專利名稱：機械的振動分析系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及到一種用來分析機械的與振動相關(guān)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，具體來說涉及到一種系統(tǒng)和方法，使用傳統(tǒng)振動分析技術(shù)結(jié)合人工智能，來測試和分析轉(zhuǎn)動的機械的振動相關(guān)數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)動的機械有很多應(yīng)用。比方說，像可移動機械這樣的機械，如，道路車輛和越野車、建筑機械、土木機械等，利用轉(zhuǎn)動的原理來工作。引擎、馬達、驅(qū)動系統(tǒng)、接地部件如車輪或軌道等等通過轉(zhuǎn)動使得機械進行工作。
可以通過研究機械部件中的振動來分析和確定轉(zhuǎn)動的機械的效率和壽命期望。移動部分之間的摩擦力，再加上部件公差中的不規(guī)則性，能夠引起機械中的振動。振動分析能夠幫助實時且無干擾地確定機械的健康情況，甚至能夠達到預(yù)測部件壽命及潛在斷裂的地步。
振動分析，包括聲音和超聲分析的相關(guān)概念，在監(jiān)視和診斷機械健康方面很久以來一直令人感到興趣。然而，振動分析技術(shù)通常被證明是有缺陷的，它們要不提供可疑的結(jié)果，要不提供不能馬上被解釋或理解的數(shù)據(jù)。
已經(jīng)嘗試了使用人工智能技術(shù)來測試和分析機械的振動。例如，都轉(zhuǎn)讓給了本受讓人的美國專利No.5,566,092、5,566,273、5,602,761、5,854,993、6,236,950和6,539,319公布了使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進行機械的測試和分析，特別是關(guān)于機械的振動特性的測試和分析，的技術(shù)上的變化。盡管在上述專利中實施的這些技術(shù)已經(jīng)獲得了某種程度的成功，然而仍希望開發(fā)進一步的技術(shù)，使之在測試和分析中提供更大的可靠性、健壯性和精度。
本發(fā)明用來克服上面所闡明的一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，公布了用于探測和分析機械在運行期間的異常的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個被配置來探測所述機械的機械振動特性的傳感器，至少一個被配置來探測所述機械的非機械振動特性的其它傳感器，用來接收輸入數(shù)據(jù)的多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從所述至少一個的傳感器接收振動數(shù)據(jù)，至少一個的其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從所述至少一個的其它傳感器接收非振動數(shù)據(jù)，以及一個從所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收輸出數(shù)據(jù)并響應(yīng)性地分析機械運行的異常的專家系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一個方面，公布了用于探測和分析機械在運行期間的異常的一種方法。該方法包括從多個傳感器中接收輸入數(shù)據(jù)，至少一個傳感器被配置來探測所述機械的機械振動特性，至少一個其它的傳感器被配置來探測所述機械的非機械振動特性，將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收振動數(shù)據(jù)，至少一個的其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收非振動數(shù)據(jù)，所述至少一個的其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來對比所述非振動數(shù)據(jù)對所述振動數(shù)據(jù)的影響，將輸出數(shù)據(jù)從所述多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送給一個專家系統(tǒng)，并分析所述輸出數(shù)據(jù)以便得到與機械運行相關(guān)的異常。
在本發(fā)明的又一個方面，公布了用于探測和分析機械中的振動的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個測試站，該站能夠從多個傳感器中接收輸入數(shù)據(jù)，至少一個傳感器被配置來探測所述機械的機械振動特性，至少一個其它的傳感器被配置來探測所述機械的非機械振動特性，該系統(tǒng)還包括一個處理中心(hub)，該中心包括多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠接收和分析振動數(shù)據(jù)，至少一個的其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收和分析非振動數(shù)據(jù)，所述處理中心還包括一個專家系統(tǒng)，能夠從所述多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接收分析后的數(shù)據(jù)并響應(yīng)性地分析機械的振動特性，以及該系統(tǒng)還包括一個通信鏈接，能夠從所述測試站傳輸數(shù)據(jù)到所述處理中心。


圖1是可以采用本發(fā)明的一個機械的示意圖；
