一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法及系统

    专利查询2026-05-09  7


    本发明涉及物联网和深度学习技术,具体涉及一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法及系统。


    背景技术:

    1、设备空转、轻微停工和突然停工是造成生产问题最多的原因。因此,制造企业意识到,迫切需要对工业设备进行适当的维护。

    2、制造企业广泛采用的维护策略可分为三类:运行到故障(r2f)、预防性维护(pvm)和预测性维护(pdm)。r2f策略表示设备发生故障再去维护和检测,pvm策略表示派运维人员周期性去维护,这两种方法都会对金钱、资源造成不必要的浪费。目前最主流的维护策略是pdm,pdm可以通过利用机器学习(ml)算法来确定何时需要维护活动,从而将操作成本降至最低。其次,它可以通过使用历史数据、工程方法和统计方法进行更可靠的预测。第三,它可以提前处理故障检测,从而延长工业设备的使用寿命,改善设备的工作条件。

    3、企业根据预测性维护的相关算法预测出设备的剩余使用寿命(rul)来指定相关的维护策略。然而,由于设备传感器数据十分复杂,一般的深度学习神经网络难以对其进行建模,并且如果只是将数据进行简单的预处理而不考虑不同特征对rul预测的影响,模型的准确率也很难提高。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法及系统。

    2、第一方面,本发明提供了一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,该方法包括如下步骤:

    3、(1)数据预处理:

    4、将采集到的传感器数据进行数据清洗;

    5、将数据按照预定的时间窗口进行划分。

    6、(2)特征权重学习:

    7、将划分好的时序数据进行全局平均池化操作;

    8、将池化后的特征输入到全连接神经网络fcnn中进行学习并计算出权重;

    9、(3)设备rul预测:

    10、将计算出的权重与原数据进行加权组合,得到新的特征;

    11、将新的特征输入到lstm网络和全连接神经网络fcnn中进行训练并计算出该设备的剩余使用寿命。

    12、第二方面,本发明提供了一种基于多维时序数据的设备预测性维护系统,包括:

    13、数据预处理模块,用于:

    14、将采集到的传感器数据进行数据清洗;

    15、将数据按照预定的时间窗口进行划分;

    16、特征权重学习模块,用于:

    17、将划分好的时序数据进行全局平均池化操作;

    18、将池化后的特征输入到全连接神经网络fcnn中进行学习并计算出权重;

    19、设备rul预测,用于:

    20、将计算出的权重与原数据进行加权组合,得到新的特征;

    21、将新的特征输入到lstm网络和全连接神经网络fcnn中进行训练并计算出该设备的剩余使用寿命。

    22、本发明的有益效果:

    23、1、基于多维时序数据进行设备的剩余使用寿命预测,便于运维人员采取不同的设备维护策略。

    24、2、采用注意力机制对设备数据的不同特征进行权重的学习,让模型更加关注有用的特征,并通过lstm神经网络来对调整完权重特征后的数据进行特征提取,捕捉数据中的时间依赖性和序列模式,使得预测更准确。



    技术特征:

    1.一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,其特征在于该方法包括如下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,其特征在于:

    3.根据权利要求1所述的一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,其特征在于:所述将数据按照预定的时间窗口进行划分具体是:将数据按照创建时间来划分为若干个t大小的时间窗口。

    4.根据权利要求1所述的一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,其特征在于:所述步骤(2)具体是:

    5.根据权利要求4所述的一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法,其特征在于:所述步骤(3)具体是:

    6.一种基于多维时序数据的设备预测性维护系统,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明公开了一种基于多维时序数据的设备预测性维护方法及系统。本发明首先将采集到的传感器数据进行数据清洗,将数据按照预定的时间窗口进行划分;然后将划分好的时序数据进行全局平均池化操作;将池化后的特征输入到全连接神经网络FCNN中进行学习并计算出权重;最后将计算出的权重与原数据进行加权组合,得到新的特征;将新的特征输入到LSTM网络和全连接神经网络FCNN中进行训练并计算出该设备的剩余使用寿命。本发明采用注意力机制对设备数据的不同特征进行权重的学习,让模型更加关注有用的特征,并通过LSTM神经网络来对调整完权重特征后的数据进行特征提取,捕捉数据中的时间依赖性和序列模式,使得预测更准确。

    技术研发人员:顾国民,陈文浩
    受保护的技术使用者:浙江工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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