專利名稱：一種基于工程機(jī)械的故障識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種故障識別方法，尤其是涉及一種基于工程機(jī)械的故障識別方法。
背景技術(shù)：
工程機(jī)械是較為復(fù)雜的機(jī)電液一體化系統(tǒng)，隨著科技的飛速發(fā)展，工程機(jī)械逐漸趨向高速化、高功率、高可靠性、高智能化。在此過程中，由于工程機(jī)械的作業(yè)工況相對比較復(fù)雜，工作環(huán)境也相對比較惡劣，故不可避免地會不時地產(chǎn)生各種故障。此時，通常需要將設(shè)備運(yùn)輸至廠家指定維修店，由專門的技術(shù)人員借助檢測儀器進(jìn)行故障的診斷與處理，這樣，不僅浪費(fèi)了寶貴的時間,還增加了設(shè)備維修的成本。此時,通過在工程機(jī)械的內(nèi)部集成一種自動故障失別系統(tǒng)可以有效地解決這一問題。中國專利201110208816. X公開了一種用于工程機(jī)械的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能分析服務(wù)系統(tǒng)，其首先要對故障信息進(jìn)行集合，再通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將工程設(shè)備相關(guān)的特征數(shù)據(jù)信息與上述故障信息進(jìn)行對比，對于數(shù)據(jù)庫中已存有的故障信息，系統(tǒng)可以自動識別，而對于未能自動識別的原始信息將發(fā)送至專家分析知識庫進(jìn)行分析。這種方法一定程度上可以快速解決工程機(jī)械的故障遠(yuǎn)程診斷，但是故障自動識別率過低，穩(wěn)定性與可靠性并不能得到保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種基于工程機(jī)械的故障識別方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案予是
一種基于工程機(jī)械的故障識別方法，其故障識別步驟如下
1)將工程機(jī)械常見故障列表形成故障集合A;
2)將工程機(jī)械中能夠通過變頻器或傳感器測得的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)定義為特征集合B，對特征集合B中每一個特征元素匕設(shè)置閾值；
3)對特征集合B中的特征元素匕與故障集合A中的故障元素％做相關(guān)性分析，計算出兩者之間的相關(guān)性系數(shù)，每個故障元素％對應(yīng)一個或兩個以上特征元素bi;并將所述相關(guān)性系數(shù)作為特征元素匕的屬性值，存儲于原始特征集合Btl中，成為原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附屬集合，原始特征集合Btl與特征集合B兩者元素之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，對原始特征集合Btl中的每個原始特征元素bM設(shè)置安全閾值，一旦原始特征元素值bM超過所述安全閾值，工程機(jī)械即可能產(chǎn)生故障；
4)利用內(nèi)置于工程機(jī)械中的變頻器或傳感器分別實(shí)時監(jiān)控工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)，即特征元素K ；
5)當(dāng)實(shí)時監(jiān)測的特征元素匕超過特征元素匕的閾值時，通過特征元素匕的屬性值找到中原始特征集合Btl中的對應(yīng)原始特征元素bM，即以相關(guān)性系數(shù)為指標(biāo)快速尋找對應(yīng)故障集合A中的故障元素ai;再通過反向搜尋即通過故障元素％找到特征集合B中對應(yīng)的特征元素bi;與故障元素％對應(yīng)的特征元素h的數(shù)量為一個或兩個以上，實(shí)現(xiàn)根據(jù)變頻器與傳感器采集到的一個特征元素h (即工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)或外部參數(shù))，對通過反向搜尋獲得的一個或兩個以上特征元素匕與故障元素ai的對應(yīng)關(guān)系是否成立一一進(jìn)行驗證，即對通過反向搜尋獲得的各特征元素匕與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)是否已超過安全閾值一一進(jìn)行驗證當(dāng)對通過反向搜尋獲得的某一特征元素h與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)已超過或接近安全閾值時，說明此時被驗證的特征元素匕與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系成立，故障識別完成，輸出故障診斷結(jié)果；否則，即認(rèn)為此時被驗證的特征元素h與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系不成立，并開始對通過反向搜尋獲得的另一特征元素匕的對比，如此往復(fù)，直至識別出工程機(jī)械的故障。所述步驟2)中，對特征集合B中每一個特征元素匕設(shè)置的閾值由設(shè)備廠商的實(shí)驗及工程經(jīng)驗確定。