圖2是一個方框圖，描述了本發(fā)明的一個方面；以及圖3是適合與圖2中的系統(tǒng)一起使用的一個處理中心的詳細的方框圖。
具體實施例方式
參照附圖，大體上顯示了一個系統(tǒng)100以及一個探測和分析機械10在運行期間的異常的方法。異?？梢灾杆鰴C械10的與振動相關(guān)的特性，尤其是指所述機械10的轉(zhuǎn)動部件的與振動相關(guān)的特性。
具體地，參考圖1，機械10被具體化為一個輪式裝載機，它通常用于土方工程和建筑目的。所述輪式裝載機的描繪只用來做示范目的，各種類型的機械，不論移動的還是靜止的，都可以采用本發(fā)明。例如，其它類型的輪式機械和運輸工具、軌行機械、發(fā)電機、用于制造、裝配和儲藏的機械、以及各種其它類型的機械都可以從本發(fā)明的使用中獲益。
圖1中的示范性機械10包括一個引擎12、一個變速器(transmission)14，一個某種類型的分動裝置(transfer unit)16，例如，傳輸箱，以及一個傳動系(drive train)18，所有這些部件在本領(lǐng)域中都是眾所周知的。上面列出的所述機械10的部件的一個共同特點是，都包含部件組件的轉(zhuǎn)動，這些部件傾向于在可接受的公差范圍內(nèi)或范圍外發(fā)生振動。
可以用至少一個振動傳感器20來直接或通過推導(dǎo)來檢測機械10中的振動。振動傳感器20可以包括這樣的器件，如轉(zhuǎn)動速度傳感器、加速度計等，它們可連接在所述機械10上各個所希望的位置處，來檢測指示轉(zhuǎn)動的參數(shù)。
可以用至少一個另外的、非振動傳感器22來直接或間接地探測與所述機械10相關(guān)的、但不與振動相關(guān)的特性。非振動傳感器22的例子有，溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓計、液位傳感器等等。
圖2是一個方框圖，顯示了所述系統(tǒng)100的一個方面。所述系統(tǒng)100被描繪為具有一個用于所述機械10的現(xiàn)場測試的遙測站102、和一個或許位于遠離所述測試站102的中心點處的處理中心118。例如，可以有許多遙測站102，這些遙測站也位于機械所在的位置處，以及一個單一的處理中心118，該處理中心位于遠離機械所在位置的中心站。盡管本發(fā)明內(nèi)容描述了一個所述測試站102和處理中心118位于不同位置處的情形，可以想象，所述測試站102和處理中心118可以位于同一個位置處，甚至可以裝在一個單元中。
所述測試站102可以包括多個傳感輸入104，這些傳感輸入可以來自例如各種振動和非振動傳感器20、22。所述傳感輸入104可以被輸入一個信號調(diào)節(jié)器106中。所述信號調(diào)節(jié)器106可以被用來執(zhí)行諸如提供合適的偏置電流等功能。然后，所述調(diào)節(jié)了的信號可以經(jīng)由模擬濾波器107進行抗混疊處理。然后，所述信號被送到一個I/O連接器108，然后再送到一個A/D轉(zhuǎn)換器卡109，以便從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。傳感輸入104 a-m代表由上述步驟處理過的信號?；蛘?，如傳感輸入104 n-z所描繪的信號可以不需要上述的調(diào)節(jié)和濾波過程，它們可以被直接送到I/O連接器108。
處理器110接收調(diào)節(jié)過的數(shù)據(jù)信號并進行其它的處理。例如，存儲器112可以被訪問，以存儲和檢索數(shù)據(jù)。所述處理器110，例如通過選擇某些數(shù)據(jù)、將數(shù)據(jù)歸類、將數(shù)據(jù)制表并部分地分析原始數(shù)據(jù)等等，也可以準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)以便送給所述處理中心118。
所述遙測站102由電源114供電，該電源可以是一個不間斷電源(UPS)，以保護設(shè)備以及所接收和匯編的數(shù)據(jù)免受由于電源中斷所引起的損壞。
通信鏈接116在所述測試站102和處理中心118之間提供通信。所述通信鏈接116可以是有線的，也可以是無線的，這依賴于整體的系統(tǒng)配置和需要。最好是由用于網(wǎng)站訪問的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的辦法來進行通信。然而，也可以用其它的通信方法。例如，所述通信鏈接116可以是無線的，諸如無線電、微波或衛(wèi)星通信，也可以是有線的，諸如通過電話線、共軸電纜、輸電線等等來通信。此外，所述通信鏈接116可以通過專門導(dǎo)線連接作成硬接線的，或者，所述測試站102和處理中心118之間被連接在一起作為一個集成單元。使用相關(guān)的發(fā)射和接收設(shè)備(未顯示)來實現(xiàn)在所述通信鏈接116之上進行的通信。不管通過什么介質(zhì)進行通信，通過諸如加密的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議可以保證所述通信鏈接116訪問上的安全。
所述處理中心118能夠從一個或多個測試站102接收數(shù)據(jù)，處理和分析這些數(shù)據(jù)，并將分析的結(jié)果送到測試站102，或送到其它指定的地方，如通過短信或電子郵件送到被指定接收超出容差范圍的或報警狀態(tài)消息的其它地方。所述處理中心118的操作細節(jié)可以參考圖3給予最好的描述。所述處理中心118可以代表計算機中的軟件。在本實施例中，圖3中的模塊代表各種軟件功能。
