时间：2023-06-07 09:01:51
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇故障检测与诊断，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
当前，随着全球经济一体化的建设，经济技术迅速发展，促使数字技术主导高科技产品层出不穷，同时已经渗透到我们的日常生活中。但是在电子电路工作的过程中，会存在内部或者外部原因造成电路出现各种问题，导致电路不能正常的工作。因此电子工程设计人员一项重要的任务就是要对工作电路进行检修、检测以及故障的诊断与排除。在实际生活中，数字电路故障检测与诊断在电路设计与生产的过程中具有重要的意义。对数字电路进行检修与诊断，对及时发现、修复数字电路中出现的问题具有重要影响。同时还能够重新配置数字电路系统，有助于数字电路生产工艺的优化与改进。分析数字电路故障检测与诊断，能够提高数字电路的质量、效率与可靠性。
1 数字电路以及故障的特点
数字信号主要是在时间与数值方面具有离散的信号，而数字电路就是用来处理和改变这些离散信号。其工作的原理就是利用这两种状态的元器件表示离散信号。这样看起来较为复杂，但是基本的电路单元较为简单。数字电路的元器件参数值方面具有较大的差异。因而不会出现由于电压不高不低的电平。除去三态门之外，通常输出的电平要么是低电平或者是高电平。因此，这两种电平称为了解数字电路的主要特征。由此可见，检测事物存在一定的复杂性。并且其复杂性主要体现在待测电路存在大量的输出与输入变量，可能大于一百个变量。同时电路相应又具有时序性，有的还存在组合型。所集成的电路元器件与门都被安装在芯片里面，不能度逻辑电平、输入输出波形进行检测。类似模拟集成电路，仅仅可以在芯片的外部对其测试，而不能对数字IC内部电路进行测试。所以，必须及时寻找出一种能够简单的完成对芯片内部进行检测的方法。
2 数字电路故障产生的原因
在数字电路运行的过程中，产生故障的原因有很多种。但是较为常见的故障笔者认为有这么几种。首先，就集成数字电路而言，负载能力范围具有一定性。常规与非门的输出低电压可以带同类们的最大限度为10个。但是实际生活中这个输出电压所带门远大于理论值。这样就容易导致电路输出低电压，造成电路破坏，使得电路不能稳定运行。为避免这种情况的发生就需要使用负载的集成电路。其次，集成电路运行效率较低。在集成电路运行的过程中唯有第一组信号通过集成电路，并在电路内部延时作用下稳定输出端时，另外一组信号才能进入。由此可见，造成电路运行效率低下的主要原因就在于电路内部延时。如果输入脉冲很高时也会导致输出端不稳定。检测这一问题的过程相对复杂。因此，在设计逻辑电路时要采用运行效率高的集成电路。
3 数字电路故障检测与诊断策略
在数字电路检修的过程中，针对其中的故障需要采取有效的诊断策略，提高数字电路运行的效率。这样不仅保证电路运行的质量，还能够减少检修的次数。
3.1 隔离故障检测与诊断
在检测数字电路问题的过程中，第一步就应当根据故障的基本特点，最大限度的减少问题的区域，也就是将故障诊断与检测进行隔离。这一环节对数字电路检测具有十分重要的意义。在检测的过程中，其检测关键之处就是逻辑诊断与检测。通常而言，如果电路信号消失，那么可以使用检测探头完成电路信号连接的线路实施诊断与检测工作，从而快速找到消失的电路信号，并且检测探头上都安装了逻辑存储装置。这样就能够对数字电路上具体的信号进行诊断与检测。如果出现电路信号，就会被检测器上的逻辑储存装置记录下来，并通过显示器显示出来。从这一点就充分说明了数字电路上的脉冲信号能够被检测与诊断。通过缩小点路鼓掌范围，来找到电路故障的具置。另外一种就是能够有效的诊断和检测数字故障的方法就是逻辑分析。在检测的过程中利用逻辑分析仪对数字电路的设备进行检测，分析电路运行中产生的数据以及其输出情况。
3.2 定位检测与诊断
在数字电路出现故障的过程中，其最为关键的步骤就是检测故障，将故障进行定位。一般情况下，在电路故障范围缩小到一定范围时，直至缩小到某一电路元件时，就能够使用逻辑探头、脉冲检测仪等对数字电路的故障进行分析，并就其产生的影响进行分析。通过这种方法就能够检测出故障的具置。利用逻辑信号对数字电路的脉冲信号进行检测，分析电路输出与输入信号的情况。依据获取的信号判定数字电路运行的情况。研究表明，数字电路在日常的工作中，都会存在低电压与高电压。这两者在运行的过程中能够互相转换。使用逻辑探头等仪器进行检测，如果有信号就能够判断出工作电路是正常。通常情况下，数字电路偶尔也会出现故障。因此，电路信号的时需不需要经常检测。
4 结语
总而言之，在数字电路获得广泛应用的过程中，在一定程度上对提高电器使用与质量具有重要的影响。同时也进一步促进了电器产品性能的提高。但是，在此环节中我们应当充分的认识到，数字电路正常运行离不开故障的检测与诊断。重视数字电路检测与诊断，能够全面提高数字电路应用水平与运行质量。
参考文献
[1]李源.在《数字电路》实验教学中提高学生动手能力的尝试[J].井冈山医专学报，2011，12（04）：56-57.
[2]张万里，杨烨，李毅，等.数字电路常见故障类型与检测方法及技巧分析[J].数字技术与应用，2012，10（6）：98-99..
[3]杨聚庆，刘娇月，刘三，等.数字电路系统设计与制作的一般方法[J].洛阳工业高等专科学校学报，2013，8（04）：79-90.
