[发明专利]一种主动式变风量送风系统末端故障检测与诊断方法

权利要求书

1.一种变风量送风系统末端的主动式故障检测与诊断方法，其特征在于，包括被动式故障检测和主动式故障诊断两个步骤；

S1：首先对待检测的变风量送风系统末端进行被动式故障检测，具体步骤为：

第1-1步，获取待检测的变风量送风系统末端实时运行数据，所述实时运行数据包括：房间温度传感器数据T_r、送风风量传感器数据F_s、风阀开度的控制信号μ、房间温度设定值T_set、送风风量设定值F_set；

第1-2步，对获得的实时运行数据进行预处理；

第1-3-1步，比较送风风量测量值与设定值的偏差，若偏差值大于送风流量阈值ΔF，且持续时间超过20min，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-2步，其中ΔF＝3*σ_F，σ_F为根据正常运行历史数据获得的送风风量测量值标准差；

第1-3-2步，比较房间温度测量值与设定值的偏差，若偏差值大于房间温度阈值ΔT，且持续时间超过30min，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-3步,其中ΔT＝3*σ_T，σ_T为根据正常运行历史数据获得的房间温度测量值的标准差；

第1-3-3步，若送风风量测量值持续60min无明显变化，即送风风量测量值的方差小于σ_F，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-3-4步；

第1-3-4步，若室内温度测量值持续180min无明显变化，即温度测量值的方差小于σ_T，则直接跳转至第1-5步，否则继续进入第1-4步；

第1-4步，未检测出异常，得到该变风量送风系统末端无故障的结果，结束故障检测与诊断过程，生成无故障的诊断报告；

第1-5步，检测出异常，得到该变风量送风系统末端有故障的结果，执行S2主动式故障诊断；

S2:主动式故障诊断的具体步骤为：

第2-1-1步，若房间温度测量值T_r与设定值T_set满足T_r>T_set+3*σ_T；且送风风量设定值F_set处于最大值F_max，即|F_set-F_max|<σ_F；且送风风量测量值F_s与设定值F_set满足F_s<F_set-3*σ_F；且风阀开度的控制信号μ处于最大值μ_max，即|μ-μ_max|<σ_μ，其中σ_μ为风阀开度的控制信号的标准差，则引入主动式行为即第2-1-2至2-1-3步；否则转至第2-2-1步；

第2-1-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上提高10摄氏度，并持续15min，然后转至第2-1-3步；

第2-1-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，结束主动式行为，然后转至第2-1-4步；

第2-1-4步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F，且送风风量测量值F_s,ed与主动式行为前的送风风量测量值F_s,st满足F_s,ed-F_s,st<3*σ_F，则判断发生的故障为风阀卡在全关或部分开度，然后转至第2-8步；否则转至第2-1-5步；

第2-1-5步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F；且送风风量测量值F_s,ed与送风风量设定值F_set,ed满足|F_s,ed-F_set,ed|<3*σ_F；且风阀开度的控制信号μ与无故障时的最低风量时阀门开度的平均值avg(μ_Fmin)满足μ-avg(μ_Fmin)>3*σ_μ，则判断发生的故障为送风静压过低，然后转至第2-8步；否则转至第2-2-1步；

第2-2-1步，若房间温度测量值T_r与设定值T_set满足T_r>T_set+3*σ_T；且送风风量设定值F_set处于最大值F_max，即|F_set-F_max|<σ_F；且送风风量测量值F_s与设定值F_set满足|F_s-F_set|<3*σ_F，则引入主动式行为即第2-2-2至2-2-3步；否则转至第2-3-1步；

第2-2-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，并持续15min，然后转至第2-2-3步；

第2-2-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上升高10摄氏度，然后转至第2-2-4步；

第2-2-4步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F；且风阀开度的控制信号μ_ed处于最小值μ_min，即|μ_ed-μ_min|<σ_μ；且送风风量测量值F_s,ed与送风风量最小值F_min满足F_s,ed-F_min>3*σ_F，则判断发生的故障为风量传感器读数漂移至最大值位置，转至第2-8步；否则转至第2-2-5步；

