数据驱动故障预测和健康管理综述_彭宇
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电气化轨道交通系统的能源效率故障预测与健康管理电气化轨道交通系统在现代城市交通中扮演着至关重要的角色,其能源效率的提高和健康管理对于城市交通的可持续发展至关重要。
然而,随着电气化轨道交通系统规模的不断扩大和运行的复杂性增加,系统的故障预测和健康管理也变得越来越重要。
本文将探讨的相关问题,从而为提高系统的可靠性和效率提供理论和实践指导。
一、电气化轨道交通系统的能源效率问题电气化轨道交通系统作为城市交通的重要组成部分,其能源效率直接关系到城市交通的运行成本和环境影响。
在当前能源资源日益紧张和环境污染日益严重的情况下,提高电气化轨道交通系统的能源效率已成为当务之急。
然而,由于系统规模大、运行复杂,系统的能源效率问题也变得越来越复杂。
因此,如何有效地预测和管理系统的能源效率故障成为当前研究的热点问题。
二、电气化轨道交通系统的故障预测技术故障预测技术是提高电气化轨道交通系统可靠性和效率的关键。
传统的故障预测方法主要基于经验和规则,存在着准确性低、效率低的问题。
近年来,随着人工智能和大数据技术的发展,基于数据驱动的故障预测技术逐渐成为主流。
例如,基于机器学习和深度学习的故障预测模型能够有效地挖掘系统数据中的潜在规律,实现对系统故障的准确预测。
此外,结合传感器技术和物联网技术,还可以实现对系统实时状态的监测和分析,为故障预测提供更加可靠的数据支持。
三、电气化轨道交通系统的健康管理技术健康管理技术是保障电气化轨道交通系统安全运行的重要手段。
传统的健康管理方法主要基于定期维护和检修,存在着维护成本高、效率低的问题。
近年来,基于物联网和云计算技术的健康管理系统逐渐兴起。
这些系统能够实现对系统各个部件的实时监测和分析,实现对系统健康状态的实时评估和预测。
例如,基于大数据技术的健康管理系统能够实现对系统运行数据的实时监测和分析,为系统的维护和管理提供更加科学的依据。
四、电气化轨道交通系统的能源效率故障预测与健康管理综合应用电气化轨道交通系统的能源效率故障预测与健康管理是相辅相成的。
机械装备的故障预测与健康管理一、引言机械装备是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。
然而,由于长时间运行、工况复杂以及零部件老化等原因,机械装备存在着故障和损伤的风险。
针对这一问题,故障预测与健康管理技术被广泛应用于机械装备的运维管理中,旨在通过实时监测、故障预测和维修优化等手段,实现机械装备的高效运行和延长使用寿命。
二、故障预测技术1. 传统故障诊断技术传统的故障诊断技术主要依靠工程师的经验和直觉判断,通过观察和分析机械装备的运行状态,识别可能存在的故障。
然而,这种方法存在主观性强、准确性较低的问题,且对于一些隐蔽性故障往往无法及时发现。
2. 基于数据驱动的故障预测技术随着传感器技术的发展和物联网的兴起,越来越多的数据可以被采集和应用于机械装备的故障预测。
基于数据驱动的故障预测技术通过收集和分析机械装备的运行数据,建立合适的模型和算法,实现对故障的预测和识别。
这种方法具有无需人工干预、准确性高的特点,被广泛应用于各个领域。
三、故障预测与健康管理的应用1. 工业领域在工业生产中,机械故障往往会导致生产线的停工和成本的增加。
通过故障预测与健康管理技术,可以实现对关键设备的实时监测和故障预警,及时采取维修措施,提高设备的可靠性和生产效率。
2. 轨道交通领域轨道交通作为城市重要的交通方式,对设备的可靠性和安全性要求极高。
故障预测与健康管理技术可以通过监测列车的振动和温度变化等参数,提前发现潜在的故障,减少事故发生的可能性,保障乘客的出行安全。
3. 能源领域能源装备对于国家能源安全和经济发展起着关键作用。
故障预测与健康管理技术可以通过监测能源装备的工况参数、振动和温度等数据,及时发现并预测故障,提高设备的可靠性和运行效率,降低维修成本。