作者简介
马均（1990-），男，咸阳师范学院物理与电子工程学院电子信息工程专业本科在读。
关键词 助航灯光；故障；检测；诊断；程序；解调
中图分类号[U8] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）50-0144-01
机场助航灯光系统是飞机飞行安全的保障，是机场非常重要的一个目视助航设备。在一个中型的机场中，其助航灯光包括了跑道中线灯、跑道边灯、进近灯、末端等、顺序闪光灯、坡度灯等共计上千盏灯。机场助航灯光系统保障着飞机的安全起降，安全问题不容许丝毫的差错，助航灯光系统是否完好无损十分关键。在实际机场应用中，如何保证助航灯光系统的正常工作，如何及时的检测助航灯光系统的故障，也就变成保障安全的大问题。助航灯光系统中自动监视功能就可以很好的满足这一要求。我国目前较大规模机场使用的都是国外的助航灯光巡检系统，自己在助航灯光巡检监控系统方面的研究还没能形成成熟的系统，不能在实际中应用。不断学习，努力探索，寻求自己的助航灯光故障诊断系统，解决国内机场的燃眉之急。
1 助航灯光故障检测
助航灯光故障的检测主要通过自动监控，实行远程巡检，它的主要硬件设计包括了单片机、过零检测模块、模数转换模块、调制及隔离变压器模块、晶闸管驱动模块、进水检测模块、串口通信模块、单片机模块等。
1.1 灯暗检测和灯泡开路检测
灯暗检测实际上就是对灯电压进行检测，检测灯泡两端的电压。检测灯电压可以判断灯泡的输出功率，在使用6.6:6.6的隔离变压器时，一次测电流和二次侧电流是相同的。灯泡两端的电压反应了灯泡输出功率的大小，是判断灯暗的一个替代参数。灯暗的原因要么是灯泡经过长时间的使用，老化使得电阻减少，电压降低，从而导致灯暗。要么是灯泡中的灯丝出现靠丝现象，使得线圈被短路减小电阻，降低两端电压，减少功率，导致灯泡发暗。而灯泡开路检测则是对灯泡电流大小的检测。一个比较稳定的干路电流在隔离变压器的一次侧流过时，如果二次侧有正常的负载也会流过一个比较稳定的电流。当开灯光级设置越低时，电流越小；或则当负载的电阻越小时，电流越大。灯泡在使用过程中，新旧程度对电流的影响不大。而灯泡处于开路时，其负载电阻无穷大，电流就会急剧减小。在这一特点作用下，二次侧电压升高达到一定的数值时，通过对电路电压进行采用就可以判别灯泡是否断芯。
1.2 上行信号的调制
上行信号是指远程巡检单元向主控制单元上传的信息，这是灯光巡检中远程巡检单元和主控制单元之间通过调解和调制进行的有效通信中的一个方向。调制信号频率是工频50Hz，所以调制信号可以跨过隔离变压器，然后上传回主控单元。
1.3 上行信号的解调
经过电压互感器采样，然后经信号调理电路把调光器回路电压分为两路，一路过零检测电路，进入单片机；另一路经差分放大器处理，然后进行模数变换。进行采样12次，时间在2ms内。12次数据分为4组值，每组数据求一个平均值。所得的3个平均值分别与单片机中预先计算好并存储起来的对应数据进行比较，有调制的信号，其数值相比没有调制的信号明显要小。在差处理下，就可以得出“1”、“0”信息。
2 助航灯光故障诊断系统设计
2.1 主控单元解调程序
主控单元过零检测电路实时检测正过零点后，经过P3.3通道信号向单片机请求中断，然后执行中断程序。单片机读取转换值，2ms内进行采样12次，所得到的结果分成每组4个数据的3组，每组数据求其平均值，然后把求得的平均值与预先计算好并存储好的数值进行做差处理，如果差值大于设定值则为“1”，否则为“0”。重复过程3次，如果得到3个结果均为“0”，则说明没有下达命令；如果得到3个结果均为“1”，则说明肯定有下达命令；如果得到结果中有一个为“1”，则返回，要求上位机重新发送命令。
2.2 远程巡检单元调制程序
由P1.0和P1.2发送信号，经P3.7通道把正过零点后信号送入单片机，触发晶闸管开关。由于电压上加载了调制信号，所以电压输出就产生了畸变。
2.3 远程巡检单元故障定位程序
一个周期定位50ms，每个周期采样10次，每次采样之间间隔10ms，结果存放在寄存器中。每个周期采样的10次结果计算平均值，然后与设定的值作比较。在比较中，采样结果大于或则等于设定值，则灯已经损坏。
3 实际应用中的实验与结果
选择机场进近灯做灯泡断丝实验，结果实验的6盏灯判断全部正确，没有一盏误报。而灯暗实验中，电压波动率在5%以下，也基本能满足实际应用的要求。进水实验中，通过实验人员的实地检查，检测到进水的隔离变压器桶，其进水深度确实达到了设定值，而没有检测到进水的隔离变压器桶，则均未发现进水现象。以上实验结果表明，助航灯光故障检测准确度高，传输数据准确，电源足够稳定，操作灵活方便，在实际机场的应用中，能基本满足助航灯光故障检测与诊断的要求。
4 讨论
当然，笔者仅仅是从助航灯光故障检测的基本原理出发，浅显探析了其故障检测的方面。而实际应用中的助航灯光故障检测，要复杂多样得多，需要研究人员进一步探索，进一步完善才能达到实际应用的客观要求。而助航灯光故障诊断系统的设计，笔者更是仅仅点出了其大致的工作原理，要达到实际设计应用的要求，还需要全面细化，落实到细节，以及具体程序的编写和完善工作。
参考文献
关键字：数据包丢失；网络控制系统；故障检测；观测器；残差
中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-03
Fault Detection and Diagnosis of Networked Control System
Zhuo Min
(Zhenjiang Electrical and Mechanical Branch of Jiangsu Union Technical Institute,Zhenjiang212016,China)
Abstract:A great deal of attention has been focused on a class of networked control systems (NCS) wherein the control loops are closed through communication networks.This family of systems is an integration of plants, sensors,controllers,actuators and communication networks of certain local field.In this paper,based on the condition of data packet dropout,firstly,a modeling approach of the system is presented,and the fault observer is modeled as a stochastic switching discrete-time linear system with delay.When a fault occurs,the observer residual can change rapidly and detect the occurrence of the fault.Finally,an illustrative example shows the effectiveness of the proposed method.
