A Resilient MEMS Sensor Array–AI System for DGA-Based Transformer Fault Monitoring in High-H 2 Environments

微电子机械系统 水准点(测量) 卷积神经网络 变压器 可靠性(半导体) 断层(地质) 故障检测与隔离 均方误差 计算机科学 人工神经网络 实时计算 深度学习 泄漏(经济) 网格 利用 人工智能 电子工程 传感器阵列 压力传感器 智能传感器 混合动力系统 可观测性 时间分辨率 特征提取 计量系统 灵敏度(控制系统)
作者
Ze Zhang,Yang Zhang,Tengfei Li,Cheng Zhang,Z.D. Luo,Bofeng Luo,Bing Tian,Yulong Zhao,Hairong Wang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:10 (10): 8007-8015
标识
DOI:10.1021/acssensors.5c02569
摘要

MOS gas sensors offer significant potential for real-time dissolved gas analysis (DGA) in power transformer monitoring. However, their performance is often degraded in high-hydrogen (H2) environments due to cross-interference, which impairs detection accuracy and limits practical deployment. To overcome these challenges, we propose a co-optimized sensing framework that integrates a MEMS-based hybrid sensor array with a CNN-LSTM-AM deep learning model. The hybrid array combines Pd-Au and MOS sensors to exploit their complementary gas-response behaviors, enabling reliable hydrocarbon detection even under H2 saturation. On the algorithmic side, a 1D convolutional neural network (CNN) extracts subtle gas features from saturated MOS signals, while the LSTM-based attention mechanism (LSTM-AM) compensates for Pd-Au sensor drift by learning temporal dependencies. To further enhance robustness, a smooth-label training method is introduced to reduce prediction instability during abrupt concentration transitions. Experimental results demonstrate that our framework achieves a mean squared error (MSE) of 0.0020 on a custom datset (D1), outperforming the UCI-TGS benchmark by 87.3% (MSE: 0.0157). Moreover, the smooth-label strategy reduces prediction variance by 50% compared to conventional labeling. This integrated hardware-algorithm system not only improves Pd-Au sensor performance and reduces training loss by half but also provides an accurate and robust solution for real-time DGA, contributing to enhanced diagnostic reliability in smart grid applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
妄语发布了新的文献求助10
刚刚
标致的问芙完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
Ava应助lewis采纳,获得10
1秒前
for_abSCI完成签到,获得积分10
2秒前
yigemutouren发布了新的文献求助10
3秒前
LXJY完成签到,获得积分10
4秒前
难过手链完成签到,获得积分10
4秒前
NatureScience完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
5秒前
超级李包包完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
酸色黑樱桃完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
8秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
9秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
9秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
9秒前
爬坑的良完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
Morii完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
13秒前
14秒前
15秒前
15秒前
斯文败类应助王巍然采纳,获得10
16秒前
蓝天发布了新的文献求助30
17秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
18秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
18秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
18秒前
行走的荷尔蒙应助sdzylx7采纳,获得30
19秒前
111完成签到 ,获得积分10
19秒前
汪宇发布了新的文献求助10
20秒前
舒服的聪健完成签到 ,获得积分10
21秒前
mama完成签到 ,获得积分10
21秒前
杨武天一发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Understanding Acculturation: The Process of Cultural Adjustment as Applied to International Migration 700
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 590
Évora na Idade Média 555
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7371138
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8978703
关于积分的说明 19088415
捐赠科研通 7013087
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3225034
关于科研通互助平台的介绍 2388645
邀请新用户注册赠送积分活动 2205699