所述步驟3)中，所述相關(guān)性分析是統(tǒng)計學(xué)中一項非常常見且基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法與理論。所述步驟3 )中，對原始特征集合Btl中的每個原始特征元素bM設(shè)置安全閾值是指原始特征元素1 是一組數(shù)值，即表示特征元素匕與故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)，相關(guān)性系數(shù)的大小直接關(guān)系到特征元素bi與故障元素ai之間相互作用的大小程度，所述安全閾值為機(jī)械正常工作時原始特征元素bM不能超過的值，一旦超過，設(shè)備將有故障存在，所述安全閾值的設(shè)定是通過機(jī)械廠家通過多次實(shí)驗得出來的結(jié)果。所述步驟2)和步驟4)中，所述內(nèi)部參數(shù)由變頻器測得，包括電流、電壓、頻率、電磁強(qiáng)度等；外部參數(shù)由傳感器測得，包括位移、速度、扭矩、壓力、力、流率等。本發(fā)明采用工程機(jī)械運(yùn)行過程中變頻器與傳感器采集的特征元素作為突破點(diǎn)，建立其與故障元素的相關(guān)性并確定其相關(guān)系數(shù)，以該相關(guān)系數(shù)作為優(yōu)化故障識別的指標(biāo)，大大提高了故障識別的效率與準(zhǔn)確率， 故障的識別率高達(dá)80%，準(zhǔn)確率高達(dá)85%。


圖1是基于工程機(jī)械的故障識別過程框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。所述一種基于工程機(jī)械的故障識別方法，其故障識別步驟如下
1)將工程機(jī)械常見故障列表形成故障集合A;
2)將工程機(jī)械中能夠通過變頻器或傳感器測得的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)定義為特征集合B，對特征集合B中每一個特征元素匕設(shè)置閾值；
3)對特征集合B中的特征元素匕與故障集合A中的故障元素％做相關(guān)性分析，計算出兩者之間的相關(guān)性系數(shù)，每個故障元素％對應(yīng)一個或兩個以上特征元素bi;并將所述相關(guān)性系數(shù)作為特征元素匕的屬性值，存儲于原始特征集合Btl中，成為原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附屬集合，原始特征集合Btl與特征集合B兩者元素之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，對原始特征集合Btl中的每個原始特征元素bM設(shè)置安全閾值，一旦原始特征元素值bM超過所述安全閾值，工程機(jī)械即可能產(chǎn)生故障；4)利用內(nèi)置于工程機(jī)械中的變頻器或傳感器分別實(shí)時監(jiān)控工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)，即特征元素K ；
5)當(dāng)實(shí)時監(jiān)測的特征元素匕超過特征元素匕的閾值時，通過特征元素匕的屬性值找到中原始特征集合Btl中的對應(yīng)原始特征元素bM，即以相關(guān)性系數(shù)為指標(biāo)快速尋找對應(yīng)故障集合A中的故障元素ai;再通過反向搜尋即通過故障元素％找到特征集合B中對應(yīng)的特征元素bi;與故障元素％對應(yīng)的特征元素匕的數(shù)量為一個或兩個以上，實(shí)現(xiàn)根據(jù)變頻器與傳感器采集到的一個特征元素h (即工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)或外部參數(shù))，對通過反向搜尋獲得的一個或兩個以上特征元素匕與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系是否成立一一進(jìn)行驗證，即對通過反向搜尋獲得的各特征元素匕與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)是否已超過安全閾值一一進(jìn)行驗證當(dāng)對通過反向搜尋獲得的某一特征元素匕與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)已超過安全閾值時，說明此時被驗證的特征元素匕與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系成立，故障識別完成，輸出故障診斷結(jié)果；否則，即認(rèn)為此時被驗證的特征元素h與故障元素Bi的對應(yīng)關(guān)系不成立，并開始對通過反向搜尋獲得的另一特征元素h的對比，如此往復(fù)，直至識別出工程機(jī)械的故障。所述步驟2)中，對特征集合B中每一個特征元素匕設(shè)置的閾值由設(shè)備廠商的實(shí)驗及工程經(jīng)驗確定。所述步驟3)中，所述相關(guān)性分析是統(tǒng)計學(xué)中一項非常常見且基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法與理論。 所述步驟3 )中，對原始特征集合Btl中的每個原始特征元素bM設(shè)置安全閾值是指原始特征元素1 是一組數(shù)值，即表示特征元素匕與故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)，相關(guān)性系數(shù)的大小直接關(guān)系到特征元素bi與故障元素ai之間相互作用的大小程度，所述安全閾值為機(jī)械正常工作時原始特征元素bM不能超過的值，一旦超過，設(shè)備將有故障存在，所述安全閾值的設(shè)定是通過機(jī)械廠家通過多次實(shí)驗得出來的結(jié)果。所述步驟2)和步驟4)中，所述內(nèi)部參數(shù)由變頻器測得，包括電流、電壓、頻率、電磁強(qiáng)度等；外部參數(shù)由傳感器測得，包括位移、速度、扭矩、壓力、力、流率等。本發(fā)明所述的基于工程機(jī)械的故障識別方法大大提高了故障識別的效率與準(zhǔn)確率，故障的識別率高達(dá)80%，準(zhǔn)確率高達(dá)85%。
