一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口模塊用以從燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測軟件中獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊首先將n個監(jiān)測數(shù)據(jù)排列為，進(jìn)而標(biāo)準(zhǔn)化為及過濾數(shù)據(jù)中的噪聲，最終獲得平滑后的數(shù)據(jù)；特征抽取模塊計(jì)算的變化特征，并對進(jìn)行離散化獲得，并將中的各個值用字母進(jìn)行替換，替換后的結(jié)果為；排序模塊對用BWT變換的算法進(jìn)行排序，結(jié)果記為；異常評定模塊取中段里后的數(shù)據(jù)點(diǎn)，在中查找所取數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)在中的位置，此即為異常數(shù)據(jù)點(diǎn)。本發(fā)明計(jì)算資源需求小，具有較低的時(shí)間和空間代價(jià)；采用頻度方式表達(dá)的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，有很強(qiáng)的可說明性。
【專利說明】
一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)
[0001 ]
技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】： 燃?xì)廨啓C(jī)作為一種重要的巨型動力機(jī)械，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、熱效率較高等特 點(diǎn)，應(yīng)用范圍越發(fā)廣泛?，F(xiàn)實(shí)中對燃?xì)廨啓C(jī)的安全可靠的工作要求很高，在燃?xì)廨啓C(jī)日常的 工作情況下，對機(jī)組的健康情況進(jìn)行分析監(jiān)測，對可能出現(xiàn)的各種異常情況進(jìn)行分析檢測， 可避免或以便于及時(shí)處理燃機(jī)的大型故障。目前，所有燃?xì)廨啓C(jī)廠商在輪機(jī)上都加裝了較 多的傳感器以監(jiān)測輪機(jī)的工作狀態(tài)。監(jiān)測記錄的數(shù)據(jù)信息(如燃機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)出口溫度等），對 輪機(jī)的運(yùn)行保障具有重大的意義和使用價(jià)值。但傳感器采集的數(shù)據(jù)信息量龐大，噪聲也較 多，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。同時(shí)傳感器的數(shù)量繁多，而一般預(yù)判斷的分析強(qiáng)度都很大，對所有傳感 器的信息進(jìn)行預(yù)識別的計(jì)算和分析負(fù)荷極大，分析效率很低，而且誤判度會很高。從而，為 有效對燃?xì)廨啓C(jī)等重型工業(yè)設(shè)備的海量的高度復(fù)雜的系統(tǒng)信息的健康監(jiān)測和故障預(yù)判，需 同時(shí)結(jié)合輪機(jī)對象的本質(zhì)特征以及數(shù)據(jù)處理的各先進(jìn)技術(shù)加以實(shí)施。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明為了解決目前燃?xì)廨啓C(jī)的傳感器采集的數(shù)據(jù)信息量龐大、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、傳感 器的分析效率低、誤判度高的問題，提供一種燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)據(jù)的排序異常檢測系統(tǒng)及方法，可 以大規(guī)模地推廣和使用。
[0004] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括 數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、特征抽取模塊、排序模塊及異常評定模塊。
[0005] 該檢測系統(tǒng)的檢測方法如下： 步驟一、通過數(shù)據(jù)接口模塊以從燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測軟件中獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)為齒輪箱振動、發(fā)電機(jī)DEX振動、發(fā)電機(jī)DEY振動、發(fā)電機(jī)EEX振動、發(fā)電機(jī) EEY振動、燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)總實(shí)際功率、3#軸承Y振動、3#軸承對辰動、2#軸承Y振動、 2#軸承)(振動、1#軸承Y振動、1#軸承)(振動、排氣平均溫度、0度方向的排氣溫度、30度方向的 排氣溫度、60度方向的排氣溫度、90度方向的排氣溫度、120度方向的排氣溫度、150度方向 的排氣溫度、180度方向的排氣溫度、210度方向的排氣溫度、240度方向的排氣溫度、270度 方向的排氣溫度、300度方向的排氣溫度、330度方向的排氣溫度或空氣進(jìn)口溫度中的一種 或幾種，默認(rèn)預(yù)設(shè)值壓縮容差系數(shù)e為0.1，異常比例系數(shù)r為0.2%; 步驟二、通過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理 (1)、將n個監(jiān)測數(shù)據(jù)排列為X =彳，(1),42)，'(3)"......