四、面临的挑战尽管故障预测与健康管理技术在许多领域取得了显著成果,但仍然面临着一些挑战。
首先,机械装备的运行状态受多种因素影响,包括工艺参数、环境条件等。
如何建立准确的模型和算法,实现对复杂环境下的故障的准确预测,是一个亟待解决的问题。
《复杂装备故障预测与健康管理关键技术研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展,复杂装备在各领域的应用日益广泛。
这些装备通常涉及多个系统、多种技术集成,其可靠性和稳定性对于整个系统的运行至关重要。
因此,对复杂装备的故障预测与健康管理(PHM)技术进行研究,已成为当前工业界和学术界关注的热点。
本文旨在探讨复杂装备故障预测与健康管理的关键技术,分析其研究现状及未来发展趋势。
二、复杂装备故障预测与健康管理概述复杂装备故障预测与健康管理是一种综合性的技术,它通过集成传感器技术、信号处理技术、数据分析技术等,对装备的运行状态进行实时监测和评估,预测可能出现的故障,并采取相应的维护措施,以保障装备的可靠性和稳定性。
该技术能够显著提高装备的运维效率,降低维修成本,延长使用寿命。
三、关键技术研究1. 传感器技术传感器技术是复杂装备故障预测与健康管理的基础。
为了实现准确的故障检测和预测,需要采用高性能的传感器,对装备的各项指标进行实时监测。
目前,研究者们正在探索基于纳米材料、新型微电子技术的传感器,以提高其灵敏度和稳定性。
2. 信号处理技术信号处理技术是故障预测与健康管理的重要环节。
通过对传感器采集的信号进行滤波、去噪、特征提取等处理,可以获得装备的运行状态信息。
目前,深度学习等人工智能技术在信号处理中得到了广泛应用,有效提高了故障检测和预测的准确性。
3. 数据分析与模型预测数据分析与模型预测是复杂装备故障预测与健康管理的核心。
通过对历史数据和实时数据的分析,建立装备的运行状态模型和故障预测模型。
常用的数据分析方法包括时间序列分析、机器学习等。
此外,基于物理模型的预测方法也在不断发展,如基于故障树分析、基于贝叶斯网络的预测方法等。
4. 维护决策与执行维护决策与执行是故障预测与健康管理的最终目的。
根据预测结果和装备的实际情况,制定合理的维护计划和维修策略。
这包括确定维护时间、更换部件、调整参数等操作。
此外,还需要考虑维护过程中的安全性和效率问题。
大型机械装备故障预测及健康管理研究在工业生产中,大型机械装备扮演着不可缺少的角色。
然而,随着对机械设备的依赖程度不断提高,装备的故障风险也不断增加。
为了提高生产效率和降低维修成本,现在有许多研究致力于开发有效的机械故障预测和健康管理技术。
本文将探讨大型机械装备故障预测及健康管理的最新研究成果和应用。
一、大型机械装备故障预测的方法大型机械装备的故障预测方法主要包括数据驱动和物理驱动两种方式。
数据驱动的方法通常需要通过测量和收集机械设备的运行数据,并通过数据分析技术识别故障模式和趋势。
这种方法的优点在于能够通过数据挖掘等技术发现潜在的机械问题,但缺点在于需要海量的数据和较高的技术门槛。
相比之下,物理驱动的方法则是基于对机械设备的理解和知识来进行预测。
通过对机械的建模、仿真和分析,可以提前发现潜在的故障因素,并对机械设备进行健康评估。
这种方法的优点在于可以获得更加精准的预测结果,缺点则在于需要较高的建模和仿真能力。
二、大型机械装备健康管理的流程大型机械装备的健康管理过程包括五个步骤:监测、诊断、预测、评价和维护。
监测阶段主要通过传感器、设备监控或视觉检测等技术对机械设备进行实时监测。
诊断阶段对机械设备进行诊断,确定故障类型和程度。
预测阶段通过故障预测技术提前发现潜在的故障,评价阶段对机械设备进行健康状况评估,最后维护阶段实施预防性、计划性和紧急维护,确保机械设备的正常运行。
三、大型机械装备故障预测和健康管理技术的应用目前,大型机械装备故障预测和健康管理技术已经广泛应用于许多行业。
例如,在能源行业中,油气探测设备的故障预测可以提高勘探效率并减少环境风险;在制造业中,使用大数据技术和故障预测模型可以减少机械设备的维修成本和停机时间。
