CN114755036A - 磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、设备及介质 - Google Patents

磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、设备及介质 Download PDF

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CN114755036A CN202210677246.7A CN202210677246A CN114755036A CN 114755036 A CN114755036 A CN 114755036A CN 202210677246 A CN202210677246 A CN 202210677246A CN 114755036 A CN114755036 A CN 114755036A
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Abstract

本申请公开了一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质。其中，方法包括对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和多个历史时刻下当前目标传感器的数值，对当前目标传感器的数值进行修正。根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值；通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断待测磁浮列车的悬浮系统是否存在早期故障，从而可以有效提高磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度，有利于提高磁浮列车运行的安全性。

Description

磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、设备及介质
技术领域
本申请涉及性能检测技术领域，特别是涉及一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质。
背景技术
随着使用时间增长，磁浮列车的悬浮系统性能会老化、退化，会出现早期故障，从而会导致磁浮列车运行存在一定的风险。
为了检测磁浮列车是否存在性能退化的悬浮系统或者是说早期，相关技术会通过安装传感器监测悬浮系统的运行状态数据，通过为各传感器所采集的数据设置阈值来进行检测是否存在性能退化的悬浮系统。但是，这种方法只能检测明显性能退化的悬浮系统，对于初期故障的悬浮系统并无法精准检测出，同时，由于工况的差异性，会导致阈值设置不合理，且没有考虑性能会随时间逐渐退化，阈值也会产生变化。上述这些问题都会导致磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度不高。
鉴于此，如何提高磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质，可以有效提高磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度，有利于提高磁浮列车运行的安全性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
本发明实施例一方面提供了一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，包括：
对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正；
根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值；
通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障。
可选的，所述根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正的过程，包括：
根据各历史时刻与当前时刻之间的时间距离设置各时刻下的目标传感器数值的权重值；所述权重值随着历史时刻与所述当前时刻的时间差值的减小而增大；
基于各时刻下的目标传感器数值的权重值和实际数值计算相应目标传感器的修正后的值。
可选的，所述基于各时刻下的目标传感器数值的权重值和实际数值计算相应目标传感器的修正后的值，包括：
调用折息权重计算关系式计算各目标传感器的修正后的值，所述折息权重计算关系式为：
Figure 989619DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 903348DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 975209DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 356748DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 629597DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 765044DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 640596DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度；
Figure 545098DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 487384DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 969181DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值；
Figure 523790DEST_PATH_IMAGE009
为第i个目标传感器在各时刻的融合权值，且
Figure 407432DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 22084DEST_PATH_IMAGE011
为折息因子，
Figure 866544DEST_PATH_IMAGE012
为常数，且
Figure 83898DEST_PATH_IMAGE013
。
可选的，所述根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型之前，还包括：
获取待测磁浮列车的载荷数据、轨道平顺度数据、温度数据、速度数据，以作为工况识别样本数据；
利用聚类方法对所述工况识别样本数据进行分类处理，得到多类工况；
根据多个时刻下的目标传感器数值计算各类工况中每个目标传感器的平均值和标准差，以作为各目标传感器的标准值。
可选的，所述通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障的过程，包括：
若存在至少2个目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；或
若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障。
可选的，所述标准值为目标传感器的平均值和标准差，所述若存在至少2个目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 464457DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，判断所述关注目标传感器的总数是否大于2；
若所述关注目标传感器的总数大于2，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 250011DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，或所述关注目标传感器的总数小于等于2，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 706400DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 602812DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 601992DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 151922DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 469508DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 28666DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 616773DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 9708DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 175110DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 147746DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 617123DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
