专利名称：轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及城市轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置。
背景技术：
城市轨道交通自动化技术涵盖面非常宽，有信号、通信(包括传输、CCTV、有线电话、无线电话、广播)、电力、环境与设备系统、防灾自动报警系统、自动售检票、屏蔽门、乘客资讯系统等专业。而且它是一个地理上分散的SCADA系统，监控网络是广域网，是事件驱动的监控系统。
目前，轨道交通监控系统将多岛结构变为综合结构，相关专业共享统一监控平台，外围设备全系统共享，并共享统一软件平台。考虑到管理水平、运营水平，以及资金、资源等情况每个综合监控系统不尽相同。例如有将电力与环控集成在一个平台上；有将供电、环控与防灾报警系统集成在一起，等等。但是国内至今还没有一家集成商成功实施了综合监控系统，更没有一个融入了设备维护系统的综合监控系统。
现有的轨道交通设备维护工作仅针对部分设备，独立成维护系统，没有全局的考虑。设备维护工作采取故障维护、计划维护二种模式。故障维护是在发生故障后针对故障设备进行维护，维护工作往往影响正常运营；计划维护是按经验采取定时、定点维护。维护工作没有很强的针对性，更没有完备的诊断系统来支持。
由于设备故障和非健康状况运行是客观存在、随机发生的，并且也是复杂的。故障之所以复杂，除了故障表现形式不一和新技术的不断应用外，还表现在故障之间的关联性认识不足。而常规的故障诊断方法有直观法、经验法、分析法，这些方法虽可解决一般的问题，但对于复杂系统来说则显得无从下手或顾此失彼。
因此，如何在轨道交通设备维护系统中，解决复杂故障的诊断问题，例如预警故障，实时检测、分析故障成因和为建立专家库系统提供资源等等，一直是本申请人致力解决的内容之一。
发明内容
本发明旨在提供一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置，以解决轨道交通设备系统中的复杂故障诊断问题，提高设备运行的可靠性，降低故障的发生率。
本发明所提供的一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，包括以下步骤首先，以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元，并以最小维护单元为基本单位，输入其资料；其次，一方面，确定采集的设备状态信息量，判断所述信息量的充裕度，对于信息量不够，则确定增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息；另一方面，建立判别公式或阈值；然后，按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别；最后，显示告警或预警信息。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法中，直接判别的方式为对一个直接的告警信号判别或对多个状态信息值经过计算处理得出的结果判别。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法中，间接判别的方式为从一设备状态信息判别与其按关联模型关联的另一设备的故障状态。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法中，趋势判别的方式为根据某个或多个状态信息的时间变化量判别若dy/dt＞设定的报警阈值，则判别报警；若dy/dt＜设定的报警阈值，并根据趋势经过时间T，状态值Y＞Ym且T＜Tn，则判别报警；其中dy/dt为趋势计算状态值；Ym是报警阀值，Tn为用户设定的预警时间。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法中，寿命判别的方式为工作时间的累计值大于设定值的判别。
本发明还提供了一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于包括收集和划分模块，用于收集设备资料、运营的经验值和诊断告警的各类阈值，并以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元；判断模块，与所述的收集和划分模块相连，用于对采集的设备状态信息量进行充裕度的判断；增加模块，与所述的判断模块相连，用于对采集信息量不够的，通过增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息；信息处理模块，与所述的判断模块和增加模块相连，用于对采集信息量处理，得到设备的运行状态值或直接的告警信号；建立模块，与所述的收集和划分模块相连，用于建立判别公式或阈值；综合诊断模块，与所述的数据处理模块和建立模块相连，用于按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别；显示模块，与所述的综合诊断模块相连，用于显示告警或预警信息。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置中，直接判别的方式为对一个直接的告警信号判别或对多个状态信息值经过计算处理得出的结果判别。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置中，间接判别的方式为从一设备状态信息判别与其按关联模型关联的另一设备的故障状态。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置中，趋势判别的方式为根据某个或多个状态信息的时间变化量判别若dy/dt＞设定的报警阈值，则判别报警；若dy/dt＜设定的报警阈值，并根据趋势经过时间T，状态值Y＞Ym且T＜Tn，则判别报警；其中dy/dt为趋势计算状态值；Ym是报警阀值，Tn为用户设定的预警时间。
