基于数据驱动的系统监控与故障诊断 PPT
基于数据驱动的故障检测与诊断技术及其应用研究
基于数据驱动的故障检测与诊断技术及其应用研究随着对复杂工业过程的可靠性、安全性和疾病诊断的准确性的要求日益提高,故障检测与诊断技术成为了人们关注的热点课题之一,在解决过程控制、生物医学等领域的实际问题中得到了广泛应用。
一方面,过程系统集成度的提高,系统单元之间的关联度增强,对过程控制提出了更高的要求;另一方面,由于现代医学疾病的复杂性,仅凭借医师的从业经验与专业技能,容易作出与疾病本身状态偏差较大的分析,需要开发客观高效的疾病诊断方法。
由于互联网和信息管理系统的快速发展,采集和存储的过程数据呈指数级增长,需要从大样本的数据中提取重要信息,建立合理的检测与诊断模型。
此外,时间、成本、隐私等因素的限制了疾病数据的采集,且这些数据中包含了大量的冗余特征参数,需要为高维少样本的数据开发高性能的诊断系统。
在这样的背景下,加上计算机网络、数据挖掘、模式识别等技术的快速发展,以数据为驱动、基于统计机器学习的过程监控方法和基于智能计算的疾病诊断方法应运而生,受到了研究人员的广泛关注。
目前,基于数据驱动的故障检测与诊断方法在过程控制领域已经取得了许多研究成果,其中大多数方法在建模时对过程数据设定了一些假设条件,如单一运行模态、线性过程、稳定的运行状态等。
然而,由于市场策略调整、产品指标变动、生产条件变更等因素,数据常常无法满足上述假设条件,导致这些监控方法难以获得理想的性能。
本论文针对大样本的过程数据在实际应用中的具体问题,在统计机器学习方法的基础上,经过详细分析和系统研究,提出了一系列过程控制方法,达到了令人满意的监控效果;同时,根据疾病数据高维少样本的特点,围绕如何选择与疾病相关的重要特征开展研究,提出了智能化的诊断策略。
本论文的主要研究内容概括如下。
1、针对多模态的非线性过程监控问题,从概率角度分析数据,提出了一种概率核主元分析混合模型(PKPCAM)。
在高维的特征空间构建概率主元混合模型,将多模态的数据刻画成多个局部主元分量;根据贝叶斯推理策略,将局部分量的后验概率与马氏距离结合,形成全局统计指标,度量样本偏离正常操作的程度。
TPM管理专题培训教材(42张)课件
信息化平台在TPM中实施案例分享
案例一
某大型制造企业通过引入ERP系统, 实现了TPM相关数据的集中管理和流 程优化,提高了工作效率和响应速度 。
案例二
案例三
某汽车制造企业通过引入MES系统, 实现了车间生产管理和调度的智能化 和可视化,提高了生产效率和产品质 量。
某电力公司通过实施CMMS系统,实 现了设备维护和维修管理的自动化和 智能化,降低了运维成本和故障率。
提高操作人员技能水平,确保正 确操作设备。
定期对设备进行检查,及时发现 并处理潜在问题。
进行设备定期保养
按照保养计划对设备进行维护, 确保设备处于良好状态。
制定设备自主保全计划
明确保全目标、时间表和责任人 。
总结与改进
对设备自主保全活动进行总结, 针对存在问题进行改进,持续提 高设备管理水平。
设备自主保全检查与评价标准
设备完好率
反映设备技术状态的指标,计算公式 为(完好设备台数/总台数)×100% 。
故障率
反映设备故障频次的指标,计算公式 为(故障次数/运行时间)×100%。
维修费用率
反映设备维修成本的指标,计算公式 为(维修费用/总产值)×100%。
设备综合效率(OEE)
反映设备整体性能的指标,综合考虑 设备可用率、性能效率和质量合格率 三个因素。
根据培训需求,设计针对性的培训课程,包括理论课程和实践 操作课程,确保培训内容的全面性和实用性。
采用多种培训方式,如集中授课、现场教学、案例分析等,提 高培训的趣味性和互动性。
制定详细的培训计划,合理安排培训时间和地点,确保培训的 顺利进行。
培训效果评估和持续改进方向
01
培训效果评估
PPT人工智能技术助推智能电网发展
多源数据融合
将气象、日期、人口等多源数据与 负荷数据融合,提高深度学习模型 的预测精度和泛化能力。
模型优化
采用模型集成、参数调优等方法对 深度学习模型进行优化,进一步提 高负荷预测的准确性和稳定性。
强化学习在优化调度中应用
智能调度策略
利用强化学习算法学习电网调度 策略,根据实时电网状态和预测 信息,制定最优的调度方案,实 现电网的安全、经济、稳定运行。
01
降低线损策略设计
02 根据预测结果和关键因素识别,制定相应的降低 线损策略。
03 采用优化算法对策略进行优化,提高降损效果。
实践案例分享及效果评估
实践案例分享
某地区电网采用基于机器学习算法的 降低线损策略后,成功降低了线损率,
提高了电网运行效率。