可选的，所述标准值为目标传感器的平均值和标准差，所述若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 118643DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 82926DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 390410DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 15427DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 923733DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 142356DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 17646DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 618873DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 163993DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 494347DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 143634DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 333788DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 144750DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
本发明实施例另一方面提供了一种磁浮列车悬浮系统的故障检测装置，包括：
数值修正模块，用于对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正；
工况识别模块，用于根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值；
损坏检测模块，用于通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
本发明实施例最后还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前任一项所述磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
本申请提供的技术方案的优点在于，考虑到磁浮列车当前时刻的控制效果不仅受当前运行状态的影响，还受历史运行状态的影响，根据多个时刻的目标传感器的实际数值对待测磁浮列车各目标传感器的数值进行修正，可提高待测磁浮列车内所监测到的运行状态数据的准确度。在对磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测判断过程中考虑了工况的因素，不仅能适应各种工况下的悬浮系统损坏的检测场景，而且还提高了磁浮列车的悬浮系统的故障检测精度，整个故障检测过程计算量小，复杂度低，可高效率实现磁浮列车悬浮系统的故障检测。
此外，本发明实施例还针对磁浮列车悬浮系统的故障检测方法提供了相应的实现装置、电子设备及可读存储介质，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置、电子设备及可读存储介质具有相应的优点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的磁浮列车悬浮系统的故障检测装置的一种具体实施方式结构图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的一种具体实施方式结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细地说明本申请的各种非限制性实施方式。
首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：
S101：对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对当前目标传感器的数值进行修正。
在本申请中，待测磁浮列车作为本申请要进行悬浮系统是否存在早期故障的检测对象。在磁浮列车内部会安装多个目标传感器，各目标传感器的型号、物理参数、安装个数以及安装位置可根据实际磁浮列车的情况以及实际应用需求进行灵活选择，这均不影响本申请的实现。磁浮列车的运行状态检测过程是一个连续过程，可以获得在悬浮控制系统连续调节下由各目标传感器如间隙传感器、电流传感器或加速度传感器连续采样的大量传感器数据，这些传感器数据可反馈当前时刻的磁浮列车的运行状态信息。但是，由于当前时刻控制效果不仅受到当前运行状态的影响，还受到历史运行状态的影响，对此，每个目标传感器所采集的当前数据也即各目标传感器反馈的数值并无法准确反映待测磁浮列车内相应位置的真实运行数据，对每个目标传感器，本步骤根据当前时刻和多个历史时刻下当前目标传感器的数值来共同确定该目标传感器的修正后的值，目标传感器的数值是指目标传感器在每个时刻所采集的数据值，也就是目标传感器的输出值，修正后的值为对目标传感器所采集的数据值进行修正后所得的数值，可使数据更接近真实值。举例来说，目标传感器为温度传感器，则目标传感器的数值即为温度传感器所监测区域的温度值，修正后的值即为对该温度传感器的温度值进行修正后的数值。
S102：根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值。
在本步骤中，待测磁浮列车为S101的待测磁浮列车。由于目标传感器数值会受到待测磁浮列车内部的环境因素影响，所以需要考虑环境对目标传感器的影响，环境参数数据包括但并不限制于包括磁浮列车的载荷数据、轨道不平顺数据、温度、速度等。由于磁浮列车的载荷数据、轨道不平顺数据、温度、速度等数据属于高维分布，不能可视化，故无法通过视图直接获取分布情况，可先对磁浮列车的工况进行分类，对每类工况下的目标传感器计算相应的标准值，标准值是用于表征目标传感器是否运行正常的指标，所属领域技术人员可根据实际情况选择该指标，本申请对此不做任何限定。
S103：通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障。
在S101确定当前磁浮列车内各区域的真实环境数据，且S102中确定正常工况下每个目标传感器运行正常时的参数数据，本步骤通过比对二者之间的区别，结合实际运行场景便可判断待测磁浮列车的悬浮系统是否存在早期故障。
在本发明实施例提供的技术方案中，考虑到磁浮列车当前时刻的控制效果不仅受当前运行状态的影响，还受历史运行状态的影响，根据多个时刻的目标传感器的实际数值计算待测磁浮列车各目标传感器的修正后的值，可提高待测磁浮列车内所监测到的运行状态数据的准确度。在对磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测判断过程中考虑了工况的因素，不仅能适应各种工况下的悬浮系统损坏的检测场景，而且还提高了磁浮列车的悬浮系统的故障检测精度，整个故障检测过程计算量小，复杂度低，可高效率实现磁浮列车悬浮系统的故障检测。
需要说明的是，本申请中各步骤间没有严格的先后执行顺序，只要符合逻辑上的顺序，则这些步骤可以同时执行，也可按照某种预设顺序执行，图1只是一种示意方式，并不代表只能是这样的执行顺序。
在上述实施例中，对于如何执行步骤S101并不做限定，本实施例中给出当前目标传感器的修正后的值的一种计算方法，可包括如下步骤：
根据各历史时刻与当前时刻之间的时间距离设置各时刻下的目标传感器数值的权重值；权重值随着历史时刻与当前时刻的时间差值的减小而增大；基于各时刻下的目标传感器数值的权重值和实际数值计算相应目标传感器的修正后的值。
在本实施例中，时间距离是指两个时刻之间的时间间隔，两个时刻是指每个历史时刻与当前时刻，权重值是用于表征不同历史时刻的目标传感器的数值对当前时刻的监测区域的表征参数如温度的影响程度。由于当前时刻控制效果不仅受到当前运行状态的影响，还受到历史运行状态的影响，对此，根据
Figure 495222DEST_PATH_IMAGE007
个历史数据可得到第
Figure 213779DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 104112DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值
Figure 85975DEST_PATH_IMAGE004
，其可表述为
Figure 687857DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 147789DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度，
Figure 518727DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 405912DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 495091DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值，
