1.一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:包括数据采集与预处理模块、特征提取模块、异常检测模块、故障类型判断模块和执行迭代模块;
数据采集与预处理模块通过在热量表运行区域位置集成传感器组进行实时采集热量表运行区域数据,并进行预处理,组成采集数据组DAT;
特征提取模块对预处理后的采集数据组DAT进行特征提取,获取温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF,组成特征向量FVEC;其中,温度差异特征TDF用于反映热量表流体温度和环境温度之间的差异状态;流量变化特征FCF用于反映流量的变化率及其稳定性;压力波动特征PWF用于反映管道内压力的稳定性;振动频率特征VDF用于分析设备或管道的振动状态,具体通过傅里叶变换提取振动信号的频率分量进行反馈;噪声强度特征NRF用于反映设备和管道在运行过程中的噪声水平;
异常检测模块通过使用在线异常检测算法对获取的特征向量FVEC进行处理,获取异常检测指数AS,并与预设的运行异常状态阈值YZ进行匹配,获取热量表运行状态结果;
故障类型判断模块根据异常检测指数AS和特征向量FVEC进行拟合,获取故障特征概率指数TYP;
执行迭代模块根据获取的故障特征概率指数TYP与预设的热量表运行特征异常评估阈值TZ进行匹配,获取热量表运行异常特征响应策略方案,并根据热量表运行异常特征响应策略方案内容进行具体执行,通过对执行结果进行记录,迭代调整故障特征概率指数TYP。
2.根据权利要求1的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:数据采集与预处理模块包括数据采集单元和数据预处理单元;
数据采集单元通过在热量表运行区域位置集成传感器组进行实时采集热量表运行区域数据,包括流体温度TMP、流量FLW、管道压力PRS、环境温度ENV、振动强度VIB和运行噪声NRM;
其中,传感器组包括流体温度传感器、超声波流量传感器、压力传感器、环境温度传感器、振动传感器和噪声传感器;
数据预处理单元对采集的运行区域数据进行预处理,包括噪声去除处理、缺失值处理和数据标准化处理,组成采集数据组DAT;
其中,噪声去除处理包括使用移动平均滤波进行去除时间序列数据中的噪声,同时保留运行区域数据的趋势;缺失值处理包括使用线性插值将相邻数据点的线性关系来填补缺失值,进而恢复完整的数据序列;数据标准化预处理包括使用Z‑score标准化进行标准化处理,进而将不同参数调整到同一量纲下。
3.根据权利要求1的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:特征提取模块包括特征计算单元和特征整合单元;
特征计算单元对预处理后的采集数据组DAT进行特征提取,获取温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF;
特征整合单元对温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF进行标记时间t,再进行整合,组成特征向量FVEC。
4.根据权利要求1的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:异常检测模块包括异常检测单元和状态匹配单元;
异常检测单元通过使用在线异常检测算法对获取的特征向量FVEC中的温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF进行权重赋值和加权计算处理,并通过综合温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF的加权偏差,获取异常检测指数AS,用于触发状态匹配单元的热量表运行状态结果匹配;
状态匹配单元通过预设的运行异常状态阈值YZ与异常检测指数AS进行匹配,获取热量表运行状态结果,并根据热量表运行状态结果进行触发故障类型判断模块的执行。
5.根据权利要求4的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:热量表运行状态结果标记为return返回信号,并根据所述return返回信号进行触发故障类型判断模块的执行;
当return返回信号为1时,获取热量表运行状态异常,触发故障类型判断模块的执行;
当return返回信号为0时,获取热量表运行状态无异常,不触发故障类型判断模块的执行。
6.根据权利要求5的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:故障类型判断模块,通过校验机制对异常检测指数AS和特征向量FVEC进行校验,进行验证数据的完整性与一致性,同步将异常检测指数AS和特征向量FVEC暂存至缓存区,并按照时间序列依次处理,再对异常检测指数AS和特征向量FVEC使用在线拟合算法进行综合处理,获取故障特征概率指数TYP,实现对不同故障类型的定量评估。
7.根据权利要求6的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:执行迭代模块包括异常评估单元和迭代调控单元;
异常评估单元根据获取的故障特征概率指数TYP与预设的热量表运行特征异常评估阈值TZ进行匹配,获取热量表运行异常特征响应策略方案;
迭代调控单元根据热量表运行异常特征响应策略方案内容进行具体执行,通过对执行结果进行记录,迭代调整故障特征概率指数TYP。
8.根据权利要求7的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:热量表运行异常特征响应策略方案通过以下匹配方式获取:当故障特征概率指数TYP≥热量表运行特征异常评估阈值TZ时,获取热量表运行状态异常响应策略方案,包括切换运行模式、启动热量表的自诊断功能、发出警报、记录日志和通知相关巡检人员进行检修;
当故障特征概率指数TYP<热量表运行特征异常评估阈值TZ时,获取热量表运行状态异常不响应策略方案。
9.一种热量表在线故障诊断方法,应用于权利要求1‑8任一项的一种热量表在线故障诊断系统,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:数据采集与预处理模块通过在热量表运行区域位置集成传感器组进行实时采集热量表运行区域数据,并进行预处理,组成采集数据组DAT;
步骤二:特征提取模块对预处理后的采集数据组DAT进行特征提取,获取温度差异特征TDF、流量变化特征FCF、压力波动特征PWF、振动频率特征VDF和噪声强度特征NRF,组成特征向量FVEC;
步骤三:异常检测模块通过使用在线异常检测算法对获取的特征向量FVEC进行处理,获取异常检测指数AS,并与预设的运行异常状态阈值YZ进行匹配,获取热量表运行状态结果;
步骤四:故障类型判断模块根据异常检测指数AS和特征向量FVEC进行拟合,获取故障特征概率指数TYP;
步骤五:执行迭代模块根据获取的故障特征概率指数TYP与预设的热量表运行特征异常评估阈值TZ进行匹配,获取热量表运行异常特征响应策略方案,并根据热量表运行异常特征响应策略方案内容进行具体执行,通过对执行结果进行记录,迭代调整故障特征概率指数TYP。