在圖3中，標(biāo)記為時間信號302的模塊代表通過通信鏈接116送到處理中心118的測試信號。所述時間信號302在傳送之前由測試站102進行處理，可以是從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字的、加密的，并例如以互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議作為壓縮測試數(shù)據(jù)來傳送。所述時間信號302可以有許多通道并且對于每個通道有許多測試步驟。例如，所述時間信號302可以有多個通道，代表每個被分析的傳感信號，而每個通道可以有多個測試步驟，用于所述機械10的多重運行條件。更具體說，所述機械10可以是一個變速器，所述通道可以代表從多個傳感器接收來的信號，這些傳感器被配置來檢測所述變速器的相應(yīng)的多個特性，如振動、溫度、壓強、環(huán)境條件等等的特性幅值，而所述測試步驟可以指示所述變速器的各種運行模式，如第一齒輪向前、第二齒輪向前等等。
至少設(shè)置一個虛擬通道304來接收時間信號302以傳送給至少一個算法306。所述虛擬通道304在功能上可以比作信號分配器(signal splitter)，因此為要發(fā)送的數(shù)據(jù)信號302提供獨特的路由。然而，所述虛擬通道304沒有到所述處理中心118的外部世界的物理連接。時間信號302可以未加改變地通過每個虛擬通道304，或者，一個或多個虛擬通道304可以被用來選擇所述時間信號302的所希望的分量。所述算法306可以利用諸如關(guān)聯(lián)、協(xié)方差、小波分析等等來處理時間信號302以進行分析。
多通道選擇器308提供多通道的選擇，以進行處理和分析。所述多通道選擇器308可以為算法，諸如一個相關(guān)算法310，提供不只一個通道的時間信號302，以分析這些通道，特別是分析通道之間相互作用的結(jié)果。例如，在對指示著位于待測部件上的一個傳感器的振動信號的通道進行分析時，還可以同時考慮到指示著所述機械10上別處的一個傳感器的振動信號的通道。
所述多通道選擇器308也可以為例如多通道中的每個通道處理時間信號302，以便為一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，諸如第三號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)312，準(zhǔn)備信號。具體說，所述多通道選擇器308可以平均信號的值，如峰值或功率，以便為第三號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)312提供點。
所述時間信號302也可以被送到一個自回歸(AR)算法314中以便轉(zhuǎn)換到頻域里。本領(lǐng)域中眾所周知的AR算法314是一種將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域中去的計算上非常有效的方法。然后，轉(zhuǎn)換后的信號可以被送到一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，諸如第一號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)316中，進行分析。
所述時間信號302的各個通道可以代表輔助的傳感器，即，來自非振動傳感器22的信號。這些輔助傳感器信號可以被送到一個補償神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，即第五號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)318中，用來比較輔助特性對振動相關(guān)信號的分析的影響。例如，諸如溫度、壓強、液面、大氣條件等等輔助特性對機械的振動具有影響。同樣，如果考慮了這些輔助特性的話，振動信號的分析可以在一個更高的信賴水準(zhǔn)上進行。
所述時間信號302也可以被送到FFT(快速傅立葉變換)控制320中，該控制可以在截斷FFT、抽取時間(decimated time)波形FFT等的使用上進行選擇。諸如第一號FFT 322和第二號FFT 324等FFT將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，并且可以壓縮或不壓縮頻域點的數(shù)目，以便簡化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作。
FFT算法的使用能夠處理時域信號以便產(chǎn)生頻域信號，頻域信號代表了所提供的時域信號中存在的所有的頻率成分?？紤]到頻譜中大量的數(shù)據(jù)點，或許要花費大量時間來確定哪個頻率是顯著的，并確定什么是這些頻率的正常水平。本發(fā)明可以使用一種自模板算法(autostencil algorithm)，基于所給定的頻域信號自動產(chǎn)生一組譜帶(spectral divisions)?；谒鲎V帶的尺度，新數(shù)據(jù)信號可以穿過這些譜帶來就其內(nèi)容進行診斷，諸如包含在其中的任何頻率成分的絕對最大值、或者譜帶內(nèi)所含數(shù)據(jù)的功率，例如RMS值。
優(yōu)選的算法可以這樣來工作，即，識別所述信號中的關(guān)鍵頻率成分，在所述信號的周圍產(chǎn)生一個譜帶，將所述譜帶的高度調(diào)整到合適，重復(fù)這個過程直到產(chǎn)生一系列的譜帶。所述算法可以首先識別不屬于現(xiàn)有譜帶的一部分的最高幅度的頻率成分。所述算法然后利用一個預(yù)定義的或用戶可配置的傳遞函數(shù)(transfer function)在這個頻率成分的周圍產(chǎn)生一個譜帶。所述傳遞函數(shù)用來識別所述譜帶的寬度。所述傳遞函數(shù)通常是一個指數(shù)曲線。由于環(huán)境變量，如RPM、溫度、濕度等的變化可以引起頻率的移動，較高的頻率成分比較低的頻率成分通常受到更大的影響。所述指數(shù)傳遞函數(shù)可以用來拓寬上頻率處的那些譜帶，使其內(nèi)容保持相對穩(wěn)定。一個類似的指數(shù)傳遞函數(shù)可以用來調(diào)整所述譜帶的高度，如，閾值。然后，這個傳遞函數(shù)可用來將較高頻率范圍內(nèi)的任何譜帶的閾值按比例縮減，因為，它在較高的頻率處比在較低的頻率處要費強得多的力來使頻率成分的幅度產(chǎn)生顯著的變化。
