CN110110870A - 一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，能够学习历史数据和当前数据，为设备维修提供维修建议和故障预警，所述方法包括：S10：通过历史数据分析，构建事件图谱，所述事件图谱包括事件元，所述事件元与事件元之间通过事件关系形成网络状的事件图谱；所述事件元包括核心节点和事件属性；S20：将当前的设备状态与事件图谱中的事件属性对比，匹配到相应的核心结点和事件元；S30：实时更新事件图谱，学习设备的新故障、新状态和对应的维修方案；S40：根据所述事件元，判断当前设备故障状况，分析设备故障产生原因，并给出维修方案；S50：根据所述事件图谱中事件元与事件元的关系，预测当前设备可能会出现的故障，给出故障预警。
Description
技术领域
本发明涉及设备维修技术领域。
背景技术
随着科技的发展和制造工艺的复杂化，影响设备的因素越来越多，进而造成故障排查困难，甚至需要行业专家参与，当设备出现故障时，通常无法及时响应和快速维修，不仅维修速度慢，维修成本还高。
现有的设备维修辅助系统，相对纯人工排查，能够辅助维修人员更快发现问题所在，进而提出相应的维修方案，不过现有的辅助系统准确性差，同时学习能力差，覆盖范围小，无法适应新情况和新条件，造成难以快速定位故障原因，给出的维修建议往往存在错误。
根据上述存在的问题，亟需提出一种能够自动学习并积累知识的辅助维修设备的方法。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，本申请提出一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，能够学习历史数据和当前数据，为设备维修提供故障预警和维修建议。
为实现上述技术效果，所述方法包括：
S10：通过历史数据分析，构建事件图谱，所述事件图谱包括事件元，所述事件元与事件元之间通过事件关系形成网络状的事件图谱；所述事件元包括核心节点和事件属性；所述核心结点对应设备的故障，包括描述故障事件的名称、类型、关键字和能够区分于其它故障的描述；所述事件属性对应设备状态,包括设备基本信息、故障发生时间、故障伴随状态信息、检修方案、地点、人物、设备名称、型号、出厂日期、使用寿命、安装日期、检修周期等，覆盖范围广泛，即事件图谱是个开放式的网络，与事件有关的实体都可以与事件元关联，同时，可以看出，事件图谱是一个动态的网络，事件与时间相关，时间是一个变化的过程，所以事件图谱更能够描述事件的动态变化，把事件图谱应用于设备故障分析中，更能够发现事件的前因后果，对设备故障的预防预警能起到更大作用。
S20：将当前的设备状态与事件图谱中的事件属性对比，匹配到相应的核心结点，即事件元。
S30：实时更新事件图谱，学习设备的新故障、新状态和对应的维修方案，明显，事件图谱是一个可以自我调整和优化的网络，所以事件图谱更适合用于在线学习。对于复杂设备，运行情况较复杂，所产生的故障也较复杂多变，过往的经验往往无法满足当前的情况，需要系统能够在线学习，通过在线学习动态调整和优化模型参数，提高系统的适应性，故而选择能够进行在线学习的事件图谱技术，而且，事件图谱与其它算法技术更容易实现融合，如聚类分析、自然语言理解、强化学习、深度学习等，对算法的综合应用更能够提升设备故障检修的智慧化水平。
S40：根据所述事件元，判断当前设备故障状况，分析设备故障产生原因，并给出维修方案，甚至，还能够给出设备优化操作方法或生产方法，减少故障的产生。
S50：根据所述事件图谱中事件元与事件元的关系，预测当前设备可能会出现的故障，给出故障预警，并给出维修方案或预防方案，所述维修方案或预防方案可以是利用文本提取技术提取故障检修记录，形成结构化故障检修数据，最后将数据加入到事件图谱中。
进一步的，所述S10包括S11：建立故障分类模型，对故障描述进行分类，减少故障种类；对每个故障进行事件抽取并形成事件元；利用故障分类模型识别出事件属性,所述事件属性还包括：故障种类、相关伴随状态参数、故障后果。
进一步的，建立故障分类模型时，结合专家知识和经验，利用自然语言理解技术和聚类算法对故障描述进行分类。
进一步的，所述事件关系包括从属关系、先后关系、条件关系、并列关系、相似关系和因果关系。将从属关系、因果关系、先后关系、条件关系采用有向图来表示，对于相似关系、并列关系则采用无向图来表示，即事件图谱是一个有向图和无向图的混合关系网络。
其中，所述因果关系；对事件元进行发生时间排序，将相邻的事件元定义为先后关系，若从故障描述中发现故障之间存在因果关系，则把该前后关系定义为因果关系；
所述相似关系：若从故障描述中判断两个故障为相同故障，则合并两个事件元，且在事件属性中保留对应的不同的发生时间；若从故障描述中判断两个故障为相似故障，则将两个故障定义为相似关系，若这两个故障已有因果关系的设定，则再加上相似关系的设定。通过事件元之间相似关系的分析，在对设备故障进行归类时，可以减少因故障种类描述方法的不同而导致故障种类过多，复杂，进而导致检修排查的困难；