该策略在实际应用中取得了显著的效 果,为智能电网的发展提供了有力支 持。
线损原因分析及其影响因素探讨
• 电网结构不合理:电网结构复杂,线路长度过长,导致线损 增加。
线损原因分析及其影响因素探讨
温度变化
温度变化会影响导线的电阻,从而影响线损。
负荷波动
负荷波动会导致电流变化,从而影响线损。
电网运行方式
不同的电网运行方式会对线损产生不同的影响。
基于机器学习算法降低线损策
03 互动性
04 优化性
05 集成性
智能电网是运用先进的信息、 能够自动检测、分析并恢复 通信和控制技术,对电力系 系统故障。 统的发电、输电、变电、配 电、用电和调度等环节进行 智能化改造,实现电力流、 信息流和业务流的高度融合。
支持用户与电网的双向互动, 通过优化资源配置,降低运 实现电力系统各环节的信息
开发了基于自然语言 处理的智能客服系统, 提升了用户服务质量 和效率。
故障诊断与状态监测
详细描述
基于信号处理的故障诊断方法是一种实时监 测和诊断技术,它通过采集设备运行过程中 的各种信号,如振动、声音、温度等,利用 信号处理和分析技术,提取出反映设备状态 的参数和特征,识别出异常模式,判断设备 的运行状态和潜在故障。
03
状态监测技术
振动监测技术
总结词
通过监测设备或结构的振动情况,分析其振 动特征,判断设备或结构的运行状态。
故障树分析
总结词
通过构建故障树,分析系统故障的成因和相互关联,找出导致系统故障的关键因素。
详细描述
故障树分析是一种自上而下的逻辑分析方法,通过构建故障树,将系统故障的成因逐级展开,分析各 因素之间的逻辑关系,找出导致系统故障的关键因素,为改进设计和降低故障概率提供依据。
故障诊断专家系统
总结词
利用专家知识和推理规则进行故障诊断,提供专业化的故障解决方案。
复杂系统与多源异构数据的集成处理
复杂系统
随着工业设备的复杂度增加,故 障诊断与状态监测需要处理来自 不同系统、不同部件的多源异构 数据。
数据集成
为了全面分析设备的运行状态, 需要将不同来源、不同格式的数 据进行集成,形成统一的数据视 图。
数据处理方法
针对多源异构数据的特性,需要 发展新的数据处理方法,包括数 据清洗、融合、转换等,以提取 有价值的信息。
故障诊断与状态监测技术的发展历程
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
初步探索阶段
20世纪50年代以前, 主要依靠人工观察和经 验判断,缺乏科学依据 和技术手段。
初步发展阶段
20世纪50年代至70年 代,开始出现简单的振 动和温度监测技术,初 步形成了基于信号处理 和模式识别的故障诊断
SFC简单介绍ppt课件
智能家居
通过SFC编程,可以实 现智能家居设备的自动
化控制和场景切换。
03
SFC工作原理
扫描原理
01
02
03
顺序扫描
按照程序设定的顺序,逐 行扫描SFC程序,执行相 应的操作。
循环扫描
在程序执行过程中,不断 循环扫描SFC程序,直到 满足停止条件。
条件触发
根据设定的条件,触发相 应的扫描操作,执行特定 的程序段。
实现与其他控制系统或上位机的数据交换, 支持远程监控和调试。
05
SFC操作方法与技巧
基本操作流程
打开SFC软件,选择相应 的功能模块。
设置相关参数,如输入/ 输出路径、处理参数等。
导入需要处理的文件或数 据。
开始执行处理任务,等待 处理完成。
常用操作技巧
批量处理 利用SFC的批量处理功能,可以同时 处理多个文件或数据,提高效率。
数据采集与处理
数据采集
通过传感器等输入设备, 实时采集现场数据,并将 其转换为数字信号。
数据处理
对采集到的数据进行处理, 包括滤波、放大、转换等 操作,以便后续分析。
数据存储
将处理后的数据存储在指 定的存储器中,以便后续 调用和分析。
故障诊断与排除
01
02
03
04
故障检测
通过实时监测和数据分析,发 现设备或系统的故障。
人机界面软件
提供图形化操作界面,方便用户进 行参数设置、状态监控等操作。
功能模块介绍
顺序控制模块
实现工艺流程的顺序控制,包括步骤执行、 条件判断和跳转等。
故障诊断模块
实时监测系统运行状态,及时发现并处理故 障,保障系统稳定运行。
基于数据驱动的故障诊断方法综述
基于数据驱动的故障诊断方法综述一、本文概述随着工业技术的快速发展和智能化水平的提升,设备故障诊断技术在保障工业系统安全、稳定、高效运行方面发挥着日益重要的作用。
基于数据驱动的故障诊断方法,作为一种新兴的故障诊断技术,近年来受到了广泛的关注和研究。
本文旨在对基于数据驱动的故障诊断方法进行综述,分析其主要特点、研究现状和发展趋势,以期为相关领域的研究人员和实践者提供有益的参考和启示。
