专利名称：中央空调水系统温度及流量传感器的在线故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种中央空调水系统温度及流量传感器的故障诊断系统，特别是一种采用统计数学的方法对传感器进行在线检测、诊断的中央空调水系统温度及流量传感器的在线故障诊断系统，属于建筑环境设备及控制技术领域。
背景技术：
楼宇智能控制系统的出现对中央空调中的传感器提出了更高的要求。要使中央空调系统运行正常，就必须有一个好的控制和监测系统，而传感器的测量信号是控制和监测系统的基础和依据，为了使控制系统能够有效地发挥作用，传感器的测量必须可靠，否则将引起系统运行的不稳定，进而导致空调系统不能够满足人居舒适、节能等要求。另外，由于控制系统正变得越来越复杂，对传感器故障的诊断难以通过人工检测的方法进行，因此，在楼宇智能控制系统中引入在线故障诊断是非常有必要的。
传感器的故障大致可以分为三类。第一类是指传感器突然失灵，也称作传感器的硬故障，这类故障比较好诊断，只要从楼宇管理系统(BMS)系统中或相应的传感器提供的读数是否有必要的变化就可以判断出传感器是否完全失灵；第二类传感器的测量值中带有高频信号，这类故障可以用过滤器的方法来发现；第三类故障是指传感器发生缓慢漂移，也称作传感器的软故障，这类故障最难发现，但它确实是中央空调系统中一种典型的故障，它是一种渐变的过程，使人不易觉察，必须通过专门的方法进行检测、校正。同时，它对中央空调系统的能源消耗，监测和控制优化都有很大的影响。
当前对传感器故障诊断方向的研究主要集中于传感器测量值漂移方面。已有技术中，当前对漂移故障的诊断方法主要有两类基于模型的诊断方法和基于模式识别的方法。基于模型的诊断方法首先通过模型获得系统特征量的标准值，然后通过比较实际运行时的特征量与标准特征量的大小，根据特征量偏差的特性来判断是否出现故障。该方法的前提是需要一个相对比较精确的数学模型。基于模式识别的诊断方法首先对系统的各种运行状况进行学习(不管是否有故障)，然后针对某一实际的运行状况，应用各种启发式的推理对故障是否存在做一个判断。当前的这些诊断方法存在如下一些缺点1).难以检测多个传感器故障；2).对故障的量化存在一定的困难；3).难于进行在线诊断。因此，需要寻找一种新的诊断方法来克服目前常见方法所存在的缺陷。
发明内容
为克服已有故障诊断技术的不足和缺陷，本发明提出了一种基于统计数学的传感器诊断方法，在线的诊断出中央空调水系统的有关温度和流量传感器发生的故障。
本发明主要包括数据采集，滤除噪声，稳态数据判断，故障检测，数据存储，故障诊断，诊断结果的置信度判断，数据恢复等模块。
数据采集模块采集到水系统各个温度、流量传感器的测量值，滤除噪声模块消除采集到的各个传感器信号的噪声。而后将其送入稳态数据判断模块，在此模块中，对所采集的数据进行筛选，排除在测量过程中所碰到的异常值，使之符合稳态的要求，以保证这些数据用于诊断方程组时，能得到精确的诊断结果。
故障检测模块对经过稳态筛选的数据进行检测，判断系统内的传感器是否发生了故障(从整体上作出判断，而不具体判断出故障的发生位置、大小等)。如果没有故障，则由输出模块输出结果。如果检测出故障，分两种情况，如果检测出所发生故障为传感器的失效故障，则直接把结果送给输出模块输出；否则，把发生漂移故障的数据送入存储模块保存。
然后故障检测模块将给出“出现故障”的信号，同时启动故障诊断模块。诊断模块调用存储模块中的积累的故障数据，根据系统的能量守恒和质量守恒原理进行诊断，诊断出系统中传感器发生故障的数量、位置及故障的大小。然后把诊断结果送到置信度判断模块，对诊断模块诊断出的结果的准确性进行评价。然后根据诊断结果及其置信度由数据恢复模块对发生故障的传感器所测的数据进行恢复，并剔除故障数据。最后，将结果送到输出模块输出。