进一步的，根据历史数据对事件元之间的关系和/或核心结点与各个事件属性的关系进行强化学习，得到各个关系的强弱，进而得到每个故障与其伴随故障的强弱关系和/或每个故障与其伴随状态的强弱关系；通过故障之间的强弱关系进行对故障实时分析，分析出故障的伴随状态，通过对伴随状态的多维度分析，可以发现可能还存在的其他故障，实现故障的实时预警；
通过故障与其伴随状态的强弱关系计算所述事件属性中每个维度的权重，根据权重和每个维度的相似性，得到两个故障的相似度，当相似度大于设定的阈值时，判断两个故障为相同故障，当相似度小于阈值的80％时，判断为不同故障，其它情况则认定为相似故障。
进一步的，所述强化学习中，用0到1的值表示关系的强弱，值越大，则关系越强，计算方法为：
关系强弱＝该关系出现次数/对应故障的总出现次数，当故障总出现次数小于100时，取值100。
进一步的，在所述S20中，实时跟踪设备的状态参数，当状态参数发生变化时，在所述事件图谱中多维度分析比对相应状态参数所对应的故障事件，分三种情况进行处理：
A、当找到匹配的故障事件时，则进行故障报警，若该事件元存在相应的检修方案，则推送相应的检修方案；
B、若未匹配到故障事件，但发现状态参数变化趋势指向某个故障事件，则给出异常信号的预警，并报告可能会发生的故障事件；
C、若属于未识别的状态参数变化，则给出普通的异常信号预警，并提请人工进行判断。
进一步的，在所述S20中，如果发现新故障，则在事件图谱中新增事件元，并分析新增事件元与在先的事件元的事件关系；如果发现的故障是已经存在的故障，则更新相应事件元的事件关系和事件元中的事件属性。
进一步的，所述设备的状态参数由各个单一测点的测点值组成；所述单一测点的值的分布按正态分布处理，则设备的测点向量服从多维正态分布，其数学期望就是波动中心向量，使用欧几里德距离表示设备属性向量与设备属性波动中心向量的距离，同时可以使用正态分布的概率公式计算向量波动是否正常，当发生小概率事件时，则判断为出现了非正常状况，即发出预警信息。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明提出的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法具有如下优点：
1、通过对事件元之间的相似关系分析，可以对设备故障进行归类，从而减少因故障种类描述方法的不同而导致检修排查的困难；
2、通过对事件图谱中的关系分析，可以很容易发现故障产生的原因以及可能还存在的其它故障；
3、通过对事件图谱中各关系的在线强化学习，可以适时分析出故障的伴随状态，通过对伴随状态的多维度分析，可以实现故障的实时预警；
4、由于事件图谱中的网络可以实现实时更新，所以可以很容易实现新故障和新状态的在线学习，从而提升故障检修系统的适应性；
5、事件图谱与其它算法技术更容易实现融合，如聚类分析、自然语言理解、强化学习、深度学习等，对算法的综合应用更能够提升设备故障检修的智慧化水平。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，能够根据历史数据建立初步模型，再实时学习当前数据，不断完善模型，为设备提供维修建议和故障预警。
为实现上述技术效果，所述方法包括：
S10：通过历史数据分析，构建事件图谱，所述事件图谱包括事件元，所述事件元与事件元之间通过事件关系形成网络状的事件图谱。
所述事件元包括核心节点和事件属性。其中，所述核心结点对应设备的故障，包括描述故障事件的名称、类型、关键字和能够区分于其它故障的描述。所述事件属性对应设备状态,包括设备基本信息、故障发生时间、故障伴随状态信息、检修方案、地点、人物、设备名称、型号、出厂日期、使用寿命、安装日期、检修周期等，可见，事件图谱是个开放式的网络，覆盖范围广泛，与事件有关的实体都可以与事件元关联，同时，也可以看出，事件图谱是一个动态的网络，事件与时间相关，时间是一个变化的过程，所以事件图谱更能够描述事件的动态变化，把事件图谱应用于设备故障分析中，更能够发现事件的前因后果，对设备故障的预防预警能起到更大作用。
所述事件关系包括从属关系、先后关系、条件关系、并列关系、相似关系和因果关系。将从属关系、因果关系、先后关系、条件关系采用有向图来表示，对于相似关系、并列关系则采用无向图来表示，即事件图谱是一个有向图和无向图的混合关系网络。
其中，所述因果关系；对事件元进行发生时间排序，将相邻的事件元定义为先后关系，若从故障描述中发现故障之间存在因果关系，则把该前后关系定义为因果关系；