本文将简要介绍故障诊断技术的背景和重要性,阐述基于数据驱动的故障诊断方法的基本原理和核心思想。
在此基础上,重点分析各种基于数据驱动的故障诊断方法的优缺点,包括基于统计分析的方法、基于机器学习的方法、基于深度学习的方法等。
同时,结合具体的应用案例,探讨这些方法在实际故障诊断中的应用效果和挑战。
本文将对基于数据驱动的故障诊断方法的研究现状进行梳理和评价,包括理论研究的进展、应用领域的拓展以及存在的问题和挑战等。
通过对比分析不同方法的性能表现和适用场景,为研究人员提供选择和优化故障诊断方法的依据。
本文还将展望基于数据驱动的故障诊断方法的发展趋势和未来研究方向。
随着大数据、云计算等技术的快速发展,基于数据驱动的故障诊断方法将不断完善和优化,为工业系统的智能化、自动化和可靠运行提供有力支撑。
通过本文的综述和分析,期望能够为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、数据驱动故障诊断方法概述随着大数据和技术的快速发展,数据驱动故障诊断方法已成为现代工业系统中的重要手段。
这种方法主要依赖于对系统运行过程中产生的大量数据进行收集、处理和分析,以揭示系统的运行状态和潜在的故障模式。
与传统的基于模型的故障诊断方法相比,数据驱动方法不需要建立精确的数学模型,因此具有更强的适应性和灵活性。
数据驱动故障诊断方法的核心在于利用机器学习、深度学习等人工智能技术对系统数据进行特征提取和模式识别。
其中,机器学习算法能够从数据中学习出故障与正常状态之间的映射关系,进而构建出分类器或预测模型,用于诊断系统是否发生故障以及预测故障的发展趋势。
机械故障诊断学--专家系统原理 PPT课件
库以及解释程序、知识获取程序
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4
➢ 知识库 知识库是专家系统的核心 专家知识、经验与书本知识、常识的存储器
专家诊断系统知识库通常包括: ✓ 背景知识 背景知识作为辅助信息,在推理过程中起着 重要作用。如设备运行规范可以成为诊断过 程中触发、激活某一诊断规则的依据等。
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构造专家系统时,要求专业领域的专家和知识 工程师密切合作,总结和提取专家领域知识, 把它形式化并编码存入计算机中形成知识库。 但是,专业领域知识是启发式的,较难捕捉和 描述,专业领域专家通常善于提供事例而不习 惯提供知识,所以,知识获取被公认为是专家 系统开发研究中的瓶颈问题。
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大项
✓ 所有的推理系统都是智能系统; ✓ 专家系统是推理系统; 中项 小项 ✓ 所以,专家系统是智能系统。
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➢ 基于规则的演绎
前提与结论之间有必然性联系的推理。 前提与结论之间的联系可由一般的蕴涵表达式 直接表示,成为知识的规则。例如,所有的哺 乳动物都是动物,可以写成如下的蕴涵式:
( x )[ Mammal (x) → Animal (x) ]
算机程序。
专家系统能够模拟、再现、保存和复制有时还
能超过人类专家的脑力劳动,是人工智能领域
中目前最活跃最成功的一个分支。
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2
专家系统的基本结构及其功能
数据库管理
任务管理
数据库
推理机
知识库
知识表示
知识库管理
工况分析
诊断结果解释
知识获取
工况报表
动态黑板
诊断结果
诊断实例
《数据驱动技术》PPT课件
支持向量机的特点
5、SVM 的最终决策函数只由少数的支持向量所 确定,计算的复杂性取决于支持向量的数目,而不 是样本空间的维数,这在某种意义上避免了“维 数灾难”。 6、少数支持向量决定了最终结果,这不但可以帮助 我们抓住关键样本、“剔除”大量冗余样本,而且 注定了该方法不但算法简单,而且具有较好的“ 鲁棒”性。这种“鲁棒”性主要体现在:
支持向量机简介
一般的升维都会带来计算的复杂化,SVM方法 巧妙地解决了这个难题:应用核函数的展开定理 ,就不需要知道非线性映射的显式表达式;由于 是在高维特征空间中建立线性学习机,所以与线 性模型相比,不但几乎不增加计算的复杂性,而 且在某种程度上避免了“维数灾难”.这一切要 归功于核函数的展开和计算理论.