另外,随着人工智能和机器学习技术的不断发展,大型机械装备故障预测和健康管理技术也将得到更加广泛的应用和发展。
总之,大型机械装备故障预测和健康管理技术在提高生产效率和降低维修成本方面具有巨大的潜力。
故障预测方法综述1.前言故障预测与健康状态管理(Prognostics and Health Management, PHM) 技术的提出,对现代复杂装备维修保障能力提出了更高的要求。
PHM技术是一种全面故障检测、隔离和预测,以及健康状态管理的技术。
它的引入不是为了直接消除故障,而是为了了解和预报故障何时可能发生,或在出现始料未及的故障时触发一种简单的维修活动,从而实现自助式保障,降低使用和保障费用的目标。
故障预测技术是PHM的核心技术之一,它是比故障诊断更高级的维修保障形式,它利用监测参数、实验数据等各种信息,借助相关推理技术评估部件或系统的未来健康状态或剩余使用寿命。
故障预测使得设备维护人员能够提前预知设备的健康状态和故障的发生,从而有效地降低故障风险、节约保障资源、减少经济损失。
在航天、核能等对可靠性要求较高的领域有着广阔的应用前景,是实现武器装备视情维修、自主式保障、感知与响应后勤的关键技术。
2.目前广泛使用的故障预测方法目前,故障预测方法可以分为基于模型和数据驱动两类。
基于模型的故障预测方法,如卡尔曼滤波器、粒子滤波器等。
虽然预测过程简单,但是如果假设的模型与实际不符则性能就较差。
人工神经网络具有模仿连续非线性函数的能力,并且能够从样本进行学习,因而在故障预测中得到了广泛的应用。
人工神经网络通过样本的学习可以掌握系统规律,无需对测量信号作模型假设。
由于神经网络具有很强的自适应性学习能力和非线性映射能力,适合于实现预测器的设计。
但是神经网络训练时需要大量数据样本,且存在收敛速度慢、局部极小点、网络结构难以确定等不足。
灰色预测按灰色系统理论建立预测模型,根据系统的普遍发展规律,建立一般性的灰色微分方程,通过对数据序列的拟合,求得微分方程的系数,从而获得灰色预测模型。
灰色预测利用灰色系统理论的GM ( Grey Model ) 模型进行预测。
灰色预测在处理小样本、贫信息、不确定问题上具有独特优势,但在预测精度和预测稳定性等问题上仍有待改进。
故障预测与健康状态管理技术综述
郭阳明;蔡小斌;张宝珍;翟正军
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2008(16)9
【摘要】故障预测和健康状态管理(PHM)技术是新一代武器系统的先进测试、维修和管理技术,也是一种全面的故障检测、隔离和预测及状态管理技术,正在成为新一代武器系统设计和使用中的一个重要组成部分;论文首先综述了PHM技术的内涵、工作原理以及该技术的功能与作用,然后对PHM技术涉及到的关键技术进行了详细的介绍,最后展望了该技术的发展趋势以及对我国国防工业的借鉴意义.【总页数】5页(P1213-1216,1219)
【作者】郭阳明;蔡小斌;张宝珍;翟正军
【作者单位】西北工业大学,计算机学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,计算机学院,陕西,西安,710072;中航一集团科技委,北京,100068;中国航空工业发展研究中心,北京,100068;西北工业大学,计算机学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP206.3
【相关文献】
1.先进的故障预测与状态管理技术 [J], 张宝珍;曾天翔
2.航空航天领域故障预测与健康管理技术研究综述 [J], 林燕
3.船舶柴油机故障预测与健康管理技术综述 [J], 柯赟; 宋恩哲; 姚崇; 董全
4.基于故障预测与健康管理技术的城市轨道交通信号系统健康管理体系 [J], 段亚美;施聪;黄晓荣
5.故障预测与健康管理技术综述 [J], 彭宇;刘大同;彭喜元
