多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片用数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片用数据处理方法，将故障检测与诊断芯片细分为８个相互间都可并行操作的处理单元：ＩＯ单元，控制单元，父代个体存储单元，子代个体存储单元，交叉操作单元，变异操作单元，适应度计算单元和选择操作单元，数据处理在这８个处理单元中进行，数据处理包括下述三个阶段：Ａ、初始化过程：Ｂ、进化计算持续进行的过程：Ｃ、终止进化计算过程：通过将在线故障检测与诊断算法的顺序时序改为平行的并行时序，可以提高算法计算速度、减少计算时间，从而达到嵌入式系统实时性的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数据处理方法，特别涉及一种用于多级往复式压缩机故障检测与诊 断芯片上的数据处理方法。该故障检测与诊断芯片可代替传统的主机加故障诊断软件的 方式，不仅可以降低成本，提高效率，还可以大幅度改善多级往复式压缩机故障诊断的实时 性，以及便于其分布式在线诊断功能的实现。
技术介绍
多级往复式压缩机在工业生产、国防军工和日常生活中有着重要的用途，被广泛 地应用于石油石化行业重油催化裂化装置、大化肥装置、大煤化工装置，钢铁冶金行业的高 炉鼓风装置、大型污水处理装置和煤气化联合循环发电装置以及大型军用舰艇推进装置和 发射装置等，属于一类影响到国家安全和经济命脉的大型、关键装备。由于多级往复式压缩 机的结构复杂，监测状态参数众多、信号难以识别等因素，其运行状态的监测与故障诊断通 常都非常困难。而多级往复式压缩机往往是核心系统，其工作状态直接关系到整体系统能 否正常的运转，并且其又是一类高能耗设备，虽然某些故障并未导致设备的停转，但是会降 低工作质量与效率，从而导致大量的能源浪费。目前，多级往复式压缩机故障检测与诊断系统大部分采用计算机检测的体系模 式，其造价昂贵、技术复杂、体积庞大，从而限制了故障检测与诊断技术的应用场所。采用按 本专利技术方法实现的多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片制造的嵌入式在线故障检测与 诊断系统可以提高数据处理速度、减少计算时间，实现在线实时的故障检测与诊断。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片用数据处理方 法，可将其综合(synthesize)在集成电路芯片——大规模可编程逻辑器件(FPGA)中，从而 获得多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片，最终实现多级往复式压缩机嵌入式故障检测 与诊断系统。为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的一种，其特征在于将故障检测与诊断芯片细分为8个相互间都可并行操作的处理单元10单元，控 制单元，父代个体存储单元，子代个体存储单元，交叉操作单元，变异操作单元，适应度计算 单元和选择操作单元，数据处理在这8个处理单元中进行，其中IO单元用于与故障检测与诊断芯片外围接口通讯，并向控制单元发送指令初始 化信息、读取结果指令、强制终止运行指令和自动终止运行条件信息；当IO单元向控制单 元发送读取结果指令，则要接收控制单元返回的可读取的内容地址，根据可读取的内容地 址，IO单元从父代个体存储单元读出父代个体信息或从子代个体存储单元读出子代个体信 息；控制单元接受并处理IO单元发来的信息和指令、查询父代个体存储单元中的父4代个体状态信息及子代个体存储单元中的子代个体状态信息；根据查询到的父代个体信 息、子代个体信息和IO单元发来的信息和指令控制交叉操作单元、变异操作单元、适应度 计算单元和选择操作单元完成相应的数据处理；控制单元对IO单元发来的信息和指令的处理方法是控制单元当从IO单元接收到的指令是读取结果指令，则根据父代个体存储单元 和子代个体存储单元中的个体状态信息向IO单元发送可读取的内容地址；当从IO单元接 收到的指令是初始化信息，则将初始化信息转变为初始个体，向子代个体存储单元写入子 代个体信息；当从IO单元接收到的是强制终止运行指令，则不再查询父代个体存储单元和 子代个体存储单元中的个体状态信息，并向交叉操作单元、变异操作单元、适应度计算单元 和选择操作单元发送空信息，控制它们停止数据处理，终止进化计算运行。控制单元对交叉操作单元，变异操作单元，适应度计算单元和选择操作单元的具 体控制方法是向交叉操作单元发送需要进行交叉操作的父代个体地址信息和操作结果保存的 地址信息或空信息，控制交叉操作单元对父代个体进行交叉操作或停止交叉操作；向变异 操作单元发送需要进行变异操作的子代个体地址信息和操作结果保存的地址信息或空信 息，控制变异操作单元对子代个体进行变异操作或停止变异操作；向适应度计算单元发送 需要进行适应度计算的子代个体地址信息和适应度计算结果保存的地址信息或空信息，控 制适应度计算单元对子代个体进行适应计算或停止适应度计算；向选择操作单元发送需 要进行选择操作的父代个体和子代个体地址信息或空信息，控制选择操作单元进行选择操 作，实现优胜劣汰，生成新一代父代个体，或停止选择操作；父代个体存储单元用于 