本發(fā)明涉及軸承溫度測試，尤其涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的軸承溫度預警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機械設備的運行穩(wěn)定性和安全性成為了企業(yè)生產(chǎn)中的關鍵因素之一。軸承作為機械設備的重要部件，在機械設備運行過程中，軸承承受著巨大的負荷和持續(xù)的摩擦，這些因素容易導致軸承出現(xiàn)故障從而影響整個機械設備。通常，軸承的故障往往伴隨著溫度的異常升高，溫度的異常變化是軸承內(nèi)部潤滑不足、磨損加劇或其他潛在故障的早期信號。因此，實時監(jiān)測軸承溫度并進行預警對于防止設備故障具有重要的現(xiàn)實意義。通過引入軸承溫度預警系統(tǒng)，企業(yè)可以實現(xiàn)對軸承溫度的實時監(jiān)控，并及時發(fā)現(xiàn)溫度異常。這不僅有助于在問題初現(xiàn)時采取有效的維護措施，防止故障進一步惡化，還可以大幅度降低由于設備突然故障導致的停機時間。

2、現(xiàn)有的軸承溫度預警系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的溫度傳感器直接測量，這種方法通過將溫度傳感器安裝在軸承附近或軸承座上，實時采集溫度數(shù)據(jù)并傳輸至預警系統(tǒng)，預警系統(tǒng)會將這些數(shù)據(jù)與設定的溫度閾值進行比較。當溫度超過預設的安全閾值時，預警系統(tǒng)會觸發(fā)報警信號，提醒預設人員采取必要的措施。此外，部分先進的預警系統(tǒng)還結(jié)合了數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，能夠根據(jù)歷史溫度數(shù)據(jù)進行建模，從而得到靈活的溫度閾值，提前預警可能的異常情況。

3、例如公告號為：cn114813105b的發(fā)明專利公告的一種基于工況相似性評估的齒輪箱故障預警方法及系統(tǒng)，包括：自動識別與齒輪箱當前工況最為相近的歷史工況，通過與齒輪箱歷史運行監(jiān)測數(shù)據(jù)進行縱向?qū)Ρ?，分析在同工況或相近工況下歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)與當前監(jiān)測數(shù)據(jù)間的相近度來實現(xiàn)齒輪箱監(jiān)測參量的故障預警；基于提出的歷史數(shù)據(jù)縱向?qū)Ρ确治龇椒?，分別建立齒輪箱油液溫度預警模型、前端軸承溫度預警模型、齒箱后端軸承溫度預警模型、齒箱泵出口壓力預警模型和齒箱進口壓力預警模型，通過融合各預警模型的輸出結(jié)果，實現(xiàn)對齒輪箱運行狀態(tài)的綜合評估。

4、例如公告號為：cn108051211b的發(fā)明專利公告的一種風電機組主軸承溫度預警診斷方法，包括：(1)風電場監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集；(2)與風電機組主軸承溫度相關的參數(shù)的獲?。?3)風電機組主軸承正常溫度模型的建立；(4)風電機組主軸承實時的正常溫度的理論值的計算：在步驟(1)采集的實時數(shù)據(jù)中選取與步驟(2)中的風電機組主軸承溫度相關參數(shù)的實時值，將上述相關參數(shù)的實時值輸入步驟(3)中訓練完成后的神經(jīng)網(wǎng)絡中并生成正常的風電機組主軸承溫度值；(5)判斷風電機組主軸承實時溫度是否異常。

5、但本技術(shù)在實現(xiàn)本技術(shù)實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

6、在現(xiàn)有技術(shù)中，軸承溫度預警系統(tǒng)通常依賴于固定的溫度閾值或簡單的溫度變化趨勢來判斷軸承的工作狀態(tài)，導致在操作環(huán)境發(fā)生變化時，軸承溫度預警系統(tǒng)無法準確識別出真實的溫度異常，存在軸承溫度監(jiān)測過程中操作環(huán)境變化與溫度異常關聯(lián)不充分的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例通過提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的軸承溫度預警方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中軸承溫度監(jiān)測過程中操作環(huán)境變化與溫度異常關聯(lián)不充分的問題，實現(xiàn)了軸承溫度異常監(jiān)測準確性的提高。

2、本技術(shù)實施例提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的軸承溫度預警方法，包括以下步驟：s1，在預設時刻進行數(shù)據(jù)采集獲取待測軸承的軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)，所述操作環(huán)境數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)；s2，通過對操作環(huán)境數(shù)據(jù)和軸承溫度進行異常分析得到待測軸承的溫度異常指數(shù)，對預設時刻的操作環(huán)境數(shù)據(jù)進行偏差分析得到待測軸承的操作環(huán)境偏差指數(shù)，判斷溫度異常指數(shù)是否大于預設異常閾值，若溫度異常指數(shù)大于預設異常閾值，則將對應的預設時刻標記為異常時刻后執(zhí)行s3，否則不進行處理，所述溫度異常指數(shù)用于描述待測軸承實際出現(xiàn)溫度異常的程度，所述操作環(huán)境偏差指數(shù)用于描述操作環(huán)境數(shù)據(jù)相比預設操作環(huán)境出現(xiàn)偏差的程度；s3，判斷得到的操作環(huán)境偏差指數(shù)是否大于預設偏差閾值，若操作環(huán)境偏差指數(shù)大于預設偏差閾值，則執(zhí)行逐級調(diào)節(jié)，否則執(zhí)行s4；s4，根據(jù)溫度異常指數(shù)進行預警操作。

3、進一步的，所述在預設時刻進行數(shù)據(jù)采集獲取待測軸承的軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)的過程如下：通過溫度傳感器在預設時刻采集待測軸承的軸承溫度；通過環(huán)境傳感器在預設時刻采集待測軸承的環(huán)境數(shù)據(jù)，所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括環(huán)境溫度和環(huán)境濕度；通過運行狀態(tài)傳感器在預設時刻采集待測軸承的運行數(shù)據(jù)，所述運行數(shù)據(jù)包括實時負載和軸承轉(zhuǎn)速。

4、進一步的，所述通過對操作環(huán)境數(shù)據(jù)和軸承溫度進行異常分析得到待測軸承的溫度異常指數(shù)的具體過程如下：從預設數(shù)據(jù)庫獲取狀態(tài)參數(shù)權(quán)重因子，所述狀態(tài)參數(shù)權(quán)重因子包括第一權(quán)重因子和第二權(quán)重因子；從預設數(shù)據(jù)庫獲取軸承溫度閾值和運行限制參數(shù)，所述運行限制參數(shù)包括環(huán)境濕度上限、環(huán)境溫度上限、軸承轉(zhuǎn)速上限和實時負載上限；根據(jù)預設時刻的軸承溫度、操作環(huán)境數(shù)據(jù)、運行限制參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)權(quán)重因子得到待測軸承在預設時刻的溫度狀態(tài)參數(shù)；通過溫度狀態(tài)參數(shù)和軸承溫度閾值得到待測軸承的溫度異常指數(shù)，所述溫度異常指數(shù)的具體計算公式如下：

5、

6、式中，n為預設時刻的編號，n＝1,2,...,n，n為預設時刻的總數(shù)量，atn為待測軸承在第n個預設時刻的溫度狀態(tài)參數(shù)，tn為待測軸承在第n個預設時刻的軸承溫度，hn為待測軸承在第n個預設時刻的環(huán)境濕度，pn為待測軸承在第n個預設時刻的環(huán)境溫度，rn為待測軸承在第n個預設時刻的軸承轉(zhuǎn)速，ln為待測軸承在第n個預設時刻的實時負載，hmax為環(huán)境濕度上限，pmax為環(huán)境溫度上限，rmax為軸承轉(zhuǎn)速上限，lmax為實時負載上限，σ為第一權(quán)重因子，ρ為第二權(quán)重因子，tein為待測軸承在第n個預設時刻的溫度異常指數(shù)，t0為軸承溫度閾值。

7、進一步的，所述對預設時刻的操作環(huán)境數(shù)據(jù)進行偏差分析得到待測軸承的操作環(huán)境偏差指數(shù)的具體過程如下：從預設數(shù)據(jù)庫獲取偏差指數(shù)權(quán)重，所述偏差指數(shù)權(quán)重包括第一指數(shù)權(quán)重、第二指數(shù)權(quán)重、第三指數(shù)權(quán)重和第四指數(shù)權(quán)重；從預設數(shù)據(jù)庫提取歷史操作環(huán)境數(shù)據(jù)，所述歷史操作環(huán)境數(shù)據(jù)包括歷史濕度、歷史溫度、歷史轉(zhuǎn)速和歷史負載；對歷史操作環(huán)境數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析得到參考操作環(huán)境數(shù)據(jù)和操作環(huán)境數(shù)據(jù)參考偏差，所述參考操作環(huán)境數(shù)據(jù)包括參考濕度、參考溫度、參考轉(zhuǎn)速和參考負載，所述操作環(huán)境數(shù)據(jù)參考偏差包括濕度參考偏差、溫度參考偏差、轉(zhuǎn)速參考偏差和負載參考偏差；通過參考操作環(huán)境數(shù)據(jù)、操作環(huán)境數(shù)據(jù)參考偏差、預設時刻的操作環(huán)境數(shù)據(jù)和偏差指數(shù)權(quán)重得到操作環(huán)境偏差指數(shù)，所述操作環(huán)境偏差指數(shù)的具體計算公式如下：

8、

9、式中，din為待測軸承在第n個預設時刻的操作環(huán)境偏差指數(shù)，hn為待測軸承在第n個預設時刻的環(huán)境濕度，pn為待測軸承在第n個預設時刻的環(huán)境溫度，rn為待測軸承在第n個預設時刻的軸承轉(zhuǎn)速，ln為待測軸承在第n個預設時刻的實時負載，h0為參考濕度，p0為參考溫度，r0為參考轉(zhuǎn)速，l0為參考負載，δh為濕度參考偏差，δp為溫度參考偏差，δr為轉(zhuǎn)速參考偏差，δl為負載參考偏差，b1為第一指數(shù)權(quán)重，b2為第二指數(shù)權(quán)重，b3為第三指數(shù)權(quán)重，b4為第四指數(shù)權(quán)重。

10、進一步的，所述逐級調(diào)節(jié)的具體步驟如下：a1，根據(jù)參考操作環(huán)境數(shù)據(jù)和預設時刻的操作環(huán)境數(shù)據(jù)得到操作環(huán)境數(shù)據(jù)差值，所述操作環(huán)境數(shù)據(jù)差值包括溫度差值、濕度差值、負載差值和轉(zhuǎn)速差值；a2，判斷溫度差值是否超過溫度差值閾值，若溫度差值超過溫度差值閾值，則啟動溫度調(diào)節(jié)措施；a3，判斷濕度差值是否超過濕度差值閾值，若濕度差值超過濕度差值閾值，則啟動濕度控制措施；a4，判斷負載差值是否超過負載差值閾值，若負載差值超過負載差值閾值，則啟動負載減少措施；a5，判斷轉(zhuǎn)速差值是否超過轉(zhuǎn)速差值閾值，若轉(zhuǎn)速差值超過轉(zhuǎn)速差值閾值，則啟動轉(zhuǎn)速降低措施；a6，對待測軸承進行數(shù)據(jù)采集獲取軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)，并進行分析得到溫度異常指數(shù)，判斷溫度異常指數(shù)是否不大于預設異常閾值，若不大于預設異常閾值，則結(jié)束逐級調(diào)節(jié)，否則執(zhí)行預警操作。

11、進一步的，所述根據(jù)溫度異常指數(shù)進行預警操作，之前還包括：根據(jù)待測軸承的溫度異常指數(shù)與預設異常閾值對待測軸承進行故障分級得到故障等級，所述故障分級表示對待測軸承出現(xiàn)故障的嚴重程度進行分類；所述預設異常閾值包括第一閾值、第二閾值和第三閾值。

12、進一步的，所述預警操作包括第一警告，第二警告、第三警告和第四警告；所述第一警告為向預設人員發(fā)送溫度異常指數(shù)低于第一閾值的提醒信息；所述第二警告為向預設人員發(fā)送溫度異常指數(shù)超過第一閾值但未達到第二閾值的提醒信息，并自動激活異常指示燈；所述第三警告為向預設人員發(fā)送溫度異常指數(shù)超過第二閾值但未達到第三閾值的提醒信息，并自動觸發(fā)聲光報警裝置；所述第四警告為向預設人員發(fā)送溫度異常指數(shù)超過第三閾值的提醒信息，并自動觸發(fā)緊急停機程序；所述預警操作還包括向預設人員發(fā)送異?？梢暬瘓D表，所述異?？梢暬瘓D表用于直觀展示待測軸承出現(xiàn)異常情況的變化趨勢。

13、進一步的，所述向預設人員發(fā)送異?？梢暬瘓D表，之前還包括根據(jù)溫度異常指數(shù)和操作環(huán)境偏差指數(shù)得到穩(wěn)定性評估指數(shù)，所述穩(wěn)定性評估指數(shù)用于表示待測軸承在當前條件下的穩(wěn)定性程度，具體過程如下：從預設數(shù)據(jù)庫獲取穩(wěn)定性評估權(quán)重，所述穩(wěn)定性評估權(quán)重包括第一穩(wěn)定性評估權(quán)重和第二穩(wěn)定性評估權(quán)重；從預設數(shù)據(jù)庫提取歷史時間段的溫度異常指數(shù)和操作環(huán)境偏差指數(shù)，根據(jù)預設異常閾值對相鄰溫度異常指數(shù)的預設時刻進行統(tǒng)計得到溫度異常間隔時間段，并根據(jù)預設偏差閾值對相鄰操作環(huán)境偏差指數(shù)的預設時刻進行統(tǒng)計得到環(huán)境偏差間隔時間段；通過對溫度異常間隔時間段進行統(tǒng)計得到溫度異常總時間，并通過對環(huán)境偏差間隔時間段進行統(tǒng)計得到環(huán)境偏差總時間；通過溫度異常指數(shù)、操作環(huán)境偏差指數(shù)、溫度異?？倳r間、環(huán)境偏差總時間和穩(wěn)定性評估權(quán)重得到待測軸承的穩(wěn)定性評估指數(shù)，所述穩(wěn)定性評估指數(shù)的具體計算公式如下：

14、

15、式中，rln為待測軸承在第n個預設時刻的穩(wěn)定性評估指數(shù)，ltotal為待測軸承的運行時長，ltn為待測軸承在第n個預設時刻的溫度異?？倳r間，ldn為待測軸承在第n個預設時刻的環(huán)境偏差總時間，α為第一穩(wěn)定性評估權(quán)重，β為第二穩(wěn)定性評估權(quán)重。

16、進一步的，所述異常可視化圖表的具體繪制步驟如下：根據(jù)溫度異常指數(shù)和預設時刻的變化關系繪制溫度異常指數(shù)時間序列圖；根據(jù)操作環(huán)境偏差指數(shù)和預設時刻的變化關系繪制操作環(huán)境偏差指數(shù)時間序列圖；根據(jù)預設時刻和異常時刻的關系繪制異常時刻標記圖；根據(jù)穩(wěn)定性評估指數(shù)和預設時刻的變化關系繪制穩(wěn)定性評估指數(shù)時間序列圖；所述異常可視化圖表包括溫度異常指數(shù)時間序列圖、操作環(huán)境偏差指數(shù)時間序列圖、異常時刻標記圖和穩(wěn)定性評估指數(shù)時間序列圖。

17、本技術(shù)實施例提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的軸承溫度預警系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、溫度異常判斷模塊、逐級調(diào)節(jié)模塊和預警模塊；其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊用于在預設時刻進行數(shù)據(jù)采集獲取待測軸承的軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)，所述操作環(huán)境數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)；所述溫度異常判斷模塊用于通過對操作環(huán)境數(shù)據(jù)和軸承溫度進行異常分析得到待測軸承的溫度異常指數(shù)，對預設時刻的操作環(huán)境數(shù)據(jù)進行偏差分析得到待測軸承的操作環(huán)境偏差指數(shù)，判斷溫度異常指數(shù)是否大于預設異常閾值，若溫度異常指數(shù)大于預設異常閾值，則將對應的預設時刻標記為異常時刻后執(zhí)行逐級調(diào)節(jié)模塊的功能，否則不進行處理，所述溫度異常指數(shù)用于描述待測軸承實際出現(xiàn)溫度異常的程度，所述操作環(huán)境偏差指數(shù)用于描述操作環(huán)境數(shù)據(jù)相比預設操作環(huán)境出現(xiàn)偏差的程度；所述逐級調(diào)節(jié)模塊用于判斷得到的操作環(huán)境偏差指數(shù)是否大于預設偏差閾值，若操作環(huán)境偏差指數(shù)大于預設偏差閾值，則執(zhí)行逐級調(diào)節(jié)，否則執(zhí)行預警模塊的功能；所述預警模塊用于根據(jù)溫度異常指數(shù)進行預警操作。

18、本技術(shù)實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

19、1、通過對采集的軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)進行異常分析和偏差分析分別得到溫度異常指數(shù)和操作環(huán)境偏差指數(shù)，再通過比較操作環(huán)境偏差指數(shù)和預設偏差閾值判斷是否執(zhí)行逐級調(diào)節(jié)，最后根據(jù)溫度異常指數(shù)進行預警操作，從而實現(xiàn)了軸承溫度異常的及時預警，進而實現(xiàn)了軸承溫度異常監(jiān)測準確性的提高，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中軸承溫度監(jiān)測過程中操作環(huán)境變化與溫度異常關聯(lián)不充分的問題。

20、2、通過從預設數(shù)據(jù)庫獲取軸承溫度閾值和運行限制參數(shù)，結(jié)合狀態(tài)參數(shù)權(quán)重因子、預設時刻的軸承溫度和操作環(huán)境數(shù)據(jù)得到待測軸承的溫度異常指數(shù)，然后結(jié)合預設異常閾值對待測軸承進行故障分級得到故障等級，最后根據(jù)故障等級對預設人員發(fā)送警告信息，從而實現(xiàn)了對不同嚴重程度的軸承故障進行有效區(qū)分和及時響應，進而實現(xiàn)了軸承溫度預警方法的預警效率。

21、3、根據(jù)預設異常閾值和預設偏差閾值分別對從預設數(shù)據(jù)庫提取的歷史時間段的溫度異常指數(shù)和操作環(huán)境偏差指數(shù)進行分析得到溫度異常間隔時間段和得到環(huán)境偏差間隔時間段，并進行統(tǒng)計得到溫度異?？倳r間和環(huán)境偏差總時間，結(jié)合從預設數(shù)據(jù)庫獲得的溫度異常指數(shù)、操作環(huán)境偏差指數(shù)和穩(wěn)定性評估權(quán)重得到待測軸承的穩(wěn)定性評估指數(shù)，從而對待測軸承運行穩(wěn)定性的量化評估，進而實現(xiàn)了軸承溫度預警方法的穩(wěn)定性。