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铁路机车 PHM技术应用探究摘要:文章首先阐述了故障预测与健康管理的技术发展过程,针对铁路机车的发展现状结合故障预测与健康管理技术,并提出现有铁路机车的PHM技术发展成果及后期发展及展望。
关键字:PHM;机车;轴温;机油0前言我国在铁路运输行业飞速发展,在惠民的同时,安全成了列车运行时最为重要的一环。
如何保障列车的安全成为了未来铁路行业发张的新的挑战。
预测与健康管理(Prognostics and Health Management, PHM)[1]是指利用先进的传感器技术,获取系统运行状态信息和故障信息,并借助神经网络、模糊逻辑等推理算法,根据系统历史数据和环境因素,对系统进行状态监测、故障预测,同时对系统的健康状态进行评估,结合地面维修资源情况,给出维修决策。
1机车PHM应用现状目前铁路运营机车,多数都已经在关键部件安装了传感器以收集状态信息,机车加装机车远程监测与诊断系统(CMD),并利用CMD传输、下载监控信息,与CMD系统共同构成机务部门的信息平台,提高机车防范安全事故的能力[2]。
目前铁路机车存在的问题:故障诊断范围小;故障定位不准;误报警率高;故障预测以阈值预测为主;未能实现故障综合诊断;未能实现健康状态管理2铁路机车PHM系统考虑到铁路机车PHM技术严重缺乏[3],决定参考先行行业经验。
建立数据库,能够收集机车关键数据,并且具有随时调用的及时性,从而为铁路机车关键部件乃至整个机车组PHM技术应用做铺垫。
为此搭建铁路机车PHM技术框架,如图1所示。
图1 铁路机车PHM系统框架3应用实例图2 轴温诊断处理流程图3 柴油机机油诊断处理4总结目前,铁路机车健康管理PHM系统已投入大量研究,其中由我司研究的轴温诊断系统已在客户方实现上线使用,其它机车零部件系统的健康诊断系统也分布着手研究。
随着研究部件系统的完善,机车整车系统的PHM系统也将日趋完善。
研究机车关键部件及整车的健康诊断系统,将为机车的现场生产和管理决策做出重要的技术支撑手段,将有助于不断提高数据价值,并将为机车管理带来显著的经济效益和社会效益。
基于故障预测与健康管理的DIMA动态重构技术综述郭阳明; 米琪; 张双; 孔德岐【期刊名称】《《计算机测量与控制》》【年(卷),期】2019(027)010【总页数】5页(P1-4,40)【关键词】故障预测与健康管理; 分布式综合模块化航空电子; 任务组织; 动态重构【作者】郭阳明; 米琪; 张双; 孔德岐【作者单位】西北工业大学计算机学院西安710072; 航空工业西安航空计算技术研究所西安 710072【正文语种】中文【中图分类】V2710 引言高性能、高可靠的航空电子系统是先进战机实现作战任务功能、实施作战任务管理和提升作战任务效能的重要保障。
随着未来信息化战争模式的变革与发展,先进战机机载设备数量不断增加,作战能力需求不断提升,这种发展情形下庞大的信息和实时的处理需求对系统资源能力提出了更高的要求,如何提高系统资源保证能力、系统任务完成效率、系统容错能力成为航空电子平台需要面对的基础问题。
PHM技术作为DIMA资源组织和系统重构的基础,是系统完成任务的保证。
为此,PHM技术在航空电子领域得到广泛的重视与研究。
PHM技术采用先进的传感器采集航电系统数据,利用神经网络、模糊逻辑、专家系统等推理算法对航电系统的健康状态进行评估,并对可能发生的故障进行预测,根据评估及预测结果对系统提供一系列维修保障措施,是一种集故障检测、诊断、隔离、健康预测、评估、系统维护、决策于一体的综合技术[1-2]。
从资源级到任务级,PHM技术将支撑航电系统状态的数据采集与检测、故障监控与管理、系统重构与降级等任务实现。
此外,PHM作为基于状态的视情维修(CBM)的使能技术,可以大大地提高资源利用率和任务成功率,降低全寿命周期费用[3]。
DIMA动态重构技术可以使飞行器充分利用功能冗余来进行系统重构,使其快速适应故障或特殊任务环境,因此动态重构技术可以降低航电系统对硬件资源余度的要求,允许飞行器在出现大规模故障或战斗损伤的情况下,仍能保证一定的飞行能力,使飞行员继续完成任务或安全返航[4]。