【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道风机，特别是一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法及系统。
技术介绍
1、为保障铁路运营隧道内的空气质量，电气化铁路需要在长度大于20km的高速铁路、客运专线铁路隧道，以及长度大于15km的货运专线、客货共线铁路隧道设置机械通风设备；内燃铁路需要在长度大于2km的铁路隧道设置机械通风设备。但目前国内铁路隧道风机监测技术水平不高，通常依靠人工现场查看的方式去检测，进行维护，工作效率较低，诊断误判性较高，同时不能做到实时预警和报警。
2、因此如今需要一种能够快速高效、准确的地识别隧道通风机运行状态的健康情况，实现对隧道通风机的远程控制与运维的隧道风机健康状态评估方法及系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的隧道风机健康状态评估的工作效率较低，诊断误判性较高的问题，提供一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法及系统。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，包括以下步骤：
4、s1：获取隧道内正常情况时不同工况下隧道风机运行状态的样本集，构建基于多元动态评估的隧道风机健康评估模型；
5、其中，所述隧道风机运行状态包括：转速、振动幅度、振动频率、噪声以及位移；
6、s2：实时采集待评估隧道内环境的空气质量数据，判断所述待评估隧道内环境的空气质量是否达标；
7、若所述待评估隧道
8、s3：实时采集所述待评估隧道内的隧道风机运行状态数据，通过所述隧道风机健康评估模型实时评估当前所述待评估隧道内隧道风机状态是否正常，并输出所述待评估隧道内当前的环境和隧道风机的状态。
9、作为本专利技术的优选方案，所述s1包括以下步骤：
10、s11：通过转速、振动幅度和频率、噪声、位移对应的预设阈值，对隧道风机运行状态进行分类；
11、s12：根据所述隧道风机运行状态的分类结果以及多元动态评估算法，构建多组观测向量表xz(t)＝[x1(t),x2(t),x3(t),…xn(t)]t，得到历史矩阵d1n×m＝[x1(t),x2(t),…,xm(t)]；
12、其中，根据所述隧道风机运行状态的分类结果，xn(t)为隧道风机同一运行状态的n组样本集数据，利用同一状态的n组样本集数据xn(t)，构成该状态下的xz(t)为观测向量表组，xm(t)为m种隧道风机不同运动状态的观测向量表组，利用m种隧道风机的不同运动状态以及n组同一状态的样本集数据，得到d1n×m历史矩阵组。
13、作为本专利技术的优选方案，所述s2中判断所述空气质量数据是否达标的标准值为动态值，其变化流程如下所示：
14、实时采集所述待评估隧道内的车流量；
15、当车流量处于预设的正常水平时，所述环境状态的标准值为正常标准值；所述正常标准值为预设值；
16、当车流量大于预设的正常水平时，所述环境状态的标准值为正常标准值+预设增长量；
17、当车流量小于预设的正常水平时，所述环境状态的标准值为正常标准值-预设减少量。
18、作为本专利技术的优选方案，所述s2包括以下步骤：
19、s21：实时采集所述待评估隧道内的空气质量数据，并进行预处理；所述空气质量数据包括环境数据以及风机状态数据；
20、s22：将预处理后的所述空气质量数据与所述标准值进行比较，判断所述待评估隧道内环境的空气质量是否达标；
21、s23：当所述待评估隧道内环境的空气质量达标时，则不需要进行隧道风机健康状态评估，控制隧道风机关闭或低速运转，输出环境正常结果；
22、当所述待评估隧道内环境的空气质量不达标时，则提高隧道风机的转速，并进入s3。
23、作为本专利技术的优选方案，所述s2中当所述待评估隧道内环境的空气质量不达标时，控制隧道风机运行t小时后，重复s2对所述待评估隧道内环境的空气质量是否达标进行判断，若依然不达标，则进入s3。
24、作为本专利技术的优选方案，所述s3包括以下步骤：
25、s31：输入任意时刻所述待评估隧道内隧道风机运行状态数据，得到第一观测向量xobs，通过对比加权计算，得到当前状态的估计向量xest，将第一观测向量与估计向量做差得到残差ε，根据残差判断当前状态是否正常；其计算式如下：
26、xest＝d·w，
27、
28、ε＝xobs-xest；
29、其中，d为历史矩阵，w为权值向量；
30、s32：利用m种隧道风机不同运动状态的所述健康评估模型，可得到m个对应不同情况的所述残差ε，当所述残差ε小于预设的残差阈值，则判定为正常状态，从所述残差中ε获取最小残差值，输出所述最小残差值为当前风机状态；
31、当所述残差ε均大于等于预设的残差阈值，则判定为异常状态。
32、一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估系统，所述系统包括隧道环境监测模块、风机状态监测模块、中央处理模块和风机控制模块；
33、所述隧道环境监测模块用于采集待评估隧道内的空气质量数据，并发送到所述中央处理模块；
34、所述风机状态监测模块用于采集待评估隧道的隧道风机运行状态数据，并发送到所述中央处理模块；
35、所述中央处理模块用于接收所述所述隧道环境监测模块以及所述风机状态监测模块发送的数据并进行隧道风机健康状态评估，再根据评估结果向所述风机控制模块发送控制指令；所述中央处理模块包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6中任一项所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法；
36、所述风机控制模块用于接收并执行所述控制指令。
37、作为本专利技术的优选方案，所述隧道环境监测模块包括空气质量检测模块、车流量模块、隧道环境采集板和数据传输模块；
38、所述空气质量检测模块实时检测隧道内空气质量数据；包括瓦斯浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、悬浮颗粒浓度传感器、温湿度传感器、风速传感器、风向传感器以及氧气浓度传感器；
39、所述车流量模块用于检测隧道内车流量；
40、所述隧道环境采集板与所述空气质量检测模块通信连接，以实时轮询采集所述空气质量检测模块检测到的空气质量数据，并对空气质量数据进行预处理；
41、所述数据传输模块用于将预处理后的所述空气质量数据上传给所述中央处理模块。
42、作为本专利技术的优选方案，所述风机状态监测模块包括风机状态检测模块、风机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述S2中判断所述空气质量数据是否达标的标准值为动态值，其变化流程如下所示：
4.根据权利要求3所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述S2中当所述待评估隧道内环境的空气质量不达标时，控制隧道风机运行t小时后，重复S2对所述待评估隧道内环境的空气质量是否达标进行判断，若依然不达标，则进入S3。
6.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
7.一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估系统，其特征在于，所述系统包括隧道环境监测模块、风机状态监测模
8.根据权利要求7所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估系统，其特征在于，所述隧道环境监测模块包括空气质量检测模块、车流量模块、隧道环境采集板和数据传输模块；
9.根据权利要求7所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估系统，其特征在于，所述风机状态监测模块包括风机状态检测模块、风机状态采集板和数据传输模块；
10.根据权利要求7所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估系统，其特征在于，所述中央处理模块还包括显示模块，所述显示模块用于显示待评估隧道内隧道风机健康状态评估结果；当评估结果超限时，发送报警信号。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述s1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述s2中判断所述空气质量数据是否达标的标准值为动态值，其变化流程如下所示：
4.根据权利要求3所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于多元状态评估的隧道风机健康状态评估方法，其特征在于，所述s2中当所述待评估隧道内环境的空气质量不达标时，控制隧道风机运行t小时后，重复s2对所述待评估隧道内环境的空气质量是否达标进行判断，若依然不达标，则进入s3。
6.根据权利要求1所述的一种基于多...
【专利技术属性】
技术研发人员：林飞，熊欢欢，赵鹏，陶世杰，雷存茂，王其宏，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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