数据驱动技术在HVAC系统的应用
实时FDD策略的方框图
数据驱动技术在HVAC系统的应用
有噪声数据的FDD和严重性估计策略
数据驱动技术在HVAC系统的应用
有噪声数据的分类结果
数据驱动技术在HVAC系统的应用
有噪声数据的故障严重性估计结果
支持向量机简介
SVM方法是通过一个非线性映射p,把样本空间 映射到一个高维乃至无穷维的特征空间中( Hilbert空间),使得在原来的样本空间中非线性 可分的问题转化为在特征空间中的线性可分的问 题。简单地说,就是升维和线性化。升维,就是 把样本向高维空间做映射,一般情况下这会增加 计算的复杂性,甚至会引起“维数灾难”,因而 人们很少问津。但是作为分类、回归等问题来说 ,很可能在低维样本空间无法线性处理的样本集 ,在高维特征空间中却可以通过一个线性超平面 实现线性划分(或回归)。
数据驱动技术与传统方法的比较
过程监控措施 基于模型的方法
优点
智能IT运维ppt课件
随着企业数字化转型的加速推进 ,智能IT运维将越来越受重视, 未来发展趋势包括自动化、智能 化、数据驱动等。
智能IT运维重要性
提高运维效率
通过自动化、智能化等手段,减少人 工干预,提高运维效率。
提升系统稳定性和可靠性
通过实时监控、故障预警等手段,及 时发现并处理潜在问题,提升系统稳 定性和可靠性。
降低运维成本
通过预测性维护、故障自愈等手段, 减少故障发生和处理时间,降低运维 成本。
与传统运维对比
传统运维
主要依赖人工经验和技能,缺乏智能化手段,处理故障时响应速度慢、效率低 。
智能IT运维
引入人工智能、大数据等技术,实现自动化、智能化运维,提高响应速度和处 理效率。同时,智能IT运维还可以通过数据分析和挖掘,发现潜在问题并提前 预警,进一步提升系统稳定性和可靠性。
智能IT运维ppt课件
பைடு நூலகம்
目 录
• 智能IT运维概述 • 智能IT运维核心技术 • 智能IT运维应用场景 • 智能IT运维实施策略 • 智能IT运维挑战与解决方案 • 智能IT运维未来展望
01
智能IT运维概述
定义与发展趋势
定义
智能IT运维是一种基于人工智能 、大数据等技术的运维方式,旨 在提高运维效率、降低运维成本 、提升系统稳定性和可靠性。
维相关技能,提高团队整体能力。
05
智能IT运维挑战与解决 方案
数据安全与隐私保护问题
数据泄露风险
智能IT运维涉及大量敏感数据,如用户信息、系统配置等,存在 数据泄露风险。
隐私保护挑战
在运维过程中,如何确保用户隐私不被侵犯,避免数据被滥用, 是一个重要挑战。
解决方案
采用加密技术、访问控制、数据脱敏等手段,确保数据安全与隐 私保护。
故障诊断与状态监测
声发射监测技术具有非接触 性、实时性等优点。
详细描述
声发射监测技术可以通过传 感器非接触地采集声音信号, 实时监测结构的声发射事件, 并通过数据采集和分析系统 进行远程监测和诊断。
红外监测技术
总结词
红外监测技术通过测量物体或结构的红外辐射来评估其运行状态。
详细描述
红外监测技术广泛应用于电力设备、化工设备、航空航天等领域,可以检测出设备的过 热、泄漏等情况,通过分析红外辐射的特征,可以判断设备的故障类型和严重程度。
故障诊断与状态监测
目录
• 故障诊断与状态监测概述 • 故障诊断技术与方法 • 状态监测技术与应用 • 故障诊断与状态监测的挑战与未来发展 • 案例分析与实践
01
故障诊断与状态监测概 述
定义与目的
定义
故障诊断与状态监测是针对设备或系统的运行状态进行检测、评估和预测的技 术,旨在及时发现潜在故障、分析故障原因,并采取相应的措施进行维修和预 防。
详细描述
油液监测技术可以直接检测润滑 油或液压油的性能和状态,通过 定期取样和分析,可以实时了解 机械设备的润滑和液压系统的工 作状态,及时发现潜在的故障和 问题。
声发射监测技术
总结词
声发射监测技术通过采集和 分析物体或结构在受力时发 出的声音信号来评估其运行 状态。
详细描述
总结词
声发射监测技术广泛应用于 压力容器、管道、桥梁等结 构的监测,可以检测出结构 的裂纹、腐蚀、疲劳等情况, 通过分析声发射信号的特征, 可以判断结构的损伤程度和 故障类型。
故障诊断的准确性与实时性要点一 Nhomakorabea总结词
要点二
详细描述
故障诊断的准确性和实时性是关键,需要不断提高诊断算 法的精度和响应速度,以满足工业应用的需求。
第三章基于数据驱动的故障诊断方法
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第三章基于数据驱动的故障诊断方法