Keywords:Data packet dropout;Networked control system (NCS);Fault detection;Observer;Residual
与传统的点对点控制系统相比，网络控制系统具有可实现资源共享、远程控制，具有较高的诊断能力和交互性好、增加系统柔性和可靠性、安装维护方便、减少系统的布线等优点。但由于网络的介入，使得传统的控制系统面临着新的挑战，如网络传输诱导时延、数据包丢失、时钟异步等，因此在利用网络作为信息的传输通道时，数据包丢失和时延等故障检测问题受到了广泛的关注[1-3]。
在故障诊断与容错控制方面，网络控制系统和传统控制系统有所不同。在数据传输中存在信息碰撞和网络带宽限制等问题，使得延迟和丢包问题在信息传输中发生，以致网络化控制系统的故障诊断与容错控制变的复杂[4]。网络控制系统的故障诊断与容错控制是具有现实和理论意义的研究课题，关系到国家经济命脉和国防安全的战略性需求，也是提升国家工业基础水平、综合实力和自主创新能力的重要举措[5]。
NCS的数据包丢失和时延是NCS中的重要研究课题。鉴于此，文献[6]针对一类具有数据包丢失和时延的NCS设计了保证闭环系统稳定的控制器。考虑到NCS中同时存在数据包丢失和时延的情况，以建立NCS模型来构建故障检测器；最后通过数据仿真验证了本文所描述问题的可行性。
一、网络控制系统
网络化控制系统NCS(Networked Control Systems)，即将控制系统中至少一个或多个回路经过计算机网络实现闭环的控制[7]。
如图1所示的，网络只存在于控制器和执行器之间[8]，所以系统只具有控制时延 ，为上界已知的时变时延。假定NCS的被控对象模型为
(1)
其中， 是状态向量； 是输出向量； 是输入向量； 是故障向量，正常情况下 是非零向量； ， ， 是适维常系数矩阵。
图1 网络控制系统
Fig.1 Networked control systems
在网络控制系统中，通讯网络并非是一个非常可靠的数据传输通道，会产生传输错误、网络堵塞、节点竞争发送权失败、连接中断和时序错乱等现象。虽然多数的网络协议具有多次重发送数据机制，由于此机制受到时间的限制，所以在超过了设定的时间范围时，便会导致数据包丢失。
正常情况下，实时反馈控制系统能够接受一定数量的数据包丢失。但是对数据包丢失寻求正确的解决方法的研究以及对在数据包丢失时系统是否稳定的探索是很有价值的。
二、状态预测器的设计
网络控制系统的状态可以直接反映系统的运行状况，所以在NCS系统中基于状态估计的故障诊断与容错控制方法显得特别突出。此方法可以归纳为以下两种：一种基于观测器的方法，另一种基于滤波器的方法。本文的研究是基于预测器的方法。
不考虑噪声等外部扰动时，被控对象的离散模型可以表示为：
(2)
令 = ，表示不确定时延 引起的不确定项。式(2)写为：
(3)
假设 非奇异和( ， )能观测，被控对象的状态观测器就可以采用下列模型：
(4)
由于系统存在网络诱导时延[0， ]， 时刻传输到观测器的信号为：
。 (5)
由式(3)可得
(6)
由式(5)和(6)，得到观测方程为
(7)
定义估计误差
(8)
则估计误差方程为
(9)
由于 和 均已知，则式(9)可以表示为
(10)
其中，
由于 由不确定时延 引起，因此误差方程含有不确定项 ，且 有界。
三、存在数据丢包的故障检测
数据包丢失能够影响到闭环NCS状态矩阵的结构和NCS的控制性能，特别是其稳定性。因此，关于在NCS中数据包丢失对系统稳定性的影响成为关注的热点。
在NCS中，一是由于通信机制和网络带宽的限制造成的数据包，另一种是为达到某种目的而采取的主动丢包。本文是基于前者提出的故障检测方法。
当在传感器与控制器之间发生数据包丢失时，NCS结构可以用图2表示
图2 具有数据包丢失和时延的NCS
Fig.2 NCS with network-induced delay and packet dropout
图2中随机变量 表示第 个周期是否有传感器数据到达控制器，即
是独立的Bemoulli随机变量。在传感器与控制器之间，由于数据时延能够被看作在本周期未接收到有效数据，便可判断发生了数据包丢失。
若原系统的控制率为 ，则由式(2)可得
(11)
假设事件1和事件2发生的概率分别为 和 ，亦即
(12)
事件1 时刻传感器数据没有到达控制器端，在控制器端建立观测器
(13)
定义观测器状态估计误差 ，无故障时，其状态估计误差方程为
(14)
对于式(14)，引入增广向量 ，可得
(15)
式(15)中含有 的两个滞后项，引入 ，可得
(16)
事件2 时刻控制器收到来自传感器的数据，建立观测器
(17)
则无故障时，观测器状态估计误差方程为
(18)
按照事件1中同样的方法，可得
(19)
有式(12)，(16)和(19)，可得如下的随机切换系统
(20)
其中，
， ，
四、故障检测设计
定理1：基于如下的观测器，残差系统（10）渐进稳定，
其中 ， ， 定义省略。 为卡尔曼滤波增益，误差协方差矩阵为 ，且
。
下面，我们将通过数值例子说明所得到结果的有效性。
五、数字示例和仿真结果
本文通过第2和3部分对状态观测器和存在数据丢包的故障检测进行了研究和描述，我们假定以下系统
(21)
其中 ， ， ， 。假设Markov链的转移概率矩阵已知为 ，干扰信号 为任意的随机数。使用Matlab仿真工具，可得如下结果。图3显示为网络控制系统的状态响应。
图3 系统状态响应
Fig.3 State response of system
图4 传感器故障时的仿真结果
Fig.4 Simulation result with sensor fault.
