[发明专利]一种实时智能的机械轴承振动异常检测系统

摘要

本发明提供了一种实时智能的机械轴承振动异常检测系统，该系统包括用于采集机械轴承振动数据的传感器网络感知子系统、用于存储机械轴承振动数据的数据存储子系统和用于分析所述机械轴承振动数据的计算机分析子系统；所述传感器网络感知子系统、计算机分析子系统皆与所述数据存储子系统连接；所述机械轴承振动数据包括待检测轴承在不同工作状态下垂直方向的振动加速度信号；所述系统还包括与计算机分析子系统通信的用户终端，所述计算机分析子系统在所述机械轴承振动数据异常时向用户终端发送提示信息。

主权项

1.一种实时智能的机械轴承振动异常检测系统，其特征是，包括：/n用于采集机械轴承振动数据的传感器网络感知子系统；/n用于存储机械轴承振动数据的数据存储子系统；/n以及用于分析所述机械轴承振动数据的计算机分析子系统；所述传感器网络感知子系统、计算机分析子系统皆与所述数据存储子系统连接；/n所述传感器网络感知子系统包括汇聚节点和多个用于采集所监测位置的机械轴承振动数据的传感器节点，传感器节点部署与设定的监测区域内，以LEACH算法对由汇聚节点和传感器节点构成的无线传感器网络进行分簇，分成的每个簇包括一个簇头；传感器节点采集的机械轴承振动数据发送至所在簇的簇头，簇头将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点；簇头通过调节自身的发送功率来调节自己的发送距离；簇头根据当前剩余能量选择直接或者间接的方式将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点，汇聚节点将机械轴承振动数据传输到数据存储子系统；所述机械轴承振动数据包括待检测轴承在不同工作状态下垂直方向的振动加速度信号；/n所述系统还包括与计算机分析子系统通信的用户终端，所述计算机分析子系统在所述机械轴承振动数据异常时向用户终端发送提示信息；/n簇头根据当前剩余能量选择直接或者间接的方式将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点，包括：/n(1)初始时簇头判断自身到汇聚节点的距离是否超过自身的最大发送距离，若不超过，簇头将收集的机械轴承振动数据直接发送至汇聚节点；若超过，簇头选择间接的方式将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点；/n(2)将收集的机械轴承振动数据直接发送至汇聚节点的簇头按照设定的第一周期，周期性地判断自身的当前剩余能量是否满足能量条件，若满足，簇头仍直接将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点，若不满足，簇头选择间接的方式将收集的机械轴承振动数据发送至汇聚节点，所述能量条件为：/n /n式中，G_i为簇头i的当前剩余能量，G_i0为簇头i的初始能量，G_min为预设的能量下限，Z(i，O)为簇头i到汇聚节点的距离，C_imax为簇头i的最大通信距离，u为预设的基于能量的衰减因子，u的取值范围为[0.85,0.95]；/n其中，所述间接的方式为：簇头在其通信范围内的簇头即邻居簇头中选择一个距离汇聚节点更近的邻居簇头作为下一跳节点，将所收集的机械轴承振动数据发送至下一跳节点，包括：/n(1)簇头将相对于其距离汇聚节点更近的邻居簇头作为备选节点；构建备选节点集，并为每个备选节点分配初始优先级：/n /n式中，W_ij0为簇头i的备选节点j的初始优先级，Z(i，j)为簇头i到备选节点j的距离，Z(j，O)为所述备选节点j到汇聚节点的距离，Z(i，d)为簇头i到其第d个备选节点的距离，Z(d，O)为所述第d个备选节点到汇聚节点的距离，n_i为簇头i的备选节点集中的备选节点数量；K_i为簇头i的邻居簇头数量，K_j为所述备选节点j的邻居簇头数，K_i∩K_j为簇头i与备选节点j所拥有的共同邻居簇头的数量，q₁、q₂为预设的权重系数，满足q₁+q₂＝1；/n(2)簇头按照设定的第二周期周期性地获取其备选节点集中各备选节点的信息，根据该信息更新各备选节点的优先级，进而在备选节点集中选择当前优先级最大的备选节点作为下一跳节点，其中优先级的更新公式为：/n /n式中，W_ij(h)为簇头i的备选节点j在第h次更新的优先级，W_ij(h-1)为簇头i的备选节点j在第h-1次更新的优先级，e为预设的衰减系数，e的取值范围为[0.1，0.2]，y_j为所述备选节点j的当前缓存空间，Y_j为所述备选节点j的初始缓存空间，G_j为所述备选节点j的当前剩余能量，G_j0为所述备选节点j的初始能量，r₁、r₂为资源比率的权重因子，满足r₁+r₂＝1。/n