沼气内燃发电机组的主动控制系统及方法技术方案

本公开提供了一种沼气内燃发电机组的主动控制系统及方法。其中，一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，包括：环境感知传感器组，其被配置为采集机组的环境感知数据并传送至主动控制器；主动控制器还与沼气内燃发电机组ECU控制器相连，主动控制器被配置为采集沼气内燃发电机组ECU控制器的内部运行数据；主动控制器还被配置为：根据机组的环境感知数据来驱动相应主动安全执行机构动作；将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
沼气内燃发电机组的主动控制系统及方法
本公开属于沼气内燃发电机组
，尤其涉及一种沼气内燃发电机组的主动控制系统及方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。沼气内燃发电机组是集环保和节能于一体的能源综合利用新系统，它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的大量沼气，沼气在内燃机燃烧室燃烧产生热能驱动内燃发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热实现冷热电联供系统，综合效率达70-80％左右，产生良好的经济、节能和环境效益。但不同有机废弃物原材料和不同发酵温度下所产生的沼气甲烷浓度差异大、波动性大，给沼气内燃发电机组的高效、稳定、安全运行提出了巨大挑战。特别是沼气内燃发电机组安装运行在沼气系统附近，如沼气内燃发电机组如出现运行安全问题，将对机组及沼气系统产生巨大的安全隐患。
技术实现思路
根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其能够提高沼气内燃发电机组运行的稳定性和可靠性。本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，包括：环境感知传感器组，其被配置为采集机组的环境感知数据并传送至主动控制器；所述主动控制器还与沼气内燃发电机组ECU控制器相连，所述主动控制器被配置为采集沼气内燃发电机组ECU控制器的内部运行数据；所述主动控制器还被配置为：根据机组的环境感知数据来驱动相应主动安全执行机构动作；将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性。在一个或多个实施例中，所述主动控制器采用RS485总线和Modbus协议采集环境感知传感器组所感知的数据并存储在数据库中。在一个或多个实施例中，所述环境感知传感器组，包括：气体泄漏探测器、气体浓度传感器、烟雾传感器、压力传感器、流量计、振动传感器、声音传感器、温湿度传感器和图像采集器。在一个或多个实施例中，所述环境感知传感器组，还包括：发电机组接地检测仪，其用于检测发电机组接地系统是否正常工作；市电断电传感器，其用于检测市电是否断电。在一个或多个实施例中，所述主动安全执行机构，包括：排气风扇、沼气阀门、报警器、应急照明系统和排湿系统。在一个或多个实施例中，所述主动控制器还被配置为：利用深度学习卷积神经网络构建沼气内燃发电机组故障预测模型；确定沼气内燃发电机组故障预测模型的输入变量和输出变量，并进行归一化；由归一化的输入变量和输出变量构建样本集和测试集；利用样本集来训练沼气内燃发电机组故障预测模型，并采用测试集来测试沼气内燃发电机组故障预测模型的输出结果精度，当输出结果精度达到预设要求，完成沼气内燃发电机组故障预测模型的训练。在一个或多个实施例中，沼气内燃发电机组故障预测模型的输入变量包括：沼气数据、空气数据、烟气数据、缸套水数据和润滑油数据；沼气内燃发电机组故障预测模型的输出变量包括：沼气内燃发电机组运行的爆震传感器数据、氧传感器数据、排烟温度、机油温度、燃烧缸内温度和缸套水温度。根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种沼气内燃发电机组的主动控制系统的控制方法，其能够提高沼气内燃发电机组运行的稳定性和可靠性。本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统的控制方法，包括：比较机组的环境感知数据与预设安全条件，当机组的环境感知数据不符合预设安全条件时，驱动相应主动安全执行机构动作；接收沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据，并将其输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性。在一个或多个实施例中，将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型之前，还包括：利用深度学习卷积神经网络构建沼气内燃发电机组故障预测模型；确定沼气内燃发电机组故障预测模型的输入变量和输出变量，并进行归一化；由归一化的输入变量和输出变量构建样本集和测试集；利用样本集来训练沼气内燃发电机组故障预测模型，并采用测试集来测试沼气内燃发电机组故障预测模型的输出结果精度，当输出结果精度达到预设要求，完成沼气内燃发电机组故障预测模型的训练。在一个或多个实施例中，采用基于Sigmoid函数的数据归一化方法对沼气内燃发电机组故障预测模型的输入变量和输出变量进行归一化。