一种基于逻辑自洽的制冷机房传感器校准方法

本发明属于传感器校准，具体来说，涉及一种基于逻辑自洽的制冷机房传感器校准方法。

背景技术：

1、制冷机房需要对各种物理测量数据(如温度、压力、流量等)、电气信号数据(如电流、功率等)及操作状态数据(如控制信号、阀门开度等)进行持续监测。在经过较长时间的运行后，工作在复杂工作条件下(如高温、潮湿、腐蚀等)的各类传感器，受设备老化或噪声干扰等因素的影响，容易出现完全失效、固定偏差、漂移偏差和精度下降等典型故障，严重影响监测系统的数据质量。例如，冷冻系统侧的温度和流量传感器是制冷机房运行中特别重要的参数，传感器测量准确与否直接影响到制冷机房的设备故障诊断及运行控制。传感器校准的关键在于建立测量值与真实值(或基准值)之间的准确对应。目前主流方法分为两种：一是通过标准传感器进行校准；二是应用数学模型进行估算。前者采用“零维”的单点约束，通常在静态测试环境下进行，其精度保证局限于特定条件，不足以全面反映传感器在所有运行状态下的准确性。后者则依赖“一维”的方程或模型约束，其准确性强依赖于输入参数的正确性，模型本身的误差也可能影响基准值的可靠性。因此，虽然在某些场景下采用对基准值或模型进行“静态标定，动态使用”的方法似乎可行，但在不断变化的内外部环境下运作的复杂系统中，例如制冷机房，这种方法可能导致显著的偏差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种基于逻辑自洽的制冷机房传感器校准方法，可对制冷机房中的传感器测量数据进行修正，提升制冷机房中传感器的测量精度。

2、为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：

3、本发明实施例提供一种基于逻辑自洽的制冷机房传感器校准方法，包括以下步骤：

4、步骤10，根据制冷机房中的传感器布设结构，建立传感器真值逻辑关联约束体系，构建系统逻辑失恰度计算函数；

5、步骤20，构建传感器修正函数；

6、步骤30，采集预设时间段内制冷机房中传感器的测量数据，构建稳态测量数据集；

7、步骤40，基于稳态测量数据集，将系统逻辑失恰度作为优化目标，优化传感器修正函数，直至达到优化截止条件后停止优化，得到优化后的传感器修正函数；

8、步骤50，将优化后的传感器修正函数输出的修正值作为校准后的数据。

9、作为本发明实施例的进一步改进，所述传感器真值逻辑关联约束体系包括冷冻水回水温度一致性关联约束关系、冷冻水质量守恒关联约束关系和冷冻水能量守恒关联约束关系。

10、作为本发明实施例的进一步改进，所述传感器真值逻辑关联约束体系还包括冷却水回水温度一致性关联约束关系、冷却水质量守恒关联约束关系和冷却水能量守恒关联约束关系。

11、作为本发明实施例的进一步改进，所述传感器真值逻辑关联约束体系包括冷却水回水温度一致性关联约束关系、冷却水质量守恒关联约束关系和冷却水能量守恒关联约束关系。

12、作为本发明实施例的进一步改进，冷冻水回水温度一致性关联约束关系的表达式为式(1)：

13、tchw,r1＝…＝tchw,ri＝…＝tchw,rn                   式(1)

14、式中，tchw,ri表示第i台冷水机组的冷冻水回水温度，n表示冷水机组的数量；

15、冷冻水质量守恒关联约束关系的表达式为式(2)：

16、

17、式中，mchw,0表示冷冻水总管的冷冻水流量，mchw,i表示第i台冷水机组所在的冷冻水支管的冷冻水流量，mchw,p表示冷冻水旁通管的冷冻水流量；

18、冷冻水能量守恒关联约束关系的表达式为式(3)：

19、

20、式中，tchw,s0表示冷冻水供水总管的冷冻水温度，tchw,r0表示冷冻水回水总管的冷冻水温度，tchw,si表示第i台冷水机组的冷冻水供水温度，表示所有冷水机组的冷冻水供水温度的平均值，表示所有冷水机组的冷冻水回水温度的平均值。

