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故障诊断和健康管理软件
 
故障预测与健康管理(PHM)技术作为实现装备基于状态的维修、自主式保障、感知与响应等新思想、新方案的关键技术,受到美英等发达国家的高度重视和推广应用。PHM系统正在成为新一代飞机、舰船、车辆和能源等装备设计和使用中的一个重要组成部分。
 
美国Expert Microsystems公司从1994年就创新性地开发出PHM软件。这款自主研发的拥有完全知识产权的第三代PHM软件——SuerSence使用了最先进的模型和逻辑决策,为用户提供“交钥匙”工程和OEM的产品开发,是业内唯一一款集成了数据验证、健康监控、自主预测能力的PHM软件,能够精确地发现装备运行中的异常与故障,实时执行诊断分析,自动预测装备的剩余有效使用寿命,并在装备失效前提供预警。
 
 
PHM技术步骤
 
系统组成
 
 
高度集成的系统开发平台
 
软件采用自适应校核,自适应更新运行模式。系统的监控是实时的,并且提供自动报警和得到剩余有效使用寿命。
 
 
模型校核和监控方法
 
SureSense系统主要模块
 
 
诊断检测模块(Diagnostic Monitoring Studio,DMS)是SureSense套件的基础模块。该模块提供了将EM公司的高级模块以及用户提供的模型和数据源嵌入软件框架内的功能。DMS是基于JAVA语言开发的,允许用户软件与SureSense软件之间数据快速链接。DMS提供专业的模式划分功能,具备自动校准和自动估算数据不确定度的技术,提供高质量的定量决策分析能力。
 
 
DMS模块界面
 
通过软件的Design窗口可以将用户建立的模型与被测数据进行关联,并实时监控传感器数据的变化,用户建立的决策模型检测到传感器数据变化时,相对应的Design界面数据分析框会高亮显示,并提供报警信号。
 
软件提供了标准的建模流程,并指导用户在每一个流程中设置所需要的模型和数据。
 
 
建模流程图
 
DMS模块采用动态和静态两种校准方式,并利用用户提供的测试数据对模型算法进行评估,建立的模型可以自动校准,使用户选择的模型和算法达到最优。
 
 
DMS模块设置窗口
 
DMS模块的Monitor窗口具备在线观测被测信号数据趋势图和显示报警的功能,利用预计模型得到的期望值和在线观测到的传感器实际工作值都会在窗口中显示,对开始漂移的数据点和故障数据点都进行标示,并提前对故障发生进行高亮显示。
 
 
故障发生的报警提示
 
DMS模块在预计、检测、诊断和预测阶段都提供了基本的算法,这些算法和模型可以满足用户的正常需求,为用户在各个阶段保障高检测精度。
 
预计模型提供的算法包括:AR、ESEE、PSA、EWMA、Relation;
 
故障检测模型提供的算法包括:Delta、Noise、Range、Threshold和Minrul;
 
预测模型提供的算法包括:Weibull、Gpm;
 
老化模型提供的被观测信号包括:Observed、Predicted、Residual、Fault。
 
 
自适应模型校准模块
 
自适应模型校准工具提供了一个针对采集到并进行验证了的系统工作动态数据进行过滤的工具,自动更新系统模型的基线。这使得系统的模型可以根据不同的使用环境和剩余使用寿命进行实时更新,提高健康检测的逼真度。
 
自适应概率故障检测模块
 
自适应概率故障检测模块对核心DMS模块中包含的故障检测能力进行了扩展。该模块包含了自主研发的基于序列均值和方差的概率统计算法,对残差值的概率密度函数进行动态评估,利用统计学来确定残差值是否发生变化。
 
多变量状态预计(MSET)模块
 
该模块包含了Argonne国家实验室提供给电力行业的MSET软件,MSET由一个状态预计模型来确定系统的行为和故障检测模型,采用连续概率比检测(SPRT)方法对残差时间序列进行分析。
 
贝叶斯网络算法管理模块
 
该模块中包含的先进的贝叶斯网络算法对DMS模块的诊断能力进行了扩充,能够指示出最可能的故障原因。贝叶斯网络算法管理模块提供对故障信号和最可能的故障原因之间的概率关系的决断,提供更加先进的诊断能力。
 
路径分类和故障预测模块
 
该模块包含了自主研发的路径分类和故障预测(PACE)算法,能精确地对系统的剩余使用寿命进行预测。在此模块中还包含了威布尔算法,比例危害分析算法和常用路径分析算法。所有的这些算法可以从系统开始直到系统使用寿命将近过程中同时运行。
 
应用优势
 
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