注：1-系统的实际输出；2-观察期输出；3-残余量
Note：1system actual；2observer output；3residual
当传感器故障发生在8.8秒时，系统的实际输出、观测器输出和残余量如图4所示。从中我们可以观察到，残差量在8.8秒迅速增加，并且无延迟，表明了该传感器在此时出现了故障。
六、结论与展望
本文针对长时延的NCS，假定传感器和控制器之间存在数据包丢失，执行器与控制器之间存在时变控制时延等现象。针对此类NCS，本课题研究了有无故障两种情况下可能出现的结果，并且设计了故障观测器。
本文概述了近年来常用的网络控制系统基于模型的故障诊断方法，建立恰当的数学模型，将数据网络简化为对控制系统产生的若干影响因素，并将一般的故障诊断与容错控制方法与理论推广应用到网络控制系统中来。
对一般的控制系统来说，网络控制系统的故障诊断与容错控制并不完善。首先多数的研究主要针对某一特定性能的设计，缺少对系统整体与总体性能的研究；其次现有模型对网络时滞具有严重的依赖性，而且在非线性系统中难以实现。NCS的故障诊断与容错控制方法有很多，本文仅总结和归纳了一部分。
参考文献：
[1]方华京,方翌炜,杨方.网络化控制系统的故障诊断[J].系统工程与电子技术,2006,28(12):1858-1862
[2]Hao Y,Ding S X,Fault detection of networked control systems with networked-induced delay[C].The 8th Int Conf on Control,Automation,Robotics and vision.Kunming:IEEE Press,2004:294-297
[3]Bao Y,Dai Q Q,Cui Y L,et al.Fault detection based on robust states observer on networked control systems[C].Int Conf on Control and Automation.Budapest:IEEE Press, 2005:1237-1241
[4]霍志红,方华京.一类随机时延网络控制系统的容错控制研究[J].信息与控制,2006,35(5):584-587
[5]邱占芝,张庆灵,杨春雨.网络控制系统分析与控制[M].科学出版社,2009
[6]Turner J R.Towards a theory of project management:The nature of the project goverance and project management[J].Int J of Project Management,2006,24(2):93-95
[7]Fang Huajing,Ye Hao,Zhong Maiying.Fault diagnosis of networked control systems[J].Annual Reviews in Control,2007,31:55-68
关键词：暖通空调系统；故障检测；诊断技术
引言：暖通系统由于安装、运行条件发生改变，有时候，在长时间的运作之后，暖通空调的性能也会随之发生衰退。伴随着科学技术的发展，暖通空调系统的发展规模越来越庞大，设备种类和数量也在大大的增多，因此，暖通空调系统的程度愈加复杂，更加容易出现各种各样的故障，比如：阀门卡死、盘管结垢严重、水泵烧毁等故障 。如果以上的故障得不到及时的解决，一定会导致运行过程的参数偏离预期的设定值很大程度，影响工作质量，也对现场工作人员的舒适度造成制约。根据对相关文献进行探究，结合我国自动故障检测与诊断实际应用于暖通空调的相关经验，有效对自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展原因及应用情况进行评述。
一、暖通空调系统故障检测与诊断主要途径
（一）基于模式识别的检测与诊断途径。这种故障是在正
常的工作状态下，对工作状态的模式与故障状态的模式加以识别与分类。使用得到的故障的特点的数量值来开展的决策研究。同样，也可以开展故障的诊断与计算，由此看来，这种模式的检测与诊断途径的优势在于计算量不多，并且，不需要建模。
（二）基于神经网络的故障的检测与诊断途径。基于神经网络的这种检测途径，主要是通过并行的，数量多、联系紧密的神经元形成的网络来完成检测与诊断的工作的。神经元经过输入的信号在其之间反复的传递。神经网建立之后可在大量的数据库样本中进行对这个神经网络的训练，持续的修改网络之间的权值。最终可把数据样本来对神经网络进行校验[1]。在非线性方面故障来说，神经网络具有天然的优点，并且，不需要建模型。
（三）基于故障树的检测与诊断途径。这种故障的基础与诊断途径主要的思想是在检测诊断的过程由暖通空调系统最终的故障开始的，这是一种从上而下的倒查故障的方法，由此，形成了一颗倒立的故障树。这种检测与诊断的途径有一大特点，就是检测的比较彻底，但是一旦暖通空调系统是比较庞大的话。对于建立故障树是很有难度的。
二、暖通空调系统故障检测与诊断技术的发展目标
（一）加强经济性研究。加大对暖通空调系统的故障检测与诊断是非常有必要的，尤其是体现在经济方面的优势来说。提升暖通空调系统本身的经济效益，这样就可以使使用者直观的了解到自动故障检测与诊断系统给自己带来的方便与技术保障。可以把更加多的让吸引过来，对研究如何将自动故障检测与诊断系统更好的和暖通空调系统技术向结合的课堂起推动的作用。对于暖通空调的设计与研发的工作人员来说，不断的使自动故障检测与故障的诊断系统的开支是一项任重而道远的责任，需要在研究出检测与诊断的方法的同时，要尽可能利用系统本身自带的元器件，减少对检测与诊断系统进行篡改。