可以重復(fù)識別頻率成分的過程，直到滿足了某種標(biāo)準(zhǔn)。在第一個實施例中，需要固定數(shù)目的譜帶，即N個，來識別所述信號的頭N個主要成分。在第二個實施例中，所述算法運行時可以將譜帶的數(shù)目N設(shè)置為無窮大，以便用譜帶完全覆蓋所述信號，因此，保證了實質(zhì)上所有的信號內(nèi)容都至少被一個譜帶所覆蓋。第三個實施例可以包括計算信噪比和信號的總功率，然后開始一個識別譜帶處理過程，直到所述信號中所有的非噪聲功率都被包含在定義的譜帶之內(nèi)。
來自第一號FFT的FFT點可以直接用于一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如第二號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，以進行振動分析。
來自第二號FFT 324的FFT點可以隨后被送到一系列的帶通濾波器(BPF)326，這些濾波器平行配置，使得頻域可以被分成多個頻帶包。每個包隨后可以通過頻包處理器328進行進一步的處理。例如，可以確定每個包的方均根(RMS)值，或者可以確定每個包的峰值(PK)?；蛘?，可以確定功率譜密度(PSD)或一些其它這種值。
來自所述頻包處理器328的點隨后可以被用于一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，如第四號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)332中，來分析被測機械10的振動特性。此外，這些點另外還可同時用于第五號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)318或者作為另外一種選擇只用于第五號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)318，即所述補償神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以便在被測機械10的振動分析中包含輔助特性的影響。最好是，由于包含了會對機械的振動產(chǎn)生影響的通常的振動分析技術(shù)所沒有考慮的因素，所述補償神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果將具有更高的信賴水準(zhǔn)。
在所述處理中心118的初始設(shè)置期間，以及在隨后細調(diào)所述處理中心118以獲得最佳性能期間，可以為所用的每個所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和算法分配一個可調(diào)節(jié)的權(quán)重因子。設(shè)置所述處理中心118的過程中可以使用向?qū)?wizard)，該向?qū)崾据斎肽承┹斎?，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)目和種類、BPF細節(jié)、要用的虛擬通道和算法等等。因此，最終的處理中心配置可以被定制，以用于具體的振動分析情形，也可以按照需要周期性地加以改變。所述處理中心118可以基于軟件，該軟件提供可拖放的用戶配置能力。例如，各種可選擇的特性，諸如BPF、算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等，可以通過拖動代表這些特性的圖標(biāo)到顯示器的某個位置、然后放下該圖標(biāo)來選擇這些特性。通過這個技術(shù)，可以選擇任何所需數(shù)目的特性?？梢詾樗鰰r間信號302中的每個通道的每個測試步驟進行所述的特性選擇。
上述算法，以及其它也可使用的算法，可以被用來識別一系列可應(yīng)用到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的輸入。部分的所述配置過程包括，接受所收集的數(shù)據(jù)，將之確認(rèn)為一個正常模式，并訓(xùn)練這個正常模式，以適合于所述處理中心118所包含的所有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)設(shè)置一個新的測試計劃時，或者當(dāng)更新或修改一個現(xiàn)有測試計劃時，當(dāng)前存在的每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須潛在地能夠基于所收集到的最新數(shù)據(jù)進行重新配置。作為這個過程的一部分，當(dāng)前存在的每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須被重新初始化、被產(chǎn)生、被訓(xùn)練。隨后，必須確認(rèn)每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正常模式，并且用一個新的模式來訓(xùn)練每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
