CN117147008B - 一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统，属于低温传感器设计、智能自诊断算法领域。液货舱绝缘空间内设置有N个测试区，每个测试区内至少设置一个低温传感器，通过低温传感器获取N个测试区的温度数据，根据各测试区中的温度数据判断液货舱是否泄漏，当前液货舱处于未发生泄露情况时，各测试区中的低温传感器对应的两个测试点的温度数据值之间相互校验，通过校验误差对低温传感器进行诊断；当前液货舱处于泄露情况时，构建以泄漏测试区为圆心构建泄漏温度分布云图，根据各测试区的温度数据偏离温度分布云图程度诊断低温传感器，该方法诊断结果更加准确，提升了传感器的可靠性。

Description

一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统，属于低温传感器设计、智能自诊断算法领域。

背景技术

目前，随着能源的需求不断扩大，天然气成为各国的使用主要能源之一。目前运输天然气的交通工具包括LNG船(液化天然气船)、液化天然气专用车辆(采用超低温介质储罐运输车辆)等，其中LNG船是在零下163摄氏度低温下运输液化气的专用船舶，被誉为“海上超级冷冻车”。LNG液货船舶正常航行时，通过在液货舱绝缘空间及舱外管系布置大量的温度监测点，用以实时监测液货舱的温度变化情况，以此来判断其贮存状态，一旦系统监测到温度异常，可立即发出报警，及时发现泄露并根据需要对液货舱进行处置。LNG船的液货舱是独立于船体的自撑式和薄膜式特殊构造，检测温度的低温传感器安装于其绝缘空间，一经安装，将无法拆除，必须要与船同寿命，且保证准确监测，但位于绝缘空间的低温传感器经过长时间的工作后，出现测量数据不准确、无法输出温度数据等故障问题，进而影响了检测数据的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统，用以解决低温传感器故障导致测量数据不准确、进而导致影响温度测量系统可靠性的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种低温传感器健康状态自诊断方法，包括以下步骤：

1)在液货舱绝缘空间内设置N个测试区，每个测试区内至少设置一个低温传感器，通过低温传感器获取N个测试区的温度数据，根据各测试区中的温度数据判断液货舱是否泄漏，每个低温传感器对应包括至少两个测试点；

2)当前液货舱处于未发生泄露情况时，将各测试区中的低温传感器对应的两个测试点的温度数据值之间相互校验，若所述对应的两个测试点的校验误差小于或等于第一设定温度值且均输出有温度信息，则对应的低温传感器工作正常，否则校验误差超过第一设定温度值或未上传温度信息的测试区对应的低温传感器处于故障状态；

3)当前液货舱处于泄露情况时，以泄漏测试区为圆心构建基于实测温度数据的泄漏温度分布云图，判断各测试区的温度数据值偏离泄漏温度分布云图是否超过第二设定温度值，若超过则表示该测试区对应的低温传感器处于故障状态，否则为正常工作状态。

有益效果：本发明的低温传感器健康状态自诊断方法，在诊断低温传感器的健康状态时，为避免液货舱泄漏导致低温传感器的诊断结果不准确，本发明充分考虑两种情况，根据两种情况制定出不同的诊断方案，在确定低温传感器处于哪种工作工况的基础上，进一步诊断低温传感器的健康状态，当前液货舱若处于未泄漏的正常工况时，通过低温传感器对应的两个测试点之间的校验，是否有温度信息输出即可诊断低温传感器的健康状态。当前液货舱若处于泄漏的工况时，则通过构建泄漏温度分布云图，再通过各测试区的温度与分布云图偏离程度进行判断，从而诊断出低温传感器的健康状态。该方法不需要提前建立数学模型，能够针对实时出现的故障进行评估，更贴近实际工况，无需外部信号接入，故障诊断所需时间短，大大提升低温传感器的可靠性。

进一步地，当低温传感器处于故障状态时，分别比较每个测试区的所有测试点的温度数据，根据比较结果确定故障测试区以内的测试点以及故障测试点数量，判断故障测试点是否有温度数据输出，令输出温度数据的故障测试点进入修正模式，否则，将未输出温度数据的故障测试点锁定为隔离状态，且将该故障测试点替换为同一测试区内相邻测点。

