[發明專利]一種基于數據挖掘的故障預警系統

在審

• 申請號: 202210290105.X
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114637788A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 任慧琴;李向軍;任慧玲;曾明媚;鄧俊;吳良奇;王曉珍
• 申請（專利權）人: 華東交通大學;南昌大學
• 主分類號: G06F16/2458
• 分類號: G06F16/2458;G06F16/25;G06N20/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 劉金明

1.一種基于數據挖掘的故障預警系統，其特征在于：包括ETL模塊、預警模塊、系統管理模塊和模型定制模塊，所述ETL模塊、預警模塊、系統管理模塊和模型定制模塊之間通過信號連接；

其中，

ETL模塊包括數據采集單元、數據清洗單元和數據轉儲單元，數據采集單元包括日志格式分析、有效值判定和數據讀取；數據清洗單元包括剔除無效特征和時間分割處理；數據轉儲單元包括數據庫；

預警模塊包括參數預測單元、故障匹配單元和輸出結果單元，參數預測單元包括模型訓練和模型選擇以及模型評估；故障匹配單元包括故障數據生產和相似性匹配；結果輸出單元包括顯示終端；

系統管理模塊包括數據路徑管理和用戶管理，數據路徑管理包括新增路徑、修改路徑和停用路徑，用戶管理包括新增用戶、修改用戶以及停用刪除用戶；

預測模型定時模塊包括模型訓練模塊，模型心理模塊包括訓練區段選取、模型訓練評估、模型保存或停用。

2.根據權利要求1所述的一種基于數據挖掘的故障預警系統，其特征在于：日志格式分析用于識別具體的日志格式并進行相應的讀取；無效信息判斷，由于日志文件中存在無效的參數信息，系統需要設定相應的規則判別此類信息，確認為無效信息后系統會放棄對此類信息的進一步操作；剔除無效特征，日志文件中記錄了多種參數如機器型號，機器名稱等此類無效特征需要剔除以減少后期存儲壓力和對數據預測的干擾；時間分割處理，日志文件中的參數記錄時間并非均等間隔，需要對數據進行處理，把日志數據進行時間均等化切割，同時考慮到將來對于中長期設備的預測需要和靈活性，時間間隔盡可能的短，顆粒度要精細，由于日志中所有設備參數的最小時間間隔為2s，經分析發現2s是設備傳感器最小反應時間，故所有參數記錄經過處理后時間間隔為2s；數據轉儲單元，對于每一型設備參數，經過處理后都應存儲到數據庫中，數據庫會為每一型參數建立一個參數表，此表只能從尾部插入，不可修改。

3.根據權利要求1所述的一種基于數據挖掘的故障預警系統，其特征在于：參數預測單元根據用戶的申請完成設備參數預測，預測需要客戶提供站點、設備型號、預測時長等具體參數，此部分通過預測模型生成數據，預測模型有兩種，一種是適用于大多數正常情況的復用模型，這類模型在系統開發階訓練成熟，另一種為用于非正常趨勢預測的非復用型模型，當系統經過評估發現復用性模型的預測效果不佳時會自動訓練非復用型模型，此類模型只針對當次預測有效且無法保存，不可復用；故障匹配單元部分會從故障數據集中產生相應的故障區段，并通過相似性匹配功能對故障區段的數據和預測數據進行匹配和相似性比較；結果輸出單元預測產生的設備參數和相似性匹配結果會打包返回給用戶。

4.根據權利要求1所述的一種基于數據挖掘的故障預警系統，其特征在于：系統可以記錄設備的日志存放路徑以便于系統采集，用戶可以增加、修改、停用這些路徑信息；用戶管理包括賬號信息和權限信息的新增、修改和刪除功能，每個登錄系統的用戶都有自己的用戶名和密碼以及與之匹配的權限。

5.根據權利要求1所述的一種基于數據挖掘的故障預警系統，其特征在于：訓練區段選取，由于模型定制針對的是復用型模型，訓練區段必須保證是設備參數穩定的區段，同時為了保證系統響應效率，選取的數據時間跨度一般不超過7天，數量會限制在1600以內；模型訓練評估，模型訓練結束會給出訓練評估結果，若評估結果不能滿足用戶要求，用戶可以調整數據區段多次訓練，直至訓練結果符合要求，模型保存和停用，模型訓練結果達到要求后就可以保存此模型，系統會添加此復用型模型，同時用戶也可以選擇停用某種模型，停用一款模型后，用戶不能再對其進行預測申請，但系統會繼續該設備參數的ETL，不影響以后正常使用。