第2-2-5步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最小值F_min，即|F_set,ed-F_min|<σ_F，且主动式行为过程中测量得到的房间温度测量值的标准差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T，则判断发生的故障为房间温度传感器示数卡死在一个大于设定值的位置，然后转至第2-8步；否则，判断发生的故障为变风量末端设计尺寸偏小、房间温度设定点过低、房间冷负荷过大或者送风温度过高，然后转至第2-7步；

第2-3-1步，若房间温度测量值T_r与设定值T_set满足T_r<T_set-3*σ_T；且送风风量设定值F_set处于最小值F_min，即|F_set-F_min|<σ_F；且送风风量测量值F_s与设定值F_set满足F_s>F_set+3*σ_F；且风阀开度的控制信号μ处于最小值μ_min，即|μ-μ_min|<σ_μ，则引入主动式行为即第2-3-2至2-3-3步，否则转至第2-4-1步；

第2-3-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，并持续15min，然后转至第2-3-3步；

第2-3-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上提高10摄氏度，然后转至第2-3-4步；

第2-3-4步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且送风风量测量值F_s,ed与主动式行为前的送风风量测量值F_s,st满足F_s,ed-F_s,st<3*σ_F，则判断发生的故障为风阀卡在全开或部分开度，转至第2-8步；否则转至第2-3-5步；

第2-3-5步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且送风风量测量值F_s,ed与送风风量设定值F_set,ed满足|F_s,ed-F_set,ed|<3*σ_F；且风阀开度的控制信号μ与无故障时的最高风量时阀门开度的平均值avg(μ_Fmax)满足avg(μ_Fmax)-μ>3*σ_μ，则判断发生的故障为送风静压过高，转至第2-8步；否则转至第2-4-1步；

第2-4-1步，若房间温度测量值T_r与设定值T_set满足T_r<T_set-3*σ_T；且送风风量设定值F_set处于最小值F_min，即|F_set-F_min|<σ_F；且送风风量测量值F_s与设定值F_set满足|F_s-F_set|<3*σ_F，则引入主动式行为即第2-4-2至2-4-3步；否则转至第2-5-1步；

第2-4-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，并持续15min，然后转至第2-4-3步；

第2-4-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上提高10摄氏度，然后转至第2-4-4步；

第2-4-4步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且风阀开度的控制信号μ_ed处于最大值，即|μ_ed-μ_max|<σ_μ；且送风风量测量值F_s,ed与送风风量最大值F_max满足F_max-F_s,ed>3*σ_F，则判断发生的故障为风量传感器读数漂移至最小值位置，转至第2-8步；否则转至第2-4-5步；

第2-4-5步，根据实时运行数据，若在主动式行为结束时，送风风量设定值F_set,ed处于最大值F_max，即|F_set,ed-F_max|<σ_F；且在主动式行为过程中测量得到的房间温度测量值的标准差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T，则判断发生的故障为房间温度传感器示数卡死在一个小于设定值的位置，然后转至第2-8步；否则判断发生的故障为变风量末端设计偏大、房间温度设定点过高、房间冷负荷过小或送风温度过低，然后转至第2-7步；

第2-5-1步，若在60min内获得的送风风量测量值的标准差STD(F_s,…F_s-60)小于σ_F，即STD(F_s,…F_s-60)<σ_F，其中F_s指当前送风风量测量值，F_s-60指60min前的送风风量测量值；且送风风量设定值的变换次数R_Fset大于6，则引入主动式行为即第2-5-2至2-5-4步，否则转至第2-6-1步；

第2-5-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，并持续10min，然后转至第2-5-3步；

第2-5-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上提高20摄氏度，并持续10min，然后转至第2-5-4步；