功}，其中i表示監(jiān)測數(shù)據(jù)的種 類數(shù)，4表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)的序列，n表示采樣時(shí)間點(diǎn)的個數(shù)，ACn)表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在 第n個采樣時(shí)間的值；
(3)、過濾數(shù)據(jù)中的噪聲，獲得平滑后的數(shù)據(jù)名，石=0^0),乃⑵,乃(％......,J〇(#；：; 芄表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)平滑后的序列，乃表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在第n個采樣時(shí)間間隔的平 滑后的值； 步驟三、通過特征抽取模塊抽取數(shù)據(jù)特征 (1 )、計(jì)算芬的變化特征；，
，其 中_的序列長度為; (2)、對名進(jìn)行離散化為4,具體為按1〇段劃分為離散化空間的區(qū)間，對應(yīng)的4⑴的取 值如下，其中
⑶、按福玲中數(shù)字出現(xiàn)的頻度將篇符號化，即⑩t^趨為其 中執(zhí)n...，奸，將4中的各個值用字母進(jìn)行替換，替換后的結(jié)果即作為特征序列另； 步驟四、通過排序模塊對特征序列進(jìn)行排序 對巧用BWT變換的算法進(jìn)行排序，得到的排序結(jié)果序列記為烏，磚中的各數(shù)據(jù)點(diǎn)在務(wù) 中的位置記錄記為_; 步驟五、通過異常評定模塊對異常進(jìn)行評定 (1) 、根據(jù)異常比例系數(shù)，為〇.2%，取龜中::硬段里后(納的數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中臚表 示6中的字母； (2) 、在$中查找步驟九所取數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)在；中的位置，此即為異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，輸出異常 數(shù)據(jù)點(diǎn)。
[0006]所述的步驟二中過濾X1,數(shù)據(jù)中的噪聲的方法為:對A'數(shù)據(jù)序列采用基于斜率的 旋轉(zhuǎn)門壓縮算法進(jìn)行處理。
[0007]所述的步驟三中將名中的各個值用字母進(jìn)行替換的具體方法為:&〇)最大的值 所對應(yīng)的/，替換為A; 士(_/)第二的值所對應(yīng)的/，替換為B; J)第三的值所對應(yīng)的』， 替換為(：；&(_；)第四的值所對應(yīng)的_/，替換為D;~(J)第五的值所對應(yīng)的:/，替換為E; 第六的值所對應(yīng)的J，替換為；％U第七的值所對應(yīng)的/，替換為G; 第八的值 所對應(yīng)的/，替換為H; &( J)第九的值所對應(yīng)的:/，替換為I; &( J)第十的值所對應(yīng)的i，替 換為J。
[0008] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明基于燃?xì)廨啓C(jī)的內(nèi)在特性，提出一種結(jié)合信息頻度的 排序的異常檢測方法，處理中基于斜率進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑，計(jì)算資源需求小，具有較低的時(shí)間和 空間代價(jià)，采用頻度方式表達(dá)的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，有很強(qiáng)的可說明性，在領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行理解分析 時(shí)有更強(qiáng)的接受度。此異常檢測方式在現(xiàn)實(shí)中更具實(shí)用價(jià)值。
[0009]
【附圖說明】： 圖1是本發(fā)明的模塊組成及處理步驟的流程框圖。
[0010]
【具體實(shí)施方式】： 參照圖1，一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù)據(jù)預(yù) 處理模塊、特征抽取模塊、排序模塊及異常評定模塊。