（二）加强理论研究。提高对暖通空调故障的整个检测与诊断方法的探讨，需要从加强系统故障的理论性的研究着手。自动故障检测与诊断设备在运行与实际的暖通空调时，需要使用适用面广泛与更加简单明了的检测与诊断的方法，由此，保障暖通空调系统的稳定运行。暖通空调是一项很复杂的服务性制冷的系统设备，提升对暖通空调故障检测与诊断技术的理论知识的研究是满足技术发展的必要。
（三）加强可靠性研究。暖通空调设备要有较高的性能系
数，除在设计与制造方面加强技术的研究效率外，也要求在运行的过程中保持正常的运行状态，保证可以实现最优化的运行。在检测与诊断暖通空调故障的过程中，会遭受来自外界的影响，从而导致一些不可预见的问题出现。如果要对设备进行改善与创新的话，对暖通空调系统的故障检测与诊断系统运行的可靠性的要求是必不可少的。这种提升可靠性的做法，可以大大的降低设备警报的错误率，对警报噪声的降低也起很大的作用，尽可能的避免了操作者对故障检测与诊断系统的操作，提供给暖通空调的安全稳定运行更多有效的保障。
结语：综上所述，暖通空调系统故障的检测与诊断作为复杂的一项工程，我们简析了当代暖通空调系统大大应用于人们生活中的情况下，暖通空调系统的故障检测与诊断技术的实习途径与发展的目标，分析和探讨发展检测与诊断技术的目的是为了更好让暖通空调系统更有效的进行。另外，随着技术的实现途径不断的改善，暖通空调系统的服务能力也要不断加强和改进，才能适应人们的发展需要。
关键词：暖通空调；系统故障；自动故障检测；诊断技术
近年来随着建筑不断增多，对暖通空调系统应用提出了更高要求。保障暖通空调系统运行安全、稳定，实现优质、节能运行是目前该系统的主要问题。在暖通空调系统日常应用中，常出现不同类型故障影响系统运行，当诊断调试后仍可能出现故障，直接造成资源浪费，降低室内空气质量。因此，针对暖通空调系统加强故障检测与诊断至关重要。
本文将结合暖通空调系统自动故障检测与诊断的常用方法，并对该系统故障检测与诊断技术发展目标及方向进行总结，为进一步加强暖通空调系统故障检测与诊断技术应用提供理论参考。
1 暖通空调系统故障检测与诊断常用方法
（一）直接方法
直接方法主要是指在暖通空调系统运行中，以不同的输入、输出参数为依据作为故障检测基本症状，直接将这些症状输入分类器中。利用预期设置完成的分类策略对分类器中症状进行具体分类，即对系统故障进行分类，再以此为依据作出准确故障诊断结果。该故障检测与诊断方法常用于分类器设计中，较常见的分类方法如专家规则、贝叶斯分类法等等。利用这些具体方法可有效实现对设备自动故障检测与诊断，效果良好，操作便利，诊断数据较准确。
（二）间接方法
间接方法主要是指通过系统模型预测，该方法的应用前提条件是要先设立正常系统运行条件，并对已经确定的故障进行系统建模。在此基础上构建标准化模型系统，进而展开进一步针对性预测，再将预测结果所得参数与实测参数对比，将对比后偏差作为输入参数，再输入至分类器，确定故障类型。其分类方法包括贝叶斯分类法、故障树与神经网络法等等。其主要建模方法则为回归法等。
2 暖通空调系统故障检测与诊断技术研究与发展
传统暖通空调系统故障检测与诊断技术进依靠手提式诊断器检测，通过技术人员利用工具进行维修检验，以一台仪器对多个系统进行检测，并利用高精度配置传感器进行辅助检测，提高暖通空调系统故障检测效率。但该检测与诊断方法的不足在于无法实现在线检测，不能对系统动态运行情况进行反映，因此在故障处理后不能立即发挥效用。随着技术不断提升，以及应用需求不断提高，暖通空调系统故障检测与诊断技术中融入了保护系统，利用对设备启停操作确定故障检测，例如，暖通空调的制冷系统达到其压力上限时，应对该制冷系统进行中止操作，检测设备保护系统的应用则能够对制冷设备进行故障检测，并明确诊断其影响原因。
这种故障检测与诊断技术的应用对保障系统稳定，延长系统使用寿命有着重要作用，同时对保护系统安全也起到积极作用。但在故障检测与诊断系统中应用这汇总安全系统仅局限与出现较严重故障的设备检测与诊断，对系统继续恶化起不到有效监测与动态控制作用，因此会造成设备因严重故障无法有效修复，延长维修周期，造成资源浪费。
为进一步提高暖通空调系统故障检测与诊断技术，应充分结合技术理论及经济性理论，在提高系统整体可靠性的同时，提高暖通空调系统节能性，有效降低暖通空调出现故障的几率，提升暖通空调应用质量及寿命。在今后的暖通空调系统故障检测与诊断技术发展过程中，从几个方面进行强化研究：
（1）经济性角度。故障检测与诊断技术在今后的强化研究中应更加注重经济效益，进一步为人们带来应用保障。加强自动故障检测与诊断技术和暖通空调系统的结合，最大限度利用系统元器件，减少对故障检测与诊断系统的改动。
（2）可靠性角度。故障检测与诊断技术在暖通空调的应用中会受到多种因素影响，造成其他不可预见为题，所以要加强对故障诊断与检测技术的可靠性，最大限度避免降低设备错误警报，避免出现造成干扰，提高暖通空调运行保障。
（3）理论角度。暖通空调属于较复杂的服务性制冷设备，运行过程中受多种因素干扰，因此故障检测与诊断技术的应用应趋向简单、实用性高等方面，以保证其运行稳定。因此，通过加强理论验证与研究正式满足这一要求的必要性十分重要，以切实有效为暖通空调系统运行提供理论保障。
3 结语
综上所述，针对暖通空调系统加强故障检测与诊断对保证系统正常运行，提高室内空气质量有着重要作用。为进一步提高暖通空调系统故障检测与诊断技术，应充分结合技术理论及经济性理论，在提高系统整体可靠性的同时，提高暖通空调系统节能性，有效降低暖通空调出现故障的几率，提升暖通空调应用质量及寿命。同时加强故障检测与诊断技术研究，对进一步推进我国暖通空调系统创新发展也有着重要意义。
参考文献：
[1]陈友明.自动故障检测与诊断在暖通空调中的研究与应用[J].暖通空调，2014，03：29-33.
