專利名稱：用于基于信號處理的故障檢測、隔離和矯正的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來說涉及基于信號處理的故障檢測、隔離和矯正。本發(fā)明還涉及確定與信號關(guān)聯(lián)的置信度。
背景技術(shù)：
電廠使用復(fù)雜的機(jī)器和系統(tǒng)，其具有通常隨時間磨損并且需要更換的部件。減輕災(zāi)變性或昂貴的失效的一個方法是對已知要磨損的關(guān)鍵部件建立定期維護(hù)和檢修計劃。在維護(hù)過程中通常忽視傳感器和儀器并且通常使用它們直到失效。閉環(huán)控制系統(tǒng)依靠來自儀器的準(zhǔn)確反饋以正確地調(diào)節(jié)受控的系統(tǒng)的方面。不準(zhǔn)確或非功能性儀器可以在系統(tǒng)中引起不期望的效應(yīng)，從而潛在地導(dǎo)致硬件損壞和零件壽命減少。此外，正常功能性設(shè)備中不必要的停機(jī)時間可由觸發(fā)保護(hù)性關(guān)閉的有故障儀器信號引起。用于提高對儀器失效的健壯性的標(biāo)準(zhǔn)方法已經(jīng)通過傳感器冗余，由此冗余傳感器的數(shù)量根據(jù)對監(jiān)測、控制或安全性是否需要測量的參數(shù)而增加。這樣的冗余系統(tǒng)一般來說能夠在傳感器失效時繼續(xù)起作用，但它們通常需要人為干預(yù)來調(diào)查傳感器和/或失效數(shù)據(jù)來確定失效模式。在一些情況下，儀器失效必須被校正來恢復(fù)機(jī)器的準(zhǔn)確反饋和優(yōu)化操作。

發(fā)明內(nèi)容
上文需求中的一些或所有可通過本發(fā)明的某些實施例解決。本發(fā)明的某些實施例可包括用于基于信號處理的故障檢測、隔離和矯正的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，提供用于檢測并且矯正傳感器信號故障的方法。該方法可以包括:監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)；至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值；確定一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)和組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例，提供用于檢測并且矯正傳感器信號故障的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括:一個或多個傳感器；至少一個存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)和計算機(jī)可執(zhí)行指令；和至少一個處理器，其配置成訪問該至少一個存儲器。該至少一個處理器進(jìn)一步配置成執(zhí)行這些計算機(jī)可執(zhí)行指令以用于:監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)；至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值；確定一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)和組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。根據(jù)另一個示例實施例，提供用于檢測并且矯正傳感器信號的設(shè)備。該設(shè)備包括:至少一個存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)和計算機(jī)可執(zhí)行指令；和至少一個處理器，其配置成訪問該至少一個存儲器。該至少一個處理器進(jìn)一步配置成執(zhí)行這些計算機(jī)可執(zhí)行指令以用于:監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)；至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值；確定一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)和組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。本發(fā)明的其他實施例和方面在本文中詳細(xì)描述并且被認(rèn)為是要求權(quán)利的本發(fā)明的一部分。其他實施例和方面可以參考下列詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求理解。


