建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方法研究

邵長建

摘要：隨著社會城市化的發(fā)展與加速，建筑環(huán)境與質(zhì)量的要求也越來越高。為了有效利用空間面積，高層建筑的數(shù)量也在逐漸擴大，目前把電氣工程技術(shù)應(yīng)用到建筑中，形成建筑電氣系統(tǒng)，這使得建筑的工期大大縮短，施工效率有了質(zhì)的飛躍，但是，高端的技術(shù)和復(fù)雜的工程往往會加大建筑電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率。雖然建筑電氣技術(shù)發(fā)展的如火如荼，但是與之分不開的電氣故障診斷技術(shù)仍處于研究發(fā)展階段，這就使得建筑電氣系統(tǒng)的性能大大折扣。眾所周知，在建筑電氣領(lǐng)域中有效地故障診斷方法是提高建筑工作效率的前提與保障，大量的研究員和學(xué)者都致力于如何高效的、及時的檢測并排除故障，獲得更好的用戶體驗。

關(guān)鍵詞：建筑電氣系統(tǒng);故障;診斷方法

引言

隨著城市化步伐的加快，建筑業(yè)發(fā)展也極其迅速，因此建筑電氣系統(tǒng)的重要性也慢慢凸顯。建筑電氣系統(tǒng)主要包括防雷接地裝置、輸配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)和電力設(shè)備系統(tǒng)等。建筑電氣系統(tǒng)具有復(fù)雜性，一旦建筑物電氣系統(tǒng)發(fā)生故障，極有可能影響使用者的人身安全。然而，在這一階段，建筑物電氣系統(tǒng)的故障排除基本上是基于人工測試，找出問題的原因，對人工維修過程來說，故障恢復(fù)時間的長短在很大程度上只能取決于個人在電氣傳統(tǒng)故障診斷中的經(jīng)驗，而這樣的方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以滿足現(xiàn)代建筑電氣發(fā)展的需要。因此如何在建筑電氣系統(tǒng)運行中保障其安全穩(wěn)定運行顯得極為迫切。

1建筑電氣系統(tǒng)故障診斷問題

建筑電氣系統(tǒng)故障診斷作為一項重要的工作，已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注。雖然越來越多的先進(jìn)電氣系統(tǒng)診斷技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于建筑電氣故障診斷中。但是，由于受到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各方面因素的制約，很多電氣系統(tǒng)故障診斷技術(shù)在建筑電氣系統(tǒng)故障診斷中應(yīng)用后，不僅沒有體現(xiàn)出其應(yīng)有的效果，而且整個故障診斷過程因為仍然依靠傳統(tǒng)的人工檢測方式，所以造成了大量的人力、物力以及財力的浪費，對建筑電氣系統(tǒng)故障診斷的準(zhǔn)確性造成了嚴(yán)重的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，為了確保建筑行業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)建筑電氣系統(tǒng)故障診斷效果的穩(wěn)步提升，降低安全事故發(fā)生的幾率，必須加強建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方式研究和創(chuàng)新的力度。由于建筑電氣系統(tǒng)復(fù)雜程度較高，所以為了確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，故障人員必須在結(jié)合自身現(xiàn)有技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，對建筑電氣系統(tǒng)故障診斷過程中出現(xiàn)的各種問題予以充分的重視。首先，建筑電氣系統(tǒng)故障診斷必須是在電氣系統(tǒng)處于運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。如果檢測技術(shù)無法滿足故障診斷要求的話，則會出現(xiàn)建筑電氣系統(tǒng)故障診斷準(zhǔn)確性下降的問題。其次，由于影響建筑電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的因素很多，所以增加了電氣系統(tǒng)故障位置判斷的難度。針對這一問題，故障檢修人員必須采取積極有效的措施控制和挑戰(zhàn)電氣系統(tǒng)，為建筑電氣系統(tǒng)故障診斷的順利進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備。

2建筑電氣系統(tǒng)故障診斷方法

2.1小樣本SVM故障診斷

基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)對給定訓(xùn)練樣本在系統(tǒng)輸入和輸出之間的相關(guān)性，從而最大限度地對系統(tǒng)行為進(jìn)行預(yù)測。在機器學(xué)習(xí)中，損失函數(shù)L（Y，Y的實際值）通常用來表示機器輸出損失的實際值，以便進(jìn)行預(yù)測。損失函數(shù)的預(yù)期定義：實際風(fēng)險或者預(yù)期風(fēng)險，所述如下：

R（w）=∫L（y，y實際值）dP（x，y）（1）

而經(jīng)驗風(fēng)險則是訓(xùn)練樣本的“平均損失”程度，即

Remp（w）=1/n∑ni=1L（y，y實際值）（2）

機器學(xué)習(xí)的目的是最小化預(yù)期（實際）風(fēng)險。從方程（1）可以看出，這種風(fēng)險取決于聯(lián)合概率P（x，y）（2）將經(jīng)驗風(fēng)險降低到最小化。

