[发明专利]一种多传感器系统故障自诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多传感器系统故障自诊断方法，可用于多传感器系统的故障诊断、报警以及故障隔离。

背景技术

在工业监测领域，通常需要采用多传感器系统对同一测量对象或者具有相关性的不同测量对象进行同步监测，以实现信息互补与融合，达到拓展传感器的应用领域、拓宽测量的量程、提高测量的精度及鲁棒性等目的。但传感器数目的增多，不仅增加了测量系统的复杂度，也增加了系统的故障概率。因此，以上因素对多传感器系统本身的故障诊断能力提出了更高要求，以保证过程监测与参数测量的可靠性，保障工业生产过程与科学实验等的安全运行。

为了确保测量系统信息获取的准确性，需对传感器系统进行实时监测，以确保其处于正常工作状态。通常可采用额外的检测单元对传感器的工作状态进行监测，但这种方式不仅增加了系统复杂度及系统构建成本，同时也引入新的不可靠因素，如检测单元的工作状态。

发明内容

本发明拟解决的技术问题是：克服现有方法的不足，提供一种多传感器系统故障自诊断方法，该方法可根据多传感器中不同传感器测量信号的相关性，实现多传感器系统的故障诊断、报警与故障隔离。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种多传感器系统故障自诊断方法，该方法包括以下步骤：  

步骤一，初始化，确定已知的多传感器系统中的输出信号具有相关性的传感器的自检状态及数目，对于包含t个具有相关性输出的传感器的多传感器系统，即输出信号具有相关性的传感器的个数为t，当t大于3，则跳转到步骤二；当t＝3，则跳转到步骤三；当t＝2，则跳转到步骤四；

步骤二，当传感器系统内采用传感器个数为t且t＞3，即诊断对象数目为t且t＞3个传感器构成的故障诊断集合时，首先判断是否已有m个传感器进行过自检，且0＜m＜t，若已经通过自检，系统工作正常，则从正常工作的传感器集合中任选一个传感器，在剩余的未进行自检的传感器集合中任选一个传感器，得到两传感器构成的故障诊断集合，即t＝2，跳转到步骤四；若传感器系统内尚无传感器进行过自检m＝0或者全部传感器均通过自检m＝t，则随机选取三个传感器，t＝3，得到故障诊断集合，即三传感器构成的故障诊断集合进行故障诊断与隔离，顺序执行步骤三；

步骤三，对于由传感器A、传感器B、传感器C构成的故障诊断集合，同一时间段，传感器A、传感器B、传感器C分别获取的具有相关性的测量信号Sa、测量信号Sb、测量信号Sc，对所述三个测量信号经两两相关计算得到任意两个传感器的测量信号之间的相关系数，将其与根据工况预先设定的阈值进行比较，进一步根据自检决策真值表，对各传感器的工作状态进行判断；

若诊断结果为传感器A、传感器B、传感器C均处于正常工作状态，则跳转到工作正常的步骤七；

若诊断结果为传感器A、传感器B、传感器C中的某一个出现故障，则跳转到故障隔离的步骤五；

若诊断结果为传感器A、传感器B、传感器C中至少两个传感器故障，则跳转到严重报警的步骤六；

步骤四，对于包含两个具有相关性的传感器的故障诊断集合，假定故障诊断集合包括传感器A、传感器B，同一时间段，传感器A、传感器B分别获取的测量信号Sa、测量信号Sb具有相关性，与步骤三同样的计算得到传感器A和传感器B的相关系数，将其与根据工况预先设定的阈值进行比较；

若诊断出传感器A、传感器B均处于正常工作状态，跳转到正常工作的步骤七；

若诊断出传感器A、传感器B中至少有一个出现故障，分以下情况：

若已知其中一个传感器工作正常，则另一个传感器发生故障，即可实现故障定位，跳转到故障隔离的步骤五；

若传感器A和传感器B的故障状态均未知，则无法对故障传感器进行定位，跳转到严重报警的步骤六；

步骤五，将发生故障的传感器测量信号隔离处理，只采用正常工作传感器获取的测量信号，以保证测量系统获取信息的可靠性，顺序执行步骤六的一般报警；

步骤六，若已进行故障隔离，进行一般报警，并显示出现故障的传感器序号，顺序执行步骤七；若未实现故障隔离，且两个传感器构成的故障诊断集合中至少有一个出现故障，则程序给出严重报警信息并停止执行，提示必须立即对传感器系统进行整体检修；若未实现故障隔离，且随机选取的三个传感器构成的故障诊断集合中至少有两个出现故障，则程序给出严重报警信息并停止执行，提示必须立即对传感器系统进行整体检修；

步骤七，工作正常，跳转到步骤一。