CN111678708A - 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统 - Google Patents

一种用于预测识别机械故障的振动分析系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111678708A
CN111678708A CN202010536013.6A CN202010536013A CN111678708A CN 111678708 A CN111678708 A CN 111678708A CN 202010536013 A CN202010536013 A CN 202010536013A CN 111678708 A CN111678708 A CN 111678708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
excavator
data
analysis module
analysis
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010536013.6A
Other languages
English (en)
Inventor
韩晓明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE TIANYUAN TECHNOLOGYCO Ltd
Original Assignee
SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE TIANYUAN TECHNOLOGYCO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE TIANYUAN TECHNOLOGYCO Ltd filed Critical SHIJIAZHUANG DEVELOPMENT ZONE TIANYUAN TECHNOLOGYCO Ltd
Priority to CN202010536013.6A priority Critical patent/CN111678708A/zh
Publication of CN111678708A publication Critical patent/CN111678708A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/14—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of gyroscopes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明涉及大数据分析的技术领域，特别是涉及一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其可以将大数据技术和数据挖掘技术实际应用于工业领域地车辆故障预测；包括挖掘机姿态分析模块、挖掘机工况特征分析模块、大数据处理模块和挖掘机故障分析模块，其中，挖掘机姿态分析模块与挖掘机工况特征分析模块相连；挖掘机工况特征分析模块与大数据处理模块相连；大数据处理模块与挖掘机故障分析模块相连，本系统支持了挖掘机对实时工况和挖掘机工况特征进行提取和记录，通过互联网技术将终端分析数据进行发送和接收，并通过大数据分析将接收数据存储到时序数据库中，记录车辆实时工况实现远程监控，可结合车辆的现场视频和统计工况进行交叉验证。

Description

一种用于预测识别机械故障的振动分析系统
技术领域
本发明涉及大数据分析的技术领域，特别是涉及一种用于预测识别机械故障的振动分析系统。
背景技术
近年来，大数据领域发展出众多科技技术和产品，成为数据采集，存储，处理分析和可视化地有效手段。但在技术转化和应用落地地过程中需要结合具体地应用场景和业务支持，怎样将大数据技术和数据挖掘技术实际应用于工业领域的车辆故障预测一直是各个制造商和中间商以及用户地重要需求，使用数据驱动故障预测和识别也是一项巨大地挑战。
以许多大型互联网公司为例，基于云平台地大数据分析产品应用而生。这些产品凭借丰富地云计算资源和精准地营销支持对产品营销和数据分析提供了高效而强大地支持。同时一线人员具有良好地保养和维修素质，但在数据转化和信息表达上不能够及时反馈，信息化人员对挖掘机的了解和技术细节不甚了解，因此导致了这些大数据分析产品依然具有较高的技术门槛。尤其在数据分析技术发展迅速的今天，大多企业难以承担同时掌握各种数据分析技术所花费的巨大人力成本。另外，在实际应用过程中，往往需要根据不同的车辆和故障进行批量的应用和应用，而现有的人员和技术都是短期无法满足的。
如何将复杂的数据分析技术封装成为易用的分析平台，为非数据分析技术方面的专业人员提供易用的自动化，交互式的实用故障预测平台已经成为了具有强大竞争力的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可以将大数据技术和数据挖掘技术实际应用于工业领域地车辆故障预测，并且可以使用数据驱动故障预测和识别的用于预测识别机械故障的振动分析系统。