二、基于神经网络的故障诊断—诊断
实例
2.1.1 BP神经网络模型的基本思想
1986 , Rumelhart 和 McCelland 领 导 的 科 学 家 小 组 在 《Parallel Distributed Processing》 一 书 中 提 出 的 BP(Back Propagation)算法又称为反向或向后传播算法。使用BP算法进 行学习的多级非循环网络称为BP网络。BP算法利用输出层的 误差来估计输出层的直接前导层的误差,再用这个误差估计更 前一层的误差,如此下去,就获得了所有其他各层的误差估计。
3、向后传播阶段 (1) 计算实际输出Op与理想输出Yp的差; (2) 根据这个误差,按极小化误差方式调整权矩阵;
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第三章基于数据驱动的故障诊断方法
二、基于神经网络的故障诊断—诊断
2.2 基于BP网络的齿实轮例箱故障诊断
2.2.1 对象描述
下面以某齿轮箱为工程背景,利用MATLAB的神经网 络工具箱,基于BP网络进行齿轮箱故障诊断。很多故障出 现于变速箱中齿轮即传动轴等机械系统中。
谱分析、小波分析等
人工智能方法
神经网络、粗糙集、模糊推理、专家系统等
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第三章基于数据驱动的故障诊断方法
一、基于数据驱动的故障诊断—主要
特点
1. 无需知道系统精确的解析模型,它所处理也可以说它所面 对的对象只有一个——数据。
2. 不需要对诊断对象进行定性描述。 3. 数据容易得到,但模型和定性知识不易获得。 4. 非常适合现有的工业生产和设备控制的结构、形式,软件
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第三章基于数据驱动的故障诊断方法
基于深度置信网络的数据驱动故障诊断方法研究
基于深度置信网络的数据驱动故障诊断方法研究一、本文概述随着工业技术的快速发展和智能化转型的推进,故障诊断技术在各种复杂系统中扮演着日益重要的角色。
传统的故障诊断方法多依赖于人工经验和专家知识,难以应对复杂多变且数据量庞大的现代工业环境。
因此,研究新型的、基于数据驱动的故障诊断方法成为当前研究的热点和难点。
本文提出了一种基于深度置信网络(Deep Belief Network, DBN)的数据驱动故障诊断方法。
深度置信网络是一种生成式深度学习模型,通过构建多层的隐含层结构,能够学习数据的复杂特征表示,并有效提取数据中的深层次信息。
通过引入DBN,本文旨在解决传统故障诊断方法在处理大规模、高维度数据时面临的挑战,提高故障诊断的准确性和效率。
本文首先介绍了深度置信网络的基本原理和模型结构,阐述了其在故障诊断领域的适用性。
随后,详细描述了基于DBN的故障诊断方法的实现过程,包括数据预处理、网络构建、参数训练以及故障诊断等步骤。
本文还通过实验验证了所提方法的有效性,并将结果与传统的故障诊断方法进行了对比。
本文的研究不仅为数据驱动的故障诊断提供了新的思路和方法,也为深度学习在工业领域的应用提供了有益的参考。
通过不断优化和改进DBN模型,相信未来的故障诊断技术将更加智能化、高效化,为工业生产的安全和稳定提供有力保障。
二、相关理论和技术基础深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)是一种深度学习模型,由多个受限玻尔兹曼机(Restricted Boltzmann Machine,RBM)堆叠而成。
DBN通过逐层训练的方式,能够学习输入数据的复杂特征表示,并有效地进行特征提取和分类。
在故障诊断领域,DBN的应用具有显著的优势,能够处理高维、非线性的故障数据,并自动提取故障特征,实现准确的故障诊断。
受限玻尔兹曼机(RBM)是DBN的基本构建块,是一种基于能量的概率生成模型。
RBM由可见层和隐藏层组成,层内神经元之间不存在连接,层间神经元则通过权重连接。
基于数据驱动的故障诊断方法解读
基于PCA
在模式分类中,通常用“ 1 ” 在 PLS 方法中,行列重新排 表示同类,“ 0 ”表示非同 列,假设有 类故障,每类故 类,前 n1p 行只有第 1 列元素 障观 测 到的向量 数分别为 ni 为1 ,其余为 0 ,表示有 n1 0 1 0 0 (1 ≤ i ≤ p ), X 中的前 n 行放 1 个数据属于故障类 1,后N2 置属于故障类 1 的观测数据, 1 0 0 0 行与前n1行数据线性无关, 2 的观测数据, n 2 行放置故障类 0 0 1 0 , 表示 n2 个数据属于故障类 2 以此类推,对应 X选取的Y的一 Y 以此类推。 0 1 0 0 种形式如下:
xn1 xn 2
xt n
PCA综述与扩展
KPCA 是一种非线性 PCA 技术, 从以上可以看出, PCA本 首先通过一个非线性映射函 数 Φ 将历史数据映射到特征 质上是对历史数据集所构 空间F的数据空间中;然而对 成的输入空间作线性变换, F 中数据集运用 PCA 技术进行 使的它只对服从高斯分布 数据分类。KPCA的关键在于, 数据特征的提取效果明显, 通过预选的核函数代替映射 但在多数情况下数据集具 函数 Φ 作用时,要进行内积 运算,不用必须找到 Φ ,将 有任意分布的特点,特别 PCA 方法扩展到基于神经网 是在非线性结构和不能用 络的非线性 PCA ,在某些数 线性分类的情况下,传统 据具有非线性的情况下,非 PCA 方法显得力不从心。 线性PCA 神经网络比传统PCA 能够更多地捕捉到数据变化。
基于PCA
PCA技术将系统高维历史数据组成矩 阵,进行一系列矩阵运算后确定若 干正交向量,历史数据在这些向量 上的投影反映数据变化最大的几个 方向,舍去数据变化较小的方向, 由此可将高维数据降维表示.
基于工业大数据分析的故障诊断方法及应用
在阅读这本书的过程中,我不禁思考着如何在未来的工作中更好地应用这些 故障诊断方法。我认为,为了进一步提高故障诊断的准确性和实用性,我们需要 在以下几个方面进行深入研究:
强化数据预处理:在进行故障诊断之前,我们需要对工业数据进行有效的清 洗、过滤和特征提取,以减小数据的不确定性和噪声干扰,提高故障诊断的准确 性。
作者简介
这是《基于工业大数据分析的故障诊断方法及应用》的读书笔记,暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
随着工业0时代的到来,大数据技术在工业领域的应用越来越广泛。其中, 故障诊断技术作为提高生产线稳定性和可靠性的关键技术之一,已经受到越来越 多的。本书将介绍《基于工业大数据分析的故障诊断方法及应用》这本书,该书 对工业大数据分析技术在故障诊断领域的应用进行了系统性的总结和阐述。
在《基于工业大数据分析的故障诊断方法及应用》这本书中,作者详细地介 绍了基于工业大数据分析的故障诊断方法,包括以下几部分内容:
故障诊断:将训练好的模型应用于生产线中的实时监测数据,实现故障的实 时诊断和预警。
本书还介绍了多个基于工业大数据分析的故障诊断案例,包括:
某汽车制造厂的生产线故障诊断案例:通过分析生产线上各种设备的运行数 据,实现了对生产线故障的及时发现和预警。
某航空发动机制造厂的工艺过程故障诊断案例:通过分析工艺过程中的各种 参数,实现了对发动机制造过程中故障的准确诊断和定位。
基于工业大数据分析的故障诊断方 法及应用
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
关键字分析思维导图
故障
运行
诊断
诊断
生产
设备
2024版和利时DCS系统课件
通过和利时DCS系统的 资源回收利用功能,企 业能够实现废弃物的资 源化利用,提高资源利 用效率。
客户反馈意见汇总及改进方向明确
系统稳定性
客户普遍反映和利时DCS系统稳定性高,能够和利时DCS系统操作界面友好,易于上手,降低了操作难 度和培训成本。
广泛的应用案例
和利时DCS系统已经在多个行业和领域得到了成功应用,积累了 丰富的应用案例。
应用领域及市场需求
应用领域
和利时DCS系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金、建材、 造纸、食品等流程工业领域,以及市政、环保等基础设施建设 领域。
市场需求
随着工业4.0和智能制造的推进,以及国家对于环保和节能政策 的不断加强,市场对于DCS系统的需求不断增加。同时,用户 对于DCS系统的可靠性、开放性、易扩展性和数据处理能力等 方面也提出了更高的要求。
THANK YOU
感谢观看
关键算法原理剖析及优化建议提
控制算法原理
深入剖析PID控制、模糊控制、神 经网络控制等关键控制算法的原 理和实现方法。
算法优化建议
针对不同控制场景和需求,提出 算法优化建议,如参数自整定、 智能控制策略等,提高控制系统 的性能。
算法实现与仿真
介绍控制算法在DCS系统中的实 现方法,并通过仿真实验验证算 法的有效性和可行性。
