一种压阻式压力传感器的状态检测方法、装置及制动系统与流程

本发明涉及城轨列车控制技术领域，更具体的说，是涉及一种压阻式压力传感器的状态检测方法、装置及制动系统。

背景技术：

城轨列车的运营安全是轨道交通所面临的重要问题。在城轨列车中，制动系统对城轨列车的安全可靠运行至关重要。

压力传感器是制动系统的重要组成部件。目前，制动系统中压力传感器主要是采用压阻式扩散硅压力传感器，即压阻式压力传感器。压阻式压力传感器的状态对于制动系统十分重要。

现有技术中，缺乏针对压阻式压力传感器的状态进行检测的相关方法，使得后续控制系统无法得到有效的传感器状态信息。

因此，亟需一种针对压阻式压力传感器的状态进行检测的方法，来实现对压阻式压力传感器的状态进行有效检测，为控制系统提供有效的传感器状态信息。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种压阻式压力传感器的状态检测方法、装置及制动系统，以解决现有技术中没有为控制系统提供有效的传感器信息的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一方面公开了一种压阻式压力传感器的状态检测方法，包括：

获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据；

确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据；

判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件；

若确定所述特征电流数据符合预设断路条件，则得到表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态的第一诊断结果；

若确定所述特征电流数据不符合预设断路条件，则利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果或得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果。

可选的，所述获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据包括：

通过与所述压阻式压力传感器相连接的微机模拟板获得所述压阻式压力传感器工作时的电流信号；

将诊断时间段内的电流信号转换为目标电流数据。

可选的，所述确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据包括：

将所述目标电流数据保存到新测电流数据库；

将所述新测电流数据库与历史电流数据库进行比对，所述历史电流数据库中保存有压阻式压力传感器正常状态下所对应的正常电流数据；

确定所述新测电流数据库中与所述历史电流数据库中的差异数据；

将所述差异数据作为特征电流数据。

可选的，所述判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件包括：

判断所述特征电流数据中是否包括有特定数值，所述特定数值表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态下的电流信号所对应的数值；

若包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据符合预设断路条件；

否则，则确定所述特征电流数据不符合预设断路条件。

可选的，所述利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果包括：

对所述特征电流数据进行时域分析得到时域分析参数；

对所述特征电流数据进行波形分析得到波形分析参数；

对所述特征电流数据进行关键特征提取得到关键特征参数；

将所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数作为所述故障诊断模型的输入参数，得到所述故障诊断模型输出的故障类型；

将所述故障类型作为第二诊断结果。

可选的，所述利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果包括：

对所述特征电流数据进行时域分析得到时域分析参数；

对所述特征电流数据进行波形分析得到波形分析参数；

对所述特征电流数据进行关键特征提取得到关键特征参数；

将所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数进行聚类分析，得到所述压阻式压力传感器的健康状态表征的相对同质的群组；

对所述群组进行统计分析，得到所述压阻式压力传感器是否处于健康状态的聚类分析结果；

将所述聚类分析结果作为第三诊断结果。

可选的，所述故障诊断模型是利用压阻式压力传感器在故障时的故障电流数据以及该故障电流数据所对应的故障类型进行训练后得到的。

本发明另一方面公开了一种压阻式压力传感器的状态检测装置，包括：

获得装置，用于获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据；

确定装置，用于确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据；

判断装置，用于判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件；

第一检测装置，用于若确定所述特征电流数据符合预设断路条件，则得到表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态的第一诊断结果；

第二检测装置，用于若确定所述特征电流数据不符合预设断路条件，则利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果或得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果。

可选的，所述获得装置具体包括：

获得单元，用于通过与所述压阻式压力传感器相连接的微机模拟板获得所述压阻式压力传感器工作时的电流信号；

转换单元，用于将诊断时间段内的电流信号转换为目标电流数据。

可选的，所述确定装置包括：

保存单元，用于将所述目标电流数据保存到新测电流数据库；

比对单元，用于将所述新测电流数据库与历史电流数据库进行比对，所述历史电流数据库中保存有压阻式压力传感器正常状态下所对应的正常电流数据；

计算单元，用于确定所述新测电流数据库中与所述历史电流数据库中的差异数据；

输出单元，用于将所述差异数据作为特征电流数据。

可选的，所述判断装置包括：

判断单元，用于判断所述特征电流数据中是否包括有特定数值，所述特定数值表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态下的电流信号所对应的数值；