可以用所述向?qū)硎惯@個過程完全自動化，因此就消除了操作者的失誤，并顯著地減少了使所述處理中心118進入操作所需的時間。所述向?qū)Э梢宰R別當(dāng)前存在的每個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而不管任何神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的先前的狀態(tài)如何。此外，向?qū)У氖褂迷试S進行正常樣品的測試識別，一個樣品即是由所述處理中心118所進行的一個測試的全部結(jié)果。這可以包括多個樣品的識別，這些樣品具有的模式隨后可以被結(jié)合以形成單一的輸入模式。一旦為每個唯一的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確認(rèn)了一個輸入模式，該網(wǎng)絡(luò)就被清空(如果需要的話)、被初始化、然后被訓(xùn)練，以具有由上述過程確認(rèn)的正常模式。然后為每個現(xiàn)存的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重復(fù)這個過程，而不管所述模式的大小，例如，點的數(shù)目。
專家系統(tǒng)334從所選擇的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和算法中接收加權(quán)輸出，并響應(yīng)性地累加這些權(quán)重，以用于所述機械10的最終振動分析。如果需要的話，來自BPF 326的處理調(diào)節(jié)后的包(conditioned packets)，例如，經(jīng)RMS處理的包，可以被直接送到所述專家系統(tǒng)334，以幫助建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、特別是第四號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)332以及第五號神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)318的可信度。
工業(yè)實用性所述系統(tǒng)100可以被選擇在幾個模式中的任何一個模式中運行。例如，可選擇的第一個模式為，所述系統(tǒng)100監(jiān)視所有被配置的測試計劃參數(shù)的結(jié)果，如果任何所選參數(shù)的閾值被超出，則輸出警告?？梢詫⑼ㄖ匀魏蜗Ｍ姆绞剿偷饺魏嗡Ｍ牡胤健?br> 第二個模式可以包括上述第一個模式的特性，并進一步包括任何預(yù)置可信度被超出情況下的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出警告功能。
第三個模式可以包括所述第一和第二模式的特性，并進一步包括一種能力，使得測試工程師能選擇使所述系統(tǒng)100基于任何所選參數(shù)加權(quán)結(jié)果以及任何的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可信度進行智能診斷?；谌魏嗡Ｍ懂犞械臋?quán)重組合的這些結(jié)果可以被提供給所述機械10的操作者、在處理中心118的測試工程師、進行記錄的數(shù)據(jù)庫、另外的指定地點、或者任何上述情況的組合。
在所述處理中心118中使用上述技術(shù)和部件能夠使結(jié)果具有更高的可信度，并且也使得能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行振動分析，而這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不需要過去的歷史數(shù)據(jù)來獲得合理水平的可靠性及確定性。
可以從附圖、公開內(nèi)容及附屬權(quán)利要求書的研究中獲得其它的方面。
權(quán)利要求
1.用于探測和分析機械(10)在運行期間的異常的一種系統(tǒng)(100)，包括至少一個傳感器(20)，被配置來探測所述機械(10)的機械振動的特性；至少一個其它傳感器(22)，被配置來探測所述機械(10)的非機械振動的特性；多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)，用來接收輸入數(shù)據(jù)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)從所述至少一個傳感器(20)接收振動數(shù)據(jù)，至少一個其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318)從所述至少一個其它傳感器(22)接收非振動數(shù)據(jù)，所述至少一個其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318)用來比較所述非振動數(shù)據(jù)對所述振動數(shù)據(jù)的影響；以及一個專家系統(tǒng)(334)，從所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)接收輸出數(shù)據(jù)并響應(yīng)性地分析機械運行的異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)中至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括權(quán)重因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，還包括一個自回歸算法(314)，用于接收時域中的輸入數(shù)據(jù)，將所述輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域中，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)提供給至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(316)。