專利名稱：瓦斯傳感器故障智能診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種對瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，尤其涉及一種利用信息融合技術(shù)、徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)非線性擬合能力，構(gòu)造高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器，實現(xiàn)瓦斯傳感器智能故障診斷。
背景技術(shù)：
煤礦瓦斯傳感器在井下高溫、高濕、大粉塵的惡劣環(huán)境下容易發(fā)生故障，一般是通過人工定期巡查查找故障進行排除，這種人工做法費時費力，同時還會影響生產(chǎn)。目前還沒有一種可以自動檢測故障瓦斯傳感器，并能給出故障原因，形成簡便快速效果，快速排出故障、提高瓦斯預(yù)報可靠性的檢測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了瓦斯傳感器故障智能診斷裝置。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案為瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，由傳感器、高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器、故障診斷系統(tǒng)、被檢瓦斯傳感器組成，相關(guān)數(shù)量(風速、風量、溫度、CO2)通過傳感器輸出信號作為向高 精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器信號輸入，高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器與故障診斷系統(tǒng)相連，輸出診斷結(jié) 果，形成信號輸出輸入回路，測點瓦斯與被檢瓦斯傳感器相連，并且向故障診斷系統(tǒng)輸出信號，形成信號傳輸回路。所述的高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器根據(jù)各相關(guān)參量值計算出高精度的瓦斯逼近值，以逼近值作為監(jiān)測瓦斯傳感器狀態(tài)的參考基準，來實現(xiàn)對瓦斯傳感器有效的故障診斷。本發(fā)明專利利用徑向基函數(shù)(Radial Basis Function,RBF)網(wǎng)絡(luò)強大的非線性擬合能力，將基于RBF網(wǎng)絡(luò)的信息融合技術(shù)應(yīng)用于瓦斯傳感器的故障診斷，通過對影響測點瓦斯?jié)舛鹊母鞣N相關(guān)信息融合，利用高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器輸出和被測瓦斯傳感器實際輸 出之差與設(shè)定的閾值比較，檢測瓦斯傳感器故障診斷，改變?nèi)斯し蛛x出瓦斯傳感器各自檢驗的費工費時的舊方法，增加了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為發(fā)明專利故障診斷結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為某采煤工作面瓦斯傳感器的設(shè)置圖。圖3為發(fā)明專利RBF網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，由傳感器1、高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器 2、故障診斷系統(tǒng)3、被檢瓦斯傳感器4組成，相關(guān)數(shù)量(風速、風量、溫度、CO2)通過傳感器1輸出信號作為向高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器2信號輸入，高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器2與故障診斷 系統(tǒng)4相連，輸出診斷結(jié)果，形成信號輸出輸入回路；測點瓦斯與被檢瓦斯傳感器4相連，并 且向故障診斷系統(tǒng)4輸出信號，形成信號傳輸回路。如圖2所示，T0上隅角瓦斯傳感器，T1^T2為回風巷瓦斯傳感器，T3、T4為進風巷瓦 斯傳感器，同時還有風速、溫度、CO2等傳感器(未在圖中明示)?？梢钥闯觯咚箓鳚舛扰c 環(huán)境中的風速、風量、溫度、CO2及Tp T2的參數(shù)有關(guān)，當風速、風量變化時，瓦斯傳感器T1及 T0> T2都將發(fā)生改變，進而影響到溫度值和CO2含量值，可見，在風速、風量、瓦斯?jié)舛取囟?值和CO2含量等相關(guān)因素的共同作用下決定了瓦斯傳感器1\。如圖3所示，RBF網(wǎng)絡(luò)以這些對應(yīng)傳感器的輸出信號作為輸入，通過對這些相關(guān)參量實測數(shù)據(jù)樣本的離線學(xué)習(xí)而達到預(yù)期的訓(xùn)練目標后，便建立了瓦斯傳感器T1高精度RBF 網(wǎng)絡(luò)逼近模型，構(gòu)成高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器。然后使高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器進行在線工作， 根據(jù)風速、風量、溫度、CO2及TpT2等傳感器測得的這些影響瓦斯傳感器T1的各相關(guān)參量值 計算出高精度的瓦斯逼近值y'，1’被故障診斷系統(tǒng)作為監(jiān)視T1傳感器測量值y的參考基 準來實現(xiàn)對瓦斯傳感器T1狀態(tài)的有效監(jiān)測，當瓦斯傳感器T1沒有發(fā)生故障時，y'與y的殘 差很??；當瓦斯傳感器T1發(fā)生故障時，y不能準確反映測點瓦斯?jié)舛攘?，此時，y'和y的殘 差也相應(yīng)會發(fā)生很大變化；設(shè)計的故障診斷系統(tǒng)由y和y'的殘差變化情況，依據(jù)一定的診 斷策略便能做出故障診斷。設(shè)計的故障診斷系統(tǒng)中，設(shè)定閾值θ，當y'與y的殘差絕對值|y-y' |彡θ時， 就可以判定瓦斯傳感器出現(xiàn)了故障，閾值θ在實際確定中需要經(jīng)驗性知識和實際數(shù)據(jù)的 驗證，本文則首先根據(jù)經(jīng)驗，采用了樣本離線訓(xùn)練誤差和噪聲標準差的大小來確定閾值，即 用離線訓(xùn)練誤差的最大值與瓦斯傳感器輸出噪聲標準差ο的3倍之和作為閾值，這樣選擇 閾值消除了由輸出噪聲和學(xué)習(xí)誤差造成的誤報警；然后在實際應(yīng)用中檢驗核對該閾值，允 許根據(jù)實際情況進行相應(yīng)調(diào)整。本發(fā)明專利可以自動檢測故障瓦斯傳感器，并能給出故障原因，形成簡便快速效 果，快速排出故障、提高瓦斯預(yù)報可靠性。
權(quán)利要求
瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，其特征在于傳感器輸出信號作為向高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器信號輸入，高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器與故障診斷系統(tǒng)相連，輸出診斷結(jié)果，形成信號輸出輸入回路，測點瓦斯與被檢瓦斯傳感器相連，并且向故障診斷系統(tǒng)輸出信號，形成信號傳輸回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，其特征在于高精度RBF網(wǎng) 絡(luò)逼近器根據(jù)各相關(guān)參量值計算出高精度的瓦斯逼近值，以逼近值作為監(jiān)測瓦斯傳感器狀 態(tài)的參考基準，來實現(xiàn)對瓦斯傳感器有效的故障診斷。
全文摘要
本發(fā)明公開了瓦斯傳感器故障智能診斷裝置，相關(guān)數(shù)量(風速、風量、溫度、CO2)通過傳感器輸出信號作為向高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器信號輸入，高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器與故障診斷系統(tǒng)相連，輸出診斷結(jié)果，形成信號輸出輸入回路，測點瓦斯與被檢瓦斯傳感器相連，并且向故障診斷系統(tǒng)輸出信號，形成信號傳輸回路，高精度RBF網(wǎng)絡(luò)逼近器根據(jù)各相關(guān)參量值計算出高精度的瓦斯逼近值，以逼近值作為監(jiān)測瓦斯傳感器狀態(tài)的參考基準，來實現(xiàn)對瓦斯傳感器有效的故障診斷，改變?nèi)斯し蛛x出瓦斯傳感器各自檢驗的費工費時的舊方法，增加了瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性，實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G01N33/00GK101799463SQ201010102110
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者李志偉, 王其軍, 胡俊平 申請人:無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院