第一确定单元，用于若包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据符合预设断路条件；

第二确定单元，用于若不包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据不符合预设断路条件。

本发明另一方面还公开了一种城轨列车制动系统，包括制动装置以及压阻式压力传感器，还包括与所述压阻式压力传感器相连接的诊断装置，所述诊断装置包括处理器，所述处理器用于执行上述所述的状态检测方法。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种压阻式压力传感器的状态检测方法、装置及制动系统，所述方法获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据；确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据；然后判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件；若确定所述特征电流数据符合预设断路条件，则得到表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态的第一诊断结果；若确定所述特征电流数据不符合预设断路条件，则利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果或得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果。因此，可以实现对压阻式压力传感器状态的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的一种压阻式压力传感器的状态检测方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种压阻式压力传感器的状态检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例主要应用在城轨列车技术领域，尤其是针对在城轨列车中的制动系统中压阻式压力传感器的状态检测中。

大部分对制动系统的检测，均还是停留在“定时维修”或者“事后维修”阶段，定时维修很可能会造成过度维修，而事后维修显然是在事故之后才会处理，损失很大。

因此，本发明实施例提供了一种压阻式压力传感器的状态检测方法、装置及制动系统。通过对压阻式压力传感器电流数据进行特征提、聚类分析，可以得到其故障类型、健康状态等检测结果，来为控制系统提供有效的依据，以此避免传统“定时维修”的维修过剩或“事后维修”造成的巨大损失。

下面对本申请实施例进行详细介绍。

参见图1，图1是本发明实施例中提供的一种压阻式压力传感器的状态检测方法的流程示意图。

本发明提供的一种压阻式压力传感器的状态检测方法，包括：

s100、获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据；

所述获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据包括：

通过与所述压阻式压力传感器相连接的微机模拟板获得所述压阻式压力传感器工作时的电流信号；

将诊断时间段内的电流信号转换为目标电流数据。

本发明实施例中，主要针对的是压阻式压力传感器，

本发明实施例中，会先获得目标电流数据。其中，诊断时间段是根据实际需要所预先设定的，也可以是全程采集的。采集的频率可以是每100ms采集一次。

实际使用中，压阻式压力传感器会采集4-20ma的电流信号，本申请实施例会通过例如微机模拟面板进行数据采集来获得压阻式压力传感器在工作时的电流信号，并转换为目标电流数据。微机模拟面板中包括有单片机，可以执行采集、转换等过程。

s200、确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据；

本发明实施例中，正常电流数据是指电流范围不超过4-20ma，没有突变，没有零漂的电流数据。

正常情况下，电流数据应当是符合正常电流数据特征的，如果存在异常，则认为可能存在某方面的问题，需要进一步的处理。因此，确定出这些存在差异的特征电流数据。

s300、判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件；

s400、若确定所述特征电流数据符合预设断路条件，则得到表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态的第一诊断结果；

s500、若确定所述特征电流数据不符合预设断路条件，则利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果或得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果。

具体的，所述判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件包括：

判断所述特征电流数据中是否包括有特定数值，所述特定数值表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态下的电流信号所对应的数值；

若包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据符合预设断路条件；

否则，则确定所述特征电流数据不符合预设断路条件。

本发明实施例中，判断特征电流数据是否符合预设断路条件。其中，预设断路条件是判断压阻式压力传感器是否出现如断路的条件。

其中，预设断路条件可以是判断特征电流数据中是否包括特定数值例如65535。这是由于，当电流环路断开或断路时，所采集的电流信号转换成目标电流数据后，会变为如65535的特定数值。基于此，可以直接通过分析电流环路来得出压阻式压力传感器处于故障状态。