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，還包括至少一個快速傅立葉變換(322、324)，用來接收輸入數(shù)據(jù)，將所述輸入數(shù)據(jù)從時域轉(zhuǎn)換到頻域，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)提供給至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318、330、332)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，還包括一個多通道選擇器(308)，用來從所述輸入數(shù)據(jù)中選擇所需要的各數(shù)據(jù)通道，處理所選擇的通道，將所選擇的通道傳送給一個相關(guān)算法(310)以分析所述各通道之間的相互作用，并將所選擇的通道提供給至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312)。
6.用于探測和分析機械(10)在運行期間的異常的一種方法，包括步驟從多個傳感器(20、22)接收輸入數(shù)據(jù)，至少一個傳感器(20)被配置來探測所述機械(10)的機械振動的特性，至少一個其它傳感器(22)被配置來探測所述機械(10)的非機械振動的特性；傳送所述輸入數(shù)據(jù)到多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)接收振動數(shù)據(jù)，至少一個其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318)接收非振動數(shù)據(jù)，所述至少一個其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318)用來比較所述非振動數(shù)據(jù)對所述振動數(shù)據(jù)的影響；將所述多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)的輸出數(shù)據(jù)傳送到一個專家系統(tǒng)(334)；以及分析所述輸出數(shù)據(jù)以便得到與機械運行相關(guān)的異常。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，傳送所述多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)的輸出數(shù)據(jù)包括為從至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)輸出的數(shù)據(jù)分配權(quán)重因子的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，傳送所述輸入數(shù)據(jù)給多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)包括步驟將至少一部分的所述輸入數(shù)據(jù)從時域轉(zhuǎn)換到頻域；以及傳送所述頻域數(shù)據(jù)到至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(316、318、330、332)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，傳送所述輸入數(shù)據(jù)給多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)包括步驟從所述輸入數(shù)據(jù)中選擇所希望的數(shù)據(jù)通道；利用相關(guān)算法(310)分析所選各通道之間的相互作用；以及將所分析的數(shù)據(jù)通道傳送到至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312)。
全文摘要
用于探測和分析機械(10)在運行期間的異常的一種系統(tǒng)(100)和方法。該系統(tǒng)(100)和方法包括至少一個被配置來探測所述機械(10)的機械振動特性的傳感器(20)，至少一個被配置來探測所述機械(10)的非機械振動特性的其它傳感器(22)，用來接收輸入數(shù)據(jù)的多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)，至少一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)從所述至少一個的傳感器(20)接收振動數(shù)據(jù)，至少一個的其它神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(318)從所述至少一個其它傳感器(22)接收非振動數(shù)據(jù)，以及一個從所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(312、316、318、330、332)接收輸出數(shù)據(jù)并響應(yīng)性地分析機械運行的異常的專家系統(tǒng)(334)。
文檔編號G01M15/04GK101072984SQ200580041688
公開日2007年11月14日 申請日期2005年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者B·R·克拉克, R·P·奧爾蓋耶 申請人:卡特彼勒公司