[發明專利]一種基于故障樹信息的設備狀態預測方法

有效

• 申請號: 201010277907.4
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN101950327A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 蔡志強;司書賓;孫樹棟;王寧;兌紅炎;李淑敏;張莉莉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明屬于設備維護保障領域，具體涉及一種設備的狀態預測方法。

背景技術

隨著設備設計技術、設備制造技術和信息技術的迅猛發展，傳統設備逐漸走向集成化、智能化，內部結構和關聯性日趨龐大，致使設備系統在其部件的狀態分布、部件間的關聯關系等方面呈現出極大的復雜性。維修人員難以預測設備的真實狀態，經常發生維修不足或維修過剩的情況，給設備維護保障工作帶來了巨大的挑戰。設備故障預測是一門涉及機械、電子、材料、控制、通信以及計算機技術和人工智能等多學科綜合技術。它以當前設備的使用狀態為起點，結合已知預測對象的結構特性、參數、環境條件及運行歷史記錄，對設備未來任務段內可能出現的故障進行預報、分析和判斷，確定故障性質、類別、程度、原因及部位，指出故障發展趨勢及后果，向用戶提出警告，以便在任務之前消除故障，保證任務的順利完成。

公開號為CN1533948A的中國專利公開了一種發明名稱為“對飛機故障的預測報警方法及飛機故障預測報警系統”，該方法包括以下步驟：

1.在飛機可能發生故障的部位設置相應的傳感器，利用計算機對進行數據采集分析，并將分析結果與正常標準數據模型進行比較，若異常，啟動報警；

2.在報警的同時將采集的數據和比較的結果通過通信網傳輸到地面飛行指揮中心

3.實現上述方法的飛機故障預測報警系統；

4.設置在地面飛行指揮中的數據接收監控設備。

該方法主要通過傳感器采集數據信息，及時將采集的數據通過網絡傳輸到地面的指揮中心，建立了良好的故障報警系統硬件環境。但未對故障預測報警系統的核心問題，即故障預測方法進行分析。而且實際設備結構龐大、影響因素復雜，要想獲得準確的預測結果，必須針對實際設備構建符合故障發生規律的預測模型，建立完整有效的故障預測方法。

公開號為CN1553328A的中國專利公開了一種發明名稱為“基于故障樹分析的系統故障定位方法及裝置”，該方法包括以下步驟：

1.通過故障模式影響分析形成故障描述；

2.將故障描述與故障歷史數據庫結合形成故障模式庫，至少包括故障表現和故障原因；

3.在故障模式庫的基礎上進行故障樹分析，補充導致系統故障的多點故障原因；

4.將故障樹轉換成故障定位樹，通過該故障定位樹定位系統故障。

該方法提供了一種根據故障模式影響分析和故障歷史數據庫建立故障樹，然后轉換成故障定位樹并用于故障推理的技術。但是，故障定位樹不能處理多個故障原因共同發生時的故障推理任務，也不能同時利用多種檢測現象一起預測實際設備狀態。

發明內容

為了克服現有技術不能有效進行故障預測的不足，本發明提供一種基于故障樹信息的設備狀態預測方法，能夠快速準確的計算出設備的實時運行狀態及可靠性，用于指導設備維修計劃的制定已經維修備件的儲備。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：綜合利用故障樹信息和外部檢測現象建立故障預測模型，用于預測設備的實時運行狀態。首先，利用現有故障樹信息識別出故障模式變量、故障原因變量及各變量間的結構關系；其次，根據變量間結構關系識別出各變量的先驗概率分布及條件概率分布；然后，利用檢測現象識別出檢測變量及其條件概率分布；最終，基于建立的故障預測模型，以檢測信息為驅動，利用概率論公式預測設備的實際運行狀態。具體步驟如下：

1、確定需要預測的一個設備故障模式，并在故障樹中搜索以該故障模式為頂事件的故障樹模型F，F中所有事件集合為T＝{T₁，T₂，...，T_i，...，T_n}，其中T_i表示第i個事件，n表示故障樹事件總數；故障樹具體搜索方式如下：

針對設備故障模式，首先在故障樹信息中找到與該模式對應的故障樹事件T₁，然后以該事件為頂事件向下搜索那些與頂事件通過邏輯門關聯的故障樹中間事件，不斷向下搜索與中間事件通過邏輯門關聯的其它故障樹中間事件，直到搜索到故障樹底事件為止。其中，底事件是指沒有其它故障樹事件通過邏輯門與其關聯的事件。