本发明实施例中，若符合预设断路条件，则得到第一诊断结果，表明压阻式压力传感器的电流环路处于断路或断开故障状态。

本发明实施例中，若不处于该断路或断开故障状态，则会进分析特征电流数据具体所表征的故障状态或健康状态。

本发明实施例中，所述故障诊断模型是利用压阻式压力传感器在故障时的故障电流数据以及该故障电流数据所对应的故障类型进行训练后得到的。

实际使用中，本发明实施例会利用预设的故障诊断模型进行分析，该故障诊断模型是预先进行过机器学习的模型。故障诊断模型是预先将传感器的电流采用时域分析，波形分析，关键特征提取等方式，构造一个分类模型，其中，构造分类模型的方式参考现有技术中机器学习的方式即可，在此不进行赘述。只要输入样本的属性值，可输出对应的类别即可。

因此，本发明实施例中，可以对压阻式压力传感器的状态进行检测，得到诊断结果如第一诊断信息、第二诊断信息或第三诊断信息，为控制系统提供实时可靠的数据依据。

前述实施例中，介绍了获得目标电流数据以及利用正常电流数据，本发明实施例中，目标电流数据以及正常电流数据分别保存在不同的数据库中。

本发明实施例中，所述确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据包括：

将所述目标电流数据保存到新测电流数据库；

将所述新测电流数据库与历史电流数据库进行比对，所述历史电流数据库中保存有压阻式压力传感器正常状态下所对应的正常电流数据；

确定所述新测电流数据库中与所述历史电流数据库中的差异数据；

将所述差异数据作为特征电流数据。

本发明实施例中，会将所获得的的目标电流数据保存到新测电流数据库中，而历史电流数据库中已经保存有正常电流数据。

这样，可以实时比对新测电流数据库与历史电流数据库的差异，从而得到存在异常的特征电流数据。

比对可以是依据预先设置的比对软件进行比对，也可以是依据查询语句执行比对过程，可以是实时执行比对，也可以是依据一个周期进行比对。

因此，本发明实施例中，将获得的目标电流数据保存在新测数据库中，可以实现数据的实时保存。

本发明实施例中，若不存在断路等故障，会确定出处于哪种故障的第二诊断结果和/或表征健康状态的第三诊断结果。下面对此过程进行介绍。

所述利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果包括：

对所述特征电流数据进行时域分析得到时域分析参数；

对所述特征电流数据进行波形分析得到波形分析参数；

对所述特征电流数据进行关键特征提取得到关键特征参数；

将所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数作为所述故障诊断模型的输入参数，得到所述故障诊断模型输出的故障类型；

将所述故障类型作为第二诊断结果。

本发明实施例中，可以得到第二诊断结果，第二诊断结果用于表征具体的故障类型。例如：如果是电流型压阻式压力传感器，正常电流范围是4～20ma，电压传感器正常电流范围是0～5v，超过该范围则认为传感器出现异常。

本发明实施例中，对特征电流数据执行时域分析、波形分析以及关键特征提取等过程。其中，时域分析是为了时域分析是为测试压阻式压力传感器在工作状态时，测试输出电流的时域信号，分析其稳态值和瞬态值是否正常。，时域分析参数可以包括稳态参数包括电流值和电压值是否在正常范围内，瞬态值包括电流值和电压值是否偶然发生突变，波形分析是为了将实测的电流波形与历史数据库中的参考波形特征参数作比较,度量它们的相似性,对于异常波形进行识别。波形分析参数可以包括波形的幅值，与历史正常波形的相似度。关键特征参数可以包括不能超过标准波形最大幅值，与历史正常波形的相似度不能低于95％。

将得到的所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数作为故障诊断模型的输入参数，进行机器学习，得到输出的故障类型。这样，就可以有针对性地得到压阻式压力传感器具体处于哪种故障类型了。

另外，本发明实施例还可以得到压阻式压力传感器的健康状态。具体的。

本发明实施例中，所述利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果包括：

对所述特征电流数据进行时域分析得到时域分析参数；

对所述特征电流数据进行波形分析得到波形分析参数；

对所述特征电流数据进行关键特征提取得到关键特征参数；

将所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数进行聚类分析，得到所述压阻式压力传感器的健康状态表征的相对同质的群组；