現(xiàn)在將參考附圖和流程圖，其不必按比例繪制，并且其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性故障檢測、隔離和矯正系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性處理系統(tǒng)的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性尖峰檢測器的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性移位檢測器的框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性噪聲/阻塞檢測器的框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性漂移檢測器的框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性一致性檢測器的框圖。圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性組合置信度計算的框圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性矯正系統(tǒng)的框圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性速動(snap)平滑器的框圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性標(biāo)準(zhǔn)偏差計算器的框圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的另一個說明性一致性檢測器的框圖。圖13是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖16是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例將在下文參考其中示出本發(fā)明的實施例的附圖更充分地描述。然而，本發(fā)明可采用許多不同的形式實施并且不應(yīng)該解釋為局限于本文闡述的實施例；相反，提供這些實施例使得本公開將是全面和完整的，并且將充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍給本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員。相似的號碼始終指相似的元件。本發(fā)明的某些實施例可能夠使用冗余傳感器用于監(jiān)測、控制等。根據(jù)某些示例所述，來自一個或多個傳感器的信號可被監(jiān)測和評估來檢測與這些信號關(guān)聯(lián)的某些故障或異常。在某些示例實施例中，可評估這些傳感器信號來確定與每個信號關(guān)聯(lián)的置信度。根據(jù)示例實施例，異常信號可被校正(矯正)或隔離和忽略，其取決于冗余信號的置信度和/或可用性。在某些示例實施例中，可在評估和矯正中使用來自冗余傳感器的信號和/或來自傳感器模型的信息。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，可對模擬單一、雙重和三重傳感器提供基于信號的統(tǒng)計測量診斷。例如，測量診斷可包括輸入信號處理，用于范圍內(nèi)故障檢測、有故障通道隔離和/或測量的參數(shù)矯正。本發(fā)明的某些示例實施例可區(qū)分故障類型，其包括:范圍外(其包括通信損失)；尖峰(或脈沖干擾)；移位；通道不靈敏度(阻塞)；異常高的噪聲；冗余測量不一致；和慢漂移。在某些示例實施例中，故障檢測可基于特定的故障模式置信度計算，其可用于將故障歸類并且可組合來確定整個通道置信度。根據(jù)示例實施例，瞬時通道置信度可與歷史信息組合來得到每個傳感器的最后置信度值。根據(jù)示例實施例，傳感器選擇可考慮系統(tǒng)信息來決定如何組合傳感器讀數(shù)中的每個以對測量的參數(shù)產(chǎn)生最后的輸出值。在示例實施例中，對每個傳感器輸入的長期平均置信度計算還可提供診斷指示，其可以用于預(yù)防性維護(hù)目的。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，當(dāng)置信度值低于一個或多個傳感器中的至少一個的預(yù)定閾值時或當(dāng)來自一個或多個傳感器中的兩個或以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)相差超過預(yù)定量時，矯正值和/或狀態(tài)可改變。根據(jù)某些實施例，可基于評估提供一個或多個保護(hù)邏輯值作為輸出。在某些示例實施例中，矯正值可包括至少部分基于置信度值的來自一個或多個傳感器或傳感器模型的直接或組合數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，用于實現(xiàn)傳感器信號故障檢測、隔離和矯正的各種系統(tǒng)模塊、處理器和輸入/輸出通道將參考附圖描述。圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的示例故障檢測、隔離和矯正系統(tǒng)框圖100。在示例實施例中，一個或多個冗余傳感器102可用于測量與一個或多個系統(tǒng)或設(shè)備關(guān)聯(lián)的參數(shù)。例如，傳感器102可用于監(jiān)測與機(jī)器或過程關(guān)聯(lián)的參數(shù)(溫度、位置、速度、壓力、濃度，等)。在示例實施例中，來自一個或多個傳感器102的信號可由檢測和置信度確定框104和組合置信度確定框106評估。在示例實施例中，檢測和置信度確定框104和組合置信度確定框106可起到總置信度估計方案的作用，其可對故障模式和傳感器中的每個考慮通道健康歷史和當(dāng)前置信度。