申请/专利权人：上海华菱电站成套设备股份有限公司

申请日：2023-07-25

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN116861218B

主分类号：G06F18/213

分类号：G06F18/213;G06F18/20;G01M13/045

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明涉及深度学习技术领域，公开了一种矿井提升机关键设备状态监测预警系统，包括：运行参数采集模块，其用于采集矿井提升机的主轴装置零部件的运行参数；运行特征提取模块，其用于基于主轴装置零部件的运行参数提取运行特征；故障预测模型构建模块，其用于构建主轴装置零部件故障预测模型；本发明通过采集主轴装置零部件的振动信号作为故障预测特征的重要数据维度，同时考虑到不同主轴装置零部件的互相影响，提高主轴装置零部件的故障预警的精确性。

主权项：1.一种矿井提升机关键设备状态监测预警系统，其特征在于，包括：运行参数采集模块，其用于采集矿井提升机的主轴装置零部件的运行参数；运行参数表示为：，其中m表示主轴装置零部件的数量，n表示采样的时间点的数量，以当前时间点为起点向前遍历时间点作为采样的时间点，采样的时间点之间的间隔为设定的固定值，表示运行参数的第j行第i列的元素，并表示第j个时间点的第i个主轴装置零部件的第一运行参数；其中，分别表示第j个时间点的第i个主轴装置零部件的温度、相对瞬时振动幅度、相对瞬时振动频率、相对瞬时振动相位；运行特征提取模块，其用于基于主轴装置零部件的运行参数提取运行特征；运行特征表示为：，其中m表示主轴装置零部件的数量，n表示采样的时间点的数量，以当前时间点为起点向前遍历时间点作为采样的时间点，采样的时间点之间的间隔为设定的固定值，表示运行特征的第j行第i列的元素，并表示第j个时间点的第i个主轴装置零部件的第二运行参数；其中，分别表示第j个时间点的第i个主轴装置零部件的温度、相对瞬时振动幅度、相对瞬时振动频率、相对瞬时振动相位，分别表示第j个时间点的第i个主轴装置零部件的相对瞬时振动频率的第1～1000赫兹对应的能量值；第二运行参数是基于第一运行参数预处理获得；预处理包括以下步骤：步骤S201，信号增强处理，通过对第一运行参数的原始振动信号进行预加重处理获得增强信号；步骤S202，信号降噪处理，通过对增强信号进行连续小波变换获得纯化信号，即增强信号的时域图转换为时频谱表示；步骤S203，特征提取处理，通过对纯化信号进行特征提取获得第二运行参数，即通过提取纯化信号的时频谱每个时间点的相对瞬时振动频率的第1～1000赫兹对应的能量值，再与对应时间点的温度、相对瞬时振动幅度、相对瞬时振动频率、相对瞬时振动相位进行拼接；原始振动信号进行预加重处理获得增强信号是通过一阶高通滤波器实现，一阶高通滤波器的传输函数的计算公式如下： ；其中，表示一阶高通滤波器输出的增强信号的第n个时间点的相对瞬时振动幅度，表示一阶高通滤波器输入的原始振动信号的第n个时间点的相对瞬时振动幅度，表示滤波系数，用于控制高频信号的增强程度，用常数表示，取值范围为：[0,1]，n=1时，；故障预测模型构建模块，其用于构建主轴装置零部件故障预测模型；主轴装置零部件故障预测模型包括n个预测单元，每个预测单元包括第一单元和第二单元；第t个的第一单元输入第t个时间点的第一特征序列，输出第二特征序列；第t个时间点的第一特征序列表示为：，其中分别表示第t个时间点的第1～8个主轴装置零部件的第二运行参数；第二单元设有多个通道，第i个通道的第t个时间步输入第t个第二特征序列的第i个序列单元，第i个通道的第n个时间步的输出输入到分类器，分类器输出表示第i个主轴装置零部件在第一时间后的故障状态的类型标签；第一时间根据用户需求自定义；第二单元为RNN单元；主轴装置零部件包括：内圈、外圈、滚动体、保持架、齿轮、轴承盖、轴承端盖、轴承座；第t个第一单元的第h个通道的第一矢量矩阵的计算公式如下： ；其中，表示第t个第一单元的第h个通道的第一矢量矩阵，表示第t个时间点的第一特征序列，、、分别表示t个第一单元的第h个通道的第一权重矩阵、第二权重矩阵、第三权重矩阵，表示第二运行参数的数据维度，表示矩阵的转置操作，表示softmax激活函数；第t个第一单元输出的第二特征序列的计算公式如下： ； 表示第t个第一单元输出的第二特征序列，第t个第一单元的第1~H个通道的第一矢量矩阵进行拼接获得第二矢量矩阵，表示第t个第一单元的输出权重矩阵；拼接后的第二矢量矩阵的列数等于第二运行参数的维数；的行数和列数与矩阵化之后的行数和列数相同。

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