權(quán)利要求
1.一種基于工程機(jī)械的故障識別方法，其特征在于，故障識別方法包括如下步驟 1)將工程機(jī)械常見故障列表形成故障集合A; 2)將工程機(jī)械中能夠通過變頻器或傳感器測得的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)定義為特征集合B，對特征集合B中每一個特征元素匕設(shè)置閾值； 3)對特征集合B中的特征元素匕與故障集合A中的故障元素％做相關(guān)性分析，計算出兩者之間的相關(guān)性系數(shù)，每個故障元素％對應(yīng)一個或兩個以上特征元素bi;并將所述相關(guān)性系數(shù)作為特征元素匕的屬性值，存儲于原始特征集合Btl中，成為原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附屬集合，原始特征集合Btl與特征集合B兩者元素之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，對原始特征集合Btl中的每個原始特征元素bM設(shè)置安全閾值，一旦原始特征元素值bM超過所述安全閾值，工程機(jī)械即可能產(chǎn)生故障； 4)利用內(nèi)置于工程機(jī)械中的變頻器或傳感器分別實(shí)時監(jiān)控工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)，即特征元素4 ； 5)當(dāng)實(shí)時監(jiān)測的特征元素匕超過特征元素匕的閾值時，通過特征元素匕的屬性值找到中原始特征集合Btl中的對應(yīng)原始特征元素bM，即以相關(guān)性系數(shù)為指標(biāo)快速尋找對應(yīng)故障集合A中的故障元素ai;再通過反向搜尋即通過故障元素％找到特征集合B中對應(yīng)的特征元素bi;與故障元素％對應(yīng)的特征元素匕的數(shù)量為一個或兩個以上，實(shí)現(xiàn)根據(jù)變頻器與傳感器采集到的一個特征元素bi;即工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)或外部參數(shù)，對通過反向搜尋獲得的一個或兩個以上特征元素匕與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系是否成立一一進(jìn)行驗證，即對通過反向搜尋獲得的各特征元素匕與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)是否已超過安全閾值一一進(jìn)行驗證當(dāng)對通過反向搜尋獲得的某一特征元素匕與對應(yīng)的故障元素％之間的相關(guān)性系數(shù)已超過或接近安全閾值時，說明此時被驗證的特征元素匕與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系成立，故障識別完成，輸出故障診斷結(jié)果；否則，即認(rèn)為此時被驗證的特征元素h與故障元素％的對應(yīng)關(guān)系不成立，并開始對通過反向搜尋獲得的另一特征元素匕的對比，如此往復(fù)，直至識別出工程機(jī)械的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工程機(jī)械的故障識別方法，其特征在于，所述步驟2)和步驟4)中，所述內(nèi)部參數(shù)由變頻器測得，包括電流、電壓、頻率、電磁強(qiáng)度；外部參數(shù)由傳感器測得，包括位移、速度、扭矩、壓力、力、流率。
全文摘要
一種基于工程機(jī)械的故障識別方法，故障識別方法包括如下步驟1)將工程機(jī)械常見故障列表形成故障集合A；2)定義為特征集合B，對特征集合B中每一個特征元素bi設(shè)置閾值；3)對特征集合B中的特征元素bi與故障集合A中的故障元素ai做相關(guān)性分析；4)利用內(nèi)置于工程機(jī)械中的變頻器或傳感器分別實(shí)時監(jiān)控工程機(jī)械的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)，即特征元素bi；5)進(jìn)行故障識別。本發(fā)明采用工程機(jī)械運(yùn)行過程中變頻器與傳感器采集的特征元素作為突破點(diǎn)，建立其與故障元素的相關(guān)性并確定其相關(guān)系數(shù)，以該相關(guān)系數(shù)作為優(yōu)化故障識別的指標(biāo)，大大提高了故障識別的效率與準(zhǔn)確率，故障的識別率高達(dá)80%，準(zhǔn)確率高達(dá)85%。
文檔編號G01D21/02GK103063251SQ20121057785
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者陳穎, 劉先國, 陳海波 申請人:陳海波