对所述群组进行统计分析，得到所述压阻式压力传感器是否处于健康状态的聚类分析结果；

将所述聚类分析结果作为第三诊断结果。

本发明实施例中，还会通过聚类分析的方式得到压阻式压力传感器所处的健康状态。

其中，将所述时域分析参数、所述波形分析参数以及所述关键特征参数进行聚类分析，得到所述压阻式压力传感器的健康状态表征的相对同质的群组可以包括实时采集的电流或电压值在标准的输出范围内，且没有出现瞬态异常值，波形与历史数据库波形的相似度不低于95％。

其中，对族群进行统计分析可以采用回归分析和假设检验方法。

这样，可以得到在波动情况较小的情况下，压阻式压力传感器的健康状态，可以分析出是否可能即将损坏等具有参考价值的结果。

可以看出，本发明实施例可以包括如下优点：

1)通过分析压阻式压力传感器的实时采集的电流信号，对比历史电流信号信息，结合采集的环路电流分析，可以分析出压阻式压力传感器的故障诊断类型。得到第一诊断结果、第二诊断结果。

2)通过建立压阻式压力传感器的特征电流数据，采用聚类分析的方法，评估出压阻式压力传感器健康状况，得到第三诊断结果。

因此，本发明实施例可以得到压阻式压力传感器的状态，为后续其它系统提供可靠信息。

与上述实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种压阻式压力传感器的状态监测装置。

参见图2，图2是本发明实施例提供的一种压阻式压力传感器的状态检测装置的结构示意图。

本发明实施例提供的一种压阻式压力传感器的状态检测装置，包括：

获得装置1，用于获得压阻式压力传感器在诊断时间段内的目标电流数据；

确定装置2，用于确定所述目标电流数据中与正常电流数据存在差异的特征电流数据；

判断装置3，用于判断所述特征电流数据是否符合预设断路条件；

第一检测装置4，用于若确定所述特征电流数据符合预设断路条件，则得到表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态的第一诊断结果；

第二检测装置5，用于若确定所述特征电流数据不符合预设断路条件，则利用预设的故障诊断模型对所述特征电流数据进行分析，得到用于表征所述压阻式压力传感器处于何种故障状态的第二诊断结果或得到用于表征所述压阻式压力传感器是否健康的第三诊断结果。

可选的，所述获得装置具体包括：

获得单元，用于通过与所述压阻式压力传感器相连接的微机模拟板获得所述压阻式压力传感器工作时的电流信号；

转换单元，用于将诊断时间段内的电流信号转换为目标电流数据。

可选的，所述确定装置包括：

保存单元，用于将所述目标电流数据保存到新测电流数据库；

比对单元，用于将所述新测电流数据库与历史电流数据库进行比对，所述历史电流数据库中保存有压阻式压力传感器正常状态下所对应的正常电流数据；

计算单元，用于确定所述新测电流数据库中与所述历史电流数据库中的差异数据；

输出单元，用于将所述差异数据作为特征电流数据。

可选的，所述判断装置包括：

判断单元，用于判断所述特征电流数据中是否包括有特定数值，所述特定数值表征所述压阻式压力传感器处于断路或断开状态下的电流信号所对应的数值；

第一确定单元，用于若包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据符合预设断路条件；

第二确定单元，用于若不包括所述特定数值，则确定所述特征电流数据不符合预设断路条件。

可以理解的是，本发明实施例所提供的一种压阻式压力传感器的状态检测装置中各个模块单元的功能可以参考前述实施例中一种压阻式压力传感器的状态检测方法的各个步骤，具体功能实现在此不进行赘述。

本发明实施例中，可以实现对压阻式压力传感器状态的检测。

另一方面，本发明还公开了一种城轨列车制动系统，包括制动装置以及压阻式压力传感器，其特征在于，还包括与所述压阻式压力传感器相连接的诊断装置，所述诊断装置包括处理器，所述处理器用于执行前述所述的状态检测方法。

本发明实施例中，还提供了一种城轨列车制动系统，该制动系统新增加有诊断装置，该诊断装置中的处理器可以实现前述实施例中一种压阻式压力传感器的状态检测方法中的全部过程，在此不进行赘述。

本发明实施例中，可以实现对压阻式压力传感器状态的检测。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上结合附图对本发明所提出的电路进行了示例性描述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。