21、作为本发明实施例的进一步改进，冷却水回水温度一致性关联约束关系的表达式为式(4)：

22、tcw,r0＝tcw,r1＝…＝tcw,ri＝…＝tcw,rn                   式(4)

23、式中，tcw,r0表示冷却水回水总管的冷却水温度，tcw,ri表示第i台冷水机组的冷却水回水温度；

24、冷却水质量守恒关联约束关系的表达式为式(5)：

25、

26、式中，mcw,0表示冷却水总管的冷却水流量，mcw,i表示第i台冷水机组所在的冷却水支管的冷却水流量，mcw,p表示冷却水旁通管的冷却水流量；

27、冷却水能量守恒关联约束关系的表达式为式(6)：

28、

29、式中，tcw,s0表示冷却水供水总管的冷却水温度，tcw,r0表示冷却水回水总管的冷却水温度，tcw,si表示第i台冷水机组的冷却水供水温度，表示所有冷水机组的冷却水供水温度的平均值，表示所有冷水机组的冷却水回水温度的平均值。

30、作为本发明实施例的进一步改进，所述系统逻辑失恰度计算函数的表达式为式(7)：

31、

32、式中，d(ln)表示系统逻辑失恰度值，ωe表示第e个关联约束关系的权重系数，e表示传感器真值逻辑关联约束体系中关联约束关系的总数，yl,e表示基于传感器修正值计算的第e个关联约束关系的表达式左侧计算值，yr,e表示基于传感器修正值计算的第e个关联约束关系的表达式右侧计算值，yl,e,max表示所有时刻下的基于传感器修正值计算的第e个关联约束关系的表达式左侧计算值中的最大值，yr,e,min表示所有时刻下的基于传感器修正值计算的第e个关联约束关系的表达式右侧计算值中的最小值。

33、作为本发明实施例的进一步改进，所述传感器修正函数的表达式为式(8)：

34、y＝ax+b                       式(8)

35、式中，y表示传感器修正值，a表示线性偏差校准因子，x表示传感器测量值，b表示固定偏差校准因子。

36、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30具体包括：

37、步骤301，采集预设时间段内制冷机房中传感器的测量数据，利用滚动时间窗口对每个传感器的测量数据进行分时段预处理；

38、步骤302，利用式(9)计算每个传感器的每个时段的数据变异系数：

39、

40、式中，cv表示数据变异系数，σ表示数据标准差，μ表示平均值；

41、步骤303，选择所有传感器的数据变异系数均小于系数阈值的时段的测量数据组成稳态测量数据。

42、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤50中，采用梯度下降法或遗传算法迭代优化传感器修正函数，得到优化后的传感器修正函数。

43、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

44、本发明实施例提供的一种基于逻辑自洽的制冷机房传感器校准方法，先根据制冷机房中的传感器布设结构，建立传感器真值逻辑关联约束体系，构建系统逻辑失恰度计算函数；再构建传感器修正函数；然后采集预设时间段内制冷机房中传感器的测量数据，构建稳态测量数据集；最后基于稳态测量数据集，将系统逻辑失恰度作为优化目标，优化传感器修正函数，直至达到优化截止条件后停止优化，得到优化后的传感器修正函数；将优化后的传感器修正函数输出的修正值作为校准后的数据。本发明实施例方法通过构建传感器修正函数，实现所有传感器测量值与修正值之间的数据关联，构建系统逻辑失恰度计算函数，以系统逻辑失恰度值最小为目标，优化传感器修正函数的修正参数，获得所有传感器的中间修正值，直到这些中间修正值最大程度地满足传感器真值逻辑关联约束体系，确定最适合的修正参数，即得到最适合的传感器修正函数，从而对制冷机房中的传感器测量数据进行修正，得到最大程度接近真值的校准后的数据，提升制冷机房中传感器的测量精度。