這是從風(fēng)險管理的基本原則出發(fā)的，從最小化人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)無法感覺到預(yù)期的風(fēng)險，它從某種程度上支持實證風(fēng)險，但在促進(jìn)歸納法的發(fā)展中卻成了一個較為嚴(yán)重的缺陷。根據(jù)其含義，預(yù)期風(fēng)險與經(jīng)驗風(fēng)險之間存在以下關(guān)系：

R（w）≤Remp（w）+Φ（h/n）（3）

其中，h是學(xué)習(xí)機的vc維（反映了學(xué)習(xí)機的學(xué)習(xí)能力，值越大，體驗風(fēng)險越小），n是樣本數(shù)，Φ（h/n）代表置信范圍。

2.2知識診斷法

相較于其他方法，知識診斷法擁有一定程度的智能性，這就要求診斷技術(shù)工作人員對其專業(yè)知識有著很深的了解，并且能夠熟練進(jìn)行運用，能夠在方法的執(zhí)行中，對所遇到的相關(guān)問題進(jìn)行熟練地解決。正是因為知識診斷的方法對工作人員的專業(yè)能力要求比較高，所以這種方法具有一定的科學(xué)性。知識診斷法對工作人員技術(shù)要求以及專業(yè)能力要求比較高的同時，也能夠確保電氣設(shè)備在高質(zhì)量、高效率的情況下完成診斷。正是因為技術(shù)人員的能力比較強，才能夠在診斷出故障的同時，運用自身所學(xué)到的知識迅速地解決故障，為保證企業(yè)的利益以及人們的正常生活作出貢獻(xiàn)。由于知識診斷的診斷方法對技術(shù)人員的要求比較高，因此，建筑行業(yè)內(nèi)部如果想要更好地運用這種方法，那么企業(yè)自身就必須針對自己的技術(shù)人員進(jìn)行培養(yǎng)，提高他們的整體素質(zhì)，從而更好地服務(wù)于企業(yè)與人民。

2.3信號處理法

在建筑電氣系統(tǒng)中，通常利用信號處理技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行粗略的故障判斷。因此先應(yīng)了解診斷所需的條件，選擇出合理的診斷方式，在滿足條件的情況下診斷出故障。利用信號處理診斷出系統(tǒng)中的故障的方法中，其關(guān)鍵是如何利用可測信號，通過分析故障時信號系統(tǒng)的時域、頻域等特征診斷出電氣系統(tǒng)中的故障所在。這種方法的優(yōu)點在于容易操作，減少了工作人員的工作量，但此法由于先要檢測出可測信號，從而使診斷缺乏全面性，在一定程度上降低了診斷的高效性，進(jìn)而要求工作人員要全面考慮導(dǎo)致故障出現(xiàn)的因素，并逐一排除。

2.4解析模型法

運用解析模型可以診斷出建筑電氣系統(tǒng)中發(fā)生的故障，此方法是在數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑電氣系統(tǒng)中的故障問題，建立出數(shù)學(xué)模型。通過解析模型診斷出發(fā)生的故障，再根據(jù)這些故障提出相應(yīng)的措施解決故障，使系統(tǒng)正常工作。與此同時，也要測試診斷設(shè)備的靈敏程度，以保證診斷出故障的高效性，最后利用解析法分析出故障所在之處。

2.5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP和RBF兩種網(wǎng)絡(luò)也可以診斷出建筑電氣中的故障。對BP網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的收斂速度慢，且存在局部極小化問題，使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不能找到全局最小值，故障診斷的結(jié)果出現(xiàn)偏差;而RBF網(wǎng)絡(luò)具有誤差小、收斂速度較快的特點，使用改進(jìn)過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取得的診斷效果更好，而改進(jìn)方法就是在網(wǎng)絡(luò)提取特征前加入小波變換，以達(dá)到去除噪聲的目的，進(jìn)一步降低了診斷出現(xiàn)錯誤的可能。在大量的實驗之后，采用支持向量機（SVM）技術(shù)對建筑電氣系統(tǒng)進(jìn)行仿真，圖1為故障仿真實驗臺內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)。再利用小波分解技術(shù)改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，診斷出故障所在之處以及原因，提高了故障診斷的準(zhǔn)確性。

結(jié)語

為了能夠有效提升建筑行業(yè)的整體水平，提升其在電氣系統(tǒng)故障診斷方面的技術(shù)是非常有必要的。對此，企業(yè)可以借用先進(jìn)的科技設(shè)備及先進(jìn)技術(shù)來進(jìn)行故障的檢查，同時進(jìn)一步提升相關(guān)技術(shù)工作者的專業(yè)技能。

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（作者身份證號碼：130983198402121119）