例如，可被評估的故障模式或參數(shù)包括可用性狀態(tài)(AST) 124 ;尖峰126、移位128、阻塞130、噪聲132、不一致134和漂移136。用于評估這些模式中的每個的過程將在下文進(jìn)一步解釋。根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，并且繼續(xù)參考圖1，來自傳感器102的信號、來自傳感器模型122的數(shù)據(jù)以及組合置信度計算106的輸出可輸入到矯正器框108。在示例實施例中，到矯正框108的輸入可包括來自傳感器A 116、傳感器B 118和傳感器C 120的信號并且可包括對應(yīng)于每個故障類型(124-136)的每個傳感器的對應(yīng)置信度值。例如，置信度A144、置信度B 146和置信度C 148各自可包括對應(yīng)于例如每個傳感器116、118、120的AST124 ;尖峰126、移位128、阻塞130、噪聲132、不一致134和漂移136的置信度值向量或陣列。示例實施例可包括至少部分基于一個或多個參數(shù)124-136識別傳感器故障110。根據(jù)某些示例實施例，矯正框108可產(chǎn)生矯正值112，其可等同于單個“最佳、優(yōu)化或修改”傳感器信號。例如，矯正值112可以是在兩個或以上的傳感器接近一致并且沒有檢測到其它故障時的傳感器信號的組合(均值或平均值)。在其它實施例中，矯正值112可部分從傳感器模型122得到，和/或從傳感器信號中的一個或多個的凈化版本得到。例如，輸出矯正值112可包括至少部分基于組合置信度值144、146、148的來自一個或多個傳感器116、118、120或傳感器模型122的直接或組合數(shù)據(jù)。示例實施例包括輸出矯正值112和狀態(tài)。在示例實施例中，狀態(tài)可包括一個或多個保護(hù)邏輯值114。在示例實施例中，這些保護(hù)邏輯值可指示例如在組合置信度值144、146、148低于一個或多個傳感器116-120中的至少一個的預(yù)定閾值時或在來自一個或多個傳感器116-120中的兩個或以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)相差超過預(yù)定量時的某些條件。根據(jù)示例實施例，輸出矯正值112和狀態(tài)可包括至少部分基于組合信度值144、146、148輸出來自一個或多個傳感器116、118、120或傳感器模型122的直接或組合數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，可基于傳感器102信號的評估產(chǎn)生并且輸出額外的信息。例如，在某些示例實施例中，可對保護(hù)動作和警報輸出保護(hù)邏輯值114。例如，保護(hù)動作可包括單元跳閘、自動關(guān)閉、負(fù)載拒絕、負(fù)載階躍、子系統(tǒng)禁用注水、回轉(zhuǎn)到安全模式，等。在某些示例實施例中，保護(hù)邏輯值114可包括下列條件的指示:(I)剩余兩個傳感器；(2)剩余一個傳感器；(3)沒有傳感器剩余；(4)關(guān)于剩余兩個傳感器的差分故障和/或(5)關(guān)于剩余三個傳感器的差分故障。在示例實施例中，上文的保護(hù)邏輯值114 (I)- (3)可在傳感器通道的參數(shù)中的任一個的置信度低于預(yù)定閾值時產(chǎn)生。在示例實施例中，上文的保護(hù)邏輯值114 (4)和(5)可在檢測到故障但不能使其隔離或歸因于特定傳感器或通道時并且在冗余通道相差超過預(yù)定量時產(chǎn)生。圖2描繪根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的處理系統(tǒng)200的框圖。在示例實施例中，系統(tǒng)200可包括控制器202。該控制器202可包括至少一個存儲器204和與存儲器204通信的至少一個處理器206。該控制器202還可包括一個或多個輸入/輸出接口 208和/或與一個或多個處理器206通信的一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口 210。在本發(fā)明的某些示例實施例中，存儲器204可包括操作系統(tǒng)212和數(shù)據(jù)214。存儲器204還可包括對處理器206提供計算機(jī)可執(zhí)行指令的模塊。例如，存儲器204可包括傳感器模型模塊220，其可提供模型信息，用于與來自實際傳感器的響應(yīng)比較。存儲器204還可包括故障檢測器222、置信度模塊224和矯正模塊226。根據(jù)本發(fā)明的不例實施例,傳感器216可經(jīng)由一個或多個輸入/輸出接口 208與處理器206通信。在某些示例實施例中，一個或多個人機(jī)接口裝置218可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口210或輸入/輸出接口 208與控制器202通信。圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的說明性尖峰檢測器的框圖。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，“尖峰”可限定為信號中的脈沖干擾。例如，信號中的尖峰可由電磁耦合、靜態(tài)、間歇性連接等引起。