储父代个体信息；子代个体存储单元用于存储初始个体 信息和子代个体信息；父代个体、子代个体和初始个体的个体信息包括染色体信息，适应 度信息，当前状态信息，所处进化过程的代次信息；父代个体的当前状态为以下状态之一 可进行交叉操作状态或可进行选择操作状态；子代个体的当前状态为以下状态之一可进 行变异操作状态、可进行适应度计算状态或可进行选择操作状态；初始个体的当前状态为 以下状态之一可进行适应度计算状态或可进行选择操作状态；交叉操作单元从控制单元接收需要进行交叉操作的子代个体地址信息和操作结 果保存地址信息；从父代个体存储单元读入需要进行交叉操作的父代个体地址信息指定的 父代个体信息，对需要进行交叉操作的父代个体地址信息指定的个体进行交叉操作；把交 叉操作的结果信息按照操作结果保存的地址信息指定的位置写入子代个体存储单元；变异操作单元从控制单元接收需要进行变异操作的子代个体地址信息和操作结 果保存的地址信息；从子代个体存储单元读入需要进行变异操作的子代个体地址信息指定 的子代个体信息，对需要进行变异操作的子代个体地址信息指定的个体进行变异操作；把 变异操作的结果信息按照操作结果保存的地址信息指定的位置写入子代个体存储单元；适应度计算单元从控制单元接收需要进行适应度计算的子代个体地址信息和操 作结果保存的地址信息；从子代个体存储单元读入需要进行适应度计算的子代个体地址信 息指定的子代个体信息，对需要进行适应度计算的子代个体地址信息指定的个体进行适应 度计算；把适应度计算的结果信息按照适应度计算结果保存的地址信息指定的位置写入子 代个体存储单元；选择操作单元从控制单元接收需要进行选择操作的父、子代个体地址和操作结果 保存的地址信息；从父代个体存储单元读入需要进行选择操作的父代个体信息；从子代个 体存储单元读入需要进行选择操作的子代个体信息；对需要进行选择操作的个体进行选择 操作；把部分选择操作的结果信息写入父代个体存储单元；把另一部分选择操作的结果信 息写入子代个体存储单元。上述8个处理单元协同配合，实现数据处理。数据处理过程包括下述三个阶段A、初始化过程 初始化过程由除交叉操作单元和变异操作单元之外的六个处理单元协同完成。当 IO单元发送的初始化信息指令时，初始化过程开始，然后按照以下时序进行从计算周期T1开始，控制单元开始接收并处理来自IO单元初始化信息，生成初始 个体，直到初始化信息被完全处理；从计算周期T2开始，控制单元将初始个体写入子代个 体存储单元，并控制适应度计算单元对子代个体存储单元中的初始个体进行适应度计算， 直到适应度计算单元处理完所有的初始个体；从计算周期T3开始，控制单元控制选择操作 单元将子代个体存储单元中的经过适应度计算的初始个体写入父代个体存储单元，得到第 一代父代个体，直到所有初始个体都被写入父代个体存储单元成为第一代父代个体；所有 初始个体都经过了适应度计算和选择操作，并被写入父代本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片用数据处理方法，其特征在于，将故障检测与诊断芯片细分为８个相互间都可并行操作的处理单元：ＩＯ单元（１），控制单元（２），父代个体存储单元（３），子代个体存储单元（４），交叉操作单元（５），变异操作单元（６），适应度计算单元（７）和选择操作单元（８），数据处理在这８个处理单元中进行，其中：ＩＯ单元（１）用于与故障检测与诊断芯片外围接口通讯，并向控制单元（２）发送信息和指令：初始化信息（１１）、读取结果指令（１２）、强制终止运行指令（１３）和自动终止运行条件信息（１７）；当ＩＯ单元（１）向控制单元（２）发送读取结果指令（１２），则要接收控制单元（２）返回的可读取的内容地址（１４），根据可读取的内容地址（１４），ＩＯ单元从父代个体存储单元（３）读出父代个体信息（１５）或从子代个体存储单元（４）读出子代个体信息（１６）；控制单元（２）接受并处理ＩＯ单元（１）发来的信息和指令、查询父代个体存储单元（３）中的父代个体状态信息（２１）及子代个体存储单元（４）中的子代个体状态信息（３０）；控制交叉操作单元（５）、变异操作单元（６）、适应度计算单元（７）和选择操作单元（８）完成相应的数据处理；父代个体存储单元（３）用于存储父代个体信息；子代个体存储单元（４）用于存储初始个体信息和子代个体信息；交叉操作单元（５）从控制单元（２）接收需要进行交叉操作的子代个体地址信息（２２）和操作结果保存地址信息（２３）；根据这些信息从父代个体存储单元（３）读入需要进行交叉操作的父代个体信息（３１），并对其进行交叉操作；把交叉操作的结果信息（４１）按照操作结果保存的地址信息（２３）指定的位置写入子代个体存储单元（４）；变异操作单元（６）从控制单元（２）接收需要进行变异操作的子代个体地址信息（２４）和操作结果保存的地址信息（２５）；根据这些信息从子代个体存储单元（４）读入需要进行变异操作的子代个体信息（４３），并对其进行变异操作；把变异操作的结果信息（４２）按照操作结果保存的地址信息（２５）指定的位置写入子代个体存储单元（４）；适应度计算单元（７）从控制单元（２）接收需要进行适应度计算的子代个体地址信息（２６）和操作结果保存的地址信息（２７）；根据这些信息从子代个体存储单元（４）读入需要进行适应度计算的子代个体信息（４５），并对其进行适应度计算；把适应度计算的结果信息（４４）按照适应度计算结果保存的地址信息（２７...