有益效果：本发明的方法还包括对出现故障的低温传感器进一步判断的步骤，通过判断出现故障的低温传感器所在的测试点是否有温度数据输出，若有温度数据输出，则表明故障可能为传感器的温度数据不准确等问题，可通过进一步修正排除故障，若无温度数据输出则说明故障发生在传感器感应部分，则该故障测试点的感应部分隔离掉，由同一测试区内相邻测点接管该测试点的测试工作。通过该方法无需建立数学模型，对低温传感器的诊断更加详细，故障评估结果更加准确。

进一步地，所述修正模式为：当测试区内的故障测试点数量小于数量阈值时，该测试区作为一个故障组，根据故障组内的故障测试点的温度值与该故障组内其他的测试点温度平均值计算温度差值，利用该温度差值对故障测试点的温度数据进行修正，利用修正后的数据进行校验，若校验结果符合液货舱测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态；

当测试区内的故障测试点数量不小于数量阈值时，将故障测试区对称的测试区与该故障测试区作为一个故障组，根据故障测试区的温度值与对应故障组内其他的测试点温度值计算出温度差值，利用该温度差值对该故障测试点进行修正，并对修正后的温度数据进行校验，若校验结果符合绝缘空间测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态。

有益效果：对故障测试点的修正分为两种情况，确定测试区内的故障测试点数量，当故障测试点较少时可采用同一测试区内的温度数据即可完成修正，对于故障测试点数量较多的情况，则需要依靠与故障测试点所在区温度相近的测试区的温度数据修正该故障测试点，提高修正的准确性。

进一步地，当测试区内的故障测试点数量小于数量阈值时的温度差值为：距当前第一设定周期内该故障测试点的平均温度差值，该平均温度差值为第一设定周期内，该故障测试点温度值与故障组内其他的测试点温度平均值计算得到的差值的平均值；

当测试区内的故障测试点数量不小于数量阈值时的温度差值为：距当前第二设定周期内该故障测试点的平均温度差值，该平均温度差值为第二设定周期内，该故障测试点温度值与故障组内其他的测试点温度平均值计算得到的差值的平均值。

进一步地，判断液货舱是否泄漏的方式为：若测试区中存在测试点的温度低于第三温度阈值、且低于第三温度阈值的测试点数量在设定值以上时，则判定该测试区处于泄漏情况，否则为未泄漏情况。

有益效果：由于低温传感器位于液货舱绝缘空间内，若液货舱泄漏，绝缘空间泄漏点处于其他空间的温度有比较大的差异，因此在诊断低温传感器的健康状态时，为避免液货舱泄漏导致低温传感器的诊断结果不准确，本发明充分考虑两种情况，根据两种情况制定出不同的诊断方案。

进一步地，所述低温传感器的感应部分采用孪生铂电阻。

有益效果：低温传感器的感应部分采用孪生铂电阻，能够在同一位置上设置两个测试点，通过两个测试点之间的相互校验，进一步准确的确定低温传感器的健康状态。

本发明的一种低温传感器健康状态自诊断系统，包括用于设置在船只液货舱绝缘空间的N个测试区，每个测试区布置有至少一个低温传感器，所述低温传感器的感应端与处理端通过引线连接，其特征在于，感应端包括有两个测试点，各测试点输出一路感应数据至处理端；处理端包括直流电阻测量模块，所述直流电阻测量模块用于将感应端采集的数据转换为温度数据，并进行上传，该系统还包括测温模块，所述测温模块与各低温传感器的处理端通信连接，用于接收各低温传感器上传的温度数据，并对温度数据进行处理，以实现如上所述的低温传感器健康状态自诊断方法。

有益效果：本发明的低温传感器健康状态自诊断系统，设置简单，包括设置在船只液货舱绝缘空间的N个测试区，每个测试区布置有至少一个低温传感器，通过低温传感器测得的两个测试点的温度数据，上传至该系统的测温模块中，测温模块接收各测试区所有的温度数据，根据对温度数据进行处理，来实现上述的低温传感器健康状态自诊断方法，该系统不需要提前建立数学模型，能够针对实时出现的故障进行评估，更贴近实际工况，无需外部信号接入，故障诊断所需时间短，大大提升低温传感器的可靠性。