在典型的示例實施例中，當(dāng)在信號中出現(xiàn)尖峰時，與該信號關(guān)聯(lián)的電壓和/或電流的水平將突然上升或下降，接著近似回到尖峰出現(xiàn)之前的值。在一個示例實施例中，尖峰的持續(xù)時間可極其短(屬于毫微秒級別)，并且在一些情況下可太短而不能測量或甚至檢測，這取決于采樣頻率和對信號采樣的方法。在其它示例實施例中，該尖峰或多個尖峰可以是屬于微秒級別，并且可從例如模擬信號或數(shù)字樣本流中檢測和去除。根據(jù)示例實施例，輸入信號302的當(dāng)前值303 (或樣本或掃描)可與一個或多個尖峰之前的信號的值305 (或樣本或掃描)比較。如果值中的差307超過預(yù)定閾值312并且尖峰指示符317變?yōu)檎?，開關(guān)313可將它的輸出315固定到單個樣本的尖峰之前的先前掃描305，然而，開關(guān)313可設(shè)置成在未檢測到脈沖干擾時輸出當(dāng)前樣本303。在示例中，尖峰檢測器300可采用此方式繼續(xù)直到(a)尖峰持續(xù)整個尖峰持續(xù)時間320，在該情況下聲明移位，或(b)輸入接近尖峰之前的輸入的值。再次參考圖3，并且根據(jù)示例實施例，如果當(dāng)前樣本303與先前樣本305之間的差超出預(yù)定閾值312，尖峰檢測器300可啟用。在示例實施例中，單獨的尖峰檢測器300可用于冗余傳感器系統(tǒng)中的每個通信通道。在示例實施例中，如果監(jiān)測的通道值遠(yuǎn)離事件之前的其它可用通道，尖峰檢測器300可被禁止。根據(jù)示例實施例，尖峰檢測器300還可啟用開關(guān)313和單個樣本延遲311以去除尖峰并且防止尖峰被傳遞到輸出315。在某些示例實施例中，當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(如將在下文參考圖11描述的)可用于區(qū)分尖峰與高噪聲故障。在示例實施例中，尖峰檢測器300可接收對操作的若干輸入，其包括:來自傳感器的輸入樣本302 ;閾值312，用于設(shè)置尖峰檢測和/或去除的啟用；拾取時間延遲值320，用于設(shè)置輸入樣本在尖峰置信度328或移位故障檢測恢復(fù)之前必須無尖峰的最小時間；初始化輸入324，用于控制何時忽略尖峰；以及移位置信度326 (其將在下文參考圖4進(jìn)一步論述)。在示例實施例中，輸入傳感器樣本302可包括當(dāng)前樣本303。該當(dāng)前樣本303可在差異框306 (例如，其可以是比較器或相似的評估框)中與先前的樣本305比較。如果當(dāng)前樣本303與先前樣本305之間的差307的絕對值309大于閾值312，尖峰指示符信號317可觸發(fā)開關(guān)313來選擇先前樣本305并且使其重新循環(huán)用于再次與下一個當(dāng)前樣本303比較306。在示例實施例中，單個樣本延遲框311 (與上文描述的各種比較306、310和開關(guān)313結(jié)合)可提供沒有尖峰的輸出信號315。同樣在圖3中示出尖峰檢測器300的一部分，其可基于某些輸入320、324、326以及尖峰指示符信號317提供保護(hù)邏輯值332和尖峰置信度指示328。在示例實施例中，可至少部分基于信號樣本302生成和輸出尖峰置信度指示328。在示例實施例中，生成和輸出尖峰置信度指示328可包括在脈沖干擾已經(jīng)被清除后使尖峰置信度指示328的恢復(fù)延遲預(yù)定時間320。在示例實施例中，當(dāng)檢測到尖峰時，尖峰指示符信號317可變?yōu)檎鏍顟B(tài)并且在輸入假到真延遲框318處反轉(zhuǎn)。如果，例如接下來幾個輸入樣本無尖峰，尖峰指示符信號317可變?yōu)榧贍顟B(tài)，并且在假到真延遲框318處再次反轉(zhuǎn)。然而，假到真延遲框318的輸出可直到在沒有檢測到尖峰情況下過去一定時間量(或樣本數(shù)量)后才允許變?yōu)檎嬷怠Ｔ摃r間量可叫作拾取時間，并且它可由拾取時間延遲輸入320設(shè)置。如上文提到的，拾取時間延遲值320可用于設(shè)置在尖峰置信度328恢復(fù)之前輸入樣本必須無尖峰的最小時間。根據(jù)示例實施例，尖峰置信度328和保護(hù)邏輯值332輸出還可經(jīng)由多輸入OR框322由初始化輸入324或移位置信度輸入326控制。在示例實施例中，如果檢測的尖峰持續(xù)超出時間延遲320，則信號中的移位可被報告而不是尖峰。在某些實施例中，尖峰置信度328中的真值可指示:(a)對超過由延遲時間320設(shè)置的時期未檢測到尖峰，(b)尖峰檢測器300忽略尖峰因為它未被初始化324，或(c)已經(jīng)檢測到傳感器信號移位326。在某些示例實施例中，可生成一個或多個保護(hù)邏輯值332輸出，其中檢測到脈沖干擾(尖峰)。圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的移位檢測器400。在示例實施例中，該移位檢測器400可與上文描述的尖峰檢測器300協(xié)同地工作。根據(jù)示例實施例，移位檢測器可僅用于以下情形:其中兩個或以上(冗余)傳感器用于監(jiān)測特定現(xiàn)象。根據(jù)示例實施例，可在不實際的變化率導(dǎo)致冗余傳感器信號之間大的差時檢測到移位。在示例實施例中，移位檢測器400可監(jiān)測通道接近信號404和尖峰置信度信號402。(該尖峰置信度信號402可例如等同于來自圖3的328)。