联合站自控系统投运故障的应对措施*

包头钢铁职业技术学院

联合站自控系统投运故障的应对措施*

冯奕红包头钢铁职业技术学院

在对联合站自控系统进行检测时，主要是对边缘故障进行检测。边缘故障常存在于拥有不同事故树的紧邻区域。垂直与边缘故障方向的紧邻故障事故树值差异较大，根据差异幅度的不同，表现为阶跃形状或斜坡形状。边缘故障检测的基本思想是：先用增强边缘故障的算子与故障检测做卷积运算，拉大边缘故障与背景的事故树差异，然后定义一个阈值，根据此阈值来划分边缘故障和背景。根据联合站实际故障情况，采用联合站故障激光检测技术，可提高联合站的故障检测能力和信号故障控制水平。

联合站；故障检测；自控系统；事故树；模型

1 故障检测模型设计

人类通过眼睛能够识别现实世界景象中的各种故障信号，为了能够让计算机对这些故障信号进行存储和处理，需要对这些故障信号进行系统化处理。将特征故障信号转化为计算机可以处理的反映物理世界中的景象就是联合站自控系统故障检测。

计算机使用二维数组或矩阵来表示联合站自控系统故障，如一张含L×R个不可分割的成像点即故障，每个故障反映的故障信号强弱即事故树值，使用L行和R列的矩阵T给出故障模型。

2 投运故障检测处理

由于联合站背景干扰因素众多，在进行投运故障检测之前往往需要对故障检测进行各种前置处理。在前置处理方面，Siriphan Jitprasithsir通过中值滤波的方法去除联合站投运故障检测时离散的奇异点噪声（又叫椒盐噪声）。差分的结果就是2副故障检测的差异，通过这样的方法来增强联合站投运故障检测中的投运信息。Chou等人利用模糊技术来降低联合站故障检测中的亮度干扰，选取最大模糊熵对应的模糊阈值来去除由于亮度不均匀产生的干扰。

3 自控系统投运检测

在对联合站自控系统进行检测时，主要是对故障检测中的边缘故障进行检测。

边缘故障常存在于拥有不同事故树的紧邻区域。垂直与边缘故障方向的紧邻故障事故树值差异较大，根据差异幅度的不同，表现为阶跃形状或斜坡形状。常见的边缘故障类型如图1所示。

图1 典型边缘故障的一阶导数和二阶导数

理想情况下的边缘故障呈现阶跃型，由于故障检测采集和背景噪声等缘故，边缘故障交界处总有一些渐进过渡，使得边缘故障处产生事故树斜坡，这就形成了斜坡边缘故障。屋顶型边缘故障是2个斜坡边缘故障的组合，但这2个斜坡边缘故障中间含有一定尺寸的平滑过渡区，在故障检测中往往表现为粗边缘故障。

3.1边缘故障检测基本思想

边缘故障检测的基本思想是：先用增强边缘故障的算子与故障检测做卷积运算，拉大边缘故障与背景的事故树差异，然后定义一个阈值，根据此阈值来划分边缘故障和背景。但是由于故障检测模糊、采样和噪声等原因，边缘故障可能存在断断续续的现象。所以边缘故障检测不仅要提取边缘故障，还要通过一定方法将初始边缘故障中的噪声去除并添加间断的微弱边缘故障，将边缘故障连成线。

3.2边缘故障检测流程

（1）平滑。由于边缘故障检测对噪声的干扰影响明显，在进行边缘故障检测前，有必要通过平滑算子将故障检测中的离散奇异点进行过滤。

（2）增强。就是提升那些与邻域中事故树差异较大的点与周边的事故树差异，通常是通过一个增强算子与故障检测进行卷积运算来完成。

（3）检测。由于现实世界考虑边缘故障并不仅仅是根据相邻点之间的颜色变化来判断，在进行联合站自控系统边缘故障检测时，仅仅通过事故树特征还不够，因为同样的事故树特征的边缘故障，现实世界中人们的认识却认为是噪声，所以需要通过各种方法来确定边缘故障。

4 故障检测分割

在一般的联合站中，无损故障检测占的比例比较大。但来自实际拍摄环境的各种干扰常常使得原本无损的故障检测并不具备明确的区别与自控系统故障检测的特征，因此有必要先对故障检测进行故障预处理，用来排除外界的干扰。

故障检测的事故树直方图可以反映各个事故树级别的故障比例。从故障检测处理的角度来看，理想的事故树直方图应该是目标和背景各有明显的峰值，直方图是一条双峰曲线。只要找到目标和背景分界处的事故树值，就可以将目标和背景分离开，也即故障检测分割。但在实际情况下，由于以下原因使得故障检测分割比较困难：①存在形似目标物的干扰物；②背景噪声过多；③故障检测亮度不均匀；④目标在故障检测中占得比例较小，很少出现理想的事故树直方图。

5 结语

为了提高联合站自控系统投运效率，减少其投运过程中产生的故障，需要建立联合站故障检测系统模型，对故障进行有效检测，通过边缘故障检测等策略，提高故障综合控制和检测水平。不过，故障预处理的作用是有限的，如果原始条件比较差的故障检测，即使经过故障预处理也难以达到理想的分割效果，但故障预处理能够弱化背景对目标的干扰，降低故障检测分割的难度。

根据联合站实际故障情况，采用联合站故障激光检测技术，可提高联合站的故障检测能力和信号故障控制水平。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.031

基金论文：2014年内蒙古自治区高等学校科学研究项目“PLC自动控制系统仿真与实践”（NJZC14403）。