采用“中央空调水系统温度及流量传感器的在线故障诊断系统”进行传感器故障(失效故障和漂移故障)诊断具有以下优点第一，可度量性。本发明所提出的方法不但能够判断出故障的发生的位置，而且能够计算出故障发生的大小，从而使故障的诊断和修复都可以在BMS系统中进行，大大提高了故障诊断的自动化水平。
第二，多点性。即能够同时诊断出系统中所有温度传感器的故障，这是很多诊断方法所无法比拟的。
第三，在线性。能够对系统的传感器进行在线故障诊断，从而缩短了诊断周期，节约了诊断费用，挽回了经济损失。
图1是本发明传感器故障诊断系统的逻辑结构示意图。
图中，1-数据采集模块，2-滤除噪声模块，3-稳态数据判断模块，4-故障检测模块，5-存储模块，6-故障诊断模块，7-诊断结果的置信度判断模块，8-数据恢复模块，9-输出模块。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的描述。
如图1所示，本发明主要包括数据采集模块1，滤除噪声模块2，稳态数据判断模块3，故障检测模块4，存储模块5，故障诊断模块6，诊断结果的置信度判断模块7，数据恢复模块8和输出模块9。
数据采集模块1的输出端与滤除噪声模块2的输入端电连接，滤除噪声模块2的输出端与稳态数据判断模块3的输入端电连接，稳态数据判断模块3的输出端与故障检测模块4的输入端电连接，故障检测模块4的输出端与存储模块5的输入端电连接，存储模块5的输出端与故障诊断模块6的输入端电连接，故障诊断模块6输出端与诊断结果的置信度判断模块7的输入端电连接，诊断结果的置信度判断模块7的输出端与数据恢复模块8的输入端电连接，数据恢复模块8的输出端和输出模块9的输入端电连接。
数据采集模块1采集到水系统各个温度、流量传感器的测量值，滤除噪声模块2消除采集到的各个传感器信号的噪声。而后将其送入稳态数据判断模块3，在稳态数据判断模块3中，对所采集的数据进行筛选后，将数据送入故障检测模块4进行故障检测，判断系统内的传感器是否发生了故障，若发生则将故障数据送入存储模块5保存。然后故障检测模块4给出“出现故障”的信号并启动故障诊断模块6。诊断模块6调用存储模块5中的积累的故障数据对故障的数量、位置及故障的大小进行诊断。然后把诊断结果送到置信度判断模块7，对诊断模块诊断出的结果的准确性进行评价。然后根据诊断结果及其置信度由数据恢复模块8对发生故障的传感器所测的数据进行恢复，并剔除故障数据。最后，诊断结果与置信结果送到输出模块9输出。
权利要求
1.一种中央空调水系统温度及流量传感器的在线故障诊断系统，主要包括数据采集模块(1)，滤除噪声模块(2)，稳态数据判断模块(3)，故障检测模块(4)，存储模块(5)，故障诊断模块(6)，诊断结果的置信度判断模块(7)，数据恢复模块(8)和输出模块(9)，其特征在于，数据采集模块(1)的输出端与滤除噪声模块(2)的输入端电连接，滤除噪声模块(2)的输出端与稳态数据判断模块(3)的输入端电连接，稳态数据判断模块(3)的输出端与故障检测模块(4)的输入端电连接，故障检测模块(4)的输出端与存储模块(5)的输入端电连接，存储模块(5)的输出端与故障诊断模块(6)的输入端电连接，故障诊断模块(6)输出端与诊断结果的置信度判断模块(7)的输入端电连接，诊断结果的置信度判断模块(7)的输出端与数据恢复模块(8)的输入端电连接，数据恢复模块(8)的输出端和输出模块(9)的输入端电连接。
全文摘要
中央空调水系统温度及流量传感器的在线故障诊断系统，主要包括数据采集，滤除噪声，稳态数据判断，故障检测，存储，故障诊断，诊断结果的置信度判断，数据恢复和输出模块。采用统计数学的方法，根据系统的能量守恒和质量守恒，对空调水系统的温度、流量传感器的漂移故障进行在线的故障诊断。不仅对多个传感器故障的诊断有效，而且能够准确的诊断出故障的发生位置和大小。
文档编号F24F11/02GK1563827SQ20041001718
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月25日 优先权日2004年3月25日
发明者晋欣桥, 杜志敏 申请人:上海交通大学