根據(jù)示例實施例，接近信號404可等同于通道一致性置信度信號(例如，如在圖7中示出并且在下文描述的740)。通道接近信號404可包括拾取時間延遲426，并且接著在經(jīng)過真到假延遲框406后，然后還可包括釋放(dropout)時間延遲418,并且可指定為通道接近屬性信號411。具有示例釋放延遲418和拾取延遲426的示例通道接近屬性信號411在圖4的插入盒中描繪。例如，通道接近屬性信號411初始可以是邏輯真，其指示通道一致性置信度，但在一些時間點420處，冗余傳感器可不再一致。在示例實施例中，釋放時間延遲418可設(shè)置成等于尖峰持續(xù)時間并且通道接近屬性信號411可在對尖峰的至少持續(xù)時間未檢測到不一致420后保持為真，并且接著可變成假狀態(tài)422。在示例實施例中，通道接近屬性信號411可保持在假狀態(tài)422直到通道再次一致422，在該點處，通信接近屬性信號411可等待直到拾取時間延遲426后才再次變?yōu)檎?28。在示例實施例中，拾取時間延遲426可等于尖峰持續(xù)時間，或可長于尖峰持續(xù)時間。在示例實施例中，可從尖峰檢測器300 (上文描述的)確定尖峰持續(xù)時間。
在示例實施例中，當(dāng)通道接近屬性411處于真狀態(tài)并且尖峰置信度402處于假狀態(tài)時，到(重置為主的)鎖存器410的設(shè)置(S)輸入將處于高狀態(tài)。到鎖存器410的重置輸入(由黑色矩形指示)跟隨通道接近信號404。在示例實施例中，為了設(shè)置鎖存器410，尖峰置信度402為假并且通道接近404從真轉(zhuǎn)變?yōu)榧?。在示例實施例中，鎖存器410的重置條件是通道接近信號404對長于尖峰持續(xù)時間的尖峰為真。如果出現(xiàn)此，重置為主的鎖存器410可被啟用，從而指示假移位置信度414，其可經(jīng)由逆變器412指示該通道中的移位故障。在示例實施例中，如果具有故障的通道變成接近另一個非故障通道，鎖存器410可被重置。在示例實施例中，移位檢測器400可由于需要多個良好通道的重置條件而對單一冗余禁止。根據(jù)示例實施例，移位置信度414可至少部分通過在以下時候確定傳感器信號中的有效移位而確定:在接收的尖峰置信度信號402指示未檢測到脈沖干擾時；在接收的傳感器通道接近信號404初始指示兩個或以上的冗余傳感器的通道差在預(yù)定義的范圍內(nèi)時；以及在由尖峰持續(xù)時間信號限定的時段后接收的傳感器通道接近信號404指示兩個或以上的冗余傳感器的通道差不在預(yù)定義的范圍內(nèi)時。根據(jù)示例實施例，該預(yù)定義的范圍可包括全標(biāo)度的大約0.1%至大約10%的范圍。根據(jù)示例實施例，接收尖峰置信度信號402可至少部分基于檢測與兩個或以上冗余傳感器中的至少一個關(guān)聯(lián)的當(dāng)前樣本303和先前樣本305之間的差幅度307，其中該差幅度307大于預(yù)定的閾值312。在示例實施例中，輸出移位置信度414包括反轉(zhuǎn)的尖峰置信度信號402和通道接近屬性411的邏輯乘408 (或邏輯AND操作)。例如，通道接近屬性411可包括延遲406 了由尖峰持續(xù)時間信號限定的預(yù)定時間的通道接近信號404，并且邏輯乘408的輸出可設(shè)置鎖存器410。該鎖存器410例如可在通道接近信號404為真時重置，并且該鎖存器410的輸出可反轉(zhuǎn)并且解釋為移位置信度414。根據(jù)示例實施例，移位置信度414可對非冗余通道禁止。圖5描繪根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的噪聲/阻塞檢測器500框圖。在示例實施例中，高噪聲或低噪聲/阻塞故障可通過將信號的估計在線噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差與標(biāo)準(zhǔn)偏差的預(yù)期(預(yù)測或正常)水平比較而檢測。在示例實施例中，插值表可用于確定在聲明故障之前測量的噪聲可離預(yù)期的有多遠(yuǎn)。在例實施例中，并且如在圖5中出的,傳感器501可提供傳感器信號樣本502(沒有尖峰，例如經(jīng)由圖3的輸出315)，并且該信號502可輸入到標(biāo)準(zhǔn)偏差估計器504。該標(biāo)準(zhǔn)偏差估計器504可獲悉與輸入信號關(guān)聯(lián)的正常噪聲量，并且實時估計噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差。(框504中的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計方法的另外的細(xì)節(jié)將在下文參考圖11進(jìn)一步解釋)。在示例實施例中，噪聲/阻塞檢測器500還可接收預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)偏差值508，其可通過例如從這樣的地點或特定傳感器位點(其中穩(wěn)態(tài)樣本可用于訓(xùn)練并且產(chǎn)生預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)偏差值508)訓(xùn)練而確定。