关键词：自动故障检测;暖通空调;运用
一、自动故障检测与诊断的常用方法
（1）直接方法指的是在空调系统中，将各个输入与输出的参数作为故障检测的症状，将这些症状输入到分类器中，根据事先制定好的分类策略进行详细分类，以此实现正确的故障分类，然后再给出故障诊断结果。直接方法在实际应用中主要是利用分类器的设计，常用的分类方法包括专家规则、贝叶斯分类法、故障树与神经网络等，这些分类方法都为设备自动故障检测与诊断提供了极大的便利，确保了诊断数据的准确无误。（2）间接方法指的是利用系统模型进行预测的方式，这种方式在施行过程中必须先建立正常的系统运行条件，同时更需要对已知故障条件进行系统建模，利用这些标准化的模型对系统进行详细预测，通过将预测得出的实际参数与测量数据进行比较，利用比较后得出的偏差作为分类器的输入参数，以此实现故障分类。其中的分类方法与直接方法相同，其中建立模型的方法包括回归法。模糊逻辑法、神经网络法与物理原理法等。在建立模型的过程中需要对模型的误差大小与准确性有一个明确的控制，以此提高故障诊断与检测的可靠性。
二、自动故障检测与诊断在暖通空调中的应用
通过对相关文献进行探究，结合我国自动故障检测与诊断实际应用于暖通空调的相关经验，有效对自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展原因及应用情况进行评述。早期的自动故障检测与诊断往往只是通过一些手提式的诊断器进行设备检测，维修人员在实际工作中利用这些维修设备对空调进行故障检查与问题诊断，这种工具的优点是可以通过一台仪器实现多个系统的检测与故障诊断，在仪器中还可以配置精度较高的传感器进行辅助检测，实现高效化的暖通空调设备故障诊断[2]。但是，利用检测设备进行检测与诊断的过程中，往往不能实现在线检测与诊断，检测出来的数据结果并不能反映出系统的动态特征，这些数据资料只是检测设备中的静态检测结果，还需要经过一系列的处理以后才能发挥出实际效用。
近年来，大多数检测设备生产厂家，在设备的安全性与实用性上进行了相应的改善与创新，在检测产品中加入了一些保护系统与故障诊断系统。保护系统是通过设备的启停操作来实现故障检测。这种方法可以有效提高制冷系统的使用寿命，确保操作人员的安全，但是这种去安全系统只能对一些故障情况较为严重的设备进行故障诊断，对系统的运行状态与特性恶化情况却无法起到有效的监测作用，致使设备在出现问题以后无法得到及时的维修，导致能源被大量损耗。
随着我国经济的不断发展与社会产业结构的完善，国内市场对暖通空调自动故障检测与诊断的需求将会变得越来越大，将来一定会出现更加完善的故障检测与诊断产品，这些产品将为我国空调设备发展指明一条新的方向。
三、自动故障检测与诊断在暖通空调中的发展方向
（1）加强经济性研究。自动故障检测与诊断在今后的实际发展过程中需要加强自身的经济效益，让人们能够更加直观的认识到自动故障检测与诊断系统带给人们的便捷与保障。吸引更多的人来研究如何将自动故障检测与诊断系统更好地与暖通空调技术相结合。同时，在设计与研发的过程中，需要不断降低自动故障检测与诊断系统的投资费用，在提出诊断与检测方法时，需要尽可能的利用暖通空调系统本身的元器件，避免过多对自动故障检测与诊断系统进行篡改。（2）加强可靠性研究。自动故障检测与诊断系统在实际运行过程中，往往会受到外界因素的干扰，进而出现一系列不可预见的问题状况，因此，提高自动故障检测与诊断系统运行的可靠性，是设备改善与创新过程中尤为重要的问题。通过加强自动故障检测与诊断系统的可靠性，可以极大地减少设备的错误警报，减少警报噪声对用户的干扰，避免操作者关掉自动故障检测与诊断系统，为暖通空调安全稳定的运行提供了有效保障。（3）加强理论研究。暖通空调是一整套较为复杂的服务性制冷设备，在实际运转过程中往往极易受到外界因素的干扰，自动故障检测与诊断设备在实际应用于暖通空调中时，应使用更为简单、易于理解、适用面广的故障诊断方法，这样才能更好的维持暖通空调的稳定运转，加强理论知识的研究证实满足这一要求的必要性保障，通过加强对整个空调系统故障诊断方法的研究，可以切实有效地为暖通空调今后的运转提供理论知识保障。
结语：综上所述，通过研发人员的不断努力，未来的自动故障检测与诊断设备与暖通空调系统一定会呈现出更加合理、高效的融合发展趋势，为我国第三产业的发展提供有力的保障。
参考文献：
关键词：林业运输机械 变速器 故障检测 诊断排除
在我国的林业建设中，运输机械起到了极为关键的作用，在运输林业管理物资等方面发挥了重要作用。而在林业运输机械的日常运行中，不可避免的会发生一些机械故障，影响到机械的正常运行。尤其是林区的道路大多较为崎岖，地形相对较为复杂，这更是给运输机械的性能提出了更高的要求。其中变速器最为运输机械行驶过程中使用频率最大的一个部件，在林区的地形中行驶时常处于高速运转的状态，产生负荷较大，磨损就更加严重。因此在林业运输机械中，变速器是最容易出现故障的部位，严重时甚至会引发严重的事故。那么如何才能及时检测到变速器的故障进而有效排除呢？现本文就来详细探讨这一问题。
1、变速器跳档
1.1故障现象与原因