Figure 988739DEST_PATH_IMAGE019
，N为传感器的个数，
Figure 214184DEST_PATH_IMAGE020
为待定的函数。对于
Figure 537849DEST_PATH_IMAGE020
的确定，考虑到距离当前时刻越远的运行状态对当前时刻的运行状态的影响越小，距离当前时刻越近的运行状态数据对当前时刻的运行状态的影响越大，本实施例可采用基于折息的权重计算方法，也即可通过调用折息权重计算关系式计算各目标传感器的修正后的值，折息权重计算关系式可表示为：
Figure 786428DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 853741DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 199272DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 926794DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 724986DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 330410DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 671393DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度；
Figure 195915DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 356769DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 624940DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值；
Figure 853052DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 689421DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在各时刻的融合权值，且
Figure 462205DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 143853DEST_PATH_IMAGE011
为折息因子，
Figure 459428DEST_PATH_IMAGE012
为常数，且
Figure 325753DEST_PATH_IMAGE013
。
本实施例利用基于折息的权重计算方法可获得更准确的运行状态信息，有利于提高悬浮系统的故障检测精度。
作为一种可选的实施方式，为了提高工况类型的识别效率，本申请还提供了工况识别实施例，也即在根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型之前，还可包括：
获取待测磁浮列车的载荷数据、轨道平顺度数据、温度数据、速度数据，以作为工况识别样本数据。工况识别样本数据可采集较长一段时间内的数据，例如在悬浮控制系统连续调节下由间隙传感器、电流传感器和加速度传感器连续采样的大量传感器数据。在获取大量工况识别样本数据之后，可利用聚类方法对工况识别样本数据进行分类处理，得到多类工况。例如可采用DBSCAN（基于密度的聚类方法）对间隙数据、加速度数据、电流、速度、载荷、轨道不平顺等数据进行分类，每一类代表一种工况，从而实现工况分类。再根据多个时刻下的目标传感器数值计算各类工况中每个目标传感器的平均值和标准差，以作为各目标传感器的标准值。
作为一种可选的实施方式，由于磁浮列车的悬浮系统的性能会随时间退化，最初时刻的运行状态信息可能与当前时刻的运行状态数据存在一定的差异性，如果采用所有的历史数据可能导致结果有一定的误差，对此，可从当前时刻选择前
Figure 225313DEST_PATH_IMAGE021
个数据，
Figure 569707DEST_PATH_IMAGE006
表示第
Figure 474209DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器，
Figure 42594DEST_PATH_IMAGE016
表示第
Figure 399757DEST_PATH_IMAGE016
个工况，并通过下式计算每一类工况中各目标传感器的平均值和标准差：
Figure 813421DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure 572429DEST_PATH_IMAGE023
；
式中，
Figure 706124DEST_PATH_IMAGE021
为第
Figure 675217DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 502359DEST_PATH_IMAGE006
个传感器在第
Figure 506087DEST_PATH_IMAGE005
时刻的运行状态数据长度，
Figure 26061DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 482451DEST_PATH_IMAGE017
为第
Figure 378862DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 971518DEST_PATH_IMAGE006
个传感器在第
Figure 895349DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值和标准差。
本实施例通过划分了工况，并确定了用于自适应检测的平均值和标准差，能适应更多工况下的损坏检测。
在上述实施例中，对于如何执行步骤S103并不做限定，本实施例给出悬浮系统是否存在故障的多种检测方法，可包括如下步骤：
若存在至少2个的目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；或若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障。
本实施例给出两种判断方式，第一早期故障检测条件和第二早期故障检测条件可根据当前应用场景对悬浮系统检测精度进行灵活设置。以标准值为目标传感器的平均值和标准差为例，作为一种可选的实施方式，若存在至少2个的目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 839034DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，判断关注目标传感器的总数是否大于2；
若关注目标传感器的总数大于2，关注目标传感器则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 273558DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，或关注目标传感器的总数小于等于2，则判定待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 986299DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 582497DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 279057DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 251692DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 84519DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 353083DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 271360DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 313266DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 610386DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 938599DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 219539DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
以标准值为目标传感器的平均值和标准差为例，作为另一种可选的实施方式，若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 658610DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 574351DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 73466DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 841702DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 84464DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 356177DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 26193DEST_PATH_IMAGE005