在上述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置中，寿命判别的方式为工作时间的累计值大于设定值的判别。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明将四类判别模式综合运用，可实时采集设备状态信息，实时分析，可实时检测故障、分析故障成因，扩大了可检测范围，并以系统维护工作的全局观，达到合理安排主次并融入相关性考虑的方法。本发明不仅具有故障报警，而且具有故障预警，从而提高了设备运行的可靠性，降低了故障的发生率，并且还能使管理者及时掌握设备健康信息，起到防范于未然的效果，并提高维护工作效率。
通过以下对本发明轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
其中，附图为图1是本发明轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法的流程图；图2是本发明轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置的结构图。
具体实施例方式
参见图1，本发明一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，包括以下步骤一)以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元，并以最小维护单元为基本单位，输入其资料，包括最小维护单元的使用年限、平均无故障工作时间或动作次数额定值(寿命)、最优运行状况曲线分析图、运营的经验值以及诊断告警的各类阈值等。
例如机电设备系统中以空调机组、新风机、隧道通风、冷水机组、电梯、屏蔽门系统、门禁系统为最小维护单元。电力监控系统中开关柜、变压器、钢轨电位限制装置设为最小维护单元。通信子系统中CCTV视频矩阵、硬盘录像机、广播系统数字处理机为最小维护单元。传输系统中继板卡、公务电话和专用电话系统板卡、时钟系统、通讯电源系统、无线系统为最小维护单元。AFC售检票系统中自动售票机、自动加值机、检票机(闸机)、人工售票机为最小维护单元。FAS火灾报警系统中FAS报警主机、火灾报警控制器为最小维护单元。
二)一方面根据最小维护单元常规采集的设备状态信息量，判断所述信息量的充裕度，对于信息量不够，则确定增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息，如风机需增加测点来完善如下状态信息轴承温度、风机电机三相电流、电机绕组温度和风机两端风压差，并对采集信息处理，得到设备的运行状态值(它们可能是温度值、电流值、电压值或其变化率值)或直接的告警信号；另一方面，建立判别公式或阈值。
三)按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别。
四)显示告警或预警信息。
如图2所示，本发明还提供了一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，该装置包括收集和划分模块1，用于收集设备资料、运营的经验值和诊断告警的各类阈值，并以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元；判断模块2，与所述的收集和划分模块1相连，用于对采集的设备状态信息量进行充裕度的判断；增加模块3，与所述的判断模块2相连，用于对采集信息量不够的，通过增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息，信息处理模块4，与所述的判断模块2和增加模块3相连，用于对采集信息量处理，得到设备的运行状态值或直接的告警信号；建立模块5，与所述的收集和划分模块1相连，用于建立判别公式或阈值；综合诊断模块6，与所述的信息处理模块4和建立模块5相连，用于按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别；显示模块7，与所述的综合诊断模块6相连，用于显示告警或预警信息。
在本发明的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置中，设备故障判别的阈值或经验公式可根据实际的运行情况修正，另外，四类判别模式分别为1)直接判别，包括对一个直接的告警信号判别和对多个状态信息值经过计算得出的结果判别；2)间接判别，从相关联的设备状态信息反映出本设备为故障状态。如风阀在给定时间内不能开或关到位的故障情况，可通过执行命令一段时间后采集风压值判断风压值是否到设定值来判断，此种判断需结合风机是否故障才能准确定位；
3)趋势判别，根据某个或多个状态信息的时间变化量判别，即3.1)dy/dt＞设定的报警阈值，其中dy/dt为趋势计算状态值，若趋势计算状态值大于设定的报警阈值，则判别报警；3.2)dy/dt＜设定的报警阈值，但根据趋势经过时间T，状态值Y＞Ym且T＜Tn，则判别报警；其中Ym是报警阀值；Tn为用户设定的预警时间；4)寿命判别，工作时间的累计值大于设定值判别，即投运时间的累计值大于设定值判别动作次数的加权累计值大于设定值判别。如电源的保护开关动作时的电流是Ia，开关的额定电流是Im，累计公式为Σa=1a=n=(Ia/Im)2]]>综上所述，本发明将大系统中设备故障诊断系统化分类、套用模式化方法诊断故障，给出故障预报信息，强化扩充了报警功能，有助于管理者及时掌握设备健康信息，防范于未然。本发明还提高了设备可靠性，对指导维护工作具有积极意义。