[0011] 該檢測系統(tǒng)的檢測方法如下： 步驟一、通過數(shù)據(jù)接口模塊以從燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測軟件中獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)為齒輪箱振動、發(fā)電機(jī)DEX振動、發(fā)電機(jī)DEY振動、發(fā)電機(jī)EEX振動、發(fā)電機(jī) EEY振動、燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)總實(shí)際功率、3#軸承Y振動、3#軸承對辰動、2#軸承Y振動、 2#軸承)(振動、1#軸承Y振動、1#軸承)(振動、排氣平均溫度、0度方向的排氣溫度、30度方向的 排氣溫度、60度方向的排氣溫度、90度方向的排氣溫度、120度方向的排氣溫度、150度方向 的排氣溫度、180度方向的排氣溫度、210度方向的排氣溫度、240度方向的排氣溫度、270度 方向的排氣溫度、300度方向的排氣溫度、330度方向的排氣溫度或空氣進(jìn)口溫度中的一種 或幾種，默認(rèn)預(yù)設(shè)值壓縮容差系數(shù)e為0.1，異常比例系數(shù)r為0.2%; 步驟二、通過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理 (1)、將n個監(jiān)測數(shù)據(jù)排列為名丨(:病)s喊，其中^ 類數(shù)，；表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)的序列，n表示采樣時(shí)間點(diǎn)的個數(shù)，表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在 第n個采樣時(shí)間的值；
(3)、過濾A數(shù)據(jù)中的噪聲，獲得平滑后的數(shù)據(jù)芬，耳=:(輕沿)通⑶…- ; 芩表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)平滑后的序列，表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在第n個采樣時(shí)間間隔的平 滑后的值； 步驟三、通過特征抽取模塊抽取數(shù)據(jù)特征 (1) 、計(jì)算:霉的變化特征卷， :考g凝0,為(1焉凝化!I雖玲~ 中_的序列長度為iJ-l:; (2) 、對4進(jìn)行離散化為具體為按1〇段劃分為離散化空間的區(qū)間，對應(yīng)的4⑴的取 值如下，其中代-I]:
(3)、按40)中數(shù)字出現(xiàn)的頻度將_符號化，即:^ulE為中出現(xiàn)的:總?cè)陻?shù)，其 中j = {Ca2_9)，將名中的各個值用字母進(jìn)行替換，替換后的結(jié)果即作為特征序列另； 步驟四、通過排序模塊對特征序列進(jìn)行排序 對$用BWT變換的算法進(jìn)行排序，得到的排序結(jié)果序列記為碎，輯中的各數(shù)據(jù)點(diǎn)在A； 中的位置記錄記為 步驟五、通過異常評定模塊對異常進(jìn)行評定 (1) 、根據(jù)異常比例系數(shù)r為0.2%，取每中ir段里后_的數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中:F表示 句中的字母； (2) 、在巧中查找步驟九所取數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)在A；中的位置，此即為異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，輸出異常 數(shù)據(jù)點(diǎn)。
[0012] 所述的步驟二中過濾兄?jǐn)?shù)據(jù)中的噪聲的方法為:對X1』數(shù)據(jù)序列采用基于斜率的 旋轉(zhuǎn)門壓縮算法進(jìn)行處理。
[0013] 所述的步驟三中將名中的各個值用字母進(jìn)行替換的具體方法為最大的值 所對應(yīng)的:/，替換為A; &(J)第二的值所對應(yīng)的/，替換為B; 第三的值所對應(yīng)的，替 換為C; iG)第四的值所對應(yīng)的/，替換為第五的值所對應(yīng)的，替換為E; &.〇) 第六的值所對應(yīng)的J，替換為；士〇)第七的值所對應(yīng)的，替換為G; 第八的值所對 應(yīng)的:/，替換為H; &(J)第九的值所對應(yīng)的j，替換為I; ^(J)第十的值所對應(yīng)的/，替換為 J〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，其特征在于:該檢測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接口模塊、數(shù) 據(jù)預(yù)處理模塊、特征抽取模塊、排序模塊及異常評定模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，其特征在于:該檢測系統(tǒng) 的檢測方法如下： 