[发明专利]基于传感器网络的大规模反应釜分布式故障诊断方法

摘要

基于传感器网络的大规模反应釜分布式故障诊断方法，其中的传感器节点单元主要包括：检测模块、通信模块和计算模块。所提方法包含以下技术步骤：1)建立大规模反应釜系统的级联模型；2)构建基于传感器网络的分布式故障诊断器，确定各传感器节点之间的信息交互关系；3)设计最优的诊断器参数，优化故障诊断器性能；4)设计故障评估策略，根据诊断器产生的残差信号进行故障诊断。本发明提出的故障诊断方案具有低功耗、低成本、分布式的特点，配置过程中有很大的空间自由度，维护及扩展方便，符合大型化工生产规模化、连续化的特点，能改善传统的集中式故障诊断方案在工业应用中存在的布局布线约束及可靠性等问题。

主权项

1.基于传感器网络的大规模反应釜分布式故障诊断方法，其特征在于，传感器节点单元包括：检测模块、通信模块和计算模块；检测模块用以采集反应釜的物料浓度、温度信息；通信模块用于和邻居节点进行信息交互；计算模块是诊断器单元，根据自身的量测信息和邻居节点共享的量测信息产生残差信号，并判断是否发生故障；该方法包括以下技术步骤：1)建立大规模反应釜系统的级联模型：通过构建大规模反应釜系统的状态空间模型来描述其动态特性，分别将系统状态、噪声信号、故障信号用维数的状态向量加以表示，并用关联矩阵描述子系统之间的联系；2)构建基于传感器网络的分布式故障诊断器，确定各传感器节点的交互关系：分别为每个反应釜配置一个传感器节点，每个节点单元都包含检测模块、通信模块和计算模块；各节点测量对应反应釜的输出数据并与邻居节点进行信息交互，同时补偿传感器饱和、数据的量化编码、传感器失灵及传感器网络的通信不可靠问题造成的影响；之后根据设定的数据处理算法生成残差信号，根据残差信号进行故障评估；所述步骤2)中，各传感器节点中诊断单元的工作过程包括两部分：残差信号的产生及故障评估；为生成残差信号，各诊断单元分别根据如下算法对量测数据进行处理：式中，是传感器节点i中诊断单元建立的状态向量，是对应诊断单元计算所得的残差信号，参数aij确定了各节点的交互关系，Ki，Hij，Li是待设计的故障诊断器参数；3)设计最优诊断器参数，优化故障诊断器性能：根据步骤1)中建立的级联模型的参数及传感器网络的特征参数求解步骤2)中所述故障诊断器的具体参数，通过最小化分布式故障诊断器对未知噪声和干扰信号的抑制率γ来求解最优的故障诊断器参数；4)设计故障评估策略，根据诊断器产生的残差信号进行故障诊断：根据各传感器节点中故障诊断单元产生的残差信号设计故障评估指标，通过比较评估指标与报警阈值实现对故障的诊断。