进一步地，低温传感器的感应端采用孪生铂电阻。

有益效果：低温传感器的感应部分采用孪生铂电阻，能够在同一位置上设置两个测试点，通过两个测试点之间的相互校验，进一步准确的确定低温传感器的健康状态。

进一步地，直流电阻测量模块包括激励恒流电源、参考电阻、阻抗放大电路和AD采集电路，激励恒流电源通过参考电阻连接到阻抗放大电路，阻抗放大电路与AD采集电路连接，所述激励恒流电源和参考电阻用于将感应端采集的电阻值转换为电压值，所述阻抗放大电路用于采集转换后的电压值，并将获取的电压值传至AD采集电路，所述AD采集电路用于将获取的电压值转换为温度数据，并将温度数据上传至测温模块。

进一步地，引线采用绝缘五芯屏蔽导线，感应端通过所述屏蔽导线的四芯连接到处理端，所述屏蔽导线的第五芯用于接地。

有益效果：引线采用绝缘五芯屏蔽导线，满足耐受低温的要求，感应端通过所述屏蔽导线的四芯连接到处理端，通过该连接方式避免了引线对测温精度的影响，而屏蔽导线的第五芯用于接地，对干扰信号起到屏蔽作用及防止绝缘失效。

附图说明

图1为本发明实施例提供的LNG船液货舱及绝缘空间低温传感器测点示意图；

图2为本发明实施例提供的低温传感器的健康状态自诊断工作流程图；

图3为本发明实施例提供的一种泄露工况下温度场示意图；

图4为本发明实施例提供的低温传感器在线自补偿自校准工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

低温传感器健康状态自诊断方法实施例：

如图2所示的一种低温传感器健康状态自诊断方法，首先设置在各测试区的低温传感器分别同时获取各测试区的温度数据，并根据温度数据判断液货舱是否泄漏，在未泄漏的情况，根据低温传感器所对应的至少两个测试点之间相互校验以及是否有数据输出即可判断该低温传感器是否故障，在泄漏的情况下，通过构建泄漏温度分布云图，利用温度值与温度分布云图偏差值判断低温传感器的状态。具体实施方式如下：

本实施例以LNG船的绝缘空间为例，结合实际使用工况，LNG船每个独立的液货舱绝缘空间采用N个测试区，每个测试区包括互为主备的两个低温传感器，每个测试区包含2路孪生铂电阻，共计4个测试点(即测点)，因此每个液货舱绝缘空间包含4N个测试点。如图1所示，本实施例液货舱的绝缘空间内温度测试点集合可表示为T＝{1，2，..，i，..，t}，在此数据量的基础上，实现低温传感器的健康状态自诊断。作为其他实施方式，每个测试区内还可以仅设置一个低温传感器，通过两个测试点测量温度，每个测试区还可以设置多个低温传感器。作为其他实施方式

1)液货舱绝缘空间内设置有N个测试区，每个测试区内至少设置一个低温传感器，通过低温传感器获取N个测试区的温度数据，根据各测试区中的温度数据判断液货舱是否泄漏，每个测试区至少包括一个低温传感器，每个低温传感器对应包括两个测试点。

具体地，对于设置在液货舱绝缘空间的低温传感器，在液货舱泄漏时，泄漏点出的低温传感器的温度数据与未泄漏之前相比差异比较大，在诊断低温传感器的健康状态时，为避免液货舱泄漏导致低温传感器的诊断结果不准确，故要考虑两种工作情况，其一是液货舱无泄漏正常的工作情况，其二是泄漏时的低温工作状态，两种工作情况时低温传感器的温度数据差异较大，无法以同样的方式诊断低温传感器的健康状态，因此需在诊断低温传感器之前需要确定低温传感器处于哪种工作情况。为准确的诊断低温传感器的健康状态，本实施例在液货舱有、无泄漏两种情况下，分别讨论低温传感器的健康状态。

首先获取各测试区的温度数据，根据各测试区获取的温度数据可知，若测试区中存在测试点的温度低于温度阈值、且低于温度阈值的测试点超过设定值时，则判定液货舱处于泄漏情况，否则为未泄漏情况。本实施例各低温传感器中的测温系统的采集到的测温模块同时采集4N个测点的温度数据，若测试区中存在测试点的温度低于第三温度阈值(如100℃)，且该测试区内低于温度阈值的测试点数量在设定值以上(本实施例的设定值为2)，则判定LNG船液货舱存在泄露的情况，发送报警信号并进入泄漏工况，否则判定为正常工况。

