專業方向系列-01-大數據與故障診斷概述


天有不測風雲,人有旦夕禍福。故障診斷就是為這句諺語做的預防准備,目前在這個知識海洋中,找出有用的知識,然后進行故障診斷,就是一個廣義的概念。本文主要只是做了一個簡短的介紹,后續將引進更加專業的知識,構建自己的知識體系,完成專業方面的知識缺陷。歡迎大家積極反饋,我將寫出更出彩的博客。

名詞列表

名詞 英文
人工智能 Artificial Intelligence
大數據 Big data
智能故障診斷 Intelligent fault diagnosis
微小故障 incipient faults = mini-faults
初始故障 early faults
故障診斷 fault diagosis
故障檢測 fault detection
定性診斷 qualitative diagnosis
定量診斷 quantitative diagnosis
圖論方法 Graph theory method
故障樹分析法 Fault tree analysis method
專家系統 Expert system
狀態估計法 State estimation method
數據驅動方法 Data-driven method
信號處理 signal processing
連續小波變換 Continuous wavelet transform
經驗模式分解 Empirical mode decomposition
本征模態函數 Intrinisic mode function
統計分析法 Statistical analysis method
隱馬爾可夫模型 Hidden markov models
支持向量機 Support vector machines

理解方式的改變

隨着理解信息的維度不斷增加,我們對這個世界的看法也在發生着改變,追究其本質,其實各個維度之間存在着相互轉化的關系。信號可以轉化為信息,信息可以轉化為知識,知識可以服務於智能,智能又能輸出海量數據,再從數據中提取信息,這是一個太極八卦,循環不斷,逐漸逼近某個准則,促使着世界的改變。

大數據特征

**大數據**:Big Data,特定活動產生的海量數據。
大容量(Volume):海量性,數據量極大;
低密度(Veracity,Value):數據價值低,數據提純技術要求高;
多樣性(Variety):各種數據融合,導致數據信息相互干擾耦合,數據表征困難重重;
時效性(Time):特定的時間,數據表現不一樣,要求數據處理的時間短,及時發現有用信息;
高速性(Speed, Flow):數據流動速度快。

故障診斷流程

故障診斷流程如下圖:

信號獲取:系統物理信息的外在感知
特征提取:分析信息,揭示信息背后的狀態
故障識別與預測:基於提取的特征,通過人工智能模型和方法識別並預測故障。

信號獲取

信號的獲取一般通過測量,常用的就是傳感器(sensor),這涉及到傳感器技術。
常見可以測量的物理量
機械量:長度、厚度、位移、速度、加速度、旋轉角、轉速、質量、重量、力、壓力、力矩、風速、流速、流量
:聲壓、噪聲
:磁通、磁場
溫度:溫度、熱量、比熱
:亮度、色彩

信號源

xx xx
接觸信號 振動信號
磨損信號 聲場信號
電信號 聲發射信號
應力應變信號 熱信號
多物理場信號 渦流信號

信號處理一般情況下通過傳感器將采集到的物理量(信號)通過電路轉化為電信號用於分析,如圖所示:

特征提取技術

  1. 基於時域信息的特征提取
  2. 基於頻域信息的特征提取
  3. 基於時頻域信息的特征提取

未來發展方向

  1. 建立標准大數據庫
  2. 大數據可靠性評估
  3. 故障信息智能表征
  4. 基於深度學習的故障識別

微小故障診斷方法[2]

參考文獻

[1] 雷亞國, 賈峰, 孔德同,等. 大數據下機械智能故障診斷的機遇與挑戰[J]. 機械工程學報, 2018, 54(5):94-104. [2] 李娟, 周東華, 司小勝,等. 微小故障診斷方法綜述[J]. 控制理論與應用, 2012, 29(12):1517-1529. [3] https://mp.weixin.qq.com/s/WS5wCGO-t5NNQQKFi3sEIw


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