个工况中第
Figure 281725DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 433570DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 215582DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 931865DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 674693DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 259258DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
举例来说，获得k时刻的载荷、轨道不平顺、温度、速度等数据时，先判断当前工况属于哪一类工况。然后根据
Figure 771142DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 422441DEST_PATH_IMAGE018
判断第
Figure 246040DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器是否有异常。如果N个目标传感器中有两个以上的传感器满足
Figure 509663DEST_PATH_IMAGE014
的要求，或有一个以上的传感器满足
Figure 141632DEST_PATH_IMAGE018
的要求，则认为磁浮列车的悬浮系统已存在早期故障，反之没有存在早期故障的悬浮系统。
本实施例基于不同工况提供了自适应损坏检测方式，不仅整个检测过程计算量小、复杂度低，而且能适应更多工况下的检测，普适性更强，实用性更强。
本发明实施例还针对磁浮列车悬浮系统的故障检测方法提供了相应的装置，进一步使得方法更具有实用性。其中，装置可从功能模块的角度和硬件的角度分别说明。下面对本发明实施例提供的磁浮列车悬浮系统的故障检测装置进行介绍，下文描述的磁浮列车悬浮系统的故障检测装置与上文描述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法可相互对应参照。
基于功能模块的角度，参见图2，图2为本发明实施例提供的磁浮列车悬浮系统的故障检测装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：
数值修正模块201，用于对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对当前目标传感器的数值进行修正。
工况识别模块202，用于根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值。
损坏检测模块203，用于通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障。
可选的，在本实施例的一些实施方式中，上述数值修正模块201可用于：根据各历史时刻与当前时刻之间的时间距离设置各时刻下的目标传感器数值的权重值；权重值随着历史时刻与当前时刻的时间差值的减小而增大；基于各时刻下的目标传感器数值的权重值和实际数值计算相应目标传感器的修正后的值。
作为本实施例的一种可选的实施方式，上述数值修正模块201可进一步用于：调用折息权重计算关系式计算各目标传感器的修正后的值，折息权重计算关系式为：
Figure 324352DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 776193DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 968140DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 424922DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 185068DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 248839DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 119843DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度；
Figure 195246DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 624828DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 910316DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值；
Figure 319432DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 373976DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在各时刻的融合权值，且
Figure 210345DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 717549DEST_PATH_IMAGE011
为折息因子，
Figure 930356DEST_PATH_IMAGE012
为常数，且
Figure 741536DEST_PATH_IMAGE013
。
可选的，在本实施例的另一些实施方式中，上述装置例如还可包括工况分类模块，用于获取待测磁浮列车的载荷数据、轨道平顺度数据、温度数据、速度数据，以作为工况识别样本数据；利用聚类方法对工况识别样本数据进行分类处理，得到多类工况；根据多个时刻下的目标传感器数值计算各类工况中每个目标传感器的平均值和标准差，以作为各目标传感器的标准值。
可选的，在本实施例的其他一些实施方式中，上述损坏检测模块203可用于：若存在至少2个目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；或若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障。
作为本实施例的一种可选的实施方式，上述损坏检测模块203可进一步用于：标准值为目标传感器的平均值和标准差，若存在满足
Figure 748807DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，判断关注目标传感器的总数是否大于2；若关注目标传感器的总数大于2，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；若不存在满足
Figure 274466DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，或关注目标传感器的总数小于等于2，则判定待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；式中，
Figure 759805DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 929886DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 967112DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 88390DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 502054DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 261062DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 734769DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 579228DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 531004DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 410098DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 789127DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
作为本实施例的另一种可选的实施方式，上述损坏检测模块203还可进一步用于：标准值为目标传感器的平均值和标准差，若存在满足
Figure 887926DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；若不存在满足
Figure 643393DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；式中，