【技术特征摘要】
一种多级往复式压缩机故障检测与诊断芯片用数据处理方法，其特征在于，将故障检测与诊断芯片细分为8个相互间都可并行操作的处理单元IO单元(1)，控制单元(2)，父代个体存储单元(3)，子代个体存储单元(4)，交叉操作单元(5)，变异操作单元(6)，适应度计算单元(7)和选择操作单元(8)，数据处理在这8个处理单元中进行，其中IO单元(1)用于与故障检测与诊断芯片外围接口通讯，并向控制单元(2)发送信息和指令初始化信息(11)、读取结果指令(12)、强制终止运行指令(13)和自动终止运行条件信息(17)；当IO单元(1)向控制单元(2)发送读取结果指令(12)，则要接收控制单元(2)返回的可读取的内容地址(14)，根据可读取的内容地址(14)，IO单元从父代个体存储单元(3)读出父代个体信息(15)或从子代个体存储单元(4)读出子代个体信息(16)；控制单元(2)接受并处理IO单元(1)发来的信息和指令、查询父代个体存储单元(3)中的父代个体状态信息(21)及子代个体存储单元(4)中的子代个体状态信息(30)；控制交叉操作单元(5)、变异操作单元(6)、适应度计算单元(7)和选择操作单元(8)完成相应的数据处理；父代个体存储单元(3)用于存储父代个体信息；子代个体存储单元(4)用于存储初始个体信息和子代个体信息；交叉操作单元(5)从控制单元(2)接收需要进行交叉操作的子代个体地址信息(22)和操作结果保存地址信息(23)；根据这些信息从父代个体存储单元(3)读入需要进行交叉操作的父代个体信息(31)，并对其进行交叉操作；把交叉操作的结果信息(41)按照操作结果保存的地址信息(23)指定的位置写入子代个体存储单元(4)；变异操作单元(6)从控制单元(2)接收需要进行变异操作的子代个体地址信息(24)和操作结果保存的地址信息(25)；根据这些信息从子代个体存储单元(4)读入需要进行变异操作的子代个体信息(43)，并对其进行变异操作；把变异操作的结果信息(42)按照操作结果保存的地址信息(25)指定的位置写入子代个体存储单元(4)；适应度计算单元(7)从控制单元(2)接收需要进行适应度计算的子代个体地址信息(26)和操作结果保存的地址信息(27)；根据这些信息从子代个体存储单元(4)读入需要进行适应度计算的子代个体信息(45)，并对其进行适应度计算；把适应度计算的结果信息(44)按照适应度计算结果保存的地址信息(27)指定的位置写入子代个体存储单元(4)；选择操作单元(8)从控制单元(2)接收需要进行选择操作的父、子代个体地址和操作结果保存的地址(28)；从父代个体存储单元(3)读入需要进行选择操作父代个体信息(33)；从子代个体存储单元(4)读入需要进行选择操作的子代个体信息(47)；对读入的个体进行选择操作；把部分选择操作的结果信息(32)写入父代个体存储单元(4)；把另一部分选择操作的结果信息(46)写入子代个体存储单元(4)。所述数据处理包括下述三个阶段A、初始化过程当IO单元(1)发送的初始化信息(11)指令时，初始化过程开始，然后按照以下时序进行从计算周期T1开始，控制单元(2)接收并处理来自IO单元(1)初始化信息，生成初始个体，并写入子代个...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄健，王冠伟，杨清宇，尚春阳，于德弘，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]