一种消防电源控制系统的故障自诊断方法
一种消防电源控制系统的故障自诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于控制系统故障诊断技术领域，设及到一种消防电源控制系统的故障自 诊断方法，特别设及到一种消防电源控制系统的故障自诊断的模糊聚类分析方法。
【背景技术】
[0002] 消防电源控制系统现已应用到社会上诸多领域（场所），如学校、医院、商场、办公 楼、工业生产车间等，其作用是在断电发生的情况下确保提供所需的应急电力，W降低因为 断电而造成的人身伤害和财产损失，为人们生产和生活提供安全保障。但是，消防电源控制 系统经过一段时间的运行也难免发生故障，其发生故障后的故障诊断就成为不可回避的问 题。
[0003] 目前消防电源控制系统故障诊断技术主要依靠电池巡检仪采集并记录系统运行 时主要技术指标，一旦系统发生故障，需要工作人员调取检测值并通过其变化来判断系统 故障原因，现有技术的主要缺点是；系统自身无法实现故障自诊断；工作人员判断系统故 障原因需要一定的时间；在消防电源控制系统运行时，可能引起消防电源控制系统发生故 障的原因很多，并且各种因素之间存在禪合性，导致故障原因存在模糊性、复杂性，工作人 员不能准确判断出消防电源的故障原因，有时可能需要厂家派技术人员到现场调研诊断， 给消防电源控制系统恢复正常运行带来极大的麻烦。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是针对现有的消防电源控制系统故障诊断技术无法快 速准确诊断出系统故障原因的缺点，提供了一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，当 系统发生故障时，系统自身能够快速准确地诊断出故障原因，为消防电源控制系统提供了 一种更有效的故障诊断方法。
[0005] 本发明包括W下步骤：
[0006] (1)、获取消防电源控制系统各种状况下的电池巡检仪采集到的故障信息，所述故 障信息也包括消防电源控制系统在市电供电或逆变供电情况下系统运行正常的信息；所述 故障信息为电池电压、电池断线检测电压、市电输入电压、逆变输出电压、逆变输入电流、输 出电流和逆变时间。
[0007] (2)、根据模糊聚类分析算法对获取的故障信息进行聚类分析，得到各种状况下的 故障特征信息及故障原因，根据聚类结果建立系统故障诊断数据库；
[0008] (3)、通过电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息；
[0009] (4)、根据获取的故障信息，进行计算，得到系统故障特征信息；
[0010] 巧）、根据系统故障特征信息，从故障诊断数据库查找与之匹配的故障诊断信息， 所述故障诊断信息包括逆变电源控制系统在各种运行状况时发生故障的故障特征信息及 其故障原因；
[0011] 化）、通过系统显示单元显示系统故障原因或正常工作状态。
[001引优选地，步骤似包括W下子步骤：
[0013] (01)根据获取到的消防电源控制系统在所有状况下的故障信息建立样本空间，表 达式为：
[0014] X={xji= 1，2,…，n}
[0015] n为系统采集变量总数，特征向量Xi=(X11，Xi2,…，xjGRt，Xi为每次采集相应 变量数值，t为每个变量采集次数。
[0016] (02)建立标准化特征矩阵，并按照模糊矩阵要求，使数据在区间[0, 1]上。
[0017]首先，建立原始特征矩阵，将矩阵做平移标准差变换，得到一次变换矩阵X'，表达 式为：
【主权项】
1. 一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，该方法包括以下步骤： (1) 、获取消防电源控制系统各种状况下的电池巡检仪采集到的故障信息，所述故障信 息也包括消防电源控制系统在市电供电或逆变供电情况下系统运行正常的信息； (2) 、根据模糊聚类分析算法对获取的故障信息进行聚类分析，得到各种状况下的故障 特征信息及故障原因，根据聚类结果建立系统故障诊断数据库； (3) 、通过电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息； (4) 、根据获取的故障信息，进行计算，得到系统故障特征信息； (5) 、根据系统故障特征信息，从故障诊断数据库查找与之匹配的故障诊断信息，所述 故障诊断信息包括逆变电源控制系统在各种运行状况时发生故障的故障特征信息及其故 障原因； (6) 、通过系统示单元显示系统故障原因或正常工作状态。
2. 根据权利要求1所述的一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，其特征在于：所 述的步骤（2)包括以下子步骤： (01) 根据获取到的消防电源控制系统在所有状况下的故障信息建立样本空间，表达式 为： X = (Xi I i = 1，2,…，η} η为系统采集变量总数，特征向量Xi= (xn, xi2，…，xit) e R\ Xi为每次采集相应变量 数值，t为每个变量采集次数； (02) 建立标准化特征矩阵，并按照模糊矩阵要求，使数据在区间[0, 1]上； 首先，建立原始特征矩阵，将矩阵做平移标准差变换，得到一次变换矩阵t，表达式 为：