步驟一、通過數(shù)據(jù)接口模塊以從燃?xì)廨啓C(jī)的監(jiān)測軟件中獲取監(jiān)測數(shù)據(jù) 所述監(jiān)測數(shù)據(jù)為齒輪箱振動、發(fā)電機(jī)DEX振動、發(fā)電機(jī)DEY振動、發(fā)電機(jī)EEX振動、發(fā)電機(jī) EEY振動、燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)總實(shí)際功率、3#軸承Y振動、3#軸承對辰動、2#軸承Y振動、 2#軸承)(振動、1#軸承Y振動、1#軸承)(振動、排氣平均溫度、0度方向的排氣溫度、30度方向的 排氣溫度、60度方向的排氣溫度、90度方向的排氣溫度、120度方向的排氣溫度、150度方向 的排氣溫度、180度方向的排氣溫度、210度方向的排氣溫度、240度方向的排氣溫度、270度 方向的排氣溫度、300度方向的排氣溫度、330度方向的排氣溫度或空氣進(jìn)口溫度中的一種 或幾種，默認(rèn)預(yù)設(shè)值壓縮容差系數(shù)e為0.1，異常比例系數(shù)r為0.2%; 步驟二、通過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理 (1)、將n個監(jiān)測數(shù)據(jù)排列為名={碎1)，勾7),私3),......,與〇)}，其中i表示監(jiān)測數(shù)據(jù)的種 類數(shù)，黑表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)的序列，n表示采樣時(shí)間點(diǎn)的個數(shù)，巧化)表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在 第n個采樣時(shí)間的值；(3)、過濾巧數(shù)據(jù)中的噪聲，獲得平滑后的數(shù)據(jù)客，在=切取城獲芯翻」對離 表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)平滑后的序列，刀U)表示第i類監(jiān)測數(shù)據(jù)在第n個采樣時(shí)間間隔的平滑 后的值； 步驟三、通過特征抽取模塊抽取數(shù)據(jù)特征 (1) 、計(jì)算蒼的變化特征戽，其中 名的序列長度為 (2) 、對；進(jìn)行離散化為名，具體為按10段劃分為離散化空間的區(qū)間，對應(yīng)的均(/)的取 值如下，其中括詳歇幻：(3)、按約斑中數(shù)字出現(xiàn)的頻度將4符號化，即備(及^一耐中_現(xiàn)^總_轉(zhuǎn)，其 中y=:(〇A2,...，坶，將名中的各個值用字母進(jìn)行替換，替換后的結(jié)果即作為特征序列巧:； 步驟四、通過排序模塊對特征序列進(jìn)行排序 對名用BWT變換的算法進(jìn)行排序，得到的排序結(jié)果序列記為硌，句中的各數(shù)據(jù)點(diǎn)在名中 的位置記錄記為 步驟五、通過異常評定模塊對異常進(jìn)行評定 (1) 、根據(jù)異常比例系數(shù)，為0.2%，取塔中臚段里后的數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中使表示 4中的字母； (2) 、在中查找步驟九所取數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)在名中的位置，此即為異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，輸出異常 數(shù)據(jù)點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的步驟 二中過濾數(shù)據(jù)中的噪聲的方法為:對數(shù)據(jù)序列采用基于斜率的旋轉(zhuǎn)門壓縮算法進(jìn)行 處理。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)的排序異常檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述的步驟 三中將名中的各個值用字母進(jìn)行替換的具體方法為：&.C/)最大的值所對應(yīng)的/，替換為 第二的值所對應(yīng)的J，替換為B;|G)第三的值所對應(yīng)的J，替換為C;第四 的值所對應(yīng)的/，替換為D ;&(_；)第五的值所對應(yīng)的』，替換為E ;&(_；)第六的值所對應(yīng)的 /，替換為；&(_；)第七的值所對應(yīng)的，替換為G; &〇)第八的值所對應(yīng)的』，替換為H; &〇)第九的值所對應(yīng)的J，替換為I; 第十的值所對應(yīng)的/，替換為J。
【文檔編號】G01M15/14GK106053089SQ201610697983
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月22日
【發(fā)明人】王偉影, 徐志強(qiáng), 崔寶, 唐瑞
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七 三研究所