一種機(jī)械故障診斷方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械故障檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械故障診斷方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代設(shè)備的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能越來(lái)越完善，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，不僅同一設(shè)備的不同部分之間互相關(guān)聯(lián)，緊密禍合，而且不同設(shè)備之間還存在著緊密的關(guān)系，在生產(chǎn)過(guò)程中形成一個(gè)整體。因此，一處故障就有可能引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備甚至整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不能正常運(yùn)行，所以機(jī)械故障診斷具有重要的意義。
[0003]故障診斷是從醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)和診斷中受到啟發(fā)，并隨著系統(tǒng)工程、信息論、控制論、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理、人工智能等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的一門新興綜合性交叉學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容涉及故障機(jī)理、傳感器與檢測(cè)技術(shù)、信號(hào)分析與數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、專家系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟硬件等技術(shù)領(lǐng)域。
[0004]目前由于技術(shù)的限制以及故障樣本相對(duì)缺乏的原因，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的故障診斷技術(shù)總存在誤診斷的問(wèn)題，這在個(gè)別領(lǐng)域是無(wú)法接受的，為此建立一個(gè)完善的故障樣本庫(kù)，設(shè)計(jì)出診斷準(zhǔn)確率高的故障診斷算法就成為迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)目前機(jī)械故障識(shí)別準(zhǔn)確度低，故障樣本不完善的技術(shù)問(wèn)題，提供一種機(jī)械故障診斷方法及系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種機(jī)械故障診斷方法，首先構(gòu)建包含目前全部已知診斷樣本的診斷樣本庫(kù)，所述已知診斷樣本分別用于表征機(jī)械的已知正常狀態(tài)、已知潛在故障狀態(tài)和已知故障狀態(tài)，其特征在于，包括如下步驟，
[0007]第一步:根據(jù)所述已知診斷樣本，構(gòu)建若干未知診斷樣本，并將所述未知診斷樣本保存在所述診斷樣本庫(kù)中，其中所述未知診斷樣本用于表征機(jī)械的未知運(yùn)行狀態(tài)；
[0008]第二步:根據(jù)所述診斷樣本庫(kù)中所有的所述已知診斷樣本和所述未知診斷樣本，訓(xùn)練并生成故障診斷算法，并且所述故障診斷算法的診斷結(jié)果分別與所述已知正常狀態(tài)、所述已知潛在故障狀態(tài)、所述已知故障狀態(tài)以及所述未知運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)；
[0009]第三步:運(yùn)用第二步中生成的所述故障診斷算法診斷從現(xiàn)場(chǎng)獲取的表征機(jī)械當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的診斷樣本，最終輸出診斷結(jié)果；
[0010]第四步:若第三步中的所述診斷結(jié)果為所述未知運(yùn)行狀態(tài)，則確定所述診斷樣本表征的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，并將已確定所表征的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的所述診斷樣本更新為所述已知診斷樣本后，跳轉(zhuǎn)至第一步。
[0011]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，在所述第一步中，對(duì)表征所述已知正常狀態(tài)的所述已知診斷樣本，進(jìn)行變異處理，以構(gòu)建所述未知診斷樣本;其中，
[0012]所述變異處理為:將表征所述已知故障狀態(tài)的所述已知診斷樣本，經(jīng)過(guò)小波分析后得到的小波包隨機(jī)疊加到表征所述已知正常狀態(tài)的所述已知診斷樣本上;或者將表征所述已知故障狀態(tài)的所述已知診斷樣本，經(jīng)過(guò)EMD分解后得到的本征模態(tài)函數(shù)疊加到表征所述已知正常狀態(tài)的所述已知診斷樣本上。
[0013]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，在所述第四步中，通過(guò)故障診斷專家系統(tǒng)，或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員或者專家人員對(duì)所述診斷樣本進(jìn)行分析，以確定所述診斷樣本表征的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)，確定后，將所述診斷樣本更新為已知診斷樣本。
[0014]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，將所述診斷樣本更新為所述已知診斷樣本后，即所述診斷樣本庫(kù)中的所述已知診斷樣本的數(shù)量增加，則刪除之前所構(gòu)建的全部所述未知診斷樣本，而且刪除后再跳轉(zhuǎn)至所述第一步。
[0015]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，訓(xùn)練生成所述故障診斷算法包括:
[0016]提取所述已知診斷樣本和所述未知診斷樣本的故障特征，并以所述故障特征為所述故障診斷算法的輸入，訓(xùn)練所述故障診斷算法的診斷結(jié)果分別與所述已知診斷樣本表征的所述已知正常狀態(tài)或所述已知潛在故障狀態(tài)或已知故障狀態(tài)，或者所述未知診斷樣本表征的未知運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)；
[0017]訓(xùn)練生成所述故障診斷算法后，通過(guò)驗(yàn)證樣本庫(kù)驗(yàn)證訓(xùn)練生成的所述故障診斷算法的診斷準(zhǔn)確率，若診斷準(zhǔn)確率不小于設(shè)計(jì)值，則訓(xùn)練成功，否則調(diào)整所述故障診斷算法，并重新進(jìn)行訓(xùn)練，直至訓(xùn)練成功。
[0018]基于機(jī)械故障診斷方法，本發(fā)明還提供一種機(jī)械故障診斷系統(tǒng)，其包括現(xiàn)場(chǎng)處理單元和服務(wù)器，其中，
[0019]所述現(xiàn)場(chǎng)處理單元，用于從現(xiàn)場(chǎng)獲取表征機(jī)械當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的診斷樣本和從所述服務(wù)器獲取故障診斷算法，并運(yùn)用所述故障診斷算法診斷所述診斷樣本，最終輸出診斷結(jié)果，若所述診斷樣本的診斷結(jié)果為未知運(yùn)行狀態(tài)，則將本次故障診斷的所述診斷樣本發(fā)送至所述服務(wù)器；
[0020]所述服務(wù)器，用于構(gòu)建包含目前全部已知診斷樣本的診斷樣本庫(kù)，和確定所述診斷樣本表征的機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)為正常狀態(tài)或潛在故障狀態(tài)或故障狀態(tài)，并在確定后，將所述診斷樣本更新為已知診斷樣本，以及根據(jù)所述已知診斷樣本，構(gòu)建若干未知診斷樣本，并根據(jù)所述診斷樣本庫(kù)中所有的所述已知診斷樣本和所述未知診斷樣本，訓(xùn)練并生成故障診斷算法，其中所述故障診斷算法的診斷結(jié)果分別與所述已知正常狀態(tài)、所述已知潛在故障狀態(tài)、所述已知故障狀態(tài)以及未知運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。
[0021]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述現(xiàn)場(chǎng)處理單元包括，
[0022]采集子單元，用于從現(xiàn)場(chǎng)獲取表征機(jī)械當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的所述診斷樣本；
[0023]存儲(chǔ)子單元，用于保存用于本次診斷的所述診斷樣本，以及保存從所述服務(wù)器獲取的所述故障診斷算法；
[0024]運(yùn)算子單元，用于調(diào)用所述存儲(chǔ)子單元中的所述故障診斷算法和用于本次診斷的所述診斷樣本，并運(yùn)用所述故障診斷算法對(duì)所述診斷樣本進(jìn)行診斷，最終輸出所述診斷結(jié)果;
[0025]通信子單元，用于從所述服務(wù)器獲取故障診斷算法，以及在本次診斷的所述診斷結(jié)果為未知運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，用于將本次診斷的所述診斷樣本發(fā)送至所述服務(wù)器。
[0026]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述服務(wù)器包括，
[0027]網(wǎng)絡(luò)單元，用于建立與所述通信子單元的通信連接；
[0028]數(shù)據(jù)庫(kù)單元，用于構(gòu)建包含目前全部已知診斷樣本的診斷樣本庫(kù)，以及存儲(chǔ)已知診斷樣本、未知診斷樣本和所述故障診斷算法；
[0029]運(yùn)行狀態(tài)確認(rèn)單元，用于確定所述診斷樣本表征的機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，并將所述診斷樣本更新為已知診斷樣本；
[0030]未知診斷樣本構(gòu)建單元，用于對(duì)表征所述已知正常狀態(tài)的所述已知診斷樣本，進(jìn)行變異處理，以構(gòu)建所述未知診斷樣本；
[0031]故障診斷算法訓(xùn)練單元，用于根據(jù)所述診斷樣本庫(kù)中所有的所述已知診斷樣本和所述未知診斷樣本，訓(xùn)練并生成故障診斷算法，其中所述故障診斷算法的診斷結(jié)果分別與所述已知正常狀態(tài)、所述已知潛在故障狀態(tài)、所述已知故障狀態(tài)以及所述未知運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)；
[0032]故障診斷算法驗(yàn)證單元，用于驗(yàn)證樣本庫(kù)驗(yàn)證訓(xùn)練生成的所述故障診斷算法的診斷準(zhǔn)確率，若診斷準(zhǔn)確率不小于設(shè)計(jì)值，則訓(xùn)練成功，并將所述故障診斷算法存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)單元，否則調(diào)整所述故障診斷算法，并重新進(jìn)行訓(xùn)練，直至訓(xùn)練成功；
[0033]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述服務(wù)器還包括更新信息發(fā)送單元，用于在所述故障診斷訓(xùn)練單元訓(xùn)練成功后，將更新所述故障診斷算法的信息，通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)單元，發(fā)送至所述現(xiàn)場(chǎng)處理單元，以使所述現(xiàn)場(chǎng)處理單元將當(dāng)前的所述故障診斷算法替換為訓(xùn)練成功后的所述故障診斷算法。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0035]本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)診斷樣本庫(kù)的動(dòng)態(tài)完善，同時(shí)根據(jù)完善后的診斷樣本庫(kù)的診斷樣本，完善故障診斷算法，并將完善后的故障診斷算法更新至現(xiàn)場(chǎng)處理單元，提高了故障診斷的準(zhǔn)確率，從而提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，降低停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖；
[0037]圖2是本發(fā)明方法的一種實(shí)施方式的流程示意圖；
[0038]圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；