本实施例中的低温传感器包括感应端、处理端以及引线等组成。低温传感器的感应端与处理端通过引线连接。本实施例的低温传感器的感应端采用孪生铂电阻。其中孪生铂电阻由双路高纯铂丝、高纯刚玉管及耐高温密封材料组成，采用正反面或者双面印刷方式，有效降低元件尺寸规格，确保与实船安装尺寸报警一致，本实施例采用孪生铂电阻的目的是可以在同一个测温的位置有两个测试点(即同一测点包括两路温度信号)，两路温度信号相互验证，对于整个测量系统而言，则有2倍的数据量，以实现数据建模及在线校准。低温传感器的处理端包括直流电阻测量模块，其中直流电阻测量模块包括激励恒流电源、参考电阻、阻抗放大电路和AD采集电路。激励恒流电源通过参考电阻连接到阻抗放大电路，阻抗放大电路与AD采集电路连接。通过激励恒流电源和参考电阻将感应端采集的电阻值转换为电压值，阻抗放大电路采集转换后的电压值，并将获取的电压值传至AD采集电路，AD采集电路将获取的电压值转换为温度数据，并将温度数据上传至测温模块。

其中，用来连接孪生铂电阻与测温系统的引线的长度根据不同测试点实际安装位置配置，引线采用聚四氟乙烯绝缘的五芯屏蔽导线，满足耐受低温的要求，为去除引线对测温精度的影响，单个传感元件通过四线方式引出并连接于测温系统，其中屏蔽线第五芯用于接地，起到屏蔽作用及防止绝缘失效。

其中，阻抗放大电路为高输入阻抗放大电路，而AD采集电路采用高精度AD采集电路。

温度数据再经过A/D转换器及内总线送入测温模块中的信号处理模块进行电压信号量化处理，CPU内部软件对量化后的测温信号经过滤波和非线性补偿等一系列算法后获取控温点的精确温度数据，并以此数据进行智能算法设计，以实现低温传感器健康状态的自诊断。

2)当前液货舱处于未发生泄露情况时，各测试区中的低温传感器对应的两个测试点的温度数据值之间相互校验，若测试区内各测试点校验误差均小于或等于第一设定温度值且均输出有温度信息，则该测试区对应的低温传感器工作正常，否则校验误差超过第一设定温度值和/或未上传温度信息的测试区对应的低温传感器处于故障状态。

液货舱处于未泄漏的正常工况时，每一个孪生铂电阻内的2个测试点之间相互校验，若两者温度数据的校验误差不大于第一设定温度值(如本实施例该值为0.5℃)，且同一低温传感器对应的两个测试点均输出有温度信息，则说明该低温传感器为正常供工作状态。若出现同一低温传感器的两个测试点对应温度数据的校验误差大于第一设定温度值(如本实施例该值为0.5℃)，且该低温传感器对应的两个测试点中至少有1个测试点未输出温度信息，则说明该低温传感器为故障状态；若出现同一低温传感器的两个测试点对应温度数据的校验误差大于第一设定温度值(如本实施例该值为0.5℃)，或者该低温传感器对应的两个测试点中至少有1个测试点未输出温度信息，则说明该低温传感器为故障状态。

特别地，本实施例确定低温传感器正常的情况下，在低温传感器健康状态自诊断的系统内持续存储记录第二设定时间(如30分钟)的温度数据T_min30＝{T₁，T₂，...，T_i，...，T_n}，以保证测试点在故障发生前，存储正常工作状态30分钟内的数据。

3)当前液货舱处于泄露情况时，以泄漏测试区为圆心构建泄漏温度分布云图，判断各测试区的温度数据值偏离泄漏温度分布云图是否超过第二设定温度值，若超过则表示该测试区对应的低温传感器处于故障状态，否则为正常工作状态。

如图3所示，当液货舱处于泄漏的工况时，对涉及到的温度测试点进行状态评估，以泄漏测试区为圆心，依据液货舱内测试区实测温度数据构建泄漏温度分布云图。判断各测试区的温度数据值偏离泄漏温度分布云图是否超过第二设定温度值(如2℃)，若超过则表示该测试区对应的低温传感器处于故障状态，否则低温传感器处于正常工作状态。其中，泄漏温度分布云图(也可为温度分布表)是基于大量历史实际测量的经验数据构建而成的。