所述相似关系：若从故障描述中判断两个故障为相同故障，则合并两个事件元，且在事件属性中保留对应的不同的发生时间；若从故障描述中判断两个故障为相似故障，则将两个故障定义为相似关系，若这两个故障已有因果关系的设定，则再加上相似关系的设定。通过事件元之间相似关系的分析，在对设备故障进行归类时，可以减少因故障种类描述方法的不同而导致故障种类过多，复杂，进而导致检修排查的困难；
S20：将当前的设备状态与事件图谱中的事件属性对比，匹配到相应的核心结点和事件元。
S30：实时更新事件图谱，学习设备的新故障、新状态和对应的维修方案，明显，事件图谱是一个可以自我调整和优化的网络，所以事件图谱更适合用于在线学习。一些设备的运行情况较复杂，所产生的故障也较复杂多变，过往的经验往往无法满足当前的情况，需要系统能够在线学习，通过在线学习动态调整和优化模型参数，提高系统的适应性，故而选择最优利于在线学习的事件图谱技术，而且，事件图谱与其它算法技术更容易实现融合，如聚类分析、自然语言理解、强化学习、深度学习等，对算法的综合应用更能够提升设备故障检修的智慧化水平。
S40：根据所述事件元，判断当前设备故障状况，分析设备故障产生原因，并给出维修方案，甚至，还能够给出设备优化操作方法或生产方法，减少故障的产生。
S50：根据所述事件图谱中事件元与事件元的关系，预测当前设备可能会出现的故障，给出故障预警，并给出维修方案或预防方案，所述维修方案或预防方案可以是利用文本提取技术提取故障检修记录，形成结构化故障检修数据，最后将数据录入到事件图谱中。
实施例二：
在实施例一的基础上，所述S10包括S11：建立故障分类模型，对故障描述进行分类，减少故障种类；对每个故障进行事件抽取并形成事件元；利用故障分类模型识别出事件属性,所述事件属性还包括：故障种类、相关伴随状态参数、故障后果。
具体的，建立故障分类模型时，结合专家知识和经验，利用自然语言理解技术和聚类算法对故障描述进行分类。
实施例三：
在上述任一实施例的基础上，根据历史数据对事件元之间的关系和核心结点与各个事件属性的关系进行强化学习，得到各个关系的强弱，进而得到每个故障与其伴随故障的强弱关系和每个故障与其伴随状态的强弱关系。
通过故障之间的强弱关系进行对故障实时分析，分析出故障的伴随状态，通过对伴随状态的多维度分析，可以发现可能还存在的其他故障，实现故障的实时预警。通过故障与其伴随状态的强弱关系计算所述事件属性中每个维度的权重，根据权重和每个维度的相似性，得到两个故障的相似度，当相似度大于阈值时，判断两个故障为相同故障，当相似度小于阈值的80％时，判断为不同故障，其它情况则认定为相似故障。
具体的，所述强化学习中，用0到1的值表示关系的强弱，值越大，则关系越强，计算方法为：
关系强弱＝该关系出现次数/对应故障的总出现次数，当故障总出现次数小于100时，取值100。
实施例四：
在上述任一实施例的基础上，在所述S20中，实时跟踪设备的状态参数，当状态参数发生变化时，在所述事件图谱中多维度分析比对相应状态参数所对应的故障事件，分三种情况进行处理：
D、当找到匹配的故障事件时，则进行故障报警，若该事件元存在相应的检修方案，则推送相应的检修方案；
E、若未匹配到故障事件，但发现状态参数变化趋势指向某个故障事件，则给出异常信号的预警，并报告可能会发生的故障事件；
F、若属于未识别的状态参数变化，则给出普通的异常信号预警，并提请人工进行判断。
在所述S20中，如果发现新故障，则进入S30，在事件图谱中新增事件元，并分析新增事件元与在先的事件元的事件关系；如果发现的故障是已经存在的故障，则更新相应事件元的事件关系和事件元中的事件属性。
实施例五：
在上述任一实施例的基础上，所述设备的状态参数由各个单一测点的测点值组成。所述单一测点的值的分布按正态分布处理，则设备的测点向量服从多维正态分布，其数学期望就是波动中心向量，使用欧几里德距离表示设备属性向量与设备属性波动中心向量的距离，同时可以使用正态分布的概率公式计算向量波动是否正常，当发生小概率事件时，则判断为出现了非正常状况，即发出预警信息。
由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明提出的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法具有如下优点：
1、通过对事件元之间的相似关系分析，可以对设备故障进行归类，从而减少因故障种类描述方法的不同而导致检修排查的困难；
2、通过对事件图谱中的关系分析，可以很容易发现故障产生的原因以及可能还存在的其它故障；
3、通过对事件图谱中各关系的在线强化学习，可以适时分析出故障的伴随状态，通过对伴随状态的多维度分析，可以实现故障的实时预警；
4、由于事件图谱中的网络可以实现实时更新，所以可以很容易实现新故障和新状态的在线学习，从而提升故障检修系统的适应性；
