地磅称重设备传感器零漂检测方法研究

数字化改造后的称重设备其称重传感器具有故障诊断的功能 但目前缺少针对称重传感器零漂故障诊断的方法. 为此,文章提出了基于滑窗原理和零点采样序列标准差的零漂故障检测方法,首先对称重传感器的零点输出信号采样 ;然后利用滑窗取出其中的 n个连续值 求出这 n个值的标准差;最后用此标准差与正常输出标准差的比值作为检测依据,当比值大于设定阈值时,传感器存在故障;否则不存在故障.测试表明该方法能有效检测传感器的零漂故障.

0.引言

传统称重设备采用的都是模拟称重传感器,称台下各个模拟传感器并联接入模拟接线盒 ,模拟接线盒对各个传感器输出的模拟信号进行叠加得到与被测车辆成比例的模拟电压采用模拟称重传感器具有接线简单、价格相对比较便宜等优点,但却失去了故障诊断的功能.即当其中任意一路称重传感器发生故障时,整个称重系统都将会产生非常大的误差,并且很难判断故障产生的位置,目前对称重传感器故障的检测主要是通过加载砝码对输出电压进行人工检测来判断是否发生故障 ,这种检测方法效率低并且受检测人员检测水平的限制.

随着物联网技术的发展,精细化管理越来越受到重视. 传统称重设备的弊端也越来越明显,对传统称重设备数字化改造的需求也越来越大 与此同时;对称重传感器的故障检测也越来越受到重视文献 ! 根据空载和加标准砝码时传感器的输出信息,人工判断称重传感器是否存在故障,这种方法自动化程度低,需要人工干预.分别把径向基函数神经网络和专家系统引入到地磅称重传感器的故障检测上 但检测的故障仅限于传感器的短路、开路 、灵敏度及传感器不归零四类故障方面 当传感器发生零漂故障时却无法检测 文献 , 把小波变换和深度信念网络引入到动态地磅故障诊断方面 ，但只能在称重数据采样过程中某一时刻或者某几个时刻采集到的数据有问题的情况下才能检测出来 。为此 ，本文提出了一种称重传感器零漂故障的检测方法，根据正常传感器零点输出序列的标准差和产生零漂故障的传感器零点输出序列的标准差的不同来检测称重传感器是否存在零漂故障 ，实验表明：只要合理设定检测阈值就可以准确检测出称重传感器的零漂故障。

1.数字称重设备工作简介

称重设备组成如图 1所示 。当车辆通过称重设备时称重台下面的各个称重传感器能根据车辆重量得到称重数据 ，称重数据经数字接线盒到达称重控制器；同时， 轴识别器可以识别出通过称重设备的车辆类型 。车辆分离器和车辆检测器可以检测出是否有车辆通过及车辆通过的时间"这些信息也上传到称重控制器( 称重控制器根据接收到的信号计算出车辆重量和称重传感器是否存在零漂故障并上报计算机和数据中心.

2.称重传感器零漂故障检测

2.1称重传感器零点漂移故障

由于温度变化以及称重传感器在制造)安装及使用过程中会残存一部分应力等原因"称重传感器在没有外力作用时也会有一个随着时间推移而变化的输出"即此时称重传感器存在零点漂移故障。( 通常零漂表现为称重传感器输出无规律的变化"如果这部分漂移信号叠加到实际的称重信号中就会对称重精度产生重大影响(如果称重传感器 ;在 t0时刻发生零漂故障"则称重传感器i的零点输出为

2.2故障特征提取

从图2可以看出"称重传感器发生零点漂移时"其零点输出信号将产生无规律且幅值较大的变化( 当称重传感器处于零点! 即称重设备上没有车辆通过# 时对称重传感器的输出信号进行采样"当称重传感器存在零漂时采样数据的标准差会比称重传感器不存在零漂时采样数据的标准差大"通过这个原理就可以对称重传感器进行故障检测

3.实验结果分析

为了检验该零漂故障检测方法的可行性"本实验随机选取了某高速公路收费站某一称重系统2#称重传感器发生零漂后的实测信号"称重传感器零点采样值如图 )4 所示.其中横坐标为时间"每隔 1min采样一次"当有车通过时,停止采样'纵坐标为称重传感器的输出

4.结论

为了有效对称重传感器的零漂故障进行检测"本文研究了利用滑窗和标准差对传感器进行零漂检测的方法(首先对称重传感器的零点输出进行采样"然后利用滑窗原理对采样数据求序列标准差"最后通过比较传感器有零漂时的输出序列标准差和正常时序列标准差来判断称重传感器是否存在故障( 测试表明当称重传感器存在零漂故障时"该方法可以有效检测出来.