本发明的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，包括挖掘机姿态分析模块、挖掘机工况特征分析模块、大数据处理模块和挖掘机故障分析模块，其中，
所述挖掘机姿态分析模块与挖掘机工况特征分析模块相连；
所述挖掘机工况特征分析模块与大数据处理模块相连；
所述大数据处理模块与挖掘机故障分析模块相连。
具体的，所述挖掘机姿态分析模块用于分析挖掘机车辆的倾斜角度和挖掘角度的车辆姿态问题。
具体的，所述挖掘机工况特征分析模块用于分析挖掘机的转速，车辆负荷等特征的处理。
具体的，本发明采用车载终端记录振动数据并计算车辆的运动姿态，其具体方法包括：
S1、接收陀螺仪传感器的感应数据，并对数据进行十进制计算，将三轴加速度和角速度进行计算修正；
S2、根据陀螺仪数据，计算车辆当前时刻的倾斜角度和速度，并将当前时刻角度记录到时间窗口中，设定时间窗口为8；
S3、根据时间窗口角度数据，使用中值滤波过滤方法，对数据中出现的峰值异常数据和异常拐点数据进行平滑处理，减少异常数据；
S4、通过中值滤波去除异常数据后，将数据与工况数据进行数据对齐，并统计一定时间段内的平均角度、最大角度、最小角度和角度离散情况。
具体的，所述大数据处理模块用于接收终端发回的数据，并进行数据包的解析，将数据按照对应的业务规则进行计算清理。其中数据包经过车载终端压缩，并使用GPS回传数据，大数据处理使用KAFKA完成消息队列的处理和容错，同时使用Flink技术，对压缩数据包进行实时解析和计算，并按照不同类型数据完成业务数据计算。
具体的，所述挖掘机故障分析模块通过大数据计算和数据挖掘技术，从振动数据种找出挖掘机各种工作模式和工况下的不同数据特征，完成对基本工况数据的交叉验证，并能够实时提供车辆姿态等多种环境数据，增加车辆的实时监控性能，用于结合其他类型工况数据进行联合分析，识别挖掘机车辆故障特征，并进行推理预测。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明从挖掘机多姿态记录到振动数据采集，存储，处理和识别预测，并针对故障生成对应的数据模型和后续持续优化。首先，本系统支持了挖掘机对实时工况和挖掘机工况特征进行提取和记录；其次，本系统通过互联网技术将终端分析数据进行发送和接收，并通过大数据分析将接收数据存储到时序数据库中，记录车辆实时工况实现远程监控；另外可以结合车辆的现场视频和统计工况进行交叉验证。最后，结合车辆其他工况数据，包括保养记录，维修记录，工作记录，结合车辆振动数据进行数据挖掘，针对挖掘机的典型故障进行预测，为车辆及时保养和及时维修提供可靠的依据。
本发明的系统针对挖掘机常见故障类型进行分析识别，构建挖掘机常见故障的提前预警并指导保养人员和维修人员的及时处理，提高服务质量延长机器使用时间。根据机械常见故障和实时工况联合进行分析，并应用大数据处理模块对数据进行数据挖掘，对不同故障类型找出工况数据的数据特征生成所需的故障模型，并在后续使用过程中对其持续优化，并能够做到兼容不同类型故障识别和发现，对新的故障具有良好的识别性和操作性。
附图说明
图1是本发明的系统结构框架图；
图2是本发明的系统分析方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，包括挖掘机姿态分析模块、挖掘机工况特征分析模块、大数据处理模块和挖掘机故障分析模块，其中，
所述挖掘机姿态分析模块与挖掘机工况特征分析模块相连；
所述挖掘机工况特征分析模块与大数据处理模块相连；
所述大数据处理模块与挖掘机故障分析模块相连。
所述挖掘机姿态分析模块用于分析挖掘机的车辆姿态，使用三轴陀螺仪数据进行倾斜角度计算和记录，在实施的过程中会对终端的安装有一定的标准和校正，具体的不同类型车辆会使用不同的安装方式。
所述挖掘机工况特征分析模块，使用振动数据测量挖掘机的转速和扭矩，同时计算出车辆的工作负荷，并将各个不同的负荷进行分组计算累计。
所述挖掘机姿态分析模块用于挖掘机的工况数据解析和处理存储，以及业务数据的实时计算，对于多种工况数据能够进行交叉验证，保证数据的有效性和完整性。
所述挖掘机故障分析模，结合数据挖掘技术，使用车辆振动数据分析出故障特征，例如大臂机械故障，当大臂达到一定工作负荷，通过振动数据和车辆工况数据能够及时发现大臂的工作临界点。及时减少负荷或者更换大臂。
通过车载终端记录振动数据，与车辆的工况数据以及维修保养数据，联合分析找出车辆各种工况的数据特征。并预制为车载数据模型，减少大数据处理流程和增加车载终端的边缘计算。
本发明采用车载终端记录振动数据并计算车辆的运动姿态，其具体方法包括，如图2所示：
S1、接收陀螺仪传感器的感应数据，并对数据进行十进制计算，将三轴加速度和角速度进行计算修正；
S2、根据陀螺仪数据，计算车辆当前时刻的倾斜角度和速度，并将当前时刻角度记录到时间窗口中，设定时间窗口为8；
S3、根据时间窗口角度数据，使用中值滤波过滤方法，对数据中出现的峰值异常数据和异常拐点数据进行平滑处理，减少异常数据；
S4、通过中值滤波去除异常数据后，将数据与工况数据进行数据对齐，并统计一定时间段内的平均角度、最大角度、最小角度和角度离散情况。
由于挖掘机的种类和数量各不相同，且挖掘机的工况复杂，因此要求预制模型能够根据不同类型的挖掘机进行定制化，对模型部署做到定制快速。
对于所述振动分析识别故障，通过振动分析，识别车辆常见故障。