5、事件图谱与其它算法技术更容易实现融合，如聚类分析、自然语言理解、强化学习、深度学习等，对算法的综合应用更能够提升设备故障检修的智慧化水平。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，包括：
S10：通过历史数据分析，构建事件图谱，所述事件图谱包括事件元，所述事件元与事件元之间通过事件关系形成网络状的事件图谱；所述事件元包括核心节点和事件属性；所述核心结点对应设备的故障，包括描述故障事件的名称、类型、关键字和能够区分于其它故障的描述；所述事件属性对应设备状态,包括设备基本信息、故障发生时间、故障伴随状态信息、检修方案；
S20：将当前的设备状态与事件图谱中的事件属性对比，匹配到相应的核心结点和事件元；
S30：实时更新事件图谱，学习设备的新故障、新状态和对应的维修方案；
S40：根据所述事件元，判断当前设备故障状况，并给出维修方案；
S50：根据所述事件图谱中事件元与事件元的关系，预测当前设备可能会出现的故障，给出故障预警，并给出维修方案或预防方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，所述S10包括S11：建立故障分类模型，对故障描述进行分类；
对每个故障进行事件抽取并形成事件元；
利用故障分类模型识别出事件属性,所述事件属性还包括：故障种类、相关伴随状态参数、故障后果。
3.根据权利要求2所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，建立故障分类模型时，结合专家知识和经验，利用自然语言理解技术和聚类算法对故障描述进行分类。
4.根据权利要求1所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，所述事件关系包括从属关系、先后关系、条件关系、并列关系、相似关系和因果关系；
其中，所述因果关系：对事件元进行发生时间排序，将相邻的事件元定义为先后关系，若从故障描述中发现故障之间存在因果关系，则把该前后关系定义为因果关系；
所述相似关系：若从故障描述中判断两个故障为相同故障，则合并两个事件元，且在事件属性中保留对应的不同的发生时间；若从故障描述中判断两个故障为相似故障，则将两个故障定义为相似关系，若这两个故障已有因果关系的设定，则再加上相似关系的设定。
5.根据权利要求1所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，根据历史数据对事件元之间的关系和/或核心结点与各个事件属性的关系进行强化学习，得到各个关系的强弱，进而得到每个故障与其伴随故障的强弱关系和/或每个故障与其伴随状态的强弱关系；通过故障之间的强弱关系进行故障实时分析和预警；通过故障与其伴随状态的强弱关系计算所述事件属性中每个维度的权重，根据权重和每个维度的相似性，得到两个故障的相似度，当相似度大于阈值时，判断两个故障为相同故障，当相似度小于阈值的80％时，判断为不同故障，其他情况则认定为相似故障。
6.根据权利要求5所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，所述强化学习中，用0到1的值表示关系的强弱，值越大，则关系越强，计算方法为：
关系强弱＝该关系出现次数/对应故障的总出现次数。
7.根据权利要求1所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，在所述S20中，实时跟踪设备的状态参数，当状态参数发生变化时，在所述事件图谱中多维度分析比对相应状态参数所对应的故障事件，分三种情况进行处理：
A、当找到匹配的故障事件时，则进行故障报警，若该事件元存在相应的检修方案，则推送相应的检修方案；
B、若未匹配到故障事件，但发现状态参数变化趋势指向某个故障事件，则给出异常信号的预警，并报告可能会发生的故障事件；
C、若属于未识别的状态参数变化，则给出普通的异常信号预警，并提请人工进行判断。
8.根据权利要求7所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，在所述S20中，如果发现新故障，则在事件图谱中新增事件元，并分析新增事件元与在先的事件元的事件关系；如果发现的故障是已经存在的故障，则更新相应事件元的事件关系和事件元中的事件属性。
9.根据权利要求7所述的一种基于事件图谱技术的设备故障智能监控方法，其特征在于，所述设备的状态参数由各个单一测点的测点值组成；所述单一测点的值的分布按正态分布处理，则设备的测点向量服从多维正态分布，其数学期望就是波动中心向量，使用欧几里德距离表示设备属性向量与设备属性波动中心向量的距离，同时可以使用正态分布的概率公式计算向量波动是否正常，当发生小概率事件时，则判断为出现了非正常状况，即发出预警信息。
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