第2-5-4步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，然后转至第2-5-5步；

第2-5-5步，若送风风量测量值位于风量最小值和最大值之间，即F_s∈[F_max,F_min]；且在主动式行为过程中测量得到的送风风量测量值的标准差STD(F_s,st,…F_s,ed)小于σ_F，即STD(F_s,st,…F_s,ed)<σ_F；且送风风量设定值的标准差STD(F_set,st,…F_set,ed)大于σ_F，即STD(F_set,st,…F_set,ed)>σ_F，则判断发生的故障为送风风量传感器示数卡在风量最小值和最大值之间，转至第2-8步；否则转至第2-5-6步；

第2-5-6步，若送风风量测量值F_s,ed小于风量最小值F_min或大于风量最大值F_max，即F_s,ed<F_min或F_s,ed>F_max；且在主动式行为过程中测量得到的送风风量测量值的标准差STD(F_s,st,…F_s,ed)小于σ_F，即STD(F_s,st,…F_s,ed)<σ_F；且送风风量设定值的标准差STD(F_set,st,…F_set,ed)大于σ_F，即STD(F_set,st,…F_set,ed)>σ_F，则判断发生的故障为送风风量传感器示数卡在风量最小值和最大值之外，转至第2-8步；否则判断发生的故障为风阀迟滞、风阀粘滞、风量反馈控制回路控制问题或温度反馈控制回路控制问题，转至第2-7步；

第2-6-1步，若在60min内获得的房间温度测量值的标准差STD(T_r,…T_r-60)小于σ_T，即STD(T_r,…T_r-60)<σ_T，其中T_r指当前房间温度测量值，T_r-60指60min前的房间温度测量值；且送风风量测量值的标准差STD(F_s,…F_s-60)小于σ_F，即STD(F_s,…F_s-60)<σ_F，则引入主动式行为即第2-6-2至2-6-4步，否则转至第2-7步；

第2-6-2步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，并持续10min，然后转至第2-6-3步；

第2-6-3步，重设房间温度设定值，在当前基础上提高20摄氏度，并持续10min，然后转至第2-6-4步；

第2-6-4步，重设房间温度设定值，在当前基础上降低10摄氏度，然后转至第2-6-5步；

第2-6-5步，若在主动式行为结束时，房间温度测量值T_r,ed与设定值T_set,ed满足|T_r,ed–T_set,ed|≤σ_T,；且在主动式行为过程中测量得到的房间温度测量值的标准差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送风风量测量值的标准差STD(F_s,st,…F_s,ed)满足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，则判断发生的故障为房间温度传感器示数卡死，且其与设定值的偏差在阈值范围内，转至第2-8步；否则转至第2-6-6步；

第2-6-6步，若在主动式行为结束时，房间温度测量值T_r,ed与设定值T_set,ed满足T_r,ed–T_set,ed>σ_T；且在主动式行为过程中测量得到的房间温度测量值的标准差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送风风量测量值的标准差STD(F_s,st,…F_s,ed)满足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，则判断发生的故障为房间温度传感器示数卡在大于设定值的地方，转至第2-8步；否则转至第2-6-7步；

第2-6-7步，若在主动式行为结束时，房间温度测量值T_r,ed与设定值T_set,ed满足T_r,ed–T_set,ed<-σ_T；且在主动式行为过程中测量得到的房间温度测量值的标准差STD(T_r,st,…T_r,ed)小于σ_T，即STD(T_r,st,…T_r,ed)<σ_T；且送风风量测量值的标准差STD(F_s,st,…F_s,ed)满足STD(F_s,st,…F_s,ed)>3*σ_F，则判断发生的故障为房间温度传感器示数卡在大于设定值的地方，则转至第2-8步；否则转至第2-7步；

第2-7步，根据故障检测诊断结果生成可疑故障列表；

第2-8步，根据故障检测诊断结果，生成故障检测诊断报告，并显示故障类型；

其中下标_st表示主动式行为前时的参数，下标_ed表示主动式行为结束时的参数。