其中X' ij为一次变换矩阵，为j的平均值，σ j为指标j的标准差；η为系统采集变 量总数，t为每个变量采集次数； 然后，将t做平移极差变换得到二次变化矩阵X"，表达式为：
其中为一次变换矩阵，Xi/为二次变化矩阵;min Ixi/}为一次变换矩阵χ'υ取得 最小值，max (Xi/ }为一次变换矩阵X' u取得的最大值； (03) 建立模糊相似矩阵R= (rig)nxt，采用夹角余弦法进行矩阵的相似变换，rig表示样 本X i与样本X 8之间的相似程度，表达式为：
其中η为系统采样变量总数，rig表示样本X i与样本X g之间的相似程度，X u表示第i 个研宄对象第j个指标的值，Xd表示第g个研宄对象第j个指标的值； (04)应用模糊传递闭包法进行聚类分析，采用矩阵平方自合成法将矩阵R= (rig)nxt 变换成模糊等价矩阵，表达式为： R2 = R 〇 R = V (r ij Λ r jg) 对置信水平λ e [〇，1]，计算模糊等价矩阵的λ截矩阵，表达式为：
通过上述步骤求得Fx的值，并取得较大值；此时，得到最佳聚类数c %结合系统的实际 情况进行分类，得到消防电源控制系统不同运行状况时的故障诊断信息，建立系统故障诊 断数据库。
3.根据权利要求1所述的一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，其特征在于：所 述步骤（1)中的故障信息为电池电压、电池断线检测电压、市电输入电压、逆变输出电压、 逆变输入电流、输出电流和逆变时间。
【专利摘要】本发明公开了一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，该方法的步骤是：获取消防电源控制系统所有状况下的故障信息；根据模糊聚类分析算法进行聚类分析，建立系统故障诊断数据库；根据电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息；根据故障信息，计算其故障特征信息；根据故障特征信息，从故障诊断样本库查找与之匹配的故障诊断信息；显示系统故障原因或正常工作状态。本发明为消防电源控制系统的故障诊断，提供了一种基于模糊聚类分析算法的故障自诊断技术，当系统发生故障时，系统自身能够快速准确地诊断出系统故障原因，降低工作人员对系统维修的难度，提高系统的工作效率。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104865959
【申请号】CN201510345042
【发明人】刘克平, 李岩, 赵彬, 徐鹏, 宁玥
【申请人】长春工业大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月19日
【技术领域】
[0001] 本发明属于控制系统故障诊断技术领域，设及到一种消防电源控制系统的故障自 诊断方法，特别设及到一种消防电源控制系统的故障自诊断的模糊聚类分析方法。
【背景技术】
[0002] 消防电源控制系统现已应用到社会上诸多领域（场所），如学校、医院、商场、办公 楼、工业生产车间等，其作用是在断电发生的情况下确保提供所需的应急电力，W降低因为 断电而造成的人身伤害和财产损失，为人们生产和生活提供安全保障。但是，消防电源控制 系统经过一段时间的运行也难免发生故障，其发生故障后的故障诊断就成为不可回避的问 题。
[0003] 目前消防电源控制系统故障诊断技术主要依靠电池巡检仪采集并记录系统运行 时主要技术指标，一旦系统发生故障，需要工作人员调取检测值并通过其变化来判断系统 故障原因，现有技术的主要缺点是；系统自身无法实现故障自诊断；工作人员判断系统故 障原因需要一定的时间；在消防电源控制系统运行时，可能引起消防电源控制系统发生故 障的原因很多，并且各种因素之间存在禪合性，导致故障原因存在模糊性、复杂性，工作人 员不能准确判断出消防电源的故障原因，有时可能需要厂家派技术人员到现场调研诊断， 给消防电源控制系统恢复正常运行带来极大的麻烦。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是针对现有的消防电源控制系统故障诊断技术无法快 速准确诊断出系统故障原因的缺点，提供了一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，当 系统发生故障时，系统自身能够快速准确地诊断出故障原因，为消防电源控制系统提供了 一种更有效的故障诊断方法。
[0005] 本发明包括W下步骤：
[0006] (1)、获取消防电源控制系统各种状况下的电池巡检仪采集到的故障信息，所述故 障信息也包括消防电源控制系统在市电供电或逆变供电情况下系统运行正常的信息；所述 故障信息为电池电压、电池断线检测电压、市电输入电压、逆变输出电压、逆变输入电流、输 出电流和逆变时间。
[0007] (2)、根据模糊聚类分析算法对获取的故障信息进行聚类分析，得到各种状况下的 故障特征信息及故障原因，根据聚类结果建立系统故障诊断数据库；
[0008] (3)、通过电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息；
[0009] (4)、根据获取的故障信息，进行计算，得到系统故障特征信息；