林业运输机械在某档位行驶过程中，当受到冲击载荷时，变速杆自动跳到空档位置，档位齿轮脱离啮合状态。故障原因有以下几点：变速器齿轮、齿套或同步器锥盘轮齿磨损过量，沿齿长方向呈锥形；变速器轴承磨损后松旷，变速器第一轴、第二轴与中间轴的平行度相差太大；变速器齿轮啮合长度不足，尤其是内外齿环的啮合长度不足更易引起跳档；变速器二轴花键齿与滑动齿轮花键槽磨损松旷；自锁装置磨损严重或弹簧过软、折断；同步器锁销松动或同步器散架。
1.2 故障诊断与排除
由于跳档一般都是发生在档位较高时，在经由外界因素使其发生冲击震动时方能发现。为了尽早的判定变速器是否有跳档的现象发生，一般可以通过下述方法来实现：首先在行驶的过程中，快速改变车速，如突然加快或减慢车速来查看是否有跳档；利用上坡的时段，轻点制动，若在平路中行驶也可在中速与高速之间轻点制动来查看是否跳档；若行驶的道路较为颠簸，也可利用此空隙来查看是否有跳档。
在排除跳档这一故障的时候，首先要先检查运输机械的变速器是否有松动的迹象，若变速器固定牢靠，就要拆除变速器的前盖，查看齿轮之间是否因长期磨损而形成锥形状态。另外，若果跳档的部位是在滑动齿轮处，就应该检查第二轴上的花键是否与键槽配合良好。在变速器挂档时，变速器杆阻力较小或无阻力，且该档跳档，一般是变速叉轴自锁装置失效。这时应检视自锁钢球和变速叉轴上的凹槽是否磨损过甚、自锁钢球弹簧是否过软或折断；挂档时，若变速杆的移动距离变短，且出现跳档，一般是变速叉磨损或向一侧弯曲变形造成齿轮啮合深度不够而引起跳档。
2、变速器乱档
2.1 故障现象与原因
故障现象有：变速杆不能挂入应挂的档位或挂入后不能摘入空档；一次能够挂入两个档位；放松离合器踏板后，发动机熄火，同时听到撞击声。故障原因有以下几点：变速杆球头限位销松动、折断、脱落或球头磨损过多；变速杆球节与座孔磨损严重或变速杆下端与换档叉导块凹槽磨损过多；换档叉轴上互锁凹槽、互锁球销等严重磨损，导致互锁装置失效；变速器第二轴前端滚针轴承烧结，使第一轴与第二轴联成一体。
2.2 诊断与排除
对于变速器发生乱档这一故障的诊断与排除方法一般有：以变速杆中心线转动变速杆，若能成圈转动，证明其球头限位销磨损或脱落；摆动变速杆，若摆动幅度大，证明限位销磨损过多；若变速杆可以同时挂入两个档位，证明换档叉轴上互锁装置失效；当挂档后不能脱入空档，若变速杆可以转动而引起错位，则属于变速杆下端下换档叉导块凹槽磨损过多或变速杆球与座孔严重磨损；若变速杆摆动幅度大，证明变速杆下端脱出换档叉凹槽；若只有挂入直接档能行驶空档也能行驶而其他档位均不能进入啮合，则应检查第二轴前端的滚针轴承是否烧结而使第一轴和第二轴联成一体。
3、变速器换档困难
3.1 故障现象与原因
变速器换挡困难是在林区山路行驶中，运输机械较常出现的故障。换挡困难的表现主要有：很难将预期的挡位挂上，甚至是不能挂上档；挂档的过程中会有类似齿轮撞击的声音，就算是勉强将挡位挂上，也很难再将其摘下，或者摘不下。当这种故障发生却不能及时发现并排除的话，在林区崎岖的道路中行驶是非常危险的。在分析其原因后发现，当变速器发生以下状况时，就会出现换挡困难的现象：变速叉轴发生弯曲或者变形严重；自锁或互锁钢球破裂、毛糙卡滞，锁止变速叉轴弹簧过硬；变速杆调整不当或损坏。
3.2 诊断与排除
为了能够及时发现变速器挂档困难这一问题，这就需要驾驶员经常对运输机械进行定期排查检验，首先应先检查当离合器是否能够完全分离、齿轮油的质量是否符合要求以及齿轮的数量是否齐全等问题。当这些部位都正常时，就需要对以下几点部位进行检验：
检查变速杆及远距离操纵机构调整是否合适，有无变形，卡滞现象；拆下变速器盖，检查变速叉轴是否弯曲变形，进而检查自锁和互锁钢球是否损坏，锁止变速叉轴弹簧是否过硬；如以上检查均正常，对于安装同步器的变速器，还应检查同步器是否损坏。主要检查同步器锥面螺旋槽是否磨损严重，同步器是否散架，同步器滑块是否磨损过多，同步器弹簧弹力是否过弱等。
4、变速器发响
4.1 故障现象
当运输机械的变速器处于挂空挡的状态时，若有杂音出现，而在将离合器闭合的时候，杂音就会消失，这种情况下，就说明变速器有了故障，除此之外，若变速杆处于其他档位时也有杂音出现，低速档时杂音大，高速档时杂音小或消失，在各个档均有杂音出现等等，也都表示变速器出现故障。这些故障的产生大多是因为齿轮磨损较严重，或齿轮发生变形，或者换挡杆的固定螺丝出现松动等原因。
4.2诊断与排除
发动机空转时，变速杆处于空档位置，发出“挡嘟”的异响，当拉紧手制动器后响声增大，踩下离合器踏板后响声消失，一般是常啮齿轮啮合不良造成的；在变速杆处于空档位置运转时，异响不明显，在起步或换档的瞬间有强烈响声，但在离合器结合后响声消失，证明变速器第一轴的前轴承损坏；当挂入某档，响声严重、明显，说明该档齿轮磨损严重。若该档是新更换的齿轮，则说明齿轮啮合不良，待使用一段时间后会有好转；若变速器各档位都有“嘎啦、嘎啦”的响声，在加速时又变为“嘎、嘎”的响声，就应检查变速器的基础件轴、齿轮、花键等是否磨损严重而使其形状和位置公差超差。
关键词：矿山机电设备；故障检测；应用
0 引言
现阶段，我国大多数的矿山设备所采用的维修方法以及设施，通常应用计划经济体制模式，和国外发达的国家相比，差异较大，其中部分模式已无法适应当前市场经济的需要。而在矿山机电设备维修应用故障检测诊断技术，不仅结合我国的国情，还吸收了先进技术及经验，有效提高矿山的生产管理水平，改变传统的维修体制，以便适应当前市场经济的体制。