本实施例还包括了在液货舱未泄漏的情况下对处于故障状态(故障模式)的低温传感器进一步分析的步骤。进行进一步分析故障模式的前提时已判断液货舱未泄露，若是液货舱处于泄露状态则优先进行泄露报警，不再对泄漏情况下的低温传感器进行故障识别及修正。

如图4所示，当低温传感器处于故障状态时，对每个测试区的4个测点数据进行比较，通过类比法确定故障测点T_x及故障测试点数量y(1≤x，y≤4)，将故障测点暂时隔离。判断故障测试点是否有温度数据输出，输出温度数据的故障测试点进入修正模式，否则，将未输出温度数据的故障测试点锁定为隔离状态，且将该故障测试点替换为同一测试区内相邻测试点。具体地，相邻测试点即距离故障测点直线距离最近的正常测试点。故障测试点处无温度数据输出后，该位置仍需要输出温度数据，以保证该位置温度正常，因此该处故障测试点可以由与故障测试点同一低温传感器的相邻测试点接管，若同一低温传感器的相邻测试点出现故障无法取电，也可以由同一测试区的相邻测试点接管。若同一测试区内无法取点，则优先由中轴线对称测点接管。

输出温度数据的故障测试点进入修正模式后，通过对故障测试点的数据在线进行补偿与较准，校准后的温度数据进行校验，校验后若温度数据仍无法满足测温精度要求，则将故障测点锁定为隔离状态，该测点由相邻正常测点接管，若校验后若温度数据满足测温精度要求，则该测试点对应的低温传感器工作状态正常。

修正模式的具体方式为：首先判断故障测试点的数量，当同一测试区的故障测试点数量小于数量阈值时，根据当前该测试区内的故障测试点与该测试区内其他的测试点温度平均值计算温度差值，并计算该测试区第一设定历史周期内、该故障测试点的平均温度差值，利用该温度差值对故障测试点的温度数据进行修正，即根据故障测试区的温度值与对应故障组内其他的测试点温度值计算出温度差值，利用该温度差值对该故障测试点进行修正，并对修正后的温度数据进行校验，若校验结果符合液货舱测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态。具体地，本实施例中的阈值为2，当故障测试点数量y＜2时，将同一测试区的4个测点分为一组，计算故障测点T_x与同测试区其他测点平均值的温度差值△t，即

式中，T_X-1、T_X+1、T_X+2均为与测试点T_X同一测试区的其他测试点对应的温度数据。

计算第一设定历史周期(如10个周期)内的平均温度差值，即本实施例按照上述的方式分别计算历史的10个周期温度差值△t，并将10个周期的温度差值计算平均值得到平均温度差值平均温度差值叠加到故障点Tx，完成对故障测试点的温度数据的修正，将平均温度差值与持续记录的第二设定时间(如30分钟)温度数据T_min30进行拟合，将拟合结果上传至低温传感器健康状态自诊断的系统内的测温模块中，利用该测试点同一测试区的其他测试点的温度数据(即拟合结果)完成校验，并监测第三周期内(例如30个周期)无故障复现则该测试点投入正常工作状态；如修正后仍无法满足测温精度要求，则将该故障测点锁定为隔离状态，该测点由相邻正常测点接管。温度数据T_min30是为了存储故障发生前，正常工作状态30分钟内的数据，该数据可认作该区域的正常数据，拟合结果可用来判定修正后的数据有效性(其数据误差小于0.5℃)。

当测试区的故障测试点数量大于数量阈值时，将故障测试区对称的测试区与该故障测试区作为一个故障组，根据当前故障测试区的温度值与对应故障组内其他的测试点温度值计算出温度差值，并计算出该故障组第二设定历史周期内、该故障测试点的平均温度差值，根据当前故障测试点的温度值，与距当前第二设定周期内该故障测试点的平均温度差值的和，对该故障测试点进行修正，并对修正后的温度数据进行校验，若校验结果符合液货舱测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态。具体地，当测试区的故障测试点数量大于等于阈值(y≥2)时，此时以液货舱中轴线为基准，将故障测试区与故障测试区对称的测试区分成一个故障组，该故障组共计8个测点，计算故障测点T_x与同故障组内其他测点平均值的温度差值△t，并以同样的方式分别计算出第二设定历史周期(20个周期)内的温度差值，取该20个周期温度差值的平均值得到平均温度差值平均温度差值叠加到故障点Tx，完成对故障测试点的温度数据的修正，将平均温度差值与持续记录的第二设定时间(如30分钟)温度数据T_min30进行拟合，将拟合结果上传至低温传感器健康状态自诊断的系统内的测温模块中，利用该测试点同一测试区的其他测试点的温度数据完成校验，并监测第三周期内(例如30个周期)无故障复现则该测试点投入正常工作状态；如修正后仍无法满足测温精度要求，则将该故障测点锁定为隔离状态，该测点由相邻正常测点接管。

