CN113820227A - 一种动态自组织健康监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态自组织健康监测方法，具体包括如下步骤：步骤1，根据监测对象建立知识本体；步骤2，将知识本体存入MYSQL数据库当中，完成与LabVIEW上位机的连接；步骤3，基于步骤1建立的知识本体，在LabVIEW上位机中对动态自组织的监控状况进行监测诊断。本发明解决了传统技术中不能对监测对象的组织损伤进行全面监测的问题。

Description

一种动态自组织健康监测方法

技术领域

本发明属于结构损伤的健康管理监测技术领域，涉及一种动态自组织健康监测方法。

背景技术

健康管理技术是通过在线监测实时获取被监测对象的状态特征，对先进的信号分析处理和诊断方法以及一些先进的人工智能方法进行有效的管理，优化配置这些资源来对设备运行的状态进行评估和预测，使得机械产品的监测与检测和评价方法一体化，从而保证设备全寿命内的安全运行。在装备系统有缺陷的时候，如不能及时的发现这些缺陷，会使构件的寿命严重缩短，严重时会有安全事故的发生，健康管理技术对于提升结构损伤的健康监管领域的安全性与经济性有着显著的作用，因此对结构损伤进行健康管理是十分必要的。

传统的健康管理方法采用监测管理的方式比较的单一，且监测系统比较简单，不能够同时监测多种损伤，且在后期不能查看结构的历史损伤信息。为弥补传统技术的不足，提出了动态自组织健康管理方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态自组织健康监测方法，解决了传统技术中不能对监测对象的组织损伤进行全面监测的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种动态自组织健康监测方法，具体包括如下步骤：

步骤1，根据监测对象建立知识本体；

步骤2，将知识本体存入MYSQL数据库当中，完成与LabVIEW上位机的连接；

步骤3，基于步骤1建立的知识本体，在LabVIEW上位机中对动态自组织的监控状况进行监测诊断。

本发明的特点还在于：

步骤1中，知识本体包括对象模块、信号采集模块、信号处理模块、故障诊断模块及显示模块。

知识本体中各模块的对象属性均为单一指向型、固定且唯一的关系。

步骤2的具体过程为：

步骤2.1，在安装好的MYSQL里建立一个新的Protégé数据库，在DOS窗口下查看MYSQL是否正在运行，连接成功之后建立一个新的名为protegeone的数据库，创建完成之后再次确认MYSQL正在运行，下载JDBC驱动程序，连接Protégé和数据库，在弹出的对话框中按填写用户名、密码将知识本体存入MYSQL数据库当中；

步骤2.2：在native for mysql软件当中输入用户名和密码建立与protegeone数据库的连接，并将数据库信息导出为excel形式，LabVIEW读取导出的数据库excel文件，实现数据库与上位机的连接。

步骤3的具体过程为：

步骤3.1，通过LabVIEW上位机中的中央管理模块选定对象模块的实例，通过对象模块把用户数据读取进来；利用信号采集模块接收对象模块的数据，当信号采集模块中的传感器计时达到时间t时，将信号采集模块中的数据发送至信号处理模块；

步骤3.2，在信号处理模块中采用Gabor小波变换对接收到的数据进行处理，得到结构损伤的特征参数，当所有的结构损伤特征参数均识别完成时，布尔控件置为“Ture”，并将特征参数发送给故障诊断模块，故障诊断模块内部收到布尔控件置“Ture”，停止while循环，进行故障诊断；故障诊断算法采用基于数据的判断算法；

步骤3.3，当故障诊断模块内的故障诊断方案运行完成时，布尔控件置为“Ture”,将诊断结果发送给显示模块进行判断结果的显示。

本发明的有益效果是，本发明提供的一种动态自组织健康监测方法，在设计的知识库的配置系统中，该系统是由两部分组成，以顺序的方式执行，第一部分是在数据库当中匹配到各个模块，并返回其位置信息。第二部分是，针对其位置信息，判别其方案配置结果。诊断数据库可以将每一次的健康管理诊断数据存入数据库当中，使得后期工作人员能够完成对健康管理数据的整合，对知识本体的查询，对历史故障诊断结果的查询，并可以任意添加或删除健康管理诊断结果，实现了对健康管理数据的系统整合。在利用基于DataSocket技术的通信协议时，由于DataSocket地址是以模块名命名的，并且模块为条件分支结构，因此无论模块执行什么方案都可以将处理的数据传输给下一个模块，而不受影响，DPM模块都可以在健康管理系统中显示健康管理的结果。这样便于后期增加方案链于结构健康管理系统当中，实现结构健康管理系统动态配置方案的功能。

附图说明

图1是本发明一种动态自组织健康监测方法系统体系结构图；

图2是本发明一种动态自组织健康监测方法的基于知识数据库的方案配置系统程序流程图；

图3是本发明一种动态自组织健康监测方法的实施例的上位机程序各模块方案分支图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种动态自组织健康监测方法，包括以下步骤：

步骤1：根据监测对象建立相对应的知识本体，参见图1；

步骤1.1，采用Protégé软件建立知识本体，概念类主体有OM(object module，对象模块)、SM(sensor module，信号采集模块)、SPM(signal_processing module，信号处理模块)、DM(diagnosis module，故障诊断模块)以及DPM(display module，显示模块)，确定各知识本体的对象属性均为单一指向型、固定且唯一的关系，确定各个模块的各方案之间的指向关系；

步骤2，将知识本体存入MYSQL数据库当中，完成与LabVIEW上位机的连接；

步骤2.1，在安装好的MYSQL里建立一个新的Protégé数据库，在DOS窗口下查看MYSQL是否正在运行，连接成功之后建立一个新的名为protegeone的数据库，创建完成之后再次确认MYSQL正在运行，下载JDBC驱动程序，连接Protégé和数据库，在弹出的对话框中按照要求填写用户名、密码等信息可成功将知识本体存入MYSQL数据库当中；

步骤2.2：在native for mysql软件当中输入用户名和密码建立与protegeone数据库的连接，可在软件中看到数据库信息，并将其导出为excel形式，LabVIEW读取导出的数据库excel文件，实现数据库与上位机的连接；

步骤3:基于知识数据库配置各模块方案，根据推理完成各个模块的方案配置，参见图2；

步骤3.1，上位机中的中央管理模块选定OM模块的实例，通过OM模块把用户数据读取进来；利用SM模块接收OM模块的数据，(在SM模块中传感器的布置主要有如下方式：光纤传感器组成传感器网络进行应变数据采集；智能无线传感器采用相同通信协议互相通信，组成相互交互的网络。)根据传感器网络的布置，当计时达到2s时，数据发送至SPM模块进行下一步的信号处理；

步骤3.2，在SPM模块中利用Gabor小波变换、FFT等信号处理方式对接收到底数据进行处理，得到结构损伤的特征参数，当结构损伤对象信号处理模块内的模式识别方案运行完成，布尔控件置为“Ture”，将特征数据发送给DM模块，故障诊断处理模块内部收到布尔控件置“Ture”，停止while循环，进行故障诊断；故障诊断算法用基于数据的判断算法，如BP神经网络、小波神经网络、深度学习网络等。

步骤3.3，当故障诊断模块内的故障诊断方案运行完成时，布尔控件置为“Ture”,显示模块内部上一模块内的故障诊断方案布尔控件置“Ture”，停止while循环，步入执行顺序结构显示模块内的结构损伤显示方案，用不同的故障诊断算法进行故障模式的诊断，然后接收诊断之后的数值，并与设定的阈值进行比较，当对其结构损伤形式的诊断数据大于设定阈值时，认为其处于故障模式，把诊断结果发送给DPM模块进行判断结果的显示。

实施例

采用飞机在常用的航空铝板作为实验材料，用铅笔芯于冲击点磕断的形式产生冲击，执行步骤1，首先在protégé软件中建立结构损伤为“冲击”的知识本体，并确定好每一个模块之间的属性为单一指向型关系；参见图3；

执行步骤2，在DOS窗口下查看MYSQL正常运行并建立一个新的Protégé数据库，创建完成之后再次确认MYSQL正在运行，下载驱动程序，连接protégé和数据库，按照要求填写用户名为“123”和密码位“456”便可成功将知识本体“冲击”存到MYSQL数据库中，在nativefor mysql软件中输入用户名和密码，即可建立与protegeone数据库的连接，并导出为excel形式，LabVIEW读取文件，实现数据库与上位机的连接；

执行步骤3，通过中央管理模块选定OM模块的实例是cj，OM读取用户数据，并把数据发送给SM模块，传感器的布置方式是多阵列布置，当延时达到2s时，把数据传递给SPM模块，在SPM模块中利用Matbal脚本节点对损伤进行特征参数的提取，提取出信号与gabor小波变换后的信号包络线的最大峰值所对应的时间差作为特征参数,此时布尔控件置为“Ture”，特征参数发送给DM模块，在DM模块中采用BP神经网络算法进去故障诊断并与设定阈值进行判断，若大于设定阈值，则认为存在故障，此时尔控件置“Ture”，把诊断结果发送给DPM模块进行判断结果的显示。

Claims (5)

1.一种动态自组织健康监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，根据监测对象建立知识本体；

步骤2，将知识本体存入MYSQL数据库当中，完成与LabVIEW上位机的连接；

步骤3，基于步骤1建立的知识本体，在LabVIEW上位机中对动态自组织的监控状况进行监测诊断。

2.根据权利要求1所述的一种动态自组织健康监测方法，其特征在于：所述步骤1中，知识本体包括对象模块、信号采集模块、信号处理模块、故障诊断模块及显示模块。

3.根据权利要求2所述的一种动态自组织健康监测方法，其特征在于：所述知识本体中各模块的对象属性均为单一指向型、固定且唯一的关系。

4.根据权利要求2所述的一种动态自组织健康监测方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1，在安装好的MYSQL里建立一个新的Protégé数据库，在DOS窗口下查看MYSQL是否正在运行，连接成功之后建立一个新的名为protegeone的数据库，创建完成之后再次确认MYSQL正在运行，下载JDBC驱动程序，连接Protégé和数据库，在弹出的对话框中按填写用户名、密码将知识本体存入MYSQL数据库当中；

步骤2.2：在native for mysql软件当中输入用户名和密码建立与protegeone数据库的连接，并将数据库信息导出为excel形式，LabVIEW读取导出的数据库excel文件，实现数据库与上位机的连接。

5.根据权利要求4所述的一种动态自组织健康监测方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1，通过LabVIEW上位机中的中央管理模块选定对象模块的实例，通过对象模块把用户数据读取进来；利用信号采集模块接收对象模块的数据，当信号采集模块中的传感器计时达到时间t时，将信号采集模块中的数据发送至信号处理模块；

步骤3.2，在信号处理模块中采用Gabor小波变换对接收到的数据进行处理，得到结构损伤的特征参数，当所有的结构损伤特征参数均识别完成时，布尔控件置为“Ture”，并将特征参数发送给故障诊断模块，故障诊断模块内部收到布尔控件置“Ture”，停止while循环，进行故障诊断；故障诊断算法采用基于数据的判断算法；

步骤3.3，当故障诊断模块内的故障诊断方案运行完成时，布尔控件置为“Ture”,将诊断结果发送给显示模块进行判断结果的显示。

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