01
数字量输入模块
02
数字量输出模块
接口规范
03
I/O模块类型及接口规范
采用标准工业接口,如420mA、0-10V等
支持多种信号类型,如热电 偶、热电阻、标准电流/电压
信号等
具有电气隔离和信号调理功能, 提高信号传输的稳定性和抗干
扰能力
通讯网络架构与协议支持
基于智能算法的光伏系统故障检测和诊断方法
支持向量机算法
善于处理分类问题,但难以处理连续型数据,且对参数和数据集大小敏感。
粒子群优化算法是一种基于群体智能的优化算法,通过模拟鸟群、鱼群等生物群体的行为规律来进行优化。
在光伏系统故障检测和诊断中,可以利用粒子群优化算法对神经网络模型进行优化,以降低模型的复杂度和提高其预测精度。
具体实现过程中,需要对支持向量机的参数进行编码,并将编码后的参数作为状态,通过模拟退火算法搜索最优解。
07
展望与挑战
深度学习算法的应用
01
随着深度学习算法的发展,未来将更加广泛地应用于光伏系统的故障检测和诊断,通过训练神经网络对故障特征进行自动提取和分类,提高故障检测的准确性和效率。
基于智能算法的光伏系统故障检测和诊断方法的发展趋势
故障检测和诊断的方法主要包括基于物理模型的诊断方法和基于数据驱动的诊断方法。
故障检测和诊断的基本流程和方法
1
智能算法在故障检测和诊断中的应用
2
3
智能算法在光伏系统故障检测和诊断中发挥着重要作用,包括神经网络、支持向量机、决策树、聚类分析等。
智能算法的应用
智能算法在故障检测和诊断中的应用一般包括数据预处理、模型训练和预测三个阶段。
光伏系统的工作原理
太阳能电池板将太阳能转化为直流电,通过充电控制器将直流电输送到蓄电池组进行储存,当需要用电时,逆变器将蓄电池中的直流电转化为交流电供给负载。
光伏系统的组成和工作原理
故障检测和诊断的基本流程
故障检测和诊断是光伏系统维护的重要环节,一般包括数据采集、分析诊断和修复三个阶段。
故障检测和诊断的基本方法
神经网络可以模拟人类的联想、推理、归纳等思维过程,具有强大的模式识别和预测能力。
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以保证主要设备乃至生产全过程的安全为目标:避免生产 事故、减少财产损失;
为保证产品质量为目标:减少产品质量波动、实现优质高 效。
2019年8月28日星期三
复杂工业系统
能源
付产品
原 料 生产过程
(离散、连续或间歇)
产品 废物
市场
公用工程
(气、液、固)
自动化设备
(仪表、PLC、DCS、FCS等)
小波多尺度分析 统计分析方法(PCA、PLS ) 支持向量机(SVM )、Kernel学习等
1 2019年8月28日星期三
基于小波分析的监控方法
利用小波变换进行监控和故障检测的思路: 在进行故障检测时,同时对系统的输入和被检测信号(系统
的输出或可能的状态变量)进行小波变换。 然后分析不同尺度下的信号的变换结果。 在被检测的信号的小波分析中剔除由于输入信号变化引起的
2019年8月28日星期三
基于数据驱动的系统监控
通过对工业过程数据的采集、预处理(滤波、校正等) 和分析(特征提取、模式分类等),监督生产过程的 运行状态,检测系统的故障信息、诊断故障原因,分 析和预测生产过程的动态趋势,从而达到减小产品质 量波动、保障系统可靠运行的目标,使生产系统始终 处于最佳运行状态。
基于数据驱动的系统监控与故障诊断
System Monitoring and Fault Diagnosis Based on Data-driven
背景介绍与系统构成
系统监控的意义
现代化工业正朝着大规模、复杂化的方向发展,通 常包含高温、高压、易燃、易爆的生产过程,系统一 旦发生事故就会造成人员和财产的巨大损失。
造成这一现象的主要原因:
最初是由于工业控制计算机系统缺乏足够的计算能力和统一的数据存 储格式;
缺乏有效的分析算法和可利用的商业软件包; 如何利用这些数据的目的性不够明确。
随着工业计算机技术、现场总线技术的发展,相关的数据分 析理论的研究也取得到了长足的进步。因此,工业界已意识 到并且也已具备了相应的能力,必须将海量的数据变为有用 的信息,服务于生产安全和产品质量控制,以起到降低成本、 提高企业竞争力的作用。
0
200
400
600
800
1000
频率/Hz
50
100
频率/Hz
150
1
多元统计分析的应用背景
在现代流程工业中,随着测控技术的快速发展,人们已经能 够对越来越多的过程变量和产品质量指标进行测量;同时计 算机和数据库技术的普及,使工厂拥有了相当丰富的生产数 据资源。