低温传感器健康状态自诊断系统实施例：

本实施例中的一种低温传感器健康状态自诊断系统，包括设置在船只液货舱绝缘空间的N个测试区，每个测试区布置有至少一个低温传感器，低温传感器的感应端与处理端通过引线连接，感应端包括有两个测试点，各测试点输出一路感应数据至处理端；处理端包括直流电阻测量模块，直流电阻测量模块将感应端采集的数据转换为温度数据，并进行上传，该系统还包括测温模块，测温模块与各低温传感器的处理端通信连接，用于接收各低温传感器上传的温度数据，并对温度数据进行处理，以实现上述的低温传感器健康状态自诊断方法实施例，具体原理、实施方式已在低温传感器健康状态自诊断方法实施例中详细描述，这里不再赘述。

本实施例中的低温传感器包括感应端、处理端以及引线等组成。低温传感器的感应端与处理端通过引线连接。本实施例的低温传感器的感应端采用孪生铂电阻。其中孪生铂电阻由双路高纯铂丝、高纯刚玉管及耐高温密封材料组成，采用正反面或者双面印刷方式，有效降低元件尺寸规格，确保与实船安装尺寸报警一致，本实施例采用孪生铂电阻的目的是可以在同一个测温的位置有两个测试点(即同一测点包括两路温度信号)，两路温度信号相互验证，对于整个测量系统而言，则有2倍的数据量，以实现数据建模及在线校准。低温传感器的处理端包括直流电阻测量模块，其中直流电阻测量模块包括激励恒流电源、参考电阻、阻抗放大电路和AD采集电路。激励恒流电源通过参考电阻连接到阻抗放大电路，阻抗放大电路与AD采集电路连接。通过激励恒流电源和参考电阻将感应端采集的电阻值转换为电压值，阻抗放大电路采集转换后的电压值，并将获取的电压值传至AD采集电路，AD采集电路将获取的电压值转换为温度数据，并将温度数据上传至测温模块。

其中，用来连接孪生铂电阻与测温系统的引线的长度根据不同测试点实际安装位置配置，引线采用聚四氟乙烯绝缘的五芯屏蔽导线，满足耐受低温的要求，为去除引线对测温精度的影响，单个传感元件通过四线方式引出并连接于测温系统，其中屏蔽线第五芯用于接地，起到屏蔽作用及防止绝缘失效。

其中，阻抗放大电路为高输入阻抗放大电路，而AD采集电路采用高精度AD采集电路。

测温模块包括有信号处理模块、电源模块和控制通讯模块。其中信号处理模块与电源模块连接，电源模块和控制通讯模块连接，电源模块能够为测温模块提供电源，测温模块能够通过控制通讯模块与各低温传感器进行数据交互。信号处理模块包括CPU处理器，能够根据接收到的温度数据进行算法分析，进而实现低温传感器健康状态的自诊断。温度数据再经过A/D转换器及内总线送入测温模块中的信号处理模块进行电压信号量化处理，CPU内部软件对量化后的测温信号经过滤波和非线性补偿等一系列算法后获取控温点的精确温度数据，并以此数据进行智能算法设计，以实现低温传感器健康状态的自诊断。

Claims (10)

1.一种低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在液货舱绝缘空间内设置N个测试区，每个测试区内至少设置一个低温传感器，通过低温传感器获取N个测试区的温度数据，根据各测试区中的温度数据判断液货舱是否泄漏，每个低温传感器对应包括两个测试点；

2)当前液货舱处于未发生泄露情况时，将各测试区中的低温传感器对应的至少两个测试点的温度数据值之间相互校验，若所述对应的两个测试点的校验误差小于或等于第一设定温度值且均输出有温度信息，则对应的低温传感器工作正常，否则校验误差超过第一设定温度值或未上传温度信息的测试区对应的低温传感器处于故障状态；