[0010] 巧）、根据系统故障特征信息，从故障诊断数据库查找与之匹配的故障诊断信息， 所述故障诊断信息包括逆变电源控制系统在各种运行状况时发生故障的故障特征信息及 其故障原因；
[0011] 化）、通过系统显示单元显示系统故障原因或正常工作状态。
[001引优选地，步骤似包括W下子步骤：
[0013] (01)根据获取到的消防电源控制系统在所有状况下的故障信息建立样本空间，表 达式为：
[0014] X={xji= 1，2,…，n}
[0015] n为系统采集变量总数，特征向量Xi=(X11，Xi2,…，xjGRt，Xi为每次采集相应 变量数值，t为每个变量采集次数。
[0016] (02)建立标准化特征矩阵，并按照模糊矩阵要求，使数据在区间[0, 1]上。
[0017]首先，建立原始特征矩阵，将矩阵做平移标准差变换，得到一次变换矩阵X'，表达 式为：
【主权项】
1. 一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，该方法包括以下步骤： (1) 、获取消防电源控制系统各种状况下的电池巡检仪采集到的故障信息，所述故障信 息也包括消防电源控制系统在市电供电或逆变供电情况下系统运行正常的信息； (2) 、根据模糊聚类分析算法对获取的故障信息进行聚类分析，得到各种状况下的故障 特征信息及故障原因，根据聚类结果建立系统故障诊断数据库； (3) 、通过电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息； (4) 、根据获取的故障信息，进行计算，得到系统故障特征信息； (5) 、根据系统故障特征信息，从故障诊断数据库查找与之匹配的故障诊断信息，所述 故障诊断信息包括逆变电源控制系统在各种运行状况时发生故障的故障特征信息及其故 障原因； (6) 、通过系统示单元显示系统故障原因或正常工作状态。
2. 根据权利要求1所述的一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，其特征在于：所 述的步骤（2)包括以下子步骤： (01) 根据获取到的消防电源控制系统在所有状况下的故障信息建立样本空间，表达式 为： X = (Xi I i = 1，2,…，η} η为系统采集变量总数，特征向量Xi= (xn, xi2，…，xit) e R\ Xi为每次采集相应变量 数值，t为每个变量采集次数； (02) 建立标准化特征矩阵，并按照模糊矩阵要求，使数据在区间[0, 1]上； 首先，建立原始特征矩阵，将矩阵做平移标准差变换，得到一次变换矩阵t，表达式 为：
其中X' ij为一次变换矩阵，为j的平均值，σ j为指标j的标准差；η为系统采集变 量总数，t为每个变量采集次数； 然后，将t做平移极差变换得到二次变化矩阵X"，表达式为：
其中为一次变换矩阵，Xi/为二次变化矩阵;min Ixi/}为一次变换矩阵χ'υ取得 最小值，max (Xi/ }为一次变换矩阵X' u取得的最大值； (03) 建立模糊相似矩阵R= (rig)nxt，采用夹角余弦法进行矩阵的相似变换，rig表示样 本X i与样本X 8之间的相似程度，表达式为：
其中η为系统采样变量总数，rig表示样本X i与样本X g之间的相似程度，X u表示第i 个研宄对象第j个指标的值，Xd表示第g个研宄对象第j个指标的值； (04)应用模糊传递闭包法进行聚类分析，采用矩阵平方自合成法将矩阵R= (rig)nxt 变换成模糊等价矩阵，表达式为： R2 = R 〇 R = V (r ij Λ r jg) 对置信水平λ e [〇，1]，计算模糊等价矩阵的λ截矩阵，表达式为：
通过上述步骤求得Fx的值，并取得较大值；此时，得到最佳聚类数c %结合系统的实际 情况进行分类，得到消防电源控制系统不同运行状况时的故障诊断信息，建立系统故障诊 断数据库。
3.根据权利要求1所述的一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，其特征在于：所 述步骤（1)中的故障信息为电池电压、电池断线检测电压、市电输入电压、逆变输出电压、 逆变输入电流、输出电流和逆变时间。
【专利摘要】本发明公开了一种消防电源控制系统的故障自诊断方法，该方法的步骤是：获取消防电源控制系统所有状况下的故障信息；根据模糊聚类分析算法进行聚类分析，建立系统故障诊断数据库；根据电池巡检仪获取消防电源系统的故障信息；根据故障信息，计算其故障特征信息；根据故障特征信息，从故障诊断样本库查找与之匹配的故障诊断信息；显示系统故障原因或正常工作状态。本发明为消防电源控制系统的故障诊断，提供了一种基于模糊聚类分析算法的故障自诊断技术，当系统发生故障时，系统自身能够快速准确地诊断出系统故障原因，降低工作人员对系统维修的难度，提高系统的工作效率。
【IPC分类】G05B23-02
【公开号】CN104865959
【申请号】CN201510345042
【发明人】刘克平, 李岩, 赵彬, 徐鹏, 宁玥
【申请人】长春工业大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月19日
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