能故障诊断系统的设计与实现。实验 结果表明，采用该故障诊断系统进行滚动轴承故障实时检测非常便捷实用又适于 后续联网管理。 关键词：嵌入式系统；滚动轴承；故障诊断；硬件系统 引言 随着现代科技的不断发展，机械设备早已不是一个纯机械装备，而是融合了自动控制、 液压与气压传动等技术的结构和功能都十分复杂的系统。这给机械运行状态的监测和故障诊 断提出了越来越高的要求。机械运行过程中发生的故障不仅会导致重大经济损失，还可能给 人身安全带来极大威胁。因此，实时监测机械设备的运行工况并及时诊断故障，对经济效益 和社会效益的提高都有极其重要的意义。 1 机械状态监测和故障诊断的相关理论 机械诊断技术是通过监测机械设备运行状况，发现故障并预报故障发展趋势，诊断故障 类型及故障原因，确保机器正常运转的技术。目前，普遍采用的机械诊断技术有振动监测、 油液监测、噪声监测和无损探伤等。油液光谱分析技术通过分析机油中的金属颗粒物浓度， 能准确判断机械设备传动系统是否存在磨损型故障隐患。无损探伤技术利用物质的光、磁和 电等特性，能够在不损坏工件或改变机械设备运行状态的前提下准确完成机械部件工况的监测。 故障机理分析是机械诊断的关键。故障机理是在理论研究和实验分析的基础上得到的反 映故障信号和机器参数关系的表达式。从采集到的机械设备的状态信号，它能方便诊断出故 障的位置。这些状态信号通常是机械设备运行过程中表现出来的物理或化学现象，如机械振动、运行噪声、机器温度、油压波动、功耗增多和异常气味等。机械运行状态监测是通过各 种传感器采集机械设备运行过程中的物理或化学状态信号，并据此诊断故障的类型及原因。 故障信号的提取与处理是机械诊断中的重要步骤。通过分析传感器采集到的反映机械设备运 行状态的信号，提取出机械故障特征信息，从而为故障类型和故障原因的准确诊断提供可靠 的依据。信号处理方法经历了从时域分析到频域分析，再由频域分析到时频域分析的发展过程。频域分析将采集到的机械状态信号从时域变换到频域。典型的频域分析法有基于快速傅 里叶变换的经典谱估计法和现代谱估计法。时频分析技术同时在时域和频域分析机械非平稳 信号，其中Wigner-Ville时频分布等时频分析技术在机械诊断中得到了普遍应用。 2 嵌入式智能故障诊断系统设计 本系统将整体结构分为四层，包括管理层、功能层、推理层和数据层。管理层主要负责 整个系统的管理机制与通信机制。决策需要通信的Agent双方需要对话，还是需要进行知识 的交换。二是要Agent之间的关系作出判断。Agent之间的交互有两种关系：正关系和负关系。正关系表示Agent的规划有重叠的部分，或某个Agent具备其他Agent不具备的能力， 各Agent可通过管理层的协调获得帮助，负关系会导致冲突。管理层要进行协调，达到冲突 的消解的目的。功能层是多Agent诊断系统的核心层。主要包括知识处理、特征提取、实时 监控、故障诊断与故障决策等功能组件。推理层处于数据层和功能层之间。主要提供各功能 组件所需的知识或数据，并对推理机制进行定义。数据层包括数据库、知识库与扩展知识库 三个方面。数据库主要用于存储由传感器获得的各种信息，知识库为众多相关领域的专家的 经验总和。扩展知识库主要是为系统的日后扩展诊断功能留下接口。在管理层中主要有两个Agent：管理Agent和数据传输Agent。管理 Agent负责协调各Agent和通信，数据传输Agent 负责与后台计算机上的通信Agent之间传输巡检数据。具体诊断时，数据采集子系统将被诊 断设备的运行状态、参数等数据采集输入到诊断系统，一方面提供给PC端显示，另一方面，将数据提供给诊断方法 Agent，形成诊断请求。管理Agent对诊断请求进行任务分解，得出 多个子任务，再根据对诊断Agent的认识，将诊断任务分配给适当的诊断Agent。管理Agent 还要负责诊断Agent间的工作协调、协作和借助于KQML语言通信，以及将各诊断Agent的