[发明专利]利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法和系统

权利要求书

1.一种利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：设置第一通道和第二通道，并建立两个通道之间的对应关系，所述第一通道对应齿轮箱输入轴传感器信号，所述第二通道对应齿轮箱输出轴传感器信号；

S2：采集数据，获取设备齿轮箱两个通道信号的实时数据序列；

S3：利用滑动窗口方法随数据采集时间往后移动滑动窗口并计算每个窗口内的数据特征值；

S4：步骤S3同时计算第一通道与第二通道信号前后窗口中数据特征值的相异距离，如相异距离大于距离阈值，则筛选出该特征值和对应窗口下数据作为候选离群数据序列；

S5：对于步骤S4得到的候选离群数据序列所在的窗口，计算该候选离群数据序列的特征值和关联通道对应窗口下特征值数据的相关系数，若关联通道之间的相关系数小于相关性阈值，将该候选离群数据序列作为正常数据删除，反之则确定为代表真实故障的离群点数据。

2.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S1中在远程运维平台中设置第一通道和第二通道，并建立两个通道之间的对应关系。

3.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S3中设定移动步长小于滑动窗口长度。

4.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S3中将滑动窗口从数据采集起始时刻开始以步长向后滑动，每滑动一次计算滑动窗口内每个通道原始数据对应的特征值。

5.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S3中特征值C(i,j)包括有效值、峰峰值、均值和方差四种，C(i,j)＝{c(i,j)₁,c(i,j)₂,…,c(i,j)₄}，其中，C(i,j)₁表示第i个通道第j个窗口的第1特征值，即为有效值，C(i,j)₂表示第i个通道第j个窗口的第2特征值，即为峰峰值，以此类推。

6.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S4中采用包括欧氏距离或马氏距离在内的不同的距离计算方法计算相异距离。

7.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S4中考虑时间关联性和离群点的影响，将相异距离表示为两部分距离之和，一部分距离是第j个窗口特征值与第j-1个窗口特征值之间的距离，另一部分距离是第j个窗口特征值与对应工况的历史特征值均值之间的距离，相异距离表示为：

其中，dist(i,j)称为第i个通道的第j个窗口特征值与第j-1个窗口特征值的相异距离，且j≥2，U(i,k)为各通道实时数据序列对应工况的历史特征值均值，U(i,k)＝{u(i,k)₁,u(i,k)₂,…u(i,k)₄}，假定共有m种工况，则1≤i≤2，1≤k≤m，u(i,k)₁表示第i通道的第k种工况的第1特征值或有效值的均值，以此类推。

8.根据权利要求1所述的利用时空关联性识别齿轮箱振动信号离群点的方法，其特征在于步骤S5中采用包括Pearson相关系数、Spearman秩相关系数在内的不同相关性计算方法计算相关系数。

9.一种齿轮箱振动信号离群点数据识别系统，其特征在于包括：

通道关联模块，用于设置第一通道和第二通道，并建立两个通道之间的对应关系，所述第一通道对应齿轮箱输入轴传感器信号，所述第二通道对应齿轮箱输出轴传感器信号；

数据采集模块，用于获取设备齿轮箱两个通道信号的实时数据序列；

计算和识别模块，利用滑动窗口方法随数据采集时间往后移动滑动窗口并计算每个窗口内的特征值；计算第一通道与第二通道信号前后窗口中数据特征值的相异距离，如相异距离大于距离阈值，则筛选出该特征值和对应窗口下数据作为候选离群数据序列；计算该候选离群数据序列的特征值和关联通道对应窗口下特征值数据的相关系数，若关联通道之间的相关系数小于相关性阈值，将该候选离群数据序列作为正常数据删除，反之则确定为代表真实故障的离群点数据。