不同的挖掘机由于工况和车况的不同，以及驾驶员的驾驶行为的不同，都会导致车辆的不同故障，通过找出故障和车辆振动数据特征以及结合不同车辆的工况数据完成数据交叉验证。
针对不同的故障需要预制不同的数据模型，做到模型的定制化和可维护性。
其中，对于未知的故障需要具有一定的兼容性，并能够进行及时的发现和提醒。
本发明的系统针对挖掘机常见故障类型进行分析识别，构建挖掘机常见故障的提前预警并指导保养人员和维修人员的及时处理，提高服务质量延长机器使用时间。根据机械常见故障和实时工况联合进行分析，并应用大数据处理模块对数据进行数据挖掘，对不同故障类型找出工况数据的数据特征生成所需的故障模型，并在后续使用过程中对其持续优化，并能够做到兼容不同类型故障识别和发现，对新的故障具有良好的识别性和操作性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其特征在于，包括挖掘机姿态分析模块、挖掘机工况特征分析模块、大数据处理模块和挖掘机故障分析模块，其中，
所述挖掘机姿态分析模块与挖掘机工况特征分析模块相连；
所述挖掘机工况特征分析模块与大数据处理模块相连；
所述大数据处理模块与挖掘机故障分析模块相连。
2.如权利要求1所述的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其特征在于，所述挖掘机姿态分析模块用于分析挖掘机车辆的倾斜角度和挖掘角度的车辆姿态问题。
3.如权利要求1所述的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其特征在于，所述挖掘机工况特征分析模块用于分析挖掘机的转速，车辆负荷等特征的处理。
4.如权利要求1所述的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其特征在于，所述大数据处理模块用于接收挖掘机工况特征分析模块终端发回的数据，并进行解析入库操作，并对数据进行实时处理。
5.如权利要求1所述的一种用于预测识别机械故障的振动分析系统，其特征在于，所述挖掘机故障分析模块用于结合其他类型工况数据进行联合分析，识别挖掘机车辆故障特征，并进行推理预测。
CN202010536013.6A 2020-06-12 2020-06-12 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统 Pending CN111678708A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010536013.6A CN111678708A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010536013.6A CN111678708A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111678708A true CN111678708A (zh) 2020-09-18

Family

ID=72435353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010536013.6A Pending CN111678708A (zh) 2020-06-12 2020-06-12 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111678708A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112862233A (zh) * 2020-12-25 2021-05-28 石家庄开发区天远科技有限公司 一种基于车联网数据的故障关联性分析系统及方法
CN114279718A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于实时车况的可配置故障诊断方法及故障诊断系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677287A (zh) * 2005-04-19 2005-10-05 徐州恒天德尔重工科技有限公司 挖掘机远程实时监控与故障诊断系统
CN101763665A (zh) * 2008-12-26 2010-06-30 厦门雅迅网络股份有限公司 一种远程监测工程机械车辆实时工况的方法
CN105574078A (zh) * 2015-12-02 2016-05-11 上海华兴数字科技有限公司 一种挖掘机的数据分析系统及方法
CN105894607A (zh) * 2015-04-30 2016-08-24 乐卡汽车智能科技（北京）有限公司 行车记录装置及利用行车记录装置的调整控制方法
CN108957236A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 南京世界村云数据产业集团有限公司 一种基于互联网大数据的机械故障监控系统
CN109542091A (zh) * 2019-01-11 2019-03-29 山东科技大学 一种挖掘机故障维修与可靠性数据管理系统及其应用
US20190171961A1 (en) * 2016-07-01 2019-06-06 Deere & Company Methods and apparatus to predict machine failures
CN111090252A (zh) * 2019-12-11 2020-05-01 中建八局第二建设有限公司 一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1677287A (zh) * 2005-04-19 2005-10-05 徐州恒天德尔重工科技有限公司 挖掘机远程实时监控与故障诊断系统
CN101763665A (zh) * 2008-12-26 2010-06-30 厦门雅迅网络股份有限公司 一种远程监测工程机械车辆实时工况的方法
CN105894607A (zh) * 2015-04-30 2016-08-24 乐卡汽车智能科技（北京）有限公司 行车记录装置及利用行车记录装置的调整控制方法
CN105574078A (zh) * 2015-12-02 2016-05-11 上海华兴数字科技有限公司 一种挖掘机的数据分析系统及方法
US20190171961A1 (en) * 2016-07-01 2019-06-06 Deere & Company Methods and apparatus to predict machine failures
CN108957236A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 南京世界村云数据产业集团有限公司 一种基于互联网大数据的机械故障监控系统
CN109542091A (zh) * 2019-01-11 2019-03-29 山东科技大学 一种挖掘机故障维修与可靠性数据管理系统及其应用
CN111090252A (zh) * 2019-12-11 2020-05-01 中建八局第二建设有限公司 一种基于物联网大数据的工程机械姿态监测系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112862233A (zh) * 2020-12-25 2021-05-28 石家庄开发区天远科技有限公司 一种基于车联网数据的故障关联性分析系统及方法
CN114279718A (zh) * 2021-11-30 2022-04-05 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于实时车况的可配置故障诊断方法及故障诊断系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10579453B2 (en) Stream-processing data
CN110806743A (zh) 基于人工智能的设备故障检测与预警系统及方法
CN111678708A (zh) 一种用于预测识别机械故障的振动分析系统
CN112651126B (zh) 一种基于bim的建筑工程施工优化系统、方法、终端及存储介质
CN113515098A (zh) 物流机器人数字孪生系统
CN116107282A (zh) 一种基于企业应用集成的工业机器人预测性维护系统
EP3678070A1 (en) Systems and methods for improving maintenance plans in the presence of sensor data
CN115664939B (zh) 一种基于自动化技术的综合运维方法和存储介质
CN112697267A (zh) 一种工业设备异常振动检测装置
CN115146230A (zh) 一种古建筑健康监测系统、方法及设备
CN113538963A (zh) 用于输出信息的方法、装置、设备以及存储介质
KR20230078760A (ko) 조립 모니터링 시스템
CN117114420B (zh) 一种基于图像识别的工贸安全事故风险管控系统和方法
CN107819793A (zh) 用于机器人操作系统的数据采集方法及装置
JP2022081952A (ja) 分散システム、及びデータ送信方法
CN109507911B (zh) 一种无人集卡自主驾驶技术测试仿真平台及工作方法
CN115171242B (zh) 工业车辆远程故障检测系统
Gao et al. Research of Internet of Things applied to manufacturing execution system
CN113997278B (zh) 一种基于5g云端的作业机器人控制方法、系统及设备
CN114683910B (zh) 换电提示方法、系统、设备及可读存储介质
CN113848861A (zh) 一种基于物联网的智能监测系统、方法及电子设备
CN111160670B (zh) 一种深海探测设备拆检维修装配调试工程执行方法
CN114139747A (zh) 基于人工智能技术的AIOps智能运维系统
CN113536056A (zh) 一种整车电量管理方法、装置、设备及存储介质
CN111339142A (zh) 数据监控响应方法、计算机可读存储介质及数据驱动平台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200918