[發明專利]一種設備健康評估方法、評估系統以及設備健康預測方法

有效

• 申請號: 202010431329.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111639842B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 彭剛;王凱;阮景
• 申請（專利權）人: 湖北博華自動化系統工程有限公司;華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G01D21/02;G06N3/006
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發明屬于設備健康評估與預測領域，具體涉及一種設備健康評估方法、評估系統以及設備健康預測方法，包括：在各振動采集時刻同步采集設備上不同振動采集位置的振動數據，并在各溫度采集時刻同步采集設備上不同溫度采集位置的溫度數據；基于所有溫度數據得到評估補償因子；基于所有振動數據，采用振動評估狀態模型評估得到評估狀態向量，將評估狀態向量中各評估狀態對應的概率密度加權平均，并采用評估補償因子補償加權平均結果，完成設備健康評估。本發明從時間與空間兩視角下采集數據，并采用補償因子對振動評估狀態模型的輸出補償，避免現有評估方法對設備關鍵執行機構工作溫度變化具有較強滯后性的問題，提高設備健康評估與預測的準確性。

技術領域

本發明屬于設備健康評估與預測領域，更具體地，涉及一種設備健康評估方法、評估系統以及設備健康預測方法。

背景技術

隨著工業大數據和人工智能技術的快速發展，工業生產制造朝著智能化方向升級。組成生產系統的各個生產設備或環節相互關聯、相互影響，一旦其中任何一個設備或環節出現故障，輕則導致系統功能失效，影響正常的生產，造成企業重大經濟損失，嚴重時會造成人員安全事故，給國家和人民帶來損失。因此，從安全生產和企業經濟效益的角度，通過采集工業生產關鍵設備的運行數據，采用大數據和人工智能技術，對設備進行健康評估與預測是十分必要的。健康評估與預測是對設備健康狀態進行實時監控并進行量化評估，并對設備健康進行預測。

目前，設備健康管理技術已經逐漸受到重視，設備關鍵監測數據中，與設備健康狀態密切相關的數據包括溫度數據和振動數據。基于設備運行數據，多采用統計分析的方法對設備進行健康評估，該方法雖然比較容易實現，但是局限性較強，過分依賴于人工經驗，評估結果的準確率與評估人員的從業經驗具有非常大的關聯性，并且可移植性差。在以往研究中，主要通過基于軸承振動數據驅動的機器學習模型對設備狀態進行評估與預測，分析結果只與振動數據有關，不能及時反映測點溫度變化對設備健康狀態的影響。另外，現有方法往往采集設備的單點數據(例如設備驅動端的軸承數據)，沒有將設備電機、傳動機構、執行機構等多點測量的振動數據和溫度數據聯合起來進行設備健康評估和預測。因此，現有設備健康評估方法存在評估預測精確度不高的問題。

發明內容

本發明提供一種設備健康評估方法、評估系統以及設備健康預測方法，用以解決現有設備健康評估與預測方法因未考慮溫度的影響而導致評估和預測的精確度不高的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種設備健康評估方法，其特征在于，包括：

S1、在各振動采集時刻同步采集待評估設備上不同振動采集位置的振動數據，并在各溫度采集時刻同步采集該設備上不同溫度采集位置的溫度數據；

S2、對所有所述溫度數據進行均值計算，計算結果作為評估補償因子；

S3、基于所有所述振動數據，采用已訓練的振動評估狀態模型，評估得到由各評估狀態下的數據樣本條數所構成的評估狀態向量，將所述評估狀態向量中各評估狀態對應的概率密度之間加權平均，并采用所述評估補償因子補償所述加權平均的結果，得到評估值，完成設備健康評估。

本發明的有益效果是：本發明方法可以實現數據與模型驅動的設備健康評估，由于單采用振動數據對設備健康進行評估，忽略了溫度對設備健康的影響，使得評估結果存在偏差，需要采用溫度數據對其進行補償，本發明采用評估補償因子c對振動評估狀態模型的輸出進行補償，能夠解決現有設備健康評估方法對設備關鍵執行機構的工作溫度變化具有較強滯后性的問題，提高設備健康評估的準確性。另外，對于溫度數據與振動數據不同類別的數據，從時間與空間兩個視角下對設備多個監測點分別進行多個不同時刻的數據采集，采集的數據更加全面的反映設備的運行狀況，進一步提高健康評估準確性。采用上述數據采集與處理方式并對模型輸出進行補償，有效提高了設備健康評估的準確性。

上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。