3)当前液货舱处于泄露情况时，以泄漏测试区为圆心构建基于实测温度数据的泄漏温度分布云图，判断各测试区的温度数据值偏离泄漏温度分布云图是否超过第二设定温度值，若超过则表示该测试区对应的低温传感器处于故障状态，否则为正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，当低温传感器处于故障状态时，分别比较每个测试区的所有测试点的温度数据，根据比较结果确定故障测试区以内的测试点以及故障测试点数量，判断故障测试点是否有温度数据输出，令输出温度数据的故障测试点进入修正模式，否则，将未输出温度数据的故障测试点锁定为隔离状态，且将该故障测试点替换为同一测试区内相邻测试点。

3.根据权利要求2所述的低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，所述修正模式为：当测试区内的故障测试点数量小于数量阈值时，该测试区作为一个故障组，根据故障组内的故障测试点的温度值与该故障组内其他的测试点温度平均值计算温度差值，利用该温度差值对故障测试点的温度数据进行修正，利用修正后的数据进行校验，若校验结果符合液货舱测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态；

当测试区内的故障测试点数量不小于数量阈值时，将故障测试区对称的测试区与该故障测试区作为一个故障组，根据故障测试区的温度值与对应故障组内其他的测试点温度值计算出温度差值，利用该温度差值对该故障测试点进行修正，并对修正后的温度数据进行校验，若校验结果符合绝缘空间测温精度条件，则该测试点处于正常工作状态，否则该测试点锁定为隔离状态。

4.根据权利要求3所述的低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，当测试区内的故障测试点数量小于数量阈值时的温度差值为：距当前第一设定周期内该故障测试点的平均温度差值，该平均温度差值为第一设定周期内，该故障测试点温度值与该故障组内其他的测试点温度平均值计算得到的差值的平均值；

当测试区内的故障测试点数量不小于数量阈值时的温度差值为：距当前第二设定周期内该故障测试点的平均温度差值，该平均温度差值为第二设定周期内，该故障测试点温度值与该故障组内其他的测试点温度平均值计算得到的差值的平均值。

5.根据权利要求2所述的低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，判断液货舱是否泄漏的方式为：若测试区中存在测试点的温度低于第三温度阈值、且低于第三温度阈值的测试点数量在设定值以上时，则判定该测试区处于泄漏情况，否则为未泄漏情况。

6.根据权利要求1-4任一项所述的低温传感器健康状态自诊断方法，其特征在于，所述低温传感器的感应部分采用孪生铂电阻。

7.一种低温传感器健康状态自诊断系统，包括用于设置在船只液货舱绝缘空间的N个测试区，每个测试区布置有至少一个低温传感器，所述低温传感器的感应端与处理端通过引线连接，其特征在于，感应端包括有两个测试点，各测试点输出一路感应数据至处理端；处理端包括直流电阻测量模块，所述直流电阻测量模块用于将感应端采集的数据转换为温度数据，并进行上传，该系统还包括测温模块，所述测温模块与各低温传感器的处理端通信连接，用于接收各低温传感器上传的温度数据，并对温度数据进行处理，以实现如权利要求1-5项任一项所述的低温传感器健康状态自诊断方法。

8.根据权利要求7所述的低温传感器健康状态自诊断系统，其特征在于，低温传感器的感应端采用孪生铂电阻。

9.根据权利要求8所述的低温传感器健康状态自诊断系统，其特征在于，直流电阻测量模块包括激励恒流电源、参考电阻、阻抗放大电路和AD采集电路，激励恒流电源通过参考电阻连接到阻抗放大电路，阻抗放大电路与AD采集电路连接，所述激励恒流电源和参考电阻用于将感应端采集的电阻值转换为电压值，所述阻抗放大电路用于采集转换后的电压值，并将获取的电压值传至AD采集电路，所述AD采集电路用于将获取的电压值转换为温度数据，并将温度数据上传至测温模块。

10.根据权利要求7所述的低温传感器健康状态自诊断系统，其特征在于，引线采用绝缘五芯屏蔽导线，感应端通过所述屏蔽导线的四芯连接到处理端，所述屏蔽导线的第五芯用于接地。