工业过程,尤其是流程工业,在同一过程中的不同变量间往 往存在相互关联的关系。比如在精馏塔的操作中,进料组分 的变化会引起各塔板温度、塔顶和塔底组分等多个变量的变 化。从直观上看,这种多变量间的变化是错综复杂的。
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监控系统组成结构
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监控与故障诊断系统
传感器 数据采集 数据预处理
显示
自学习
特征提取
集成监控系统
监控
诊断
报警
记录
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数据库、知识库维护
数
知
算
据
识
法
库
库
库
控制
1
监控分析方法
特征提取
时域特征 频域特征 时-频域特征 其它模型形式
MES
Manufacturing Execution System
PCS
Process Control System
2019年8月28日星期三
企业资源计划 制造执行系统 过程控制系统
监控系统定位
ERP
Enterprise Resource Planning
MES
Manufacturing Execution System
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基于小波包的故障检测方法
2000 1000
0 -1000 -2000 -3000
0
60 50 40 30 20 10
0
0.2
0.4
时间/s
50
100
频率/Hz
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500 400 300 200 100
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0.8
0
60
50
40 30 20 10
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统计学习方法
支持向量机(SVM )、Kernel学习等
人工智能方法
神经网络、粗糙集、模糊推理、专家系统等
1 2019年8月28日星期三
面向故障诊断的系统监控
基本情况
我们的研究工作始于1997年 先后受到4项国家自然科学基金项目(其中2项已完
成,2项在研)、和1项国家863项目和1项浙江省科 技计划项目的支持 主要研究领域:
PCS
Process Control System
2019年8月28日星期三
企业资源计划
制造执行系统
系统监控与 故障诊断
过程控制系统
数据处理的需求
随着计算机测量与控制系统和各种智能化仪表在工业过程中 的广泛应用,大量的过程数据被采集并存储下来。但是这些 包含过程运行状态信息的数据往往没有被有效地利用,以至 出现了所谓的“数据很多,信息很少”的现象。
2019年8月28日星期三
统计分析
时间序列图 控制图
标称概率图
相关分析
熵分析 信息增益分析
1
主要数据驱动方法
数字信号处理方法
谱分析、小波分析等
统计分析方法
主元分析(Principal Component Analysis, PCA)、偏最 小二乘(Partial Least Squares, PLS )、Fisher判别分析、 CVA等
奇异点,那么剩下的奇异点代表的就是系统发生的故障点。
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一个应用实例
利用改进的小波包分频算法进行挖掘机提升系统故障信号的 检测,并成功应用。
已知提升系统轴承因缺损而产生的振动频率为:84.6Hz(内 圈脱落)和58.10Hz(外圈脱落)。
从FFT频谱图可见主要频线为:213.91Hz、429.47Hz和 645.26Hz,它们分别是齿轮啮合频率及其2倍、3倍频率,是 齿轮正常运行时的典型频谱。这些频谱强烈淹没了轴承的故 障信息。
2019年8月28日星期三
企业信息化系统结构
决策层
经营决策系统
产品策略
管理层
管理信息系统
生产计划
调度层 监控层
生产调度系统
调度指令
过程监控系统
系统优化
控制层
计算机控制系统
控制信息
生产过程
2019年8月28日星期三
关系数据库 实时数据库
企业信息化系统三层结构E源自PEnterprise Resource Planning