[发明专利]一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统

权利要求书

1.一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统，其特征在于，包括控制器、无刷直流电机、数据采集单元和云服务器；

所述控制器与无刷直流电机通过三相线连接，控制器通过CAN总线和电流传感器与数据采集单元的输入端相接，控制器的母线端上还接有数据采集单元输入端连接的电流传感器，无刷直流电机三相端通过电流传感器与数据采集单元的输入端连接，数据采集单元通过网线与云服务器相接，数据采集单元用于采集无刷直流电机的电压和电流信号，各个电流传感器的信号通过数据采集单元接收，并传送到地铁站的云服务器，云服务器对采集到的信号数据进行转化、处理并保存，并根据智能算法建立模型、计算并定位故障。

2.如权利要求1所述的一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统，其特征在于，电流传感器的LM2902放大器芯片U1的引脚5接电阻R6和电阻R8的并联点，LM2902U1的引脚7与电阻R8另一端的并联点接入放大器输入P2的端角3上，电阻R6另一端接入与接地的电容C3和电流传感器芯片U2的端角7并联；放大器芯片LM2902U1的引脚6与接地的电阻R5和电阻R4并联，电阻R4的另一端串联电阻R3与REF2912基准电压芯片U4端角2和电阻R1并联，电阻R1的另一端串联电阻R2接入LM2902放大器芯片U1端角9和接地的电阻R10并联点；放大器芯片LM2902U1的引脚8接入放大器输入P2端角4和电阻R7的并联点，电阻R7的另一端与放大器芯片LM2902U1的引脚10并联接入电阻R9，电阻R9的另一端与接地的电容C4和电流传感器芯片U3的端角7并联。

3.如权利要求1所述的一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统，其特征在于，无刷直流电机的数学模型：

(1)三相定子绕组的电压平衡方程可表示为：

(2)电磁转矩和运动方程可表示为：

电机的电磁转矩和运动平衡方程为：

4.如权利要求1所述的一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统，其特征在于，云服务器定位故障的方法：

S1：故障定位：每一条地铁站台均编号，同一条地铁每个站的屏蔽门进行二级编号，检测到屏蔽门锁故障根据编号获取具体位置的屏蔽门问题；

S2：屏蔽门锁故障诊断：屏蔽门锁中电磁铁的衔铁进、出是门锁上或开锁，当门没有锁好，衔铁伸出的长度就会有变化，导致供电电流变化，数据经过数据采集单元存入云服务器，云服务器根据电流的变化判断屏蔽门锁是否上锁。

5.如权利要求1所述的一种地铁站台屏蔽门故障诊断系统，其特征在于，云服务器的智能算法通过经多尺度残差卷积结构进行电流变化的特征提取，通过层间残差跳连机制增加网络深度的同时减轻梯度消失或爆炸，增强网络的表现力，特征提取后的数据由全连接网络进行分类输出，引入dropout正则化增强了模型的泛化性；

卷积结构：

模型的基础结构是卷积结构，其中卷积过程的数学表达式如公式4所示：

表示特征值；g表示激活函数；b_ij表示偏置；m是特征图的序号；是权重值；

使用的激活函数是线性整流单元，表达式如公式5所示：

g(z)＝max{0,z} (5)

线性整流单元使得模型的训练更加容易，易于优化模型；

卷积层的导数计算公式如公式6所示：

残差结构：

残差结构是一种利用层间跳连思想，利用前面层的信息来对后面层加以影响，通过增加恒等映射层使得网络层数加深的同时获得更好的表现力；

模型的输出是H(x)，其表达式如公式7所示：

H(x)＝F(x)+x (7)

F(x)是传统路径的输出，前层输入跳过中间层直接与F(x)作用，得到最后的输出H(x)；

基于l层分析残差结构的反向传播其表达式如公式8所示：