CN114637793A - 一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,包括以下步骤:S1、采集装备数据;S2、对装备数据进行信息分析,获得表征装备故障的多维关联信息;S3、基于多维关联信息,对装备故障频发区域进行定位。与现有技术仅实现故障定位,而不对故障发生频率及多个故障点之间的相互影响进行分析不同的是,本发明通过挖掘多故障点之间的多维关系,对装备的故障频发区域进行定位,为维护人员更有针对性的进行装备维护提供了参考。
Description
技术领域
本发明属于装备故障定位技术领域,具体涉及一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法。
背景技术
大型智能装备结构复杂且工作环境恶劣,属于多发性故障的高技术系统工程。目前的预测方法无法保证大型智能装备在绝对无故障状态下运行。随着现代智能装备和自动化技术的不断发展,保证智能装备的无故障运行成为工业与信息化技术发展的必然需求。智能装备系统处于复杂的工作环境中,控制参数复杂且不确定,导致装备系统中故障频发,需要进行更有效的装配系统的故障定位进而能够及时维修,保障装备系统的安全稳定运行。
大数据时代下,智能装备运行产生海量数据,其中装备典型缺陷信号、故障信号是装备运行的重要指标。现有装备监控业务多从单个测控点进行故障诊断,并没有单独对故障频发的测控点进行有效的定位与故障预防,同时也没有分析考虑多个测控点之间的相互故障影响,进而影响了故障点的提前预测与定位,造成装备故障风险。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法解决了上述背景技术中的问题。
为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,包括以下步骤:
S1、采集装备数据;
S2、对装备数据进行信息分析,获得表征装备故障的多维关联信息;
S3、基于多维关联信息,对装备故障频发区域进行定位。
进一步地,所述步骤S1中的装备数据包括装备基本数据、实例案例数据、初始数据、故障数据、告警数据、在线监测数据、运行工况数据、气象数据以及装备参考数据。
进一步地,所述步骤S2具体为:
S21、对采集的装备数据进行预处理;
S22、对预处理的装备数据进行分布式存储,并分类;
其中,分类包括电气量、过程量和状态量;
S23、基于分布式存储的装备数据,对各类装备数据之间进行二维关联分析;
S24、基于二维关联分析结果,进行信息级聚合,获得多维关联信息。
进一步地,所述步骤S22中,对分布式存储的装备数据进行分类的方法具体为:
S22-1、设置各类装备数据的查询条件;
S22-2、根据当前装备数据分类需求,以对应的查询条件对存储的装备数据进行过滤,并以时间或相关系数为关键词进行数据节点连接组建;
其中,过滤处理的公式为:
S22-3、在数据节点连接组建过程中,使用数据文件名标记每条装备数据;
S22-4、基于装备数据标记结果,将具有相同属性的装备数据划分到同一组数据节点中,并将其存在分布式存储的同一分组中,完成装备数据分类。
进一步地,所述步骤S23中,对各类装备数据进行二维关联分析包括跨类二维关联分析和同类二维关联分析。
进一步地,跨类二维关联分析的方法具体为:
A1、根据当前跨类分析目标,确定若干关联影响因素,并设置关联度阈值;
A2、基于确定的关联影响因素,逐个对当前两类装备数据进行关联分析,得到关联度;
A3、判断关联度是否小于关联度阈值;
若是,则进入步骤A4;
若否,则返回步骤A2;
A4、剔除当前关联度对应的装备数据;
A5、在当前两类装备数据中挖掘关联规则,并以该关联规则绘制跨类二维关系拓扑图,完成跨类二维关联分析;
进一步地,同类二维关联分析的方法具体为:
在每类装备数据中,以类内离散矩阵的表征同类装备数据中的二维关联关系;
在装备数据中有M个数据样本分别为x 1, x 2,…,x m , …,x M,i为数据样本所属装备数据种类序数,i=1,2,3,…,c,classi为第i类装备数据种类,则得到类内离散矩阵S w 为:
式中,u i 为第i类的数据样本。
进一步地,所述步骤S24中的多维关联信息为包括应用维度、时间维度和信息维度之间的关联信息的装备时空关联图。
进一步地,所述步骤S3具体为:
基于多维关联信息,通过构造评价函数对待测装备中的各个测控点进行故障评价,获得故障评价得分,将故障评价得分大于设定阈值的测控点作为故障频发区域。
进一步地,构造的评价函数为:
式中,为待测装备中测控点p的故障评价分数,P为待测装备中测控点p的数量,G p 为测控点p历史运行故障信息,在多维关联信息中与测控点p相关的其他故障信息,为测控点p对待测装备的故障影响的权重系数,T i 为测控点p所属维度信息。
本发明的有益效果为:
(1)本发明通过对采集装备数据并对其进行分类筛选与关联分析,在与装备故障相关的数据之间进行多维关联分析,提高了故障区域定位与评价的准确性;
(2)本发明利用关于分析和关联规则相结合的方法应用于装备故障领域中,通过关联分析找到与故障发生有强关联的因素,并保留此部分数据剔除与故障发生没有强关联的数据,在进行数据挖掘,挖掘出装备故障之间的隐藏联系;
(3)与现有技术仅实现故障定位,而不对故障发生频率及多个故障点之间的相互影响进行分析不同的是,本发明通过挖掘多故障点之间的多维关系,对装备的故障频发区域进行定位,为维护人员更有针对性的进行装备维护提供了参考。
附图说明
图1为本发明提供的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
本发明实施例提供了一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,如图1所示,包括以下步骤:
S1、采集装备数据;
S2、对装备数据进行信息分析,获得表征装备故障的多维关联信息;
S3、基于多维关联信息,对装备故障频发区域进行定位。
本发明实施例步骤S1中的装备数据包括装备基本数据、实例案例数据、初始数据、故障数据、告警数据、在线监测数据、运行工况数据、气象数据以及装备参考数据。具体地,装备基本数据包括装备结构好安装说明、装备台账、现场安装好维护保养记录;运行工况数据包括振动、温度、压力、电流、电压、负载、转速、运行模式等测量数据和工况数据;气象数据包括温度、风速、天气状况等数据。
本发明实施例的步骤S2具体为:
S21、对采集的装备数据进行预处理;
S22、对预处理的装备数据进行分布式存储,并分类;
其中,分类包括电气量、过程量和状态量;
S23、基于分布式存储的装备数据,对各类装备数据之间进行二维关联分析;
S24、基于二维关联分析结果,进行信息级聚合,获得多维关联信息。
本实施例的步骤S21中,对装备数据进行预处理包括数据清洗、数据变换和数据压缩等;其中数据清洗是指通过数学方法将装备数据中的无效数据和缺失数据,将错误的、含有噪声的、有冲突的、有重叠的数据转化为可以进一步聚合的数据;数据变换是指将装备数据进行数据格式一致性处理。
在本实施例由于装备数据存在多种数据源,因此对不同的数据源进行数据连接,多源数据通常来自不同文件,在存储、传输与查询过程中能够对装备数据进行分类,能更快更准确的进行后续的故障区域定位。因此,本实施例的步骤S22对分布式存储的装备数据进行分类的方法具体为:
S22-1、设置各类装备数据的查询条件;
S22-2、根据当前装备数据分类需求,以对应的查询条件对存储的装备数据进行过滤,并以时间或相关系数为关键词进行数据节点连接组建;
其中,过滤处理的公式为:
S22-3、在数据节点连接组建过程中,使用数据文件名标记每条装备数据;
S22-4、基于装备数据标记结果,将具有相同属性的装备数据划分到同一组数据节点中,并将其存在分布式存储的同一分组中,完成装备数据分类。
基于上述分布式存储方法,提高了后续装备数据的处理性能。
本实施例的步骤S22中,将采集到的装备数据分为电气量、过程量和状态量三种,这样做的目的是为了后续二维关联分析时的分层次、分类别提供方便,提高聚合分类效率。
本实施例的步骤S23中,对各类装备数据进行二维关联分析包括跨类二维关联分析和同类二维关联分析,即电气量与电气量之间、过程量与过程量之间、状态量与状态量之间,然后进行跨类别的二维关联分析。这一层次的关联目标明确、定义清洗,得到的结果也具有较高的准确性。
本实施例的跨类二维关联分析的方法具体为:
A1、根据当前跨类分析目标,确定若干关联影响因素,并设置关联度阈值;
A2、基于确定的关联影响因素,逐个对当前两类装备数据进行关联分析,得到关联度;
A3、判断关联度是否小于关联度阈值;
若是,则进入步骤A4;
若否,则返回步骤A2;
A4、剔除当前关联度对应的装备数据;
A5、在当前两类装备数据中挖掘关联规则,并以该关联规则绘制跨类二维关系拓扑图,完成跨类二维关联分析;
本实施例中利用关于分析和关联规则相结合的方法应用于装备故障领域中,通过关联分析找到与故障发生有强关联的因素,并保留此部分数据剔除与故障发生没有强关联的数据,在进行数据挖掘,挖掘出装备故障之间的隐藏联系。
本实施例总同类二维关联分析的方法具体为:
在每类装备数据中,以类内离散矩阵的表征同类装备数据中的二维关联关系;
在装备数据中有M个数据样本分别为x 1, x 2,…,x m , …,x M,i为数据样本所属装备数据种类序数,i=1,2,3,…,c,classi为第i类装备数据种类,则得到类内离散矩阵S w 为:
式中,u i 为第i类的数据样本。
本实施例中通过上述方案将高维的模式样本在最佳鉴别矢量空间进行投影,来实现分类信息的抽取和特征空间维数的压缩,经过投影后产生的子空间具有最小的类内间距,即在该空间中有最佳的可分离性。
本实施例的步骤S24中的多维关联信息为包括应用维度、时间维度和信息维度之间的关联信息的装备时空关联图。
本实施例的步骤S3具体为:
基于多维关联信息,通过构造评价函数对待测装备中的各个测控点进行故障评价,获得故障评价得分,将故障评价得分大于设定阈值的测控点作为故障频发区域。
本实施例中构造的评价函数为:
Claims (10)
1.一种基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、采集装备数据;
S2、对装备数据进行信息分析,获得表征装备故障的多维关联信息;
S3、基于多维关联信息,对装备故障频发区域进行定位。
2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S1中的装备数据包括装备基本数据、实例案例数据、初始数据、故障数据、告警数据、在线监测数据、运行工况数据、气象数据以及装备参考数据。
3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:
S21、对采集的装备数据进行预处理;
S22、对预处理的装备数据进行分布式存储,并分类;
其中,分类包括电气量、过程量和状态量;
S23、基于分布式存储的装备数据,对各类装备数据之间进行二维关联分析;
S24、基于二维关联分析结果,进行信息级聚合,获得多维关联信息。
4.根据权利要求3所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S22中,对分布式存储的装备数据进行分类的方法具体为:
S22-1、设置各类装备数据的查询条件;
S22-2、根据当前装备数据分类需求,以对应的查询条件对存储的装备数据进行过滤,并以时间或相关系数为关键词进行数据节点连接组建;
其中,过滤处理的公式为:
S22-3、在数据节点连接组建过程中,使用数据文件名标记每条装备数据;
S22-4、基于装备数据标记结果,将具有相同属性的装备数据划分到同一组数据节点中,并将其存在分布式存储的同一分组中,完成装备数据分类。
5.根据权利要求3所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S23中,对各类装备数据进行二维关联分析包括跨类二维关联分析和同类二维关联分析。
6.根据权利要求5所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,跨类二维关联分析的方法具体为:
A1、根据当前跨类分析目标,确定若干关联影响因素,并设置关联度阈值;
A2、基于确定的关联影响因素,逐个对当前两类装备数据进行关联分析,得到关联度;
A3、判断关联度是否小于关联度阈值;
若是,则进入步骤A4;
若否,则返回步骤A2;
A4、剔除当前关联度对应的装备数据;
A5、在当前两类装备数据中挖掘关联规则,并以该关联规则绘制跨类二维关系拓扑图,完成跨类二维关联分析;
8.根据权利要求3所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S24中的多维关联信息为包括应用维度、时间维度和信息维度之间的关联信息的装备时空关联图。
9.根据权利要求1所述的基于大数据分析的装备故障频发区域定位方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:
基于多维关联信息,通过构造评价函数对待测装备中的各个测控点进行故障评价,获得故障评价得分,将故障评价得分大于设定阈值的测控点作为故障频发区域。
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Legal Events
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---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |