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专利名称：一种基于工程机械的故障识别方法
技术领域：
本发明涉及一种故障识别方法，尤其是涉及一种基于工程机械的故障识别方法。
背景技术：
工程机械是较为复杂的机电液一体化系统，随着科技的飞速发展，工程机械逐渐趋向高速化、高功率、高可靠性、高智能化。在此过程中，由于工程机械的作业工况相对比较复杂，工作环境也相对比较恶劣，故不可避免地会不时地产生各种故障。此时，通常需要将设备运输至厂家指定维修店，由专门的技术人员借助检测仪器进行故障的诊断与处理，这样，不仅浪费了宝贵的时间,还增加了设备维修的成本。此时,通过在工程机械的内部集成一种自动故障失别系统可以有效地解决这一问题。中国专利201110208816. X公开了一种用于工程机械的基于物联网技术的远程智能分析服务系统，其首先要对故障信息进行集合，再通过数据采集系统将工程设备相关的特征数据信息与上述故障信息进行对比，对于数据库中已存有的故障信息，系统可以自动识别，而对于未能自动识别的原始信息将发送至专家分析知识库进行分析。这种方法一定程度上可以快速解决工程机械的故障远程诊断，但是故障自动识别率过低，稳定性与可靠性并不能得到保证。

发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于工程机械的故障识别方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案予是
一种基于工程机械的故障识别方法，其故障识别步骤如下
1)将工程机械常见故障列表形成故障集合A;
2)将工程机械中能够通过变频器或传感器测得的内部参数与外部参数定义为特征集合B，对特征集合B中每一个特征元素匕设置阈值；
3)对特征集合B中的特征元素匕与故障集合A中的故障元素％做相关性分析，计算出两者之间的相关性系数，每个故障元素％对应一个或两个以上特征元素bi;并将所述相关性系数作为特征元素匕的属性值，存储于原始特征集合Btl中，成为原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附属集合，原始特征集合Btl与特征集合B两者元素之间存在一一对应关系，对原始特征集合Btl中的每个原始特征元素bM设置安全阈值，一旦原始特征元素值bM超过所述安全阈值，工程机械即可能产生故障；
4)利用内置于工程机械中的变频器或传感器分别实时监控工程机械的内部参数与外部参数，即特征元素K ；
5)当实时监测的特征元素匕超过特征元素匕的阈值时，通过特征元素匕的属性值找到中原始特征集合Btl中的对应原始特征元素bM，即以相关性系数为指标快速寻找对应故障集合A中的故障元素ai;再通过反向搜寻即通过故障元素％找到特征集合B中对应的特征元素bi;与故障元素％对应的特征元素h的数量为一个或两个以上，实现根据变频器与传感器采集到的一个特征元素h (即工程机械的内部参数或外部参数)，对通过反向搜寻获得的一个或两个以上特征元素匕与故障元素ai的对应关系是否成立一一进行验证，即对通过反向搜寻获得的各特征元素匕与对应的故障元素％之间的相关性系数是否已超过安全阈值一一进行验证当对通过反向搜寻获得的某一特征元素h与对应的故障元素％之间的相关性系数已超过或接近安全阈值时，说明此时被验证的特征元素匕与故障元素％的对应关系成立，故障识别完成，输出故障诊断结果；否则，即认为此时被验证的特征元素h与故障元素％的对应关系不成立，并开始对通过反向搜寻获得的另一特征元素匕的对比，如此往复，直至识别出工程机械的故障。所述步骤2)中，对特征集合B中每一个特征元素匕设置的阈值由设备厂商的实验及工程经验确定。所述步骤3)中，所述相关性分析是统计学中一项非常常见且基本的数据统计分析方法与理论。所述步骤3 )中，对原始特征集合Btl中的每个原始特征元素bM设置安全阈值是指原始特征元素1 是一组数值，即表示特征元素匕与故障元素％之间的相关性系数，相关性系数的大小直接关系到特征元素bi与故障元素ai之间相互作用的大小程度，所述安全阈值为机械正常工作时原始特征元素bM不能超过的值，一旦超过，设备将有故障存在，所述安全阈值的设定是通过机械厂家通过多次实验得出来的结果。所述步骤2)和步骤4)中，所述内部参数由变频器测得，包括电流、电压、频率、电磁强度等；外部参数由传感器测得，包括位移、速度、扭矩、压力、力、流率等。本发明采用工程机械运行过程中变频器与传感器采集的特征元素作为突破点，建立其与故障元素的相关性并确定其相关系数，以该相关系数作为优化故障识别的指标，大大提高了故障识别的效率与准确率， 故障的识别率高达80%，准确率高达85%。


图1是基于工程机械的故障识别过程框图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。所述一种基于工程机械的故障识别方法，其故障识别步骤如下
1)将工程机械常见故障列表形成故障集合A;
2)将工程机械中能够通过变频器或传感器测得的内部参数与外部参数定义为特征集合B，对特征集合B中每一个特征元素匕设置阈值；
3)对特征集合B中的特征元素匕与故障集合A中的故障元素％做相关性分析，计算出两者之间的相关性系数，每个故障元素％对应一个或两个以上特征元素bi;并将所述相关性系数作为特征元素匕的属性值，存储于原始特征集合Btl中，成为原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附属集合，原始特征集合Btl与特征集合B两者元素之间存在一一对应关系，对原始特征集合Btl中的每个原始特征元素bM设置安全阈值，一旦原始特征元素值bM超过所述安全阈值，工程机械即可能产生故障；4)利用内置于工程机械中的变频器或传感器分别实时监控工程机械的内部参数与外部参数，即特征元素K ；
5)当实时监测的特征元素匕超过特征元素匕的阈值时，通过特征元素匕的属性值找到中原始特征集合Btl中的对应原始特征元素bM，即以相关性系数为指标快速寻找对应故障集合A中的故障元素ai;再通过反向搜寻即通过故障元素％找到特征集合B中对应的特征元素bi;与故障元素％对应的特征元素匕的数量为一个或两个以上，实现根据变频器与传感器采集到的一个特征元素h (即工程机械的内部参数或外部参数)，对通过反向搜寻获得的一个或两个以上特征元素匕与故障元素％的对应关系是否成立一一进行验证，即对通过反向搜寻获得的各特征元素匕与对应的故障元素％之间的相关性系数是否已超过安全阈值一一进行验证当对通过反向搜寻获得的某一特征元素匕与对应的故障元素％之间的相关性系数已超过安全阈值时，说明此时被验证的特征元素匕与故障元素％的对应关系成立，故障识别完成，输出故障诊断结果；否则，即认为此时被验证的特征元素h与故障元素Bi的对应关系不成立，并开始对通过反向搜寻获得的另一特征元素h的对比，如此往复，直至识别出工程机械的故障。所述步骤2)中，对特征集合B中每一个特征元素匕设置的阈值由设备厂商的实验及工程经验确定。所述步骤3)中，所述相关性分析是统计学中一项非常常见且基本的数据统计分析方法与理论。 所述步骤3 )中，对原始特征集合Btl中的每个原始特征元素bM设置安全阈值是指原始特征元素1 是一组数值，即表示特征元素匕与故障元素％之间的相关性系数，相关性系数的大小直接关系到特征元素bi与故障元素ai之间相互作用的大小程度，所述安全阈值为机械正常工作时原始特征元素bM不能超过的值，一旦超过，设备将有故障存在，所述安全阈值的设定是通过机械厂家通过多次实验得出来的结果。所述步骤2)和步骤4)中，所述内部参数由变频器测得，包括电流、电压、频率、电磁强度等；外部参数由传感器测得，包括位移、速度、扭矩、压力、力、流率等。本发明所述的基于工程机械的故障识别方法大大提高了故障识别的效率与准确率，故障的识别率高达80%，准确率高达85%。
权利要求
1.一种基于工程机械的故障识别方法，其特征在于，故障识别方法包括如下步骤 1)将工程机械常见故障列表形成故障集合A; 2)将工程机械中能够通过变频器或传感器测得的内部参数与外部参数定义为特征集合B，对特征集合B中每一个特征元素匕设置阈值； 3)对特征集合B中的特征元素匕与故障集合A中的故障元素％做相关性分析，计算出两者之间的相关性系数，每个故障元素％对应一个或两个以上特征元素bi;并将所述相关性系数作为特征元素匕的属性值，存储于原始特征集合Btl中，成为原始特征元素I3tli，原始特征集合Btl是特征集合B的附属集合，原始特征集合Btl与特征集合B两者元素之间存在一一对应关系，对原始特征集合Btl中的每个原始特征元素bM设置安全阈值，一旦原始特征元素值bM超过所述安全阈值，工程机械即可能产生故障； 4)利用内置于工程机械中的变频器或传感器分别实时监控工程机械的内部参数与外部参数，即特征元素4 ； 5)当实时监测的特征元素匕超过特征元素匕的阈值时，通过特征元素匕的属性值找到中原始特征集合Btl中的对应原始特征元素bM，即以相关性系数为指标快速寻找对应故障集合A中的故障元素ai;再通过反向搜寻即通过故障元素％找到特征集合B中对应的特征元素bi;与故障元素％对应的特征元素匕的数量为一个或两个以上，实现根据变频器与传感器采集到的一个特征元素bi;即工程机械的内部参数或外部参数，对通过反向搜寻获得的一个或两个以上特征元素匕与故障元素％的对应关系是否成立一一进行验证，即对通过反向搜寻获得的各特征元素匕与对应的故障元素％之间的相关性系数是否已超过安全阈值一一进行验证当对通过反向搜寻获得的某一特征元素匕与对应的故障元素％之间的相关性系数已超过或接近安全阈值时，说明此时被验证的特征元素匕与故障元素％的对应关系成立，故障识别完成，输出故障诊断结果；否则，即认为此时被验证的特征元素h与故障元素％的对应关系不成立，并开始对通过反向搜寻获得的另一特征元素匕的对比，如此往复，直至识别出工程机械的故障。
2.根据权利要求1所述的基于工程机械的故障识别方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤4)中，所述内部参数由变频器测得，包括电流、电压、频率、电磁强度；外部参数由传感器测得，包括位移、速度、扭矩、压力、力、流率。
全文摘要
一种基于工程机械的故障识别方法，故障识别方法包括如下步骤1)将工程机械常见故障列表形成故障集合A；2)定义为特征集合B，对特征集合B中每一个特征元素bi设置阈值；3)对特征集合B中的特征元素bi与故障集合A中的故障元素ai做相关性分析；4)利用内置于工程机械中的变频器或传感器分别实时监控工程机械的内部参数与外部参数，即特征元素bi；5)进行故障识别。本发明采用工程机械运行过程中变频器与传感器采集的特征元素作为突破点，建立其与故障元素的相关性并确定其相关系数，以该相关系数作为优化故障识别的指标，大大提高了故障识别的效率与准确率，故障的识别率高达80%，准确率高达85%。
文档编号G01D21/02GK103063251SQ20121057785
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者陈颖, 刘先国, 陈海波 申请人:陈海波