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
1秒前
3秒前
4秒前
4秒前
金小豪完成签到,获得积分10
4秒前
曾经白凝发布了新的文献求助10
5秒前
玉米地完成签到,获得积分10
5秒前
Ciel完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
Hey完成签到 ,获得积分10
9秒前
无聊的之槐应助liu采纳,获得10
12秒前
12秒前
scxxx完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
大个应助shawninsh采纳,获得10
14秒前
珍珠发布了新的文献求助10
14秒前
MoneyCheng完成签到,获得积分10
15秒前
李健应助JR采纳,获得20
15秒前
16秒前
17秒前
HYM1988完成签到,获得积分10
17秒前
激动的以晴完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
fanwei完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI6.4应助地精术士采纳,获得10
21秒前
MoneyCheng发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
21秒前
共享精神应助MissGrrrace采纳,获得10
22秒前
喻贡金发布了新的文献求助10
23秒前
珍珠完成签到,获得积分10
24秒前
Akim应助元谷雪采纳,获得10
25秒前
科研通AI6.2应助wztin采纳,获得10
25秒前
南木亦枫完成签到,获得积分20
26秒前
影儿完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
27秒前
zzz发布了新的文献求助20
28秒前
唠叨的秋天完成签到 ,获得积分10
28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
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 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 7746283
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9294152
关于积分的说明 20223853
捐赠科研通 7326242
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308104
关于科研通互助平台的介绍 2460105
邀请新用户注册赠送积分活动 2319650