本公开的有益效果是：(1)本公开根据机组的环境感知数据来驱动相应主动安全执行机构动作，以达到直接判断并实施主动安全控制的目的；将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；基于机组运行数据的故障预测模型，是基于机组内部运行机理模型，挖掘内部的潜在危险并实施主动安全控制；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性和可靠性。(2)本公开基于沼气内燃发电机组的周围环境信息和机组运行数据，建立在不同沼气成分、多工况下准确描述沼气内燃发电机组的运行特性的动态数学模型，洞察其复杂的运行规律和故障预测，主动洞察机组的周围环境信息，并建立主动安全控制机制，从根本上提高机组的安全稳定性能，从根本上保障整个沼气系统和发电机组系统的运行稳定性和可靠性。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1是本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统的结构示意图。图2是本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统的控制方法流程图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。图1是本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统的结构示意图。如图1所示，本公开的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，包括：环境感知传感器组、主动控制器、沼气内燃发电机组ECU控制器和主动安全执行机构。下面详细分析沼气内燃发电机组的主动控制系统：(1)环境感知传感器组环境感知传感器组，其被配置为采集机组的环境感知数据并传送至主动控制器。在具体实施中，所述环境感知传感器组，包括但不限于：气体泄漏探测器、气体浓度传感器、烟雾传感器、压力传感器、流量计、振动传感器、声音传感器、温湿度传感器和图像采集器。所述环境感知传感器组，还包括：发电机组接地检测仪，其用于检测发电机组接地系统是否正常工作；市电断电传感器，其用于检测市电是否断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，包括：环境感知传感器组，其被配置为采集机组的环境感知数据并传送至主动控制器；所述主动控制器还与沼气内燃发电机组ECU控制器相连，所述主动控制器被配置为采集沼气内燃发电机组ECU控制器的内部运行数据；所述主动控制器还被配置为：根据机组的环境感知数据来驱动相应主动安全执行机构动作；将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，包括：环境感知传感器组，其被配置为采集机组的环境感知数据并传送至主动控制器；所述主动控制器还与沼气内燃发电机组ECU控制器相连，所述主动控制器被配置为采集沼气内燃发电机组ECU控制器的内部运行数据；所述主动控制器还被配置为：根据机组的环境感知数据来驱动相应主动安全执行机构动作；将沼气内燃发电机组ECU控制器的内部实时运行数据输入至训练完成的沼气内燃发电机组故障预测模型，输出沼气内燃发电机组的故障预测结果；通过机组外部数据判断和内部运行机理模型预测判断，两者互补主动控制沼气内燃发电机组，以提高沼气内燃发电机组运行的稳定性。2.如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，所述主动控制器采用RS485总线和Modbus协议采集环境感知传感器组所感知的数据并存储在数据库中。3.如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，所述环境感知传感器组，包括：气体泄漏探测器、气体浓度传感器、烟雾传感器、压力传感器、流量计、振动传感器、声音传感器、温湿度传感器和图像采集器。4.如权利要求3所述的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，所述环境感知传感器组，还包括：发电机组接地检测仪，其用于检测发电机组接地系统是否正常工作；市电断电传感器，其用于检测市电是否断电。5.如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，所述主动安全执行机构，包括：排气风扇、沼气阀门、报警器、应急照明系统和排湿系统。6.如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组的主动控制系统，其特征在于，所述主动控制器还被配置为：利用深度学习卷积神经网络构建沼气内燃发电机组故障预测模型；确定沼气内燃发电机组故障预测模型的输入变量和输出变量，并进行归一化；由归一化的输入变量和输出变量构建样本集和测试集；利用样本集来训练沼气内燃发电机组故障预测模...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，张广渊，王书新，潘为刚，赵兴贵，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东,37