根據(jù)示例實施例，除法框506可取標(biāo)準(zhǔn)偏差估計器504的輸出并且將它除以預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)偏差值508。在示例實施例中，如果估計的標(biāo)準(zhǔn)偏差504與預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)偏差508的比率大于大約20:1，則信號、傳感器、測量或上游處理可存在某些錯誤。在示例實施例中，由除法框506計算的第一比率可輸出到噪聲插值器510，并且由除法框506計算的第二比率可輸出到阻塞插值器512。在示例實施例中，該第一和第二比率可相同。在另一個示例實施例中，該第一和第二比率可被不同地標(biāo)度。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，噪聲插值器510可利用插值表來將它的輸出標(biāo)度為在I與0之間的模擬值以代表噪聲置信度輸出514。根據(jù)不例實施例，噪聲插值器510的輸出可經(jīng)過延遲濾波器513 (其具有一階滯后)用于產(chǎn)生噪聲置信度輸出514。在某些示例實施例中，保護(hù)邏輯值516可基于與傳感器值502關(guān)聯(lián)的噪聲而生成。在示例實施例中，在大約2至大約10之間的第一比率可指示在正常范圍操作的傳感器信號502。在其它實施例中，大于大約10至大約20的第一比率可指示噪聲過多的傳感器信號502，并且噪聲置信度514可反映噪聲量。如上文提到的，并且根據(jù)示例實施例，除法框506可向阻塞插值器512提供第二比率。該阻塞插值器512可利用插值表來將它的輸出標(biāo)度為在I與0之間的模擬值。所得的阻塞置信度值518例如可指示傳感器值502是否改變(如通常預(yù)期的)，或傳感器值502是否異常穩(wěn)定。在示例實施例中，小于大約0.1或0.05的第二比率可指示是阻塞的傳感器信號502，并且阻塞置信度值518可反映這樣的狀況。在示例實施例中，保護(hù)邏輯值520可基于阻塞置信度值518的值而生成。根據(jù)示例實施例，傳感器的可靠性可使用噪聲/阻塞檢測器500來評估和確定。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的漂移檢測器600的框圖。在示例實施例中，該漂移檢測器600可監(jiān)測傳感器輸入602來檢測在處于穩(wěn)態(tài)時的慢變化。在示例實施例中，傳感器輸入602可發(fā)送到頻率分離器，其采用滯后濾波器604、606、608、610的形式，每個具有不同的時間參數(shù)Tl、T2、T3、T4，其可根據(jù)下面對于前兩個滯后濾波器604、606的示例等式而計算平滑導(dǎo)數(shù):
權(quán)利要求
1.一種用于檢測并且矯正傳感器信號故障的方法，包括: 監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)； 至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與所述一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值； 確定所述一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及 至少部分基于所述監(jiān)測的數(shù)據(jù)和所述組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個參數(shù)包括可用性狀態(tài)；尖峰；移位；阻塞；噪聲；不一致；或漂移中的一個或多個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個傳感器是冗余傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分基于傳感器模型輸出所述矯正值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括至少部分基于所述一個或多個參數(shù)識別傳感器故障。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括在置信度值低于所述一個或多個傳感器中的至少一個的預(yù)定閾值時或在來自所述一個或多個傳感器中的兩個或以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)相差超出預(yù)定量時輸出一個或多個保護(hù)邏輯值。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括至少部分基于置信度值輸出來自一個或多個傳感器或傳感器模型的直接或組合數(shù)據(jù)。