虽然本发明轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置已参照当前的具体实例进行了描述，但是本技术领域的普通技术人员应该认识到，以上的实例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化和修改。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实例的变化，变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，包括以下步骤首先，以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元，并以最小维护单元为基本单位，输入其资料；其次，一方面，确定采集的设备状态信息量，判断所述信息量的充裕度，对于信息量不够，则确定增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息；另一方面，建立判别公式或阈值；然后，按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别；最后，显示告警或预警信息。
2.根据权利要求1所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，其特征在于所述直接判别的方式为对一个直接的告警信号判别或对多个状态信息值经过计算处理得出的结果判别。
3.根据权利要求1所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，其特征在于所述间接判别的方式为从一设备状态信息判别与其按关联模型关联的另一设备的故障状态。
4.根据权利要求1所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，其特征在于所述趋势判别的方式为根据某个或多个状态信息的时间变化量判别若dy/dt＞设定的报警阈值，则判别报警；若dy/dt＜设定的报警阈值，并根据趋势经过时间T，状态值Y＞Ym且T＜Tn，则判别报警；其中dy/dt为趋势计算状态值；Ym是报警阀值，Tn为用户设定的预警时间。
5.根据权利要求1所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法，其特征在于所述寿命判别的方式为工作时间的累计值大于设定值的判别。
6.一种轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于包括收集和划分模块，用于收集设备资料、运营的经验值和诊断告警的各类阈值，并以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元；判断模块，与所述的收集和划分模块相连，用于对采集的设备状态信息量进行充裕度的判断；增加模块，与所述的判断模块相连，用于对采集信息量不够的，通过增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息，信息处理模块，与所述的判断模块和增加模块相连，用于对采集信息量处理，得到设备的运行状态值或直接的告警信号；建立模块，与所述的收集和划分模块相连，用于建立判别公式或阈值；综合诊断模块，与所述的数据处理模块和建立模块相连，用于按四类判别模式，即直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别；显示模块，与所述的综合诊断模块相连，用于显示告警或预警信息。
7.根据权利要求6所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于所述直接判别的方式为对一个直接的告警信号判别或对多个状态信息值经过计算处理得出的结果判别。
8.根据权利要求6所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于所述间接判别的方式为从一设备状态信息判别与其按关联模型关联的另一设备的故障状态。
9.根据权利要求6所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于所述趋势判别的方式为根据某个或多个状态信息的时间变化量判别若dy/dt＞设定的报警阈值，则判别报警；若dy/dt＜设定的报警阈值，并根据趋势经过时间T，状态值Y＞Ym且T＜Tn，则判别报警；其中dy/dt为趋势计算状态值；Ym是报警阀值，Tn为用户设定的预警时间。
10.根据权利要求6所述的轨道交通设备维护系统故障综合诊断装置，其特征在于所述寿命判别的方式为工作时间的累计值大于设定值的判别。
全文摘要
一种城市轨道交通设备维护系统故障综合诊断方法及装置，方法为首先以设备维护单元为原则划分设备，确定最小维护单元，并以最小维护单元为基本单位，输入其资料；其次确定采集的设备状态信息量，判断所述信息量的充裕度，对于信息量不够，则确定增加设备测点或确定相关设备间的关联模型来完善状态信息；同时建立判别公式或阈值；然后按直接判别、间接判别、趋势判别和寿命判别模式进行是否告警或预警的判别。本发明将四类判别模式综合运用，扩大了可检测范围，并以系统维护工作为全局观，达到合理安排主次的效果并融入相关性考虑的方法。本发明兼具故障报警和故障预警，降低了故障的发生率，并且能使管理者及时掌握设备健康信息，提高维护工作效率。
文档编号G01D21/02GK1967155SQ20061011783
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者韩玉雄, 吴坚, 何红欣, 王志 申请人:上海轨道交通设备发展有限公司