[发明专利]一种面向钢铁连铸设备的故障预测方法及装置

权利要求书

1.一种面向钢铁连铸设备的故障预测方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)进行点检时，通过手持点检设备唤醒安装于设备监测点的数据采集节点，通过设置数据采集通道开始采集数据；

(2)数据采集节点前端传感器采集的设备状态数据，经隔离、变换及滤波处理之后，得到对应的电压信号；

(3)电压信号在数据采集节点经采样和模数转换，得到对应的数字信号；

(4)数字信号在数据采集节点中进行编码打包，然后通过无线射频发送出去；

(5)手持点检设备接收数据采集节点发送的编码数据，自动进行解码和存储；

(6)通过手持点检设备的功能菜单选择对采集数据的操作，进行故障分析和寿命预测，同时发送指令改变采集通道或停止采集使数据采集节点休眠；

(7)预测的结果显示在手持点检设备的显示模块上。

2.根据权利要求1所述的面向钢铁连铸设备的故障预测方法，其特征在于步骤(6)中故障分析使用小波包分解技术进行特征提取、SVDD分类器驯化和设备退化曲线的获取，具体步骤如下：

(1)利用原始信号x(t)的均值μ和标准差σ规范化x(t)，得

(2)利用小波包分解对规范化后的信号x(t)′进行j层分解，得到2^j个不同频带的重构信号f_i(t)(i＝1，...，2^j)；

(3)计算各频带重构信号f_i(t)的能量，采用归一化方法对各频带重构信号进行处理，即用各频带重构信号的能量占信号总能量的分数来表示，得到各重构信号的相对能量i＝1，2，...，2^j，有

(4)利用归一化后的各频带重构信号的相对能量E_j(i)作为参数，构造特征向量T＝[E_j(1)，E_j(2)，...，E_j(2_j)]；

(5)以1000组良好设备的状态数据为样本，利用步骤(4)中所构造的特征向量作为学习样本，训练SVDD单值分类器，得到决策函数χ(z)中与样本对应的参数α_i的值和最小超球面半径R的值；

(6)将设备全生命周期的采样数据代人Г＝χ(z)-R，如果Г≤0，则健康指标HI＝0；否则HI＝Г；

(7)用得到的设备全生命周期的健康指标HI绘制设备性能退化曲线；

(8)故障分析与寿命预测：将点检过程中采集的数据代人(6)步进行判断，得到当次点检的健康指标HI，将此指标值与得到的设备退化曲线进行对比，得到预测的设备剩余寿命。

3.一种如权利要求1所述的一种面向钢铁连铸设备故障预测的装置，由数据采集节点主板(2)和手持点检设备(3)组成，其特征在于数据采集节点主板(2)由传感器(1)、信号调理电路(4)、放大滤波电路(5)、单片机(6)、天线电路(7)和第一电源模块(8)组成，传感器(1)与信号调理电路(4)之间通过工业电缆连接，信号调理电路(4)连接放大滤波电路(5)，放大滤波电路(4)与单片机(6)的数据口连接，电源模块(8)分别连接传感器(1)、信号调理电路(4)、放大滤波电路(5)、单片机(6)和天线电路(7)；手持点检设备(3)由键盘(9)、无线通讯模块(10)、第二电源模块(11)、通信接口(12)、接口模块(13)、显示模块(14)和ARM最小系统(15)组成，键盘9、无线通讯模块(10)、第二电源模块(11)、通信接口(12)和显示模块(14)分别与接口模块(13)连接，接口模块(13)的另一端与ARM最小系统(15)的数据口连接。

4.根据权利要求1所述的一种面向钢铁连铸设备故障预测的装置，其特征在于所述传感器(1)为温度传感器、振动传感器、压力传感器、电磁传感器或涡流电流感应器中一至多种，温度传感器将温度信号转换为相应的电压信号，振动传感器将振动加速度信号转换为电压信号、压力传感器将压力信号转换为电压信号，电磁流量传感器将流量信号转换为电压信号。各传感器安装于在线设备的监测点，并且通过电缆于数据采集节点的主板相连。不同的传感器与对应信号调理电路相连，每个经过调理的信号作为多路开关的输入，多路开关的输出经信号调理电路(2)输出端与单片机(6)相连。