Figure 376993DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 192503DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 11554DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 446078DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 158819DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 519131DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 215691DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 188326DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 755574DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 788252DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 706529DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
本发明实施例所述磁浮列车悬浮系统的故障检测装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例可以有效提高磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度，有利于提高磁浮列车运行的安全性。
上文中提到的磁浮列车悬浮系统的故障检测装置是从功能模块的角度描述，进一步的，本申请还提供一种电子设备，是从硬件角度描述。图3为本申请实施例提供的电子设备在一种实施方式下的结构示意图。如图3所示，该电子设备包括存储器30，用于存储计算机程序；处理器31，用于执行计算机程序时实现如上述任一实施例提到的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
其中，处理器31可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器，处理器31还可为控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片等。处理器31可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器31也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central Processing Unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器31可以集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器31还可以包括AI(ArtificialIntelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器30可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器30还可包括高速随机存取存储器以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。存储器30在一些实施例中可以是电子设备的内部存储单元，例如服务器的硬盘。存储器30在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如服务器上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（SecureDigital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器30还可以既包括电子设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器30不仅可以用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如：执行漏洞处理方法的程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。本实施例中，存储器30至少用于存储以下计算机程序301，其中，该计算机程序被处理器31加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的相关步骤。另外，存储器30所存储的资源还可以包括操作系统302和数据303等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统302可以包括Windows、Unix、Linux等。数据303可以包括但不限于磁浮列车悬浮系统的故障检测结果对应的数据等。
在一些实施例中，上述电子设备还可包括有显示屏32、输入输出接口33、通信接口34或者称为网络接口、电源35以及通信总线36。其中，显示屏32、输入输出接口33比如键盘（Keyboard）属于用户接口，可选的用户接口还可以包括标准的有线接口、无线接口等。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。通信接口34可选的可以包括有线接口和/或无线接口，如WI-FI接口、蓝牙接口等，通常用于在电子设备与其他电子设备之间建立通信连接。通信总线36可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extendedindustry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构并不构成对该电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，例如还可包括实现各类功能的传感器37。
本发明实施例所述电子设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例可以有效提高磁浮列车的悬浮系统的早期故障检测精度，有利于提高磁浮列车运行的安全性。
可以理解的是，如果上述实施例中的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM）、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如SD或DX存储器等）、磁性存储器、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
基于此，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时如上任意一实施例所述磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的硬件包括装置及电子设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上对本申请所提供的一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，包括：
对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正；
根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值；
通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值，判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障；
其中，所述对所述当前目标传感器的数值进行修正，包括：
调用折息权重计算关系式计算各目标传感器的修正后的值，所述折息权重计算关系式为：
Figure 476533DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 305948DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 161909DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 552DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 625568DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 625885DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 202098DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度；
Figure 844432DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 589534DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 26332DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值；