1 故障诊断检测技术
1.1 故障检测诊断技术定义
故障检测诊断技术主要是包括故障检测和故障诊断，以现阶段的实践领域和学界理论的通说，统称为故障检测机诊断。设备工作运行正常主要是指设备能按自身功能特征，正常运转，和设备该有效能相符合。而设备的异常运转，是指其在运转的过程中出现问题，且影响到其它零件的正常运转，造成难以满足生产的发展需求。设备出现瑕疵，故障指油耗等，导致设备性能丧失，无法继续工作。故障检测诊断技术就是以设备的工作状态信号变化，进行准确定位，精确发现存在的问题，且快速处理相关问题，以确保设备的安全运行。
1.2 故障检测诊断技术特点分析
随着现阶段设备维修理论、检查技术理论等的快速发展，故障检测诊断技术也得到不断发展，其主要有如下三个特点：（1）目的性较强。诊断目的明确，能快速对运行中的设备进行故障定位和分析，且在这样的基础上制定出行之有效的维修方案，进而保障设备的正常运行。（2）复合型技术。诊断维修均涉及到动力学和物理学等多种学科的领域，主要包括液压器操作、机械制造等的原理与应用等相关专业的知识。由此可见，故障检测诊断技术涉及到各种学科知识，知识面广且经验丰富。（3）理论化向实践转化。所有的诊断方法及维修技术均根据时间来定，处理原理及结果可直接转化为实践，并用于实际操作。
2 故障诊断技术在煤矿机电设备中的应用
2.1 矿井提升机检测与故障诊断
提升机是矿井生产、运输的基础设备之一，在矿山生产中的地位及其重要，它担负着提升原煤、矸石，下放相关材料、升降人员等任务。提升机的运行是否安全，直接关系到的一个煤矿能否正常运作，关系到煤矿工作人员的生命安全，其重要性不容忽视。有学者提出矿井提升机故障有“软故障”和“硬故障”之分。文章以下将对“软故障”和“硬故障”进行定位分析。“软故障”涉及到工况参数，实践中需要对工况参数进行测量，对相关数据进行分析和处理才可以得出。“硬故障”是指由一些特定的参数超限表现的故障“，硬故障”的出现往往以“软故障”为前提，从这一点定位来看，对“软故障”的及时预诊和定位检修极为重要。由于该项基础设备关系到矿山运作的安全，属于重要基础性设备之一，为了确保这一领域的安全性，我们国家许多科研机构和科研人员都进行了大量的研发工作，如中国矿业大学研制的KJ46型矿井提升机状态监护系统、ASCC型全数字提升机控制系统等都包含了故障诊断技术的功能，取得了比较好的效果。
文章在实际的工作过程中发现，矿井双筒提升机松绳现象经常发生，一旦发生事故将会带来不可估量的损害。文章在研究以前成果的基础上，认为可以用一种简单实用的松绳检测装置来解决该问题。该装置主要由单片机和霍尔传感器组成，在提升机每个天轮一侧安装一周小磁钢，并在适当位置安装霍尔传感器检测两天轮的转速，在正常运行（即无松绳）时，两天轮的转速相同，则两个传感器输出的计数脉冲个数基本相同，该装置内单片机计算出的两天轮的行程差几乎为零；当钢丝绳出现松绳现象时，两天轮的行程不同，该装置可计算出两天轮之间的行程差，当行程差达到预报警值时发出松绳报警信号；当行程差达到保护值时，该检测装置发出控制信号，使提升机及时刹车，起到保护作用。
2.2 采煤机工况检测和故障诊断
与国外先进采煤机相比，国产采煤机的整机水平还是比较低的，与国外先进水平存在着极大差距。譬如检测范围狭窄、检测参数满足不了需要，对故障检测的功能基本上是缺失的。为了从根本上改变国产采煤机检测水平低的落后状况，原煤炭部将“电牵引采煤机工况检测及故障诊断系统”的研制列入了“九五”重点科技攻关计划。该故障检测诊断系统主要有：（1）左、右摇臂检测单元；（2）机身检测单元；（3）高压控制箱检测单元；（4）变频器通信单元；（5）工况检测及故障诊断单元（6）检测152.4mm 显示单元。目前来看已经取得显著的效果，在此领域获得较大突破，有望彻底解决这一难题。
2.3 通风机的检测诊断技术
文章通过研究相关产品， 发现目前用于通风机故障检测诊断的产品寥寥无几， 比较典型装置是江西煤炭工业研究所研制的KFCA型通风机集中检测仪、煤炭科学总院重庆分院研制的FJZ 型矿井主风机在线监测与故障诊断仪。其主要特点是：16位中央处理器、丰富高效的指令系统、四通道10位A/D转换器、高速输入/输出接口、8个中断源、两个16位定时器、16位监视定时器和具有多用途的接口。由于通风机的检测诊断技术在国内的研究较少，可以借鉴的东西不多，文章希望通过自己的研究可以起到抛砖引玉的作用，尽快促进该问题的解决。
2.4 矿用高压异步电动机的检测及诊断技术
矿用高压异步电动机在矿山生产中的地位也及其重要，一旦发生故障，不仅仅会给煤矿带来较大的经济损失， 还会影响到煤矿正常的生产运营。现代信号处理技术和人工智能技术的出现和应用使得异步电动机的故障诊断变得较为得心应手，取得了较好的效果。通说认为异步电动机故障检测与诊断方法主要有：①局部放电检测；②电流高次谐波检测；③磁通检测。
3 结语
除以上所述内容外，文章认为故障检测诊断技术在矿山机电设备中的应用还需要对机工、电工和相关领域的工作人员做渗透培训，提高安全生产意识和应急能力。为了适应扩大化的生产，同时要重视技术的革新、改造，建立和完善的矿山机电设备的故障检测诊断机制，完善相关制度，责任到人。只有这样才可以保证矿山设备正常、高效、安全的运行，推进我国经济的高速发展。■
参考文献
购物车(0)