[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)的工業(yè)設(shè)備故障預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710469573.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN107238507B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃坤山;李力;王華龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山市南海區(qū)廣工大數(shù)控裝備協(xié)同創(chuàng)新研究院;佛山市廣工大數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00;G01R31/00;G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 44329 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所
• 代理人: 楊曉松

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的工業(yè)設(shè)備故障預(yù)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.通過傳感器采集工業(yè)設(shè)備傳感數(shù)據(jù)；

S2.根據(jù)傳感數(shù)據(jù)固定時(shí)間內(nèi)的時(shí)序波獲取頻譜圖；

S3.深度學(xué)習(xí)算法根據(jù)頻譜圖對(duì)工業(yè)設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測(cè)；

所述步驟S3中深度學(xué)習(xí)算法采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具體步驟如下：

S31.利用工業(yè)設(shè)備正常工作和不正常工作時(shí)的傳感數(shù)據(jù)頻譜圖離線訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架；

S32.利用訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，根據(jù)傳感數(shù)據(jù)的頻譜圖，在線預(yù)測(cè)工業(yè)設(shè)備故障與否；

所述步驟S31利用工業(yè)設(shè)備正常工作和不正常工作時(shí)的傳感數(shù)據(jù)頻譜圖離線訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，主要包括以下步驟：

S311.構(gòu)造卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具體步驟如下：

A.構(gòu)造輸入層：把尺寸大小一樣的工業(yè)設(shè)備正常工作和不正常工作時(shí)的傳感數(shù)據(jù)頻譜圖作為輸入層；

B.構(gòu)造卷積層：卷積層由K個(gè)卷積濾波器構(gòu)成，對(duì)頻譜圖進(jìn)行濾波得到K個(gè)特征圖s1；

C.構(gòu)造下采樣層：下采樣層對(duì)特征圖進(jìn)行采用，分別對(duì)K個(gè)特征圖的t×t大小的領(lǐng)域進(jìn)行加權(quán)求和或者取其最大值等運(yùn)算，再乘上一個(gè)乘子偏差，加上位移偏差，接著通過一個(gè)激活函數(shù)的運(yùn)算，得到最后的下采樣特征圖c1；

D.重復(fù)步驟B和步驟C：下采樣特征圖c1再作為輸入層，通過B步驟得到第二層卷積層s2，再通過C步驟下采樣，得到第二層下采樣層c2，重復(fù)這兩個(gè)步驟，特征圖的大小變小直到最后一次濾波后光柵化為一維數(shù)據(jù)；

E.構(gòu)造密集連接層:對(duì)光柵化為一維的數(shù)據(jù)加入有M個(gè)神經(jīng)元的全連接層，即通過乘上全連接層的權(quán)重矩陣，加上偏置，然后對(duì)其使用激活函數(shù)ReLU，得到最后的全連接層；

F.構(gòu)造輸出層：輸出層采用softmax層，跟全連接層相連，輸出最后的檢測(cè)結(jié)果；

S312.利用工業(yè)設(shè)備正常工作和不正常工作的傳感數(shù)據(jù)頻譜圖，采用Adam算法對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差梯度做最速下降優(yōu)化，離線訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的工業(yè)設(shè)備故障預(yù)測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S2的具體步驟如下：

S21.把采集的各種傳感數(shù)據(jù)按t毫秒的固定時(shí)長(zhǎng)分塊；

S22.把在t毫秒時(shí)間內(nèi)的傳感數(shù)據(jù)繪成時(shí)序波；

S23.利用傅立葉變換運(yùn)算分解時(shí)序波，求取各個(gè)頻帶的能量值，獲取各種傳感數(shù)據(jù)的時(shí)序波頻譜圖。