Figure 325726DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 506171DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在各时刻的融合权值，且
Figure 840201DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 447900DEST_PATH_IMAGE011
为折息因子，
Figure 998704DEST_PATH_IMAGE012
为常数，且
Figure 982841DEST_PATH_IMAGE013
。
2.根据权利要求1所述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，所述根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正的过程，包括：
根据各历史时刻与当前时刻之间的时间距离设置各时刻下的目标传感器数值的权重值；所述权重值随着历史时刻与所述当前时刻的时间差值的减小而增大；
基于各时刻下的目标传感器数值的权重值和实际数值计算相应目标传感器的修正后的值。
3.根据权利要求1所述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，所述根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型之前，还包括：
获取待测磁浮列车的载荷数据、轨道平顺度数据、温度数据、速度数据，以作为工况识别样本数据；
利用聚类方法对所述工况识别样本数据进行分类处理，得到多类工况；
根据多个时刻下的目标传感器数值计算各类工况中每个目标传感器的平均值和标准差，以作为各目标传感器的标准值。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，所述通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障的过程，包括：
若存在至少2个目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；或
若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障。
5.根据权利要求4所述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，所述标准值为目标传感器的平均值和标准差，所述若存在至少2个目标传感器满足第一早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 436956DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，判断所述关注目标传感器的总数是否大于2；
若所述关注目标传感器的总数大于2，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 215556DEST_PATH_IMAGE014
的关注目标传感器，或所述关注目标传感器的总数小于等于2，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 755122DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 277370DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 585992DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 535493DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 795311DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 121250DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 284378DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 404781DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 918939DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 782990DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 800624DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
6.根据权利要求4所述的磁浮列车悬浮系统的故障检测方法，其特征在于，所述标准值为目标传感器的平均值和标准差，所述若存在至少1个目标传感器满足第二早期故障检测条件，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障的过程，包括：
若存在满足
Figure 59305DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统存在故障；
若不存在满足
Figure 795180DEST_PATH_IMAGE018
的目标传感器，则判定所述待测磁浮列车的悬浮系统不存在故障；
式中，
Figure 462922DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 335063DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 859585DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 286018DEST_PATH_IMAGE015
为在第
Figure 491872DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 326841DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 225527DEST_PATH_IMAGE005
时刻的平均值；
Figure 670415DEST_PATH_IMAGE017
为在第
Figure 679959DEST_PATH_IMAGE016
个工况中第
Figure 556386DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在第
Figure 360394DEST_PATH_IMAGE005
时刻的标准差。
7.一种磁浮列车悬浮系统的故障检测装置，其特征在于，包括：
数值修正模块，用于对待测磁浮列车内的各目标传感器，根据当前时刻和各历史时刻下当前目标传感器的数值，对所述当前目标传感器的数值进行修正；
工况识别模块，用于根据当前时刻的待测磁浮列车的环境参数数据确定所属工况类型，同时获取所属工况类型下各目标传感器的标准值；
损坏检测模块，用于通过比对各目标传感器的修正后的值和标准值判断所述待测磁浮列车的悬浮系统是否存在故障；
其中，所述数值修正模块进一步用于：
调用折息权重计算关系式计算各目标传感器的修正后的值，所述折息权重计算关系式为：
Figure 26999DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，
Figure 574655DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 541474DEST_PATH_IMAGE003
；
式中，
Figure 719645DEST_PATH_IMAGE004
为第
Figure 903240DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 520166DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的修正后的值；
Figure 341491DEST_PATH_IMAGE007
为历史数据长度；
Figure 752881DEST_PATH_IMAGE008
是第
Figure 659657DEST_PATH_IMAGE005
时刻第
Figure 549116DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器的数值；
Figure 490527DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 807239DEST_PATH_IMAGE006
个目标传感器在各时刻的融合权值，且
Figure 168688DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 861837DEST_PATH_IMAGE011
为折息因子，
Figure 914149DEST_PATH_IMAGE012
为常数，且
Figure 306821DEST_PATH_IMAGE013
。
8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述磁浮列车悬浮系统的故障检测方法的步骤。
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