8.一種用于檢測并且 矯正傳感器信號故障的系統(tǒng)，包括: 一個或多個傳感器； 至少一個存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)和計算機(jī)可執(zhí)行指令； 至少一個處理器，其配置成訪問所述至少一個存儲器并且進(jìn)一步配置成執(zhí)行所述計算機(jī)可執(zhí)行指令以用于: 監(jiān)測從所述一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)； 至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與所述一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值； 確定所述一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及 至少部分基于所述監(jiān)測的數(shù)據(jù)和所述組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個參數(shù)包括可用性狀態(tài)；尖峰；移位；阻塞；噪聲；不一致；或漂移中的一個或多個。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個傳感器是冗余傳感器。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個處理器進(jìn)一步配置用于至少部分基于傳感器模型輸出所述矯正值和狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個處理器進(jìn)一步配置用于至少部分基于所述一個或多個參數(shù)識別傳感器故障。
13.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括在組合置信度值低于所述一個或多個傳感器中的至少一個的預(yù)定閾值時或在來自所述一個或多個傳感器中的兩個或以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)相差超出預(yù)定量時輸出一個或多個保護(hù)邏輯值。
14.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括至少部分基于組合置信度值輸出來自一個或多個傳感器或傳感器模型的直接或組合數(shù)據(jù)。
15.一種用于檢測并且矯正傳感器信號的設(shè)備，包括: 至少一個存儲器，用于存儲數(shù)據(jù)和計算機(jī)可執(zhí)行指令； 至少一個處理器，其配置成訪問所述至少一個存儲器并且進(jìn)一步配置成執(zhí)行所述計算機(jī)可執(zhí)行指令以用于: 監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)； 至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與所述一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值； 確定所述一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及 至少部分基于所述監(jiān)測的數(shù)據(jù)和所述組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述一個或多個參數(shù)包括可用性狀態(tài)；尖峰；移位；阻塞；噪聲；不一致；或漂移中的一個或多個。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述至少一個處理器進(jìn)一步配置用于至少部分基于傳感器模型輸出所述矯正值和狀態(tài)。
18.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述至少一個處理器進(jìn)一步配置用于至少部分基于所述一個或多個參數(shù)識別傳感器故障。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括在組合置信度值低于所述一個或多個傳感器中的至少一個的預(yù)定閾值時或在來自所述一個或多個傳感器中的兩個或以上的監(jiān)測數(shù)據(jù)相差超出預(yù)定量時輸出一個或多個保護(hù)邏輯值。
20.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，輸出所述矯正值和狀態(tài)包括至少部分基于組合置信度值輸出來自一個或多個傳感器或傳感器模型的直接或組合數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明的某些實施例涉及用于基于信號處理的故障檢測、隔離和矯正的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，提供用于檢測并且矯正傳感器信號故障的方法。該方法可包括監(jiān)測從一個或多個傳感器接收的數(shù)據(jù)；至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)確定與一個或多個傳感器關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)的置信度值；確定一個或多個傳感器中的每個的組合置信度；以及至少部分基于監(jiān)測的數(shù)據(jù)和組合置信度輸出矯正值和狀態(tài)。
文檔編號G05B9/03GK103140812SQ201080069550
公開日2013年6月5日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者A.A.莫伊謝夫, P.J.米切爾, M.P